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摘 要：为明确红壤稻田氢醌配施的节氮效果，通过设置不同尿素施用量和氢醌的配比试验，测定和分析水稻的产量、产量构成和氮肥利用率。结果表明：在0.5%的氢醌配施下，早稻季不同氮肥用量之间差异不显著，晚稻季以施纯氮140～160kg/hm2处理的产量明显高于其他处理。这主要与该处理的有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重等均显著提高有关。进一步结合拟合方程发现，在配施0.5%的氢醌前提下，红壤稻田晚稻季最佳的施氮量为134.42～141.42kg/hm2，最高产量为8544.03kg/hm2，最大的氮肥农学效率为28.19kg/kg。
关键词：氢醌；双季稻；氮肥用量；水稻产量；氮肥利用率
中图分类号 S143.1 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）09-0050-04
Effects of Hydroquinone Application on Nitrogen Reduction in Paddy Fields of Red Soil
Ouyang Jianping et al.
（Institute of Agriculture Science，Plantation of Dengjia Town of Jiangxi Province，Yujiang 335200，China）
Abstract：In order to clarify the effect of hydroquinone with nitrogen fertilizer in paddy field of red soil.The field experiment was carried out which included different urea rates with hydroquinone，then，the yield，yield composition and nitrogen use efficiency of rice were determined and analyzed.The results showed that：there was no significant difference among all treatments in early rice，but the yield was higher in application of 140～160kg/hm2 nitrogen fertilizers than other treatments.This reason was mainly related to the effective panicle number per panicle，grain number per panicle，maturing rate and 1000-grain weight.It was found that the optimum nitrogen application rate was 134.42～141.42kg/hm2，the maximum yield was 8544.03kg/hm2，and the maximum nitrogen use efficiency was 28.91kg/kg.
Key words：Hydroquinone；Double-cropping rice；Nitrogen fertilizer rate；Rice yield；Nitrogen use efficiency
尿素是当前农业生产中应用十分广泛的一种氮肥，当尿素进入土壤中，在脲酶的作用下水解成铵态氮之后被作物吸收[1]。但是，由于脲酶对尿素的分解较快，导致作物后期供氮量不足，再加上不合理的施肥技术和田间管理技术，导致我国农田氮肥利用效率普遍较低[2-4]。减少稻田氮素损失，提高氮肥利用率的途径和措施较多，其中对肥料本身进行改型改性，减缓、控制肥料的溶解和释放速度，开发出符合作物养分吸收动态的新型缓控释肥料，已成为国内外众多研究者关注的热点。与普通商品肥料相比，緩控释氮肥在提高氮肥利用率等方面具有许多优点[5-6]，但是受作物品种、土壤性质等环境因素的影响，不同控释肥料养分释放特性会有很大不同，从而导致肥料的养分供给与植物需求不能同步，再加上缓控释肥料价格远远高于常规肥料，难以为农民接受，所以很难在生产中推广[7-8]。因此，开发既能获得高产又能最大限度地提高肥料利用率并减轻对环境的压力的肥料利用新技术，对于保障粮食安全、保护生态环境具有极其重要的意义。
