CN109005836A - 一种提高水稻缓释氮肥利用效率的灌溉方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高水稻缓释氮肥利用效率的灌溉方法，属于农业技术领域，根据水稻生长发育对养分和水分的需求规律，确定不同土壤类型、不同生育期的土壤相对含水量指标，依此指导灌溉，使得缓释氮肥一次性施肥后养分释放速度与水稻生长的营养需求匹配。本发明解决了缓释氮肥养分释放速度与水稻生长的营养需求不同步的问题，实现水稻产量、氮肥和水分利用效率的协同提高。
Description
技术领域
本发明属于农业技术领域，涉及一种提高水稻缓释氮肥利用效率的灌溉方法，具体的说是涉及水稻施用缓释氮肥后，按土壤类型、分生育期确定土壤相对含水量指标，依此作为灌溉指标的一种灌溉方法。
背景技术
氮素是决定作物产量的一个关键因子。在水稻生产上，一般施用尿素等速效氮肥以提高产量。施用速效氮肥至少有两点不足之处：一是在水稻生育期需要分次多次施用，用工多；二是氮素容易损失，利用效率较低。施用硫包衣尿素等缓释氮肥，可以在水稻生长季实现一次性施肥，降低劳动强度，减少氮肥损失。随着农村劳动力减少和绿色农业的发展，水稻施用缓释氮肥已成为一种趋势。但是，缓释氮肥养分释放速度往往难以与水稻生长的营养需求同步，难以实现水稻高产与氮肥利用效率的协同提高。目前有关水稻缓释氮肥施用技术的研究，主要集中在缓释氮肥种类、施肥量以及速效氮肥与缓释氮肥配合施用对产量和氮肥利用效率的影响等方面，有关缓释氮肥养分释放速度与水稻生长营养需求同步的调控技术，缺乏研究。
缓释氮肥养分的释放受土壤类型、土壤温度、土壤中水分含量及灌溉方法等因素的影响。在相同区域、相同土壤类型条件下，灌溉方法直接影响到缓释氮肥养分的释放。何军等(2016)研究表明，施用缓释氮肥后灌溉方式对水稻产量有明显影响。虽然他们观察到采用间隙灌溉不利于缓释氮肥养分的释放，不利于水稻产量的形成，但从另一方面说明，只要采用合适的灌溉方式，可以实现缓释氮肥养分释放与水稻生长营养需求的同步。
以往对水稻灌溉技术的研究，主要集中在灌溉方法对水稻产量和水分利用效率的影响，如杨建昌等，中国专利申请号201010248508.5发明专利提出了一种水稻全生育期轻干-湿交替灌溉方法，该灌溉方法介绍了一种以土壤水势为指标的灌溉方法，用于水稻高产节水灌溉；中国专利申请号201310205456.7发明专利提出了一种麦秸还田水稻分蘖期水分精确管理方法，该方法介绍了一种麦秸还田后水稻分蘖期促蘖早发的灌溉方法，该方法以土壤含水量作为灌溉指标，用于解决麦秸还田后水稻分蘖期秧苗不发的问题；中国专利申请号201510205645.3发明专利提出了一种水稻节水灌溉方法，该灌溉方法以土壤埋水深度作指标，用以提高水稻产量和水分利用效率。但现有技术中均没有根据不同土壤类型、不同生育期用土壤相对含水量作为灌溉指标，均未涉及到如何通过灌溉方法来提高水稻氮肥利用效率特别是缓释氮肥的利用效率。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提出一种提高水稻缓释氮肥利用效率的灌溉方法，根据土壤类型和分生育期确定灌溉的土壤相对含水量，能够提高水稻产量和氮肥利用效率，尤其是提高施用缓释氮肥的氮肥利用效率，实现产量、氮肥利用效率和水分利用效率的协同提高。
本发明的技术方案是：一种提高水稻缓释氮肥利用效率的灌溉方法，其特征在于，通过测定0～15cm土层土壤含水量并计算出土壤相对含水量，按土壤类型、分生育期确定土壤相对含水量指标，依此作为灌溉指标，其灌溉方法如下：
(1)自移栽至移栽后7天
砂土地、壤土地和粘土地0～15cm土层土壤相对含水量保持在100％；
(2)自移栽后8天至移栽后15天
A.砂土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为95％时，灌水层1～2cm；
或B.壤土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为90％时，灌水层1～2cm；
或C.粘土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为85％时，灌水层1～2cm；
(3)自移栽后16天至有效分蘖临界叶龄期
A.砂土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为90％时，灌水层1～2cm；
或B.壤土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为85％时，灌水层1～2cm；
或C.粘土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为80％时，灌水层1～2cm；
(4)自有效分蘖临界叶龄期至拔节始期
A.砂土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为80％时，灌水层1～2cm；
或B.壤土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为75％时，灌水层1～2cm；
