不同铵硝配比肥对水稻秧苗素质及土壤养分变化的影响

董玉兵,孙春梅,董青君,陈 川,纪 力,庄 春

(1.江苏省农业科学院/江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所,江苏 淮安 223001;2.南京农业大学资源与环境科学学院,南京 210018)

【研究意义】水稻是中国最主要的粮食作物之一。水稻生产过程具有工作量大、劳动强度高的特点。因此,机械化、轻简化栽培已经成为我国水稻种植发展的主要方向[1-2]。机插秧在节省劳动力、提高生产效率和产量上具有明显优势。目前,我国水稻机插秧育秧技术不断趋于完善,毯状盘育苗技术逐渐成为主流。2017年江苏省水稻机插秧面积已超过1.64×106hm2,占水稻种植面积的75%左右,绝大多数地区基本实现了水稻种植机械化[3]。机插秧对水稻育苗技术要求较高,普通毯状育苗为保证秧苗成毯、降低漏秧率,一般播种密度较大、秧苗间竞争激烈,导致秧苗素质较差[3-4]。农户所育秧苗不能满足机插秧要求,导致机插秧成本高、效率低、增产不明显。因此,培育适合机插的健壮秧苗是提高栽插质量、保证机插秧水稻高产的关键。为培育适合机插秧秧苗,施用育秧肥则成了最优选择。【前人研究进展】在传统育秧过程中,一般要求水稻秧苗为3～4叶龄,秧苗高度为15～18 cm[5-6]。施用育秧肥时,苗期一般在18～20 d即可移栽[7-10]。随着大型农场增多,机械化、工厂化育苗已成为当前趋势。但是,由于栽插茬口期问题,水稻规模化育秧很难在2～3 d内栽插完成,因此水稻育秧开始往长秧龄转变,育秧时间也由传统的20 d逐渐延长至25～30 d。随着育秧期的延长,秧苗对肥料的要求也在变化。传统的育秧肥仅有20 d肥效,在育秧后期往往会出现供肥不足现象[11]。若前期增大施肥量,则会烧种烧芽;若后期补肥,虽然有一定的改善;但补肥不当则会带来烧苗、烧根、旺长、秧苗参差不齐、盘根不好等现象,造成肥料极大浪费,增加育秧成本。因此,如何延长育秧肥料的养分供应时间,保证水稻生育期内养分供应充足成为研究水稻育秧肥的重要突破点。【本研究切入点】硝硫基肥是一种硝态硫基复合肥料,能够解决酰胺态或铵态氮肥在水稻育秧过程中的烧苗风险。水稻施用硝态氮肥能够改变养分供应结构,促进作物生长[12-15],但大量施用硝态氮肥则会造成养分流失。因此,如何调控氮肥比例成了水稻育秧重点关注的问题。【拟解决的关键问题】以水稻机插秧专用肥“育秧绿”为研究对象,通过硝硫基肥替代“育秧绿”肥料中的硫酸铵,研究不同铵硝配比对水稻秧苗素质及土壤养分的影响。

1 材料与方法

1.1 田间管理

试验于2019—2020年在江苏省淮安市清江浦区黄码镇杨庙村(119.12° E,33.48° N)秧田内进行,供试水稻品种为南粳9108(Nanjing 9108)。水稻播种前使用淮安市农业科学研究院生产的咪鲜·甲霜灵拌种剂,按照药种比1∶100拌种。秧盘选用常规硬盘28 cm×58 cm,装盘前先用酒精燃烧法[16]测定育秧土的含水量,称取一定质量的土与试验肥料混匀,随后将混匀的土装入秧盘,每盘称取3 kg土(干土重)铺盘,用播种器播种120 g水稻种,覆盖1 kg土(干土重)。2019年6月14日落谷,暗化4 d,6月18日将秧盘平铺于秧田;2020年5月26日落谷,暗化4 d,5月30日将秧盘平铺于秧田。

1.2 试验设计

设4个处理,分别为CK(100%育秧绿)、NS1(70%育秧绿+30%硝硫基肥)、NS2(50%育秧绿+50%硝硫基肥)和NS3(100%硝硫基肥)。CK处理每盘使用育秧绿20 g,其余处理分别以不同比例的硝硫基肥等氮量替代育秧绿中的硫酸铵。每个处理育6盘秧苗。机插秧专用肥为淮安市农业科学研究院生产的育秧绿,养分含量为氮12%(以N计)、磷7%(以P2O5计)、钾6%(以K2O计)。硝硫基肥为市场购买的复合肥,氮、磷、钾养分含量比例为15-15-15。除100%硝硫基肥处理磷、钾元素无法等量外,其他处理在等氮量替代下补充相应养分。

1.3 样品采集与测定

1.4 数据处理和分析

采用 Excel 2010 软件进行数据计算。采用SPSS 22进行统计分析;采用SNK法方差检验,以P<0.05为显著性水平判断各处理是否存在显著性差异。采用 Origin Lab 软件进行作图。

