机插稻传统的土育秧不仅消耗资源,而且费时费力。因此,对于水稻轻简高效育秧而言,串联式水卷苗等无土育秧方法养分管理的改善和优化是必要的。本研究以控释肥(CRF)-释放周期为3个月的树脂包衣复合肥(PCCF-3M)作为育秧肥(SF),并且设置5种不同用量:SF-0,SF-10,SF-20,SF-30,SF-40,以基质育秧作为对照(CK)。在所有SF处理中,施用20g/盘SF(SF-20)的处理效果最好,秧苗素质和机插质量均与CK相当。相反,较低施用量(SF-0和SF-10)导致秧苗氮含量低并抑制地上部生长;较高施用量导致毒害(丙二醛含量增加)并抑制根系生长。与CK相比,SF-20处理增加了穗数(5.6-7.0%)和产量(4.3-5.3%),这可能与被根系盘住的剩余SF移栽后促进秧苗分蘖生长有关。此外,SF-20处理降低了秧块重量(53.1%)和育秧成本(23.5%)并提高了利润,这表明该处理是轻简和经济的。综上所述,SF-20处理是一种促进水稻秧苗生长和提高移栽效率的经济和有效的方式。据我们所知,本研究第一次在水稻无土育秧基础上明确最适的CRF用量。
本试验探讨了7种不同类型缓控释肥一次性施用对水稻产量及群体特征的影响。在研究肥料氮素(N)释放特征的基础上,于2018和2019年进行盆栽试验,以常规分次施肥(CK,基穗比为1:1)为对照,对水稻叶片SPAD值、产量及其构成、茎蘖动态和干物质积累进行研究。结果表明:不同类型缓控释肥的氮素释放特征差异显著。树脂包衣尿素(PCU)表现为控释模式,整个生育期持续释放氮素;硫包衣尿素(SCU)表现为缓释模式,中后期氮素释放不足;脲酶抑制剂尿素(AHA)和脲甲醛(UF)表现为速释模式,前期爆发性释放,中后期无释放,但其供肥能力可持续到抽穗期。PCU延缓了高峰苗期,与CK相比,干物质积累、叶片SPAD值无显著差异,同时由于整个生育阶段氮素的持续释放,每穗粒数、结实率和千粒重增加,从而提高水稻产量;SCU由于后期氮供应不足,总颖花量低,水稻产量降低,但差异不显著;AHA和UF易受环境因素的影响,对产量的影响不一致。本试验结果表明,在盆栽等量施氮条件下,供肥能力强、有效持续时间长的肥料类型更有利于水稻后期干物质积累,提高产量。
提高水稻单产是实现粮食安全的关键。化肥,尤其是氮肥的使用,对水稻增产起到历史性作用。然而,氮肥管理不善,尤其是施肥量过大,带来了稻米品质恶化、产量不稳定、环境恶化等问题。因此,如何在不影响水稻产量和品质的前提下,提高氮肥利用率,减少氮肥投入,已成为世界各国科学家高度关注的问题。
水稻优质高效精确施肥,最核心的是根据品种特点提高氮肥利用率,同时提高稻米品质。提高氮肥利用率的途径主要有以下三个方面:一是选育氮高效的水稻品种,二是氮肥的精确管理,三是应用新型肥料和高效施肥方法。
为此,Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文),JIA) 于2020年3月底积极筹备“High quality and high efficiency fertilization of rice”专题,邀请来自南京农业大学、华中农业大学、扬州大学、四川农业大学、安徽农业大学、河南农业大学、美国德州农工大学等研究团队进行撰稿。通过对水稻氮素高效利用的理论及方法的实验,相关团队从水稻的氮高效品种选育、氮肥精确管理以及新型肥料和高效施肥方法等方面进行了深入研究。
我们希望本专题的研究成果有助于读者了解水稻先进优质高效施肥理论及技术,为进一步保障中国乃至世界的粮食安全与农业环境可持续发展提供经验借鉴、理论依据与技术支撑。
为探究机插条件下不同水稻品种倒伏差异的主要因素及其对氮肥的响应,2017年和2018年在江苏丹阳(长江中下游代表性区域)开展了两年重复的田间试验,以22个杂交籼稻、22个常规粳稻以及2个籼粳杂交稻3种类型水稻为材料,设置3个氮肥水平(0、150、300 kg ha-1),采用毯苗机插的移栽方式,从倒伏相关的力学指标、形态学指标以及物质转运等方面进行系统研究。不同类型水稻产量的差异表现为常规粳稻<杂交籼稻<籼粳杂交稻。杂交稻(杂交籼稻、籼粳杂交稻)的倒伏指数(LI)高于常规粳稻源于其较高的株高,籼粳杂交稻较低的茎鞘物质表观输出率导致其LI显著低于杂交籼稻。杂交籼稻品种间倒伏指数较大的差异主要来源于茎鞘物质表观输出率,株型紧凑的品种茎鞘物质表观输出率低,因而具有较强的抗倒伏能力;常规粳稻品种间的差异则是由断面模数(Z)即茎粗造成的。籼粳杂交稻或常规粳稻的倒伏指数在氮肥处理间的变异相对较小,高氮水平下均没有发生倒伏,这是由于其叶倾角较小且在高氮条件下变化不大;而杂交籼稻不同品种LI和倒伏率对氮肥的响应存在较大的差异,株型紧凑的品种耐高氮。因而,紧凑株型品种适宜作为机插条件下的抗倒耐氮型品种。