或C.粘土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为70％时，灌水层1～2cm；
(5)自拔节始期至10％植株的穗露出剑叶叶鞘
A.砂土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为95％时，灌水层1～2cm；
或B.壤土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为90％时，灌水层1～2cm；
或C.粘土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为88％时，灌水层1～2cm；
(6)自10％植株的穗露出剑叶叶鞘至100％植株的穗全部抽出
A.砂土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为96％时，灌水层1～2cm；
或B.壤土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为93％时，灌水层1～2cm；
或C.粘土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为90％时，灌水层1～2cm；
(7)自100％植株的穗全部抽出至穗全部抽出后的20天
A.砂土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为92％时，灌水层1～2cm；
或B.壤土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为90％时，灌水层1～2cm；
或C.粘土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为85％时，灌水层1～2cm；
(8)自穗全部抽出后的21天至收割
A.砂土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为90％时，灌水层1～2cm；
或B.壤土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为85％时，灌水层1～2cm；
或C.粘土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为80％时，灌水层1～2cm。
所述土壤相对含水量是指测得的0～15cm土层土壤含水量与土壤饱和含水量比值的百分值，计算公式为：土壤相对含水量(％)＝各生育期测得的0～15cm土层土壤含水量/田间有水层条件下0～15cm土层的土壤饱和含水量×100。
本发明的有益效果为：本发明提供的一种提高水稻缓释氮肥利用效率的灌溉方法，利用同一区域，相同土壤类型，水稻缓释氮肥养分释放速度主要受土壤水分的调控、缓释氮肥养分释放速度与水稻对养分的需求在不同土壤类型间以及在不同生育期存在差异的原理，灌溉原理清晰，方法科学，通过用土壤相对含水量作为灌溉指标，较好地协调水稻对水分和养分的需求，按土壤类型、分生育期确定土壤相对含水量指标，依此作为灌溉，根据土壤类型和分生育期确定灌溉的土壤相对含水量，提高了水稻产量和氮肥利用效率，尤其是提高了施用缓释氮肥的氮肥利用效率，实现产量、氮肥利用效率和水分利用效率的协同提高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
一种提高水稻缓释氮肥利用效率的灌溉方法，水稻移栽后，用土壤水分测定仪测定0～15cm土层土壤含水量，根据公式：土壤相对含水量(％)＝各生育期测得的0～15cm土层土壤含水量/田间有水层条件下0～15cm土层的土壤饱和含水量×100，计算得到土壤相对含水量。按土壤类型和生育期根据土壤相对含水量指标进行灌溉：
(1)移栽活棵期(自移栽至移栽后7天)
砂土地、壤土地和粘土地0～15cm土层土壤相对含水量保持在100％；
(2)分蘖前期(自移栽后8天至移栽后15天)
砂土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为95％时，灌水层1～2cm；壤土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为90％时，灌水层1～2cm；粘土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为85％时，灌水层1～2cm；
(3)分蘖中期(自移栽后16天至有效分蘖临界叶龄期)
砂土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为90％时，灌水层1～2cm；壤土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为85％时，灌水层1～2cm；粘土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为80％时，灌水层1～2cm；
(4)分蘖后期(自有效分蘖临界叶龄期至拔节始期)
