油—稻轮作制中供氮水平对作物及土壤氮磷钾的效果分析

油 稻轮作制中供氮水平对作物及土壤氮磷钾的效果分析 油菜是我国传统的油料作物，其栽培面积在所有作物中位居第 5，种植面积和总产量均占世界的 30%1。水稻是我国重要的粮食作物之一，其高产稳产对国家粮食安全意义重大。 “油 -稻 ”轮作是华中地区最具代表性的耕作制度，探究该耕作模式下的施肥特性对提高作物产量和减肥增效具有重要意义。氮肥的增产作用已为人们所熟知，并成为养分投入的主要因素。但传统的重氮轻磷钾施肥方式引起了一系列的严重问题 2。如过量施用氮肥会导致作物增产幅度远低于氮肥使用量上升幅度，甚至减产，氮肥利用 率显著降低，并带来资源浪费和 经济 损失。作物养分吸收积累动态变化状况及农田养分平衡状况，一方面从根本上决定着土壤第一论文网专业提供代写教学论文和 论文代写 的服务，欢迎光临 www .DyLw.nEt肥力的发展方向，另一方面影响着人类生存的环境，也直接决定着施肥的效果 3。目前关于油菜和水稻 氮磷钾养分积累动态变化及农田养分平衡研究已有报道 4-9，但关于油 -稻轮作条件下氮肥对油菜和水稻养分吸收动态及农田养分平衡状况的影响鲜见报道。为此，在长期以油 -稻轮制作为主要种植方式的区域，研究了一个轮作周期内供氮水平对油菜、水稻氮磷钾积累动态变化及农田养分平衡状况影响，以期为油菜和水稻科学施用氮肥，合理调控油菜和水稻生长提供理论依据。 1.1 材料与方法： 田间试验于 2009 年 10 月至 2010 年 9 月在湖北省天门市岳口镇进行，供试土壤为水稻土，耕层基本理化性状为 pH 6.52、有机质 23.1 g/kg、全 N 1.01 g/kg、碱解氮 101.9 mg/kg、速效磷 10.36 mg/kg、速效钾 152.4 mg/kg。 1.2 试验设计 试验设 5 个处理： 0N（ N0）、 1/2N（ N90）、 1N（ N180）、 3/2N（ N270）、 2N（ N360）（施氮量分别为 0、 90、 180、 270、 360 kg/hm2），每个处理 3 次重复，随机区组排列。小区面积 20 m2。油菜品种为华杂 9 号，采用直播方式种植，用种量为 3 kg/hm2， 2009 年 10 月 16日播种， 2010 年 5 月 16 日收获。水稻为丰两优香 1 号，旱育秧， 2010 年 5 月 15 日播种，6 月 10 日移栽，每小区种植 330 穴，每穴 2 株，穴距为 20 cm30 cm， 2010 年 9 月 17 日收获。为了排除非试验因子干扰，在氮肥处理基础上，油菜季统一施用磷钾硼肥，水稻季统一施用磷钾锌肥，具体肥料用量详见表 1。磷、钾、硼、锌肥分别用过磷酸钙（含 P2O5 12%）、氯化钾（含 K2O 60%）、硼砂、七水硫酸锌。油菜季氮肥用碳铵（含 N 17.1%），基肥 三叶肥 越冬肥 抽薹肥 =8 6 3 3，钾肥，基肥 越冬肥 抽薹肥 =62.5 17.5 20.0，磷肥、硼肥、锌肥 全部作基肥撒施。水稻季氮肥用尿素（含 N 46%），基施 分蘖肥 穗肥 =4 33，钾肥，基肥 穗肥 =4 1，磷肥、锌肥全部作基肥撒施。 1.3 样品采集及分析 油菜季：油菜直播 90 d 后，每隔 30 d 取样，直到成熟期，每小区取 0.5 m2；水稻季：水稻移栽后于分蘖期、抽穗期、成熟期取样，每小区取 5 株，样品取回后清洗，烘干，称植株干重，取部分样品用植物粉碎机（天津市泰斯特仪器有限公司生产，型号 FZ-102 型）粉碎，用 H2SO4-H2O2 消煮，流动注射分析法测植株全氮、全磷，火焰光度计测植株全钾。 1.4 数据处理 采用 Excel 2003 和 DPS 7.5 统计分析软件进行数据处理。 2 结果与分析 2.1 供氮水平对油菜和水稻氮素积累的影响 由图 1 可见，油菜季各处理氮素积累量均呈随生育期推进而先上升后下降的趋势，且各处理变化趋势相同。油菜生育前期，即直播后 120 d 内，各处理氮素积累量无显著差异。 