全 文 ：　文章编号 :100028551 (2001) 0220098208
应用15N、32 P 示踪法研究双季稻一次性
全层施肥技术的肥料效应
李合松1 　黄见良1 　邹应斌2 　张扬珠3 　李建辉3
(11 湖南农业大学理学院　湖南 长沙　410128 ;2 湖南农业大学植物科技学院　湖南 长沙　410128 ;
31 湖南农业大学资源环境学院　湖南 长沙　410128)
摘要 :试验在双季高产稻区湖南醴陵市大田条件下进行。为比较一次性施肥技术与
高效施肥技术肥料效应的差异 ,应用15 N 和32 P 双标记研究了一次性施肥法的肥料效
应 ,结果表明 :与对照法相比 ,一次性施肥技术可以促进水稻前中期对养分的吸收和
增加干物质的积累量 ,全生育期水稻对氮和磷肥的利用率、氮肥回收率、水稻生物产
量及谷物产量与对照相当。但由于一次性施肥法操作简单 ,有利于双季稻大面积平
衡增产 ,可在生产上推广应用。
关键词 :双季稻 ;15N、32 P 标记 ;肥料效应 ;一次性施肥法
收稿日期 :2000210208
基金项目 :国家科委“九·五”重大科技攻关项目 (952001201)研究内容之一
作者简介 :李合松 (1955～) ,男 ,湖南祁东人 ,湖南农业大学副教授 ,从事同位素示踪与辐射应用研究
前人在水稻高产施肥理论和实践研究做了大量的工作 ,提出了许多高效施肥法 ,近年来 ,
复 (混)合肥料在水稻生产中愈来愈受到重视[1～3 ] 。双季稻一次性全层施肥技术具有操作简
单、省工省肥、高效高产等优点 ,是实现我国双季稻施肥技术由繁到简的重大创新[4 ] 。为探讨
其对水稻生长发育的影响 ,探明其氮、磷肥料利用率 ,我们于 1998 年在国家水稻工程醴陵基点
大田条件下 ,应用15N 和32 P 双标记示踪技术进行了研究 ,为进一步改进和完善该项施肥技术 ,
并为其在我国南方双季稻区推广应用提供了科学依据。
1 　材料与方法
111 　供试材料
本试验分别在醴陵市白兔潭镇和浦口镇大田条件下进行。供试土壤分别为河沙泥和红黄
泥 ,均为当地的高产稻田 ,土壤的理化性状见表 1。
河沙泥早稻供试品种 (组合)为威优 402 (代号 V402 ,下同)和中鉴 100 ( Z2100) ,晚稻为威优
644 (V644)和湘晚籼 9 号 (X29) ,红黄泥田早稻供试品种为中选 7 号 ( Z27) ,晚稻组合为汕优 46
(S46) 。所有的供试材料均设小区和微区 ,小区面积为 20m2 ,微区用 PVC 塑料板制成体积为
60cm×40cm ×30cm ,且四周密封的无底方框 ,插入小区中深至犁底层 ,每框栽插 6 蔸稻株 ,按
112 所示方法施用15N、32 P 示踪肥料。小区和微区均设 3 次重复 ,精细管理。
89　 核 农 学 报　2001 ,15 (2) :98～105Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