砂土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为80％时，灌水层1～2cm；壤土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为75％时，灌水层1～2cm；粘土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为70％时，灌水层1～2cm；
(5)拔节长穗期(自拔节始期至10％植株的穗露出剑叶叶鞘)
砂土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为95％时，灌水层1～2cm；壤土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为90％时，灌水层1～2cm；粘土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为88％时，灌水层1～2cm；
(6)抽穗开花期(自10％植株的穗露出剑叶叶鞘至100％植株的穗全部抽出)
砂土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为96％时，灌水层1～2cm；壤土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为93％时，灌水层1～2cm；粘土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为90％时，灌水层1～2cm；
(7)灌浆前、中期(自100％植株的穗全部抽出至穗全部抽出后的20天)
砂土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为92％时，灌水层1～2cm；壤土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为90％时，灌水层1～2cm；粘土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为85％时，灌水层1～2cm；
(8)灌浆后期(自穗全部抽出后的21天至收割)
砂土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为90％时，灌水层1～2cm；壤土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为85％时，灌水层1～2cm；粘土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为80％时，灌水层1～2cm。上述方案可用表1表示：
表1提高水稻缓释氮肥利用效率的灌溉方法
说明：土壤相对含水量(％)＝各生育期测得的0～15cm土层土壤含水量/田间有水层条件下0～15cm土层的土壤饱和含水量×100；在移栽活棵期和抽穗开花期，0～15cm土层土壤相对含水量保持在100％；其余生育期当0～15cm土层的土壤相对含水量达到表中指标值时就灌1～2cm水层，自然落干达到指标值时再灌水，再自然落干，依次循环；土壤相对含水量大于指标值则不灌水。
上述公式中的土壤含水量采用土壤水分测定仪测定，土壤水分测定仪可采用土壤水分速测仪SU-LA、SU-LB、SU-LG(北京盟创伟业科技有限公司生产)，土壤水分速测仪TRSI、TRS-II(浙江托普仪器公司生产)中的一种即可。
本发明中确定的水稻各生育期的方法，是行业内熟知的方法，在《作物栽培学》的水稻章节中，均有详细记载。
本发明中涉及的其它栽培技术为常规技术，如：
(1)机插壮苗培育与足穗移栽技术
精播匀播、软盘或硬盘育秧；每盘播干谷100克、秧大田比1:80；大田整平，耱田18～24小时后进行机插秧；秧龄控制在20天内，栽足基本苗，株行距30cm×11.7cm，每亩1.6～1.8万穴，常规稻每穴3～4苗，杂交稻每穴2苗，常规稻每亩基本苗7～8万，杂交稻每亩基本苗3.2～4.0万。
(2)施肥技术
施用硫包衣尿素或树脂包衣尿素等缓释氮肥。中等土壤肥力，水稻目标产量9.0～9.6t/ha，全生育期施用纯氮，籼稻品种为180～210kg/ha，粳稻品种为210～240kg/ha，在秧苗移栽前作为基肥一次施用。移栽前一次性施磷肥折合P2O5，籼稻和粳稻均为60kg/ha。使用钾肥折合K2O，籼稻和粳稻均为90kg/ha，分基肥和促花肥两次施用，前后两次的比例为7:3。
(3)病虫害防治
根据水稻病虫害区域性预测预报，使用低毒、低残留、高效、安全、环保型化学农药与生物农药。
实施例：
分别于2016～2017年在扬州和连云港选择砂土、壤土和粘土三种类型土壤，种植籼稻品种扬稲6号(从扬州市种子公司购买)和粳稻品种连粳7号(从连云港种子公司购买)，进行施用水稻缓释氮肥的灌溉方法试验。每种土壤类型施用3种肥料：普通尿素(速效氮肥，含氮量46.2％，中盐安徽红四方肥业股份有限公司生产)；硫包衣尿素(缓释氮肥，含氮量37％，汉枫缓释肥料江苏有限公司生产)；树脂包衣尿素(缓释氮肥，含氮量40％，泰州市瑞麒生物科技有限公司生产)。每种肥料施用折合成纯氮：籼稻品种180kg/ha(普通尿素、硫包衣尿素和树脂包衣尿素分别为389.6kg/ha、486.5kg/ha和450.0kg/ha)；粳稻品种210kg/ha(普通尿素、硫包衣尿素和树脂包衣尿素分别为454.5kg/ha、567.6kg/ha和525.0kg/ha)。