蝦稻共作土壤養(yǎng)分空間變異及中稻施肥技術(shù)研究

王關(guān)林++蘇章鋒++劉東++孫玉海++丁亨虎++付勇++白淑萍+++潘久四

摘要 白鷺湖農(nóng)場土壤養(yǎng)分存在明顯的空間變異，以速效磷變異最大；土壤中氮磷鉀養(yǎng)分都表現(xiàn)不同程度肥料殘存效應(yīng)。結(jié)果表明：潴育型水稻土水稻目標(biāo)產(chǎn)量8 250～9 750 kg/hm2，應(yīng)根據(jù)蝦稻共作年限分類推薦水稻施肥量。蝦稻共作1年田塊推薦氮磷鉀（9.5-3.5-4.5）用量262.5 kg/hm2，蝦稻共作2年田推薦氮磷鉀（9-3.5-4）用量247.5 kg/hm2，蝦稻共作3年田推薦氮磷鉀（8.5-3.5-4）用量240 kg/hm2，蝦稻共作4年以上田塊推薦氮磷鉀（8-3.5-4）用量232.5 kg/hm2。

關(guān)鍵詞 蝦稻共作；土壤養(yǎng)分；空間變異；中稻；施肥技術(shù)

中圖分類號 S158；S147 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）02-0160-03

湖北省白鷺湖農(nóng)場位于潛江市西南，海拔26～28 m，境內(nèi)湖泊眾多，水資源豐富，是潛江市優(yōu)質(zhì)水產(chǎn)養(yǎng)殖基地。蝦稻共作模式是近幾年本市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中的一種新型高效模式，也是一種集約耕地種植模式，能更好地保護(hù)耕地質(zhì)量，利用現(xiàn)有耕地[1]。白鷺湖農(nóng)場從2012年開始推廣蝦稻共作種養(yǎng)模式，至2016年面積達(dá)1 868 hm2，占水田面積的64.66%。

蝦稻共作模式