通过添加氢醌等脲酶抑制剂来延缓尿素的水解进程是提高氮肥利用率的重要途径之一[9-10]。但是，氢醌在土壤发挥作用受到土壤类型、pH和水分状况等土壤理化性质、加入的有机物质以及尿素的浓度等因素的影响[11]。在红壤稻田上，有关氢醌添加技术的研究则鲜有报道，因此，本研究通过研究不同尿素施用量和氢醌的配比试验，测定和分析水稻的产量和氮肥利用率，以期明确红壤稻田氮肥的减施比例，从而更好地服务于江西省的粮食增产和农业可持续发展。
1 材料与方法
1.1 试验地概况 试验地位于江西省鹰潭市余江县（28°15′N，116°55′E），地处中亚热带，年均气温18.1℃，≥10℃积温6480℃，年降雨量1537mm，年蒸发量1150mm，无霜期约为289d，年日照时数1950h。试验土壤为第四纪红粘土发育的红壤性水稻土，试验前土壤性质为：pH5.65，有机质21.22g/kg，全氮1.41g/kg，全磷0.88g/kg，全钾12.34g/kg。碱解氮89.35mg/kg，有效磷21.34mg/kg，速效钾109.22mg/kg。
1.2 试验设计 采用单因素随机区组设计，设7个处理，包含：（1）CK，不施氮肥和氢醌；（2）N180，纯氮施用量180kg/hm2，不施氢醌；（3）N180HQ，纯氮施用量180kg/hm2，配施氢醌0.5%（以折算为尿素的用量为基准）、（4）N160HQ，纯氮施用量160kg/hm2，配施氢醌0.5%；（5）N140HQ，纯氮施用量140kg/hm2，配施氢醌0.5%；（6）N120HQ，纯氮施用量120kg/hm2，配施氢醌0.5%；（7）N100HQ，纯氮施用量100kg/hm2，配施氢醌0.5%；3次重复，小区面积20m2（5m×4m）。所有处理磷、钾肥用量一致（早稻和晚稻的P2O5为75kg/hm2和60kg/hm2，K2O分别为150kg/hm2和180kg/hm2）。试验中氮肥、氢醌和磷肥均作基肥一次性施用；钾肥为氯化钾，按照4∶3∶3比例分基肥、分蘖肥和孕穗肥施用。水稻品种早稻为德农88，晚稻为汕优456，均为杂交稻。育秧方式采用塑料秧盘育秧，早稻覆膜，播种时间为3月22日，移栽时间为4月22日，晚稻播种时间为6月23日，移栽时间为7月23日。栽插规格参考当地习惯，行株距为20cm×20cm，双本移栽。水稻的播种、移栽、水分管理等日常管理措施保持一致并与当地习惯相同。试验期间，严格防控病虫草为害，确保试验结果准确可靠。 1.3 测定指标 （1）水稻籽粒产量：在早晚稻成熟期，每个小区单打单收，测定籽粒产量。（2）水稻产量构成：在早晚稻成熟期，每个小区采集1m2样品，带回室內考种，测定株高、穗数、穗长、穗粒数、结实率和千粒重。（3）氮肥农学利用率（%）=（施肥区的水稻产量-不施肥区的水稻产量）/氮肥用量×100。所有数据均采用Excel 2003进行整理，统计分析采用SPSS 16.0进行，不同处理的差异显著性采用LSD进行（p<0.05）。
2 结果与分析
2.1 不同氮肥用量配施氢醌对水稻籽粒和生物产量的影响 不同氮肥用量与氢醌配施对水稻产量的影响见图1。从图1可以看出，在配施0.5%的氢醌前提下，施纯氮140～160kg/hm2即可以获得单施纯氮180kg/hm2的水稻产量，而晚稻甚至有显著的增产效果。红壤稻田纯氮的用量在140kg/hm2以上，配施氢醌下各处理的早稻产量没有明显差异；而施氮量低于140kg/hm2时，早稻的产量明显降低。在晚稻季，配施0.5%的氢醌前提下施纯氮140～160kg/hm2的产量明显高于其他处理；施氮量增加到180kg/hm2时晚稻的产量反而出现明显下降。这表明：红壤稻田配施一定比例的氢醌可以在获得较高产量的前提下明显降低氮肥的投入。