120 d 后，氮素积累量显著上升，至 180 d 达到顶峰，之后呈下降趋势。各处理氮累积量存在显著差异，表现为 2N3/2N1N1/2N0N。表明增施氮肥可显著促进油菜对氮的吸 收。水稻季，随施氮量增加，各处理氮素积累量变化也表现为 2N3/2N1N1/2N0N，但 2N 与 3/2N 处理之间无显著差异，成熟期仅相差 8.7 kg/hm2。说明油菜季施用较高量氮肥对油菜氮素的吸收具有促进作用，水稻季施用氮肥对促进氮的吸收也具有重要作用，在保证油菜对氮肥吸收的基础上，后季水稻可适当降低氮肥施用量。 2.2 供氮水平对油菜和水稻磷素积累的影响 从图 2 可见，油菜季，直播 180 d 内，磷素积累量随施氮量增加而增加，各处理磷素含量表现为 2N3/2N1N1/2N0N。油菜生育 前期，即直播 120 d 内，各处理无显著差异， 120150 d 内，各供氮处理油菜磷素积累速率较高，至 180 d 达到峰值后呈稳定趋势。以 1N 处理的变化最为明显，但与 2N、 3/2N 处理相比无显著差异，表明适量增施氮肥就可满足油菜对磷素的吸收。水稻季，磷素累积量随生育期的推进而增加，各处理磷素积累量变化趋势为3/2N2N1N1/2N0N。水稻移栽 35 d 内，施氮处理对磷积累量无显著影响，移栽 35 d 后，各处理之间差异显著。表明油菜季适量施用氮肥保证油菜对磷素吸收基础上，水稻季适当增加氮肥用量便可以满足其对 磷素的吸收。 2.3 供氮水平对油菜和水稻钾素积累的影响 从图 3 可见，油菜季，各时期不同施氮处理油菜钾素积累量随着施氮量增加而增加，表现为 2N3/2N1N1/2N0N。直播 120 d 内，各处理的钾素积累量无显著差异，直播 120 d180 d 内，钾素累积量迅速增加，且施氮处理显著高于不施氮处理，至 180 d 钾吸收量达到峰值，其后略呈下降趋势（ 1N 处理除外）。成熟期，与不施氮处理相比， 2N 处理钾素积累量增加 252.3 kg/hm2，表明增施氮肥可显著增加油菜地上部对钾的吸收。水稻季，各时期 不同施氮处理水稻钾素积累量随施氮量增加而增加，从移栽至生育期结束， 2N、 3/2N 及 1N 处理钾素积累量无显著差异，但显著高于 1/2N、 0N 处理。钾素累积速率从移栽开始至移栽后75 d 始终呈快速上升趋势， 75 d 至取样结束钾吸收量趋于平稳。表明在油菜季施用较高氮肥保证油菜对钾的需求基础上，后季水稻适当减少氮肥用量也可满足其对钾素的吸收。 2.4 供氮水平对农田土壤氮素平衡状况的影响 从表 2 可见，油菜季后，土壤氮素盈余量除 0N 处理外其他处理盈余量均随施氮量增加而增加，最高可达到 170.6 kg/hm2。 氮素在植株中分配量表现为，子粒显著高于茎秆和果荚，呈随施氮量增加而先增加后降低趋势，以 3/2N 处理氮素积累量最大，与不施氮相比增加了66.5 kg/hm2，但与 1N 和 2N 处理相比无显著差异。茎秆和果荚氮素输出量呈持续上升趋势，各处理间差异显著。水稻季后，除 0N 和 1/2N 处理农田土壤氮素处于亏缺状态外，其他处理均处于盈余状态，以 2N 处理盈余量最高，达 224.3 kg/hm2。氮素在水稻中分配表现为子粒显著高于茎秆，各部位氮素分配量随施氮量增加而增加。整个轮作周期氮素养分平衡表现为除不施氮肥处理外，所有处理氮素 输出量均小于输入量，即土壤氮素均处于盈余状 态，其盈余量随着施氮量增加而显著增加。 2.5 供氮水平对农田土壤磷素平衡状况的影响 从表 3 可见，油菜季后，不同氮处理下土壤磷素含量均处盈余状态。随施氮量的增加，土壤磷素盈余量呈先显著降低后略上升之趋势，其中以 0N 处理磷素盈余量最高，为 68.1 kg/hm2， 1/2N 处理次之， 1N/、 3/2N 和 2N 均较低，且三者间无显著差异。油菜磷分配表现为子粒 果荚 茎秆，茎秆和果荚磷素分配量随施氮量的增加而增加，子粒则表现为先增加后降低，以 1N 处理磷素分配量最大，比 0N 处理高 28.5kg/hm2。