表 1 　供试土壤的理化性状
Table 1 　The chemical characters of soil used in the experiment
土壤类型
soil type
pH
有机质
O. M.
(gΠkg) 全氮total N(gΠkg) 全磷total P(gΠkg) 全钾total K(gΠkg) 碱解氮alkali2N(mgΠkg) 速效磷avail2P(mgΠkg) 速效钾avail2K(mgΠkg)
河沙泥
alluvial sandy earth
(早稻 early rice)
610 5116 2190 0172 1817 22918 1017 9115
(晚稻 late rice) 610 5316 3101 0180 1715 20918 2213 6314
红黄泥
reddish yellow clayey
earth (早稻 early rice)
518 5716 3113 0165 1315 22912 2517 11414
(晚稻 late rice) 518 5511 2185 0176 1218 20310 1714 4216
112 　施肥处理
早、晚稻均设一次性全层施肥处理 (代号为 F1 和 F2) 。早稻设稳前攻中施肥法作对照
(CK1) ,晚稻设两攻一保施肥法作对照 (CK2) 。同一种土壤上处理和对照总施肥量一致。早稻
河沙泥每公顷施肥量为 15715kgN、7210kg P2O5 、13510kgK2O ;红黄泥为 15715kgN、5410kgP2O5 、
18010kgK2O。晚 稻 河 沙 泥 为 17215kgN、4510kgP2O5 、13510kgK2O ; 红 黄 泥 为 17215kgN、
4510kgP2O5 、18010kgK2O。一次性全层施肥法采用自行研制的专用配方肥按所需用量全部作基
肥施入 ,对照区采用尿素、普钙和氯化钾作肥源 ,按下述要求分期施入。
稳前攻中施肥法 (CK1) :磷肥全部作基肥 ,钾肥 40 %作基肥、60 %作分蘖肥 ,氮肥按基肥∶
分蘖肥∶穗肥∶粒肥 = 3∶110∶510∶110 的比例施入。
两攻一保施肥法 (CK2) :磷肥全部作基肥 ,钾肥基肥与分蘖肥各占 50 % ,氮肥按基肥∶分蘖
肥∶穗肥∶粒肥 = 310∶215∶310∶115 的比例施入。
早稻V402 和 Z2100 于 4 月 19 日 ,Z27 于 4 月 22 日 ,晚稻 S46 于 7 月 19 日、V644 和 X29 于 7
月 22 日移栽至本田。插植密度均为 20cm ×20cm ,杂交组合每穴插 2 粒谷本苗 ,常规稻每穴插
4～5 株苗。
15N、32 P 示踪试验在微区内进行 ,将供试肥料进行标记 :采用丰度为 10129 %的15 N 尿素 (化
工部上海化工研究院生产)标记普通尿素 ,用32 P2KH2 PO4 标记过磷酸钙和磷铵 ,一次性全层施
肥法则将上述单独标记的15N2尿素和32 P2磷肥按自行研制的专用复合肥的配方和生产工艺加
工成双标记专用复合肥 ,对照区则采用15 N2尿素和32 P2过磷酸钙作肥源 ,均按不同试验设计的
要求按比例定量施入微区。
113 　测定方法
分别于幼穗分化期、齐穗期和成熟期取微区稻株和土壤样品测定其15N 丰度和32 P 活度 ,比
较不同施肥处理不同供试材料对肥料氮素和磷素的吸收利用。于水稻移栽后每隔 15d 左右分
别测定水稻的干物质积累量和氮、磷、钾含量。
15N 丰度采用质谱法测定 ;32 P 活度均采用干粉法制样 ,用 FH408 定标器和 FJ2367 塑料闪烁
探头测量 ,测量结果进行计数效率校正 ;植株氮、磷、钾全量分析采用 H2 SO42H2O2 消化 ,蒸馏法
定氮 ,钒钼黄比色法测磷 ,火焰光度计法测钾 ;土壤碱解氮采用扩散法测定 ;速效磷采用碳酸氢
钠浸提 ,用钼锑抗比色法测定 :缓效钾采用稀硝酸浸提 ,速效钾采用乙酸铵浸提 ,均用火焰光度
99　2 期 应用15N、32 P 示踪法研究双季稻一次性全层施肥技术的肥料效应
计法测定。
2 　结果与分析
211 　不同施肥法对水稻干物质生产的影响
表 2 表明 ,一次性全层施肥法对水稻干物质生产的影响因土壤类型不同而存在差别。与
对照施肥法相比 ,在质地较轻的河沙泥田 ,一次性施肥法主要表现为促进早稻前期和中期干物
质的生产和积累 ,并且导致全生育期干物质总积累量提高 ;晚稻与对照差异不大。而质地较粘
重的红黄泥则表现为促进早稻前、中期的干物质积累 ,但后期干物质产量下降 ,因此全生育期
生物产量相当。但对晚稻的影响则由于促进后期干物质积累 ,因此全生育期生物产量比对照
提高。
表 2 　不同施肥法对水稻干物质生产的影响
Table 2 　Effects of different manuring methods on dry matter production
供试土壤
soil
品种
cultivars
施肥法
manuring
methods
前期
early stage
(0～20d)
(kgΠhm2) ( %) 3 中期middle stage(21～60d)(kgΠhm2) ( %) 后期later stage(61～94d)(kgΠhm2) ( %) 全生育期whole growthduration(kgΠhm2)
河沙泥
alluvial
sandy
earth
红黄泥
reddish