2.2 不同氮肥用量配施氢醌对水稻产量构成的影响 氢醌与不同氮肥用量尿素配施对水稻的产量构成有明显影响（表1），其中影响最大的因子是有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重。和水稻的产量差异基本一致，施氮量在140kg/hm2以上处理的早稻产量构成因子之间没有明显差异；但是晚稻季施氮量为140kg/hm2、配施0.5%氢醌处理的产量构成因子中有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重等因子均高于其他处理，这也是导致该处理晚稻产量最高的主要原因。
2.3 不同氮肥用量配施氢醌对早晚稻氮肥农学效率的影响 随着氮肥用量的增加，氮肥的农学利用率表现出先增加后下降的趋势（表2），早晚稻都表现出N140HQ处理氮肥的农学效率最高，其中晚稻试验中，不同处理之间的差异明显，其中N140HQ和N120HQ显著高于其他处理。
2.4 配施氢醌下红壤稻田合理的氮肥用量 从氮肥用量和水稻产量及氮肥农学效率的拟合曲线来看，早稻季的拟合方程均不显著，则晚稻季则呈极显著水平（p<0.01）（图1、图2）。通过拟合方程计算获得晚稻季合理的氮肥用量为141.42和134.42kg/hm2，最高产量为8544.03kg/hm2，最大的氮肥农学效率为28.19kg/kg（表3）。
3 讨论
很多研究表明，复合肥或尿素配施一定比例的氢醌可以显著提升作物的氮肥利用率[12-13]，但有关氢醌配施下不同氮肥用量的产量表明还鲜有报告。本研究结果表明，在0.5%的氢醌配施下，早稻季不同氮肥用量之间差异不显著，这可能与早稻季基肥施用时气温较低有关[14]，但具体原因还有待进一步研究。晚稻季施纯氮140～160kg/hm2的产量明显高于其他处理，施纯氮140～160kg/hm2处理的有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重等均显著提高。
在本研究中，晚稻季配施氢醌下氮肥用量与水稻产量和氮肥农学效率的关系可以用二次曲线进行拟合，这与没有氢醌配施的研究相一致[16-17]。但是，由于本研究中早稻季的产量差异不显著，导致配施氢醌下氮肥用量与早稻的产量和氮肥农学效率不存在显著的相关关系。但从晚稻季的拟合方程可以得出，红壤稻田的合理的氮肥用量为134.42～141.42kg/hm2，这一结果明显低于双季稻区目前推荐的氮肥用量（150kg/hm2以上）[18-19]。这说明，配施氢醌可以使晚稻季的氮肥施用量减少5.72%～10.39%。
4 结论
不同氮肥用量与氢醌配施可以显著影响水稻产量、产量构成和氮肥农学效率，尤其是在晚稻季。在配施0.5%的氢醌前提下，红壤稻田晚稻季最佳的施氮量为134.42～141.42kg/hm2，最大的产量为8544.03kg/hm2，最大的氮肥农学效率为28.19kg/kg。
参考文献
[1]徐星凯，周礼恺.脲酶抑制剂/硝化抑制剂对土壤中尿素氮转化及形态分布的影响[J].土壤学报，2000，37（3）：339-345.
[2]巨晓棠.氮肥有效率的概念及意义——兼论对传统氮肥利用率的理解误区[J].土壤学报，2014，51（5）：921-933.
[3]敖玉琴，张维，田玉华，等.脲胺氮肥对太湖地区稻田氨挥发及氮肥利用率的影响[J].土壤，2016，48（2）：248-253.
[4]赵宏伟，沙汉景.我国稻田氮肥利用率的研究进展[J].东北农业大学学报，2014，45（2）：116-122.
[5]侯红乾，黄永兰，冀建华，等.缓/控释肥对双季稻产量和氮素利用率的影响[J].中国水稻科学，2016，30（4）：389-396.
[6]熊海蓉，文卓琼，熊远福，等.3 种水稻缓/控释肥一次性施用效果比较[J].中国农学通报，2015， 31（33）：1-5.
[7]许秀成.缓释，控释肥料生产，使用前景展望[J].磷肥与复肥，2006，21（6）：9-11.
[8]万连步，陈宏坤，葛雨明.我国缓控释肥产业化发展亟待解决的若干问题[J].磷肥与复肥，2009，24（3）：9-10.
[9]周礼恺，武冠云，张志明，等.尿酶抑制剂氢醌在提高尿素肥效中的作用[J].土壤学报，1988，25（2）：191-198.