水稻季后 ，所有处理土壤磷素均处于亏缺状态，其亏缺量随施氮量增加呈先增加后降低趋势，与 N0 处理相比以 3/2N处理亏缺量最大，达 47.8 kg/hm2。水稻磷素在子粒 中显著高于茎秆，子粒中表现为随施氮量增加先增加后降低，在 3/2N 处理时最高，茎秆磷素输出量则随着施氮量增加而增加。整个轮作周期磷素养分输出表现为随施氮量的增加呈先增加后降低趋势，全年以 3/2N 处理最大，比对照高 79 kg/hm2，土壤磷素盈余量随施氮量增加而显著降低， 3/2N 和 2N 处理磷素含量甚至呈亏缺状态。 2.6 供氮水平对农田土壤钾素平衡状况 的影响 从表 4 可见，油菜季后，土壤钾素均处亏缺状态，亏缺量随施氮量增加而显著增加。油菜各部位钾分配表现为茎秆 果荚 子粒，茎秆和果荚钾素含量随施氮量的增加而增加，子粒则表现为先增加后降低，以 3/2N 处理最大。水稻季后，水稻中钾分配表现为茎秆显著高于子粒，各部位钾素分配量随施氮量的增加而呈先增加后降低趋势，均以 1N 处理分配量最大。所有处理土壤钾素均处于亏缺状态，亏缺量随施氮量增加呈先增加后降低趋势，以 1N 处理钾素亏缺量最大，表明在钾肥投入相同的情况下，适当减少氮肥使用量可减少农田钾素的亏缺。整个轮作周期 钾素养分平衡状况表现为所有处理的土壤钾素均处于亏缺状态，钾素输出总量和土壤钾素亏缺量均随施氮量增加而显著增加，输出量最高达到 704.3kg/hm2，此时土壤亏缺量为 524.3 kg/hm2。 3 讨论 1）较高氮肥供给可显著增加油菜对氮钾的吸收，而中量氮肥供给就可以满足其对磷素的吸收。在油菜季施用较高氮肥来保证其对氮磷钾吸收基础上，后季水稻适当减少氮肥用量，便可以使水稻保持较高氮磷钾吸收量。 2）从整个轮作周期氮素养分平衡状况看，除不施氮肥处理外，其他处理土壤氮素均处于盈余状态，其盈余量随 施氮量的增加而增加。在磷钾肥投入相同的情况下，土壤磷素盈余量随施氮量增加而降低， 3/2N、 2N 处理农田磷素甚至呈亏缺状态，所有处理土壤钾素均处于亏缺状态，其亏缺量随施氮量增加而增加。 3）氮磷钾肥间的相互作用已为广大研究者所熟知，本试验发现磷钾肥供应量一定情况下，适当增施氮肥可促进油菜和水稻地上部对氮、磷、钾的积累，这与邹娟等 10对冬油菜施用氮肥效果的研究结果一致。本试验在研究氮处理对油菜氮磷钾素动态积累变化时发现，随着生育期的推进，相同氮处理的氮素和钾素的积累量呈现先增加后降低的趋势，这可能由于 油菜的氮素和钾素多分布于叶片和角果中，成熟期随着部分叶片和角果的脱落导致地上部分该两种元素的积累量相对降低。磷素大部分分布于茎秆和子粒中，所以成熟期其积累量未见显著降低，该结果与宁大伟等 11的研究结果一致。水稻季适当增施氮肥可促进水稻对磷素的积累，但氮肥施用量过高反而会影响水稻对磷素的积累利用，这与沈洋等 12和王伟妮等 13对水稻的研究一致。随着生育期的推移，水稻中氮素和钾素的积累量表现出先增加后降低的趋势，这可能是由于成熟期老叶脱落，而氮素和钾素在此部位的含量较多所致。由于磷素主要集中在水稻子粒 中，所以在水稻的整个生育期，磷素积累量始终呈上升趋势。本试验发现油菜 -水稻轮作周期结束后，除不施氮处理外所有处理土壤氮素均有盈余，且呈随施氮量增加而增加之趋势；土壤磷素含量则随施氮量的增加而呈下降趋势，甚至在 3/2N、 2N处理时呈现亏缺状态；钾素含量均呈现亏缺状态，且亏缺程度随施氮量的增加而增加，水田亏缺程度较旱田严重，这与刘冬碧等 14的研究结果一致。从土壤对养分的固定方面看，旱地较水田更有利于土壤中磷素和钾素的积累，所以水田的养分亏缺较旱地严重。因此，在种植过程中，施肥应遵循 “控氮，补磷，增钾 ”的原则 ，适当降低 N 肥比例，增加 K 肥施用量，以达到增加作物产量、维持农田养分平衡的目的。 参考文献： 1 王汉中 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