普通尿素按基肥(移栽前1天):分蘖肥I(移栽后7天):分蘖肥II(移栽后15天):促花肥(叶龄余数3.0～3.5):保花肥(叶龄余数1.0～1.5)＝4:1:1:2:2施用，硫包衣尿素和树脂包衣尿素在移栽前1天作基肥一次施用。各品种在移栽前一次性施磷肥折合P2O5 60kg/ha，使用钾肥折合K2O 90kg/ha，钾肥分基肥和促花肥两次施用，前后两次的比例为7:3。每种肥料设有两种灌溉方式：(1)常规灌溉(对照)，即分蘖末、拔节初排水搁田，其余生育期田间保持1～2cm水层，收获前1周断水；(2)提高水稻缓释氮肥利用效率的灌溉方法(简称高效灌溉)，灌溉方案见表1。高效灌溉方法与对照除水分管理方法不同外，其余栽培措施，如育秧、移栽、施肥时期和施肥量、病虫害防治等完全一致。结果表明，与对照(常规灌溉方法)相比，在施用缓释氮肥条件下，高效灌溉方法的产量增加19.2～23.1％，氮素产谷利用率(产量/植株吸氮量)提高10.5～20.6％，灌溉水利用效率(产量/灌溉水量)提高28.4～47.2％(表2～5)。在施用普通尿素条件下，水稻产量、氮素产谷利用率和灌溉水利用率，高效灌溉方法较常规灌溉方法分别提高了3.9～7.1％、3.1～5.8％和25.5～30.1％(表2～5)。高效灌溉方法，特别是在施用缓释氮肥条件下具有较高的茎蘖成穗率、较多的每穗颖花数和较高的结实率，这是高效灌溉方法的产量、氮素产谷利用率和灌溉水利用率高于常规灌溉方法的重要原因(表2～5)。
表2籼稻扬稲6号在不同灌溉方法下的产量及其构成因素
说明：因2016和2017年的试验结果在年度间无显著差异(P>0.05)，故表中数据为2016和2017年两年数据的平均值；硫包衣尿素和树脂包衣尿素为缓释氮肥；高效灌溉为本发明的灌溉方法；在同列、同一土壤类型内不同字母者表示在P＝0.05水平上差异显著。
表3籼稻扬稲6号在不同灌溉方法下的氮肥利用率和灌溉水分利用率(WUE)
说明：因2016和2017年的试验结果在年度间无显著差异(P>0.05)，故表中数据为2016和2017年两年数据的平均值；硫包衣尿素和树脂包衣尿素为缓释氮肥；高效灌溉为本发明的灌溉方法；在同列、同一土壤类型内不同字母者表示在P＝0.05水平上差异显著。
茎蘖成穗率(％)＝成熟期有效穗数/拔节期最高茎蘖数×100；
氮肥生产力(kg/kg)＝产量(kg/ha)/施氮量(kg/ha)；
氮素产谷利用率(kg/kg)＝产量(kg/ha)/成熟期植株总吸氮量(kg/ha)；
灌溉水分利用率(WUE,kg/m3)＝产量(kg/ha)/全生育期灌溉水量(m3/ha)。
表4粳稻连粳7号在不同灌溉方法下的产量及其构成因素
说明：因2016和2017年的试验结果在年度间无显著差异(P>0.05)，故表中数据为2016和2017年两年数据的平均值；硫包衣尿素和树脂包衣尿素为缓释氮肥；高效灌溉为本发明的灌溉方法；在同列、同一土壤类型内不同字母者表示在P＝0.05水平上差异显著。
表5粳稻连粳7号在不同灌溉方法下的氮肥利用率和灌溉水分利用率(WUE)
说明：因2016和2017年的试验结果在年度间无显著差异(P>0.05)，故表中数据为2016和2017年两年数据的平均值；硫包衣尿素和树脂包衣尿素为缓释氮肥；高效灌溉为本发明的灌溉方法；在同列、同一土壤类型内不同字母者表示在P＝0.05水平上差异显著。
茎蘖成穗率(％)＝成熟期有效穗数/拔节期最高茎蘖数×100；
氮肥生产力(kg/kg)＝产量(kg/ha)/施氮量(kg/ha)；
氮素产谷利用率(kg/kg)＝产量(kg/ha)/成熟期植株总吸氮量(kg/ha)；
灌溉水分利用率(WUE,kg/m3)＝产量(kg/ha)/全生育期灌溉水量(m3/ha)。
Claims (2)
1.一种提高水稻缓释氮肥利用效率的灌溉方法，其特征在于，通过测定0～15cm土层土壤含水量并计算出土壤相对含水量，按土壤类型、分生育期确定土壤相对含水量指标，依此作为灌溉指标，其灌溉方法如下：
(1)自移栽至移栽后7天
砂土地、壤土地和粘土地0～15cm土层土壤相对含水量保持在100%；
(2)自移栽后8天至移栽后15天
A.砂土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为95%时，灌水层1～2cm；
或B.壤土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为90%时，灌水层1～2cm；
或C.粘土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为85%时，灌水层1～2cm；
(3)自移栽后16天至有效分蘖临界叶龄期
A.砂土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为90%时，灌水层1～2cm；
或B.壤土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为85%时，灌水层1～2cm；
或C.粘土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为80%时，灌水层1～2cm；
(4)自有效分蘖临界叶龄期至拔节始期