[10]周旋，吴良欢，戴锋.新型磷酰胺类脲酶抑制剂对不同质地土壤尿素转化的影响[J].应用生态学报，2016，27（12）：4003-4012.
[11]隽英华，陈振华，张玉兰，等.脲酶抑制剂氢醌对土壤脲酶动力学行为的调控效应[J].中国土壤与肥料，2015，4：53-58.
[12]石柱，张丹，杨奇志，杨勇.不同氮肥增效剂对水稻产量和养分利用率的影响[J].作物研究，2016（1）：14-17.
[13]杨勇，蒋宏芳，荣湘民，等.不同肥料增效剂在水稻上的应用效果研究[J].中国土壤与肥料，2015（5）：83-87.
[14]曾凯，居为民，张清霞.早稻全生育期气温，水温，泥温特征及避灾应用[J].中国农学通报，2015，31（36）：6-12.
[15]邓中华，明日，李小坤，等.不同密度和氮肥用量对水稻产量，构成因子及氮肥利用率的影响[J].土壤，2015，47（1）：20-25.
[16]徐一成，朱德峰，陈惠哲.施氮量对免耕机插水稻产量形成及氮素利用的影响[J].中国稻米，2014，20（6）：30-34.
[17]潘圣刚，黄胜奇，翟晶，等.氮肥用量与运筹对水稻氮素吸收转运及产量的影响[J].土壤，2012，44（1）：23-29.
[18]王秀斌，徐新朋，孙刚，等.氮肥用量对双季稻产量和氮肥利用率的影响[J].植物营养与肥料学报，2013，19（6）：1279-1286.
[19]徐新朋，周卫，梁国庆，等.氮肥用量和密度对双季稻产量及氮肥利用率的影响[J].植物营养与肥料学报，2015，21（3）：763-772.
（责编：张宏民）
关键词：氢醌；双季稻；氮肥用量；水稻产量；氮肥利用率
中图分类号 S143.1 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）09-0050-04
Effects of Hydroquinone Application on Nitrogen Reduction in Paddy Fields of Red Soil
Ouyang Jianping et al.
（Institute of Agriculture Science，Plantation of Dengjia Town of Jiangxi Province，Yujiang 335200，China）
Abstract：In order to clarify the effect of hydroquinone with nitrogen fertilizer in paddy field of red soil.The field experiment was carried out which included different urea rates with hydroquinone，then，the yield，yield composition and nitrogen use efficiency of rice were determined and analyzed.The results showed that：there was no significant difference among all treatments in early rice，but the yield was higher in application of 140～160kg/hm2 nitrogen fertilizers than other treatments.This reason was mainly related to the effective panicle number per panicle，grain number per panicle，maturing rate and 1000-grain weight.It was found that the optimum nitrogen application rate was 134.42～141.42kg/hm2，the maximum yield was 8544.03kg/hm2，and the maximum nitrogen use efficiency was 28.91kg/kg.