yellow
clayey earth
V402 F1 67315 4176 696610 49121 651610 46103 1415515
早稻 CK1 66010 4198 620215 46178 639715 48125 1326010
early rice F1 - CK1 ( %) 2105 12130 1185 6175
Z2100 F1 81415 6114 729715 55100 515515 38186 1326715
早稻 CK1 72310 5188 675715 54194 481915 39118 1230010
early rice F1 - CK1 ( %) 12166 7199 6197 7187
V644 F2 162715 18110 775510 51184 449710 30106 1495915
晚稻 CK2 273010 18140 781210 52164 429715 28196 1483915
late rice F2 - CK2 ( %) - 0120 - 0173 4165 0181
X29 F2 238210 17116 776215 55193 373510 26191 1387915
晚稻 CK2 241810 17115 762115 54107 405610 28178 1409515
late rice F2 - CK2 ( %) - 1145 1185 - 7192 - 1153
Z27 F1 115210 8117 809710 57144 477910 34107 1402810
早稻 CK1 109210 7198 658015 48111 600610 43191 1367815
early rice F1 - CK1 ( %) 5149 23106 - 20142 2156
S46 F2 331210 25109 725710 54198 263110 19193 1320010
晚稻 CK2 252310 20115 794815 63148 204910 16137 1256110
late rice F2 - CK2 ( %) 31132 - 8170 28142 5109
　　3 :指各生育期干物质产量占全生育期生物产量的百分数。3 :The percentages of total dry matter production in the whole growth period.
212 　不同施肥法对水稻吸收土壤氮和肥料氮的影响
应用15N 示踪测定了不同施肥处理水稻对土壤氮和15 N 肥料氮的吸收。结果表明 (表 3) ,
前期施肥量多的一次性全层施肥处理与前期施肥量少的对照相比 ,河沙泥和红黄泥土壤上所
有供试材料 ,水稻前期吸收的肥料氮素 (FN )和土壤氮素 (SN )均高于对照 ,这是由于随着氮肥的
一次性施入 ,导致了土壤氮产生“正激发效应”[5 ] ,即水稻吸收了较多的肥料氮素时促进了对土
001 核　农　学　报 15 卷
壤氮素的吸收。对照区随着氮素的分次追施 ,稻株吸氮量不断增加 ,至齐穗期对照对土壤氮素
和肥料氮素的累计吸收量与处理之间的差异表现不明显 ,成熟期两者比较接近。可见 ,对肥料
进行一定的技术措施处理后 ,即便采用一次性施肥法 ,其与对照相比 ,虽然水稻吸收氮的特性
在某一阶段有所不同 ,但对全生育期的吸收影响不大。不同的土壤类型由于其供氮水平以及
土壤对肥料中铵的吸附、固定与释放情况不同 ,因而即使是等量施氮的条件下 ,水稻吸收的氮
素来自土壤氮的比例仍存在差异 ,表现为河沙泥高于红黄泥 ,且早晚稻均表现出一致的趋势。
河沙泥土壤上 ,早稻吸收的氮素有 60190 %～64114 %来自土壤 ,而晚稻则有 67192 %～
70170 % ;红黄泥土壤早稻和晚稻吸收的氮素有 47143 %～56143 %来自土壤。由此可见 ,在高
产稻田和施肥水平较高的情况下 ,在水稻生长前期和生长中期土壤氮素和肥料氮素的供应均
具有同等重要性。
表 3 　不同施肥法对水稻吸收土壤氮( SN)和肥料氮( FN)的影响
Table 3 　Nitrogen absorption from soil (SN ) and fertilizer (FN) by rice plant
with different manuring methods (kgΠhm2 )
供试土壤
soil
品种
cultivars
施肥法
manuring
methods
幼穗分化期
ear2differentiation stage
FN ( %) SN ( %)
齐穗期
heading stage
FN ( %) SN ( %)
成熟期
ripening stage
FN ( %) SN ( %)
河沙泥
alluvial
sandy
earth
红黄泥
reddish
yellow
clayey
earth
V402
早稻
early rice
Z2100
早稻
early rice
V644
晚稻
late rice
X29
晚稻
late rice
Z27
早稻
early rice
S46
晚稻
late rice
F1 1711 43185 2119 56115 6319 46110 7417 53190 6013 35186 10719 64114
CK1 1318 74180 417 25120 5014 52142 4518 47158 5617 37120 9517 62180