2 结果与分析

2.1 不同铵硝配比肥对水稻秧苗素质的影响

2.1.1 不同铵硝配比肥对水稻秧苗成苗率的影响 从表1可知,随着水稻秧龄增大,秧苗成苗率逐渐降低,2019年28～35 d秧龄期和2020年30～35 d秧龄期秧苗成苗率下降最快。2019年18～28 d秧龄期所有处理间秧苗成苗率无显著差异,仅在35 d 秧龄时NS3处理秧苗成苗率显著低于CK和NS1处理。2019年CK、NS1、NS2和NS3处理平均秧苗成苗率分别为70.7%、70.95%、70.08%和69.63%;2020年CK、NS1、NS2和NS3处理平均秧苗成苗率分别为68.78%、70.56%、69.7%和69.5%。说明NS1处理平均秧苗成苗率最高。

表1 不同铵硝配比肥对水稻秧苗成苗率的影响Table 1 The effect of fertilizer with different ammonia-nitrate ratio on rice seedling growth rate (%)

2.1.2 不同铵硝配比肥对水稻秧苗叶龄的影响 由表2可知,2019年18～28 d秧龄期NS1和NS2处理水稻秧苗叶龄显著高于CK和NS3处理,至35 d秧龄所有处理间无明显差异。2020年15、25和30 d秧龄NS1和NS2处理水稻秧苗叶龄显著高于CK和NS3处理;20和35 d秧龄所有处理间水稻秧苗叶龄无显著差异。

表2 不同铵硝配比肥对水稻秧苗叶龄的影响Table 2 The effect of fertilizer with different ammonia-nitrate ratio on rice seedlings leaf age

2.1.3 不同铵硝配比肥对水稻秧苗株高的影响 从表3可知,随着水稻秧龄增加,水稻秧苗株高逐渐增大。2019年18和22 d秧龄时所有处理之间水稻秧苗株高没有显著差异,28 d秧龄时NS1和NS2处理水稻秧苗株高显著高于CK和NS3处理,35 d秧龄时NS1和NS2处理水稻秧苗株高显著高于NS3处理,但与CK处理没有显著差异。2020年所有处理间水稻秧苗株高没有显著差异,秧苗株高平均值由大到小依次为NS1、NS2、CK和NS3处理。

表3 不同铵硝配比肥对水稻秧苗株高的影响Table 3 The effect of fertilizer with different ammonia-nitrate ratio on rice seedling height (cm)

2.1.4 不同铵硝配比肥对水稻秧苗叶长的影响 从图1可知,2019年18 d秧龄时NS1、NS2和NS3处理已有水稻第4叶出现,而CK处理则还未长出第4叶;23～35 d秧龄期水稻叶片生长基本同步,35 d秧龄时各处理第1叶均已凋落;23～35 d秧龄期NS1和NS2处理的水稻最大叶长高于CK和NS3处理。2020年15～35 d秧龄期NS1和NS2处理的水稻最大叶长也高于CK和NS3处理;15～35 d秧龄期所有处理间水稻叶片生长基本同步,没有明显的滞后现象,35 d秧龄时所有处理水稻第1叶均已凋落。

图1 不同铵硝配比肥对水稻秧苗叶长的影响Fig.1 The effect of fertilizer with different ammonia-nitrate ratio on rice seedling leaf length

2.1.5 不同铵硝配比肥对水稻秧苗茎基宽的影响 从表4可知,随着秧龄增加,水稻秧苗茎基宽增长较缓慢。2019年水稻秧苗茎基宽仅18 d 秧龄时NS2处理显著高于CK和NS3处理,其他时间所有处理间水稻秧苗茎基宽无显著差异;NS1和NS2处理平均秧苗茎基宽分别为2.58和2.6 mm,高于CK和NS3处理的平均秧苗茎基宽。2020年水稻秧苗茎基宽仅20 d秧龄时NS2处理显著高于CK处理,其他时间所有处理间无显著差异;NS1和NS2处理水稻平均秧苗茎基宽高于CK和NS3处理,CK、NS1、NS2和NS3处理水稻平均秧苗茎基宽分别为2.34、2.56、2.58和2.32 mm。

2.1.6 不同铵硝配比肥对水稻秧苗生物量的影响 从表5可知,随着水稻秧龄增加,植株生物量增长较快。2019年NS1和NS2处理的水稻秧苗平均地上部和地下部干重较高,NS1和NS2处理水稻平均地上部干重分别为1.91和1.92 g/百株,平均根干重分别为1.07和1.06 g/百株;CK和NS3处理的水稻平均地上部和地下部干重较低,CK和NS3处理的平均地上部干重分别为1.78和1.77 g/百株,平均根干重分别为0.94 和0.95 g/百株。2020年与2019年有相似的规律,同样为NS1和NS2处理较高,CK和NS3处理较低。CK、NS1、NS2和NS3处理水稻平均地上部干重分别为1.65、1.77、1.83和1.45 g/百株,平均根干重分别为1.10、1.17、1.23和1.02 g/百株。