Key words：Hydroquinone；Double-cropping rice；Nitrogen fertilizer rate；Rice yield；Nitrogen use efficiency
尿素是当前农业生产中应用十分广泛的一种氮肥，当尿素进入土壤中，在脲酶的作用下水解成铵态氮之后被作物吸收[1]。但是，由于脲酶对尿素的分解较快，导致作物后期供氮量不足，再加上不合理的施肥技术和田间管理技术，导致我国农田氮肥利用效率普遍较低[2-4]。减少稻田氮素损失，提高氮肥利用率的途径和措施较多，其中对肥料本身进行改型改性，减缓、控制肥料的溶解和释放速度，开发出符合作物养分吸收动态的新型缓控释肥料，已成为国内外众多研究者关注的热点。与普通商品肥料相比，緩控释氮肥在提高氮肥利用率等方面具有许多优点[5-6]，但是受作物品种、土壤性质等环境因素的影响，不同控释肥料养分释放特性会有很大不同，从而导致肥料的养分供给与植物需求不能同步，再加上缓控释肥料价格远远高于常规肥料，难以为农民接受，所以很难在生产中推广[7-8]。因此，开发既能获得高产又能最大限度地提高肥料利用率并减轻对环境的压力的肥料利用新技术，对于保障粮食安全、保护生态环境具有极其重要的意义。
通过添加氢醌等脲酶抑制剂来延缓尿素的水解进程是提高氮肥利用率的重要途径之一[9-10]。但是，氢醌在土壤发挥作用受到土壤类型、pH和水分状况等土壤理化性质、加入的有机物质以及尿素的浓度等因素的影响[11]。在红壤稻田上，有关氢醌添加技术的研究则鲜有报道，因此，本研究通过研究不同尿素施用量和氢醌的配比试验，测定和分析水稻的产量和氮肥利用率，以期明确红壤稻田氮肥的减施比例，从而更好地服务于江西省的粮食增产和农业可持续发展。
1 材料与方法
1.1 试验地概况 试验地位于江西省鹰潭市余江县（28°15′N，116°55′E），地处中亚热带，年均气温18.1℃，≥10℃积温6480℃，年降雨量1537mm，年蒸发量1150mm，无霜期约为289d，年日照时数1950h。试验土壤为第四纪红粘土发育的红壤性水稻土，试验前土壤性质为：pH5.65，有机质21.22g/kg，全氮1.41g/kg，全磷0.88g/kg，全钾12.34g/kg。碱解氮89.35mg/kg，有效磷21.34mg/kg，速效钾109.22mg/kg。
1.2 试验设计 采用单因素随机区组设计，设7个处理，包含：（1）CK，不施氮肥和氢醌；（2）N180，纯氮施用量180kg/hm2，不施氢醌；（3）N180HQ，纯氮施用量180kg/hm2，配施氢醌0.5%（以折算为尿素的用量为基准）、（4）N160HQ，纯氮施用量160kg/hm2，配施氢醌0.5%；（5）N140HQ，纯氮施用量140kg/hm2，配施氢醌0.5%；（6）N120HQ，纯氮施用量120kg/hm2，配施氢醌0.5%；（7）N100HQ，纯氮施用量100kg/hm2，配施氢醌0.5%；3次重复，小区面积20m2（5m×4m）。所有处理磷、钾肥用量一致（早稻和晚稻的P2O5为75kg/hm2和60kg/hm2，K2O分别为150kg/hm2和180kg/hm2）。试验中氮肥、氢醌和磷肥均作基肥一次性施用；钾肥为氯化钾，按照4∶3∶3比例分基肥、分蘖肥和孕穗肥施用。水稻品种早稻为德农88，晚稻为汕优456，均为杂交稻。育秧方式采用塑料秧盘育秧，早稻覆膜，播种时间为3月22日，移栽时间为4月22日，晚稻播种时间为6月23日，移栽时间为7月23日。栽插规格参考当地习惯，行株距为20cm×20cm，双本移栽。水稻的播种、移栽、水分管理等日常管理措施保持一致并与当地习惯相同。试验期间，严格防控病虫草为害，确保试验结果准确可靠。 1.3 测定指标 （1）水稻籽粒产量：在早晚稻成熟期，每个小区单打单收，测定籽粒产量。（2）水稻产量构成：在早晚稻成熟期，每个小区采集1m2样品，带回室內考种，测定株高、穗数、穗长、穗粒数、结实率和千粒重。（3）氮肥农学利用率（%）=（施肥区的水稻产量-不施肥区的水稻产量）/氮肥用量×100。所有数据均采用Excel 2003进行整理，统计分析采用SPSS 16.0进行，不同处理的差异显著性采用LSD进行（p<0.05）。