F1 1515 43146 2011 56154 6618 55159 5217 44110 5610 39110 8712 60190
CK1 1011 46121 1117 53179 5214 47174 5713 52126 5712 37172 9414 62128
F2 4614 47169 5019 52131 5214 40107 7810 59193 5115 32103 10912 67197
CK2 2115 29118 5211 70182 4813 35182 8616 64118 5110 32108 10810 67192
F2 3910 47102 4319 52198 5317 36179 9213 63121 4713 29130 11410 70170
CK2 2011 31168 4314 62132 4917 37144 8310 62156 4818 30198 10816 69102
F1 1813 65124 918 34176 5917 61151 3714 38149 6915 46116 8110 53184
CK1 1319 63170 810 36130 5011 48134 5316 51166 6516 43157 8419 56143
F2 6816 54108 5812 45192 7116 52113 6517 47187 6919 48104 7516 51196
CK2 3015 38189 4719 61111 7111 53102 6310 46198 7015 52157 6316 47143
213 　不同施肥法的氮肥利用率和氮素平衡
由表 4 可以看出 ,在本试验条件下 ,同一种土壤和相同的供试品种 ,采用一次性施肥法与
相应对照施肥法之间水稻各生育阶段对肥料氮的吸收存在差异 ;前者在前期和中期吸收的肥
料氮高于对照 ,齐穗后由于老叶和无效分蘖死亡等原因导致积累于植株体内的15N 肥料氮部分
外排 ,故表现为成熟期的15N 肥料利用率反而低于齐穗期 ;对照则相反 ,在后期仍然能吸收一定
量的肥料氮 ,以致于成熟期的15N 肥料氮的利用率高于齐穗期 ;从全生育期进行比较 ,两种施肥
法之间对15N2肥料的氮素利用率无明显差异。但不同土壤和栽培季节之间存在差异 ,河沙泥
田早稻施用的肥料中氮素的利用率分别为 35151 %～38134 % ,晚稻为 27139 %～29186 % ;红黄
泥田早稻为 41166 %～44114 % ,晚稻为 40156 %～40190 %。
101　2 期 应用15N、32 P 示踪法研究双季稻一次性全层施肥技术的肥料效应
表 4 　不同施肥法15 N2氮肥的利用率
Table 4 　Utilization rates of 15N2fertilizer with different manuring methods ( %)
供试土壤
soil
品种
cultivars
施肥法
manuring methods
幼穗分化期
ear2differentiation
stage
齐穗期
heading stage
成熟期
ripening stage
河沙泥
alluvial
sandy
earth
红黄泥
reddish
yellow
clayey
earth
V402
早稻
early rice
Z2100
早稻
early rice
V644
晚稻
late rice
X29
晚稻
late rice
Z27
早稻
early rice
S46
晚稻
late rice
F1 10185 40156 38134
CK1 8174 31199 36102
F1 9184 42140 35151
CK1 6136 33122 36132
F2 26190 30132 29186
CK2 12144 27198 29155
F2 22163 31109 27139
CK2 11162 28176 28127
F1 11160 37192 44114
CK1 8184 31182 41166
F2 39171 41144 40156
CK2 17162 41125 40190
表 5 　不同施肥法氮素平衡状况的比较
Table 5 　Comparison of nitrogen balance with different manuring methods ( %)
供试土壤
soil
品种
cultivars
施肥法
manuring methods
15N2肥料利用率
15N2fertilizer
utilization rate
15N 根茬残留
15N in root
stubble
15N 土壤残留
15N in soil
15N 回收率
recoverable
rate
损失率
15N loss
rate
河沙泥
alluvial
sandy
earth
红黄泥
reddish
yellow
clayey
earth
V402
早稻
early rice
Z2100
早稻
early rice
V644
晚稻
late rice
X29
晚稻
late rice
Z27
早稻
early rice
S46
晚稻
late rice
F1 38134 3136 22134 64103 35197
CK1 36102 2158 22100 60160 39140