A.砂土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为80%时，灌水层1～2cm；
或B.壤土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为75%时，灌水层1～2cm；
或C.粘土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为70%时，灌水层1～2cm；
(5)自拔节始期至10%植株的穗露出剑叶叶鞘
A.砂土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为95%时，灌水层1～2cm；
或B.壤土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为90%时，灌水层1～2cm；
或C.粘土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为88%时，灌水层1～2cm；
(6)自10%植株的穗露出剑叶叶鞘至100%植株的穗全部抽出
A.砂土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为96%时，灌水层1～2cm；
或B.壤土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为93%时，灌水层1～2cm；
或C.粘土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为90%时，灌水层1～2cm；
(7)自100%植株的穗全部抽出至穗全部抽出后的20天
A.砂土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为92%时，灌水层1～2cm；
或B.壤土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为90%时，灌水层1～2cm；
或C.粘土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为85%时，灌水层1～2cm；
(8)自穗全部抽出后的21天至收割
A.砂土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为90%时，灌水层1～2cm；
或B.壤土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为85%时，灌水层1～2cm；
或C.粘土地田间自然落干，当0～15cm土层土壤相对含水量为80%时，灌水层1～2cm。
2.根据权利要求1所述的一种提高水稻缓释氮肥利用效率的灌溉方法，其特征在于，所述土壤相对含水量是指测得的0～15cm土层土壤含水量与土壤饱和含水量比值的百分值，计算公式为：土壤相对含水量(%)=各生育期测得的0～15cm土层土壤含水量/田间有水层条件下0～15cm土层的土壤饱和含水量×100。
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| CN201810926047.9A Active CN109005836B (zh) | 2018-08-14 | 2018-08-14 | 一种提高水稻缓释氮肥利用效率的灌溉方法 |
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101779570A (zh) * | 2010-03-12 | 2010-07-21 | 李世峰 | “草莓-水稻”两熟制高产高效种植技术 |
| CN101911905A (zh) * | 2010-08-04 | 2010-12-15 | 扬州大学 | 水稻全生育期轻干-湿交替灌溉方法 |
| CN102630539A (zh) * | 2012-05-07 | 2012-08-15 | 浙江省水利河口研究院 | 水稻适雨灌溉方法 |
| CN102823402A (zh) * | 2012-08-29 | 2012-12-19 | 黑龙江省水利厅 | 一种寒地水稻高效环保灌溉方法 |
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| CN107258191A (zh) * | 2017-07-27 | 2017-10-20 | 四川农业大学 | 一种施用氮肥的方法 |
-
2018
- 2018-08-14 CN CN201810926047.9A patent/CN109005836B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 孙永健，孙园园等: ""水氮管理模式对不同氮效率水稻氮素利用特性及产量的影响"", 《作物学报》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109005836B (zh) | 2020-07-03 |
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