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我国水稻的氮肥用量大、施用方式不合理，导致肥料通过氨挥发及径流等途径的损失严重、肥料利用率低。水稻根系吸收的肥料氮素主要来自其所能接触到的有限土体。表层撒施的氮肥受到土壤理化性质等因素的限制，无法迅速、高效的迁移到水稻根区。因此，将氮肥施用在水稻根区能够使肥料养分扩散与根系伸展互相匹配，促进水稻对肥料养分的吸收，降低肥料损失。本文通过2年2点的大田试验，探索适宜的水稻根区一次施氮模式。同时采用15N示踪技术监测不同施氮方式下氮肥去向，研究根区一次施氮对水稻产量、氮肥利用效率的影响。旨在为水稻根区一次施肥的推广应用提供理论依据。主要研究结果如下: (1)根区一次施氮是提高水稻产量的有效途径。2年2点的田间试验结果表明:相对常规分次施氮（基肥∶分蘖肥∶拔节肥=4∶3∶3）而言，普通尿素改进施肥方法，即根区一次施肥（偏水稻根系5cm，深10cm一次基肥施用）可以显著提高水稻产量。在习惯氮肥用量下(225kg N/hm2)，姜堰、广德根区一次施氮处理2年的平均产量分别为12415和9426kg/hm2，相对习惯施肥分别增产23.7％和6.4％。不同施肥方式下水稻产量均随用氮量的增加而增加，而根区一次施氮处理的增幅更大。姜堰、广德两地根区一次施氮的产量均在315kg N/hm2时达到最高值，分别为13013和10374kg/hm2。不同氮水平下，姜堰根区一次施氮的产量相对习惯分次施氮提高了37.0％-55.7％。广德地区相应的增幅为15.7％-49.5％，差异显著。此外在砂土上，等氮量下根区一次施氮处理年际间的产量比习惯施肥更稳定，表现较好的环境风险抵御能力。 (2)相对习惯分次施氮而言，根区一次施氮显著提高水稻各生育期的氮吸收量。根区一次施氮显著提高水稻生育前期地上部氮含量和氮积累量。习惯用氮量下，两地根区一次施氮水稻分蘖期地上部的氮含量相对习惯分次施氮提高了28.9％-120.0％，氮积累量的增幅为61.5％-281.0％,随生育期的推进差异逐渐减小。水稻收获期，姜堰和广德两地习惯施肥总氮积累量均在270kg N/hm2处理达到最大值，分别为135.2和154.6kg/hm2。而根区一次施氮处理在315kg N/hm2处理达到最大值，分别为279.2和284.4kg/hm2。等氮量下，两地根区一次施氮处理的总氮积累量相对习惯施肥分别增加67.5％-122.7％和22.8％-92.0％，差异达到显著水平。而在不同氮水平下，在水稻分蘖期、拔节期、孕穗期和收获期根区一次施氮相对习惯分次施氮地上部氮积累量的增幅分别达61.0％-281.0％、27.9％-138.9％、40.9％-148.5％和17.8％-127.3％。 (3)根区施氮技术是提高氮肥利用效率的有效措施。分别采用差值法和15N标记法比较不同施氮方式下水稻的氮肥利用效率，结果显示不同氮肥用量下，两地根区一次施氮的氮肥表观利用率高达53.1％-71.6％，相对习惯分次施氮的6.8％-30.6％显著提高了16.9-60.7个百分点。两地根区一次施氮通过15N标记法计算的氮肥利用率在30.2％-45.0％之间变化，而习惯分次施氮仅为10.0％-14.9％。根区一次施氮的氮肥真实利用率最高可达到85.0％（姜堰，90埏N/hm2），而习惯分次施氮处理最高值仅为18.7％（广德，90kg N/hm2）。 (4)田间试验结果表明氮肥作基肥小范围、高浓度的供应是根区施氮高产的机理之一。基肥施用高浓度的氮肥对水稻产量具有明显的促进作用，基肥供氮210mg/kg时水稻产量最高，达91.5g/穴。肥料点施既可以保证肥料养分分布在小范围土体内不损失，又可以显著提高肥际区域的养分浓度。氮肥施用30天和60天后，姜堰和广德两地根区一次施氮处理施肥点NH4+-N浓度相对习惯施肥的最高值平均高861.8mg/kg和369.9mg/kg。水稻的有效分蘖与产量存在显著正相关关系，根区一次施氮处理苗期高浓度的氮含量显著提高了水稻有效分蘖数。姜堰根区一次施氮水稻的有效分蘖相对习惯分次施氮提高了56.1％-84.9％，广德则提高了9.5％-32.0％。 (5)根区一次施氮显著降低肥料氮损失、提高肥料氮在耕层土壤中的残留，这是根区一次施氮提高水稻氮肥利用率的重要机理。不同施氮水平下，习惯分次施氮处理在不同施肥时期的氨挥发损失占每次氮肥投入的10.8％-31.7％。整个生育期氨挥发损失高达16.9-57.1kg N/hm2，占氮肥总投入量的6.4％-26.1％。而根区一次施氮在水稻整个生育时期基本无氨挥发损失。通过15N示踪技术监测肥料氮去向可知，两地不同氮水平下习惯分次施氮的肥料氮损失量高达50-206.3kg/hm2，而根区一次施氮的肥料氮损失仅为7.9-58.7kg/hm2，相对习惯施肥降低了56.3-81.9％。根区一次施氮在0-100cm土层的肥料氮残留量为42.1-142.1kg/hm2，显著高于习惯施肥处理（仅为29.6-82.1kg/hm2）。 (6)根区一次施氮下根系形态的改变对提高水稻对肥料氮的吸收和利用发挥至关重要的作用。根区一次施氮后，施肥位点高浓度的养分抑制施肥侧水稻根系的生长，同时刺激不施肥侧根系的生长。随水稻植株的强壮以及施肥点养分浓度的下降，施肥侧根系根长、根表面积等各生长指标逐渐恢复并表现出增加的趋势，逐渐包围施肥位点。以此促进了水稻对肥料氮的吸收，进一步降低肥料氮损失，提高氮肥利用率。 综上，水稻根区一次施氮通过提高根区养分浓度、提高水稻有效分蘖来提高水稻产量;通过集中施肥降低肥料扩散速度、降低肥料通过氨挥发和径流等途径的损失、增加水稻对肥料养分的吸收和利用;通过改变根形态来适应根区一次施氮方式下的肥料养分释放特征，以此提高水稻的氮肥利用效率。水稻根区一次施氮可以达到其它方法无法实现的产量水平，具有较强的增产和节肥潜力，是一项有前景的施肥技术，值得研发施肥机械在稻田推广应用。