F1 35151 3114 20102 58167 41133
CK1 36120 2108 22117 60145 39155
F2 29186 2119 24171 56176 43124
CK2 29155 2119 25107 56181 43119
F2 27139 2169 27112 57120 42180
CK2 28127 2170 26113 57110 42190
F1 44114 3106 29166 76186 22114
CK1 41166 2173 32109 76148 23152
F2 40156 2163 28174 71193 28107
CK2 40190 2153 29161 73110 26190
　　从15N2肥料氮的回收率 (15N2肥料利用率 + 残留率) 和损失率来看 (表 5) ,一次性全层施肥
法与相应对照之间的差异不明显 ,但不同土壤类型间的差异较大。就一次性全层施肥处理而
201 核　农　学　报 15 卷
言 ,河沙泥土田的早稻 V402 15N 回收率和损失率分别为 64103 %和 35197 % ,而红黄泥田的早
稻 Z27 分别为 76186 %和 22114 % ,其15N2肥料回收率红黄泥高于河沙泥 ,损失率则相反。
214 　不同施肥法磷肥利用率的比较
由于一次性全层施肥法和两种不同的对照施肥法的磷肥均作基肥施入 ,因此 ,不同施肥法
之间水稻全生育期的磷肥利用率没有明显差异 (表 6) 。但由于氮素使用方式不同 ,从而使不
同生育时期水稻对32 P2磷肥的吸收和积累不同。早稻对32 P2磷肥的吸收 ,以幼穗分化期至齐穗
期最多 ,后期次之 ,前期最少。而晚稻则以移栽至幼穗分化期吸收32 P2磷肥最多 ,中期次之 ,后
期最少。不同土壤类型 ,不同供试品种之间对32 P2磷肥的利用率不同 ,总的趋势表现为早稻高
于晚稻。
表 6 　不同施肥法对32 P2磷肥的利用率
Table 6 　Utilization rate of 32 P2phosphorate fertilizer with different manuring methods ( %)
供试土壤
soil
品种
cultivars
施肥法
manuring methods
幼穗分化期
ear2differentiation
stage
齐穗期
heading stage
成熟期
ripening stage
河沙泥
alluvial
sandy
earth
红黄泥
reddish
yellow
clayey
earth
V402
早稻
early rice
Z2100
早稻
early rice
V644
晚稻
late rice
X29
晚稻
late rice
Z27
早稻
early rice
S46
晚稻
late rice
F1 2139 25184 28155
CK1 2137 26102 27198
F1 2153 20165 28153
CK1 2143 24147 27133
F2 7114 10112 12107
CK2 8130 10165 12148
F2 5181 14138 16116
CK2 7155 13194 16176
F1 3124 22192 23165
CK1 3119 20179 24111
F2 9164 12150 18159
CK2 6120 13138 17170
215 　不同施肥处理对水稻产量的影响
在水稻成熟期 ,每个小区取样 20 蔸进行室内考种 ,同时小区单打单晒 ,测定其实际产量 ,
结果列于表 7。
由于一次性施肥法水稻前期早生快发 ,全生育期养分供应平稳 ,中后期无明显早衰脱肥现
象 ,禾苗生长稳健 ,水稻齐穗前干物质积累处理较对照具有明显的优势 ,全生育期干物质生产
总量大于对照。在不同供试类型的土壤上 ,一次性施肥处理早稻各供试品种与稳前攻中处理
相比 ,其有效穗、结实率以及千粒重均略有增加 ,因而理论产量和实际产量略高于对照。晚稻
一次性全层施肥法与两攻一保法相比 ,各供试品种的有效穗、结实率和千粒重与对照相当 ,由
于每穗粒数略高于对照 ,因而理论产量与实际产量和对照持平或略有提高。可见 ,在施肥量相
同的情况下 ,一次性全层施肥法与其它高效施肥技术的增产效应相当或略有提高。
301　2 期 应用15N、32 P 示踪法研究双季稻一次性全层施肥技术的肥料效应
表 7 　不同施肥处理对水稻产量的影响
Table 7 　Effects of different fertilization on rice grain yield and its components
供试土壤
soil
品种
cultivars
施肥法
manuring
methods
有效穗
effective
panicles
( ×104Πhm) 穗粒数spikeletsΠpanicle 结实率fertility( %) 千粒重10002grainweight (g) 理论产量theoreticalyield(kgΠhm2) 实际产量harvestedyield(kgΠhm2)
河沙泥
alluvial
sandy
earth
红黄泥
reddish
yellow
clayey
earth
V402
早稻
early rice
Z2100
早稻
early rice
V644
晚稻
late rice
X29
晚稻
late rice
