基于15N示踪技术的稻田氮肥高效利用与优化管理策略研究

本研究通过15N标记田间试验，系统解析了水稻不同生育期氮肥的回收效率（RE）与归趋。发现氨挥发是氮素主要损失途径（47.8–56.1%），而集成栽培管理（ICM）可通过优化施氮时序、增密种植、节水灌溉及有机肥添加等措施，将氮肥RE显著提升19.1–43.7%，尤其显著改善前期氮肥利用效率，为绿色高产水稻生产提供理论依据。

　　

研究亮点

试验点与材料

田间试验于2018–2019年在扬州大学砂壤土研究农场（Typic Fluvaquent）开展。供试品种为粳稻WYJ24和籼粳杂交稻YY2640，土壤基础肥力为：有机质24.4?g?kg^?1，碱解氮105?mg?kg^?1，Olsen-P 34.3?mg?kg^?1，交换性钾68.2?mg?kg^?1。

籽粒产量、产量构成与氮肥回收效率（RE）

零氮处理（0N）产量显著低于其他处理。集成栽培管理（ICM）措施显著提升产量：YY2640在ICM1–3下较农民习惯（LFP）增产4.9–20.2%，WYJ24增产5.7–21.9%。增产主要源于单位面积穗数增加（7.4–21.1%），虽每穗粒数略有下降，但总颖花量显著提升。ICM处理显著提高氮肥RE达19.1–43.7%，且杂交稻RE普遍高于粳稻。

氮肥回收效率与归趋动态

¹⁵N示踪表明，氮肥整体RE为23.6–41.3%，其中23.8–31.2%的¹⁵N残留于0–20?cm土层。氨挥发（53.2–76.6?kg?N?ha^?1）是主要损失途径，占总氮损失的47.8–56.1%。分生育期看，前期施氮RE较低（PT:17.3–35.1%；ET:22.3–35.8%），而中后期显著提高（PI:36.0–55.0%；SD:31.9–45.5%）。ICM措施尤其提升了前期氮肥利用效率（PT阶段RE提升29.6–61.3%；ET阶段提升15.4–60.3%），其机制与促进根系发育、改善土壤环境密切相关。

结论

水稻生产中长期依赖高氮投入导致严重的环境代价。本研究通过¹⁵N标记技术量化了不同生育期氮肥利用效率与损失途径，证明通过集成栽培策略（ICM）可协同实现增产与氮肥高效利用，尤其显著提升前期氮肥回收效率，为绿色稻作提供关键技术支撑。