表5 不同铵硝配比肥对水稻秧苗生物量的影响Table 5 The effect of fertilizer with different ammonia-nitrate ratio on rice seedlings biomass (g/百株)

2.1.7 不同铵硝配比肥对水稻秧苗叶片SPAD值的影响 从图2可知,不同秧龄期和不同处理水稻秧苗叶片SPAD值变化明显。随着秧龄增加,2019年所有处理水稻秧苗叶片SPAD值逐渐降低,均在18～23 d秧龄下降最快,随后缓慢下降,其中NS3处理SPAD值下降最快,在23～35 d秧龄时为各处理最低。2020年所有处理水稻秧苗叶片SPAD值先升高后降低,均在20 d秧龄时最高;在15～20 d秧龄期各处理之间水稻秧苗叶片SPAD值差异不明显,而在25～35 d秧龄期NS3处理水稻秧苗叶片SPAD值下降最快,其次为CK处理,NS1和NS2处理下降较慢。

中间白色方块为平均值,中间白色横线为中位数,柱形图上下边界线分别为1/4分位,上下黑色横线分别为95%置信区间。The white square in the middle indicates mean value, the white horizontal line in the middle indicates median,the upper and lower edges of the bar chart respectively indicate quartiles, and the upper and lower black horizontal lines indicate 95% confidence intervals respectively.图2 不同铵硝配比对肥水稻秧苗SPAD值的影响Fig.2 The effect of fertilizer with different ammonia-nitrate ratio on leaf SPAD value

2.2 不同铵硝配比肥对土壤养分变化的影响

图3 2020年不同铵硝配比肥对土壤和浓度的影响Fig.3 The effect of fertilizer with different ammonia-nitrate ratio on soil concentration in 2020

2.2.2 不同铵硝配比对土壤全氮的影响 从图4可知,2019年土壤全氮含量从高到低依次为CK、NS1、NS2和NS3处理,其中CK、NS1和NS2处理间土壤全氮含量差异不显著,且均显著高于NS3处理;2020年土壤全氮含量从高到低依次为CK、NS1、NS2和NS3处理,CK处理土壤全氮含量显著高于NS3处理,而NS1和NS2处理土壤全氮与NS3处理无显著差异。

不同小写字母表示不同处理之间差异显著(P<0.05)。Different lowercase letters indicate significant differences (P<0.05) for different treatments.图4 不同铵硝配比肥对土壤全氮的影响Fig.4 The effect of fertilizer with different ammonia-nitrate ratio on total nitrogen concentration in soil

3 讨 论

3.1 不同铵硝配比肥对水稻秧苗素质的影响

在水稻育秧肥的原料选择中,很多肥料对水稻种子发芽和秧苗成长有一定的副作用,例如:尿素会造成土壤铵累积,毒害水稻种子,影响水稻发芽率[12]。本研究表明,CK、NS1、NS2和NS3处理间水稻秧苗成苗率差异不大,说明硝硫基肥对水稻种子发芽和秧苗成苗影响不大。水稻秧苗叶龄、株高、叶长、茎基宽和生物量均为NS1和NS2处理较高,CK和NS3处理略低,表明将水稻育秧肥料中的硫酸铵部分替代为硝硫基肥时(NS1和NS2处理)可促进水稻秧苗生长,这是因为硝硫基肥部分替代硫酸铵可以改变铵硝配比,从而促进水稻生长。研究表明,水稻虽是喜铵作物,但是硝态氮在其生长过程中也具有重要作用[13-14]。杜加银等[15]研究发现,肥料中掺混一定比例的硝态氮能够显著提高水稻生物量和产量。本研究表明,与CK相比,当育秧肥料中的氮全部替换为硝硫基肥时(NS3处理),水稻秧苗素质并没有显著增加,可能是因为当肥料养分供应由铵态氮全部替代为硝态氮时,会影响水稻秧苗生长。王晓琪等[17]通过铵态氮和硝态氮的不同配比试验表明,随着硝态氮比例增加水稻产量逐渐下降。在育秧前期添加硝硫基肥(NS1、NS2和NS3处理)水稻叶片发育较快,2019年18 d秧龄时添加硝硫基肥CK、NS1、NS2和NS3处理水稻均已经出现第4叶,而CK处理仍然只有第3叶,说明硝硫基肥替代硫酸铵可以通过改变铵硝配比,从而促进水稻秧苗前期发育。但是水稻秧苗后期硝硫基肥对秧苗生长影响并不明显,NS3处理还会降低水稻叶片SPAD值,这可能是因为硝硫基肥主要养分供应形式为硝态氮,而硝态氮易随水分流失[18-19],当育秧肥中的铵态氮全部替代为硝态氮时,造成水稻育秧后期氮素供应不足,使叶片SPAD值下降。

3.2 不同铵硝配比肥对土壤养分含量的影响

4 结 论