Z27
早稻
early rice
S46
晚稻
late rice
F1 29815 11018 7811 32191 848110 802810
CK1 30115 10510 7316 31163 753610 747910
F1 46810 8512 7811 23153 733915 737515
CK1 44815 8510 7619 22196 694210 699310
F2 25210 14110 9011 29144 944815 909115
CK2 25915 13416 9019 29149 934915 909310
F2 30010 11311 8917 22193 670510 670810
CK2 30115 11110 8915 23108 692215 660610
F1 38215 8816 7818 29160 761110 760315
CK1 38110 8310 7818 28145 735715 735715
F2 25210 11717 8711 30148 788815 754015
CK2 25210 11314 8614 29170 735010 707410
3 　讨 　论
在双季稻高产区施肥量较大的情况下 ,一次性全层施肥法与稳前攻中、两攻一保施肥法相
比 ,氮、磷肥利用率无明显的差异。但一次性施肥法将水稻一生所需肥料按一定比例配合 ,加
入特殊的养分载体并制成专用复混肥粒 ,可以将复杂的施肥原理和施肥技术简单化 ,有利于大
面积平衡增产。
土壤类型和栽培季节以及供试品种对肥料利用率及养分平衡状况有一定的影响。在本试
验条件下 ,红黄泥土壤上氮肥利用率略高于河沙泥土壤 ,杂交组合比常规品种吸肥量较大 ,因
而氮肥利用率也略高。但当季肥料施入土壤后 ,氮素的损失率也较大 ,尤其在河沙泥土壤上 ,
氮素损失率达 35197 %～43124 % ,因此 ,在生产实践中 ,对于质地轻的土壤 ,在肥料制造过程
中 ,采用肥料缓释技术以减少肥料的损失率、提高肥料的效应和减少对环境的影响尤为重要。
参考文献 :
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401 核　农　学　报 15 卷
EFFECTS OF THE TOTALLY BASAL DRESSING TECHNIQUE TO
WHOLE PLOUGH LAYER ON FERTILIZER UTILIZATION OF
DOUBLE HARVEST RICE BY 15 N、32 P TRACERS
LI He2song1 　HUANGJian2liang1 　ZOU Ying2bin2 　ZHANG Yang2zhu3 　LI Jian2hui3
( 11 College of Science , Hunan Agricultural University , Changsha , Hunan prov. 　410128 ;
21 College of Plant Science and Technology , Hunan Agricultural University , Changsha , Hunan prov. 　410128 ;
31 College of Resource and Environment , Hunan Agricultural University , Changsha , Hunan prov. 　410128)
ABSTRACT :Effects of totally basal dressing technique ( F1 and F2 ,for early rice and late rice re2
spectively) to whole plough layer on double harvest rice and traditional fertilization ( CK1 and
CK2 ,for early rice and late rice respectively) were compared by 15 N and 32 P tracing techniques
under field conditions. There were no differences in total absorption of nitrogen and phosphate by
rice plant ,accumulation of biomass ,15 N utilization rate ,15 N recoverable rate and even in the yield
between F1 and CK1 , F2 and CK2 respectively. However ,the technique was easier and more con2
venient for farmers to operate.
Key words :double paddy rice ; 15N ,32 P tracing; utilization rate of fertilizer ; totally basal dressing tech2
niques
501Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2001 ,15 (2) :98～105