2 结果与分析
2.1 不同氮肥用量配施氢醌对水稻籽粒和生物产量的影响 不同氮肥用量与氢醌配施对水稻产量的影响见图1。从图1可以看出，在配施0.5%的氢醌前提下，施纯氮140～160kg/hm2即可以获得单施纯氮180kg/hm2的水稻产量，而晚稻甚至有显著的增产效果。红壤稻田纯氮的用量在140kg/hm2以上，配施氢醌下各处理的早稻产量没有明显差异；而施氮量低于140kg/hm2时，早稻的产量明显降低。在晚稻季，配施0.5%的氢醌前提下施纯氮140～160kg/hm2的产量明显高于其他处理；施氮量增加到180kg/hm2时晚稻的产量反而出现明显下降。这表明：红壤稻田配施一定比例的氢醌可以在获得较高产量的前提下明显降低氮肥的投入。
2.2 不同氮肥用量配施氢醌对水稻产量构成的影响 氢醌与不同氮肥用量尿素配施对水稻的产量构成有明显影响（表1），其中影响最大的因子是有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重。和水稻的产量差异基本一致，施氮量在140kg/hm2以上处理的早稻产量构成因子之间没有明显差异；但是晚稻季施氮量为140kg/hm2、配施0.5%氢醌处理的产量构成因子中有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重等因子均高于其他处理，这也是导致该处理晚稻产量最高的主要原因。
2.3 不同氮肥用量配施氢醌对早晚稻氮肥农学效率的影响 随着氮肥用量的增加，氮肥的农学利用率表现出先增加后下降的趋势（表2），早晚稻都表现出N140HQ处理氮肥的农学效率最高，其中晚稻试验中，不同处理之间的差异明显，其中N140HQ和N120HQ显著高于其他处理。
2.4 配施氢醌下红壤稻田合理的氮肥用量 从氮肥用量和水稻产量及氮肥农学效率的拟合曲线来看，早稻季的拟合方程均不显著，则晚稻季则呈极显著水平（p<0.01）（图1、图2）。通过拟合方程计算获得晚稻季合理的氮肥用量为141.42和134.42kg/hm2，最高产量为8544.03kg/hm2，最大的氮肥农学效率为28.19kg/kg（表3）。
3 讨论
很多研究表明，复合肥或尿素配施一定比例的氢醌可以显著提升作物的氮肥利用率[12-13]，但有关氢醌配施下不同氮肥用量的产量表明还鲜有报告。本研究结果表明，在0.5%的氢醌配施下，早稻季不同氮肥用量之间差异不显著，这可能与早稻季基肥施用时气温较低有关[14]，但具体原因还有待进一步研究。晚稻季施纯氮140～160kg/hm2的产量明显高于其他处理，施纯氮140～160kg/hm2处理的有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重等均显著提高。
在本研究中，晚稻季配施氢醌下氮肥用量与水稻产量和氮肥农学效率的关系可以用二次曲线进行拟合，这与没有氢醌配施的研究相一致[16-17]。但是，由于本研究中早稻季的产量差异不显著，导致配施氢醌下氮肥用量与早稻的产量和氮肥农学效率不存在显著的相关关系。但从晚稻季的拟合方程可以得出，红壤稻田的合理的氮肥用量为134.42～141.42kg/hm2，这一结果明显低于双季稻区目前推荐的氮肥用量（150kg/hm2以上）[18-19]。这说明，配施氢醌可以使晚稻季的氮肥施用量减少5.72%～10.39%。
4 结论
不同氮肥用量与氢醌配施可以显著影响水稻产量、产量构成和氮肥农学效率，尤其是在晚稻季。在配施0.5%的氢醌前提下，红壤稻田晚稻季最佳的施氮量为134.42～141.42kg/hm2，最大的产量为8544.03kg/hm2，最大的氮肥农学效率为28.19kg/kg。
参考文献
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[19]徐新朋，周卫，梁国庆，等.氮肥用量和密度对双季稻产量及氮肥利用率的影响[J].植物营养与肥料学报，2015，21（3）：763-772.
（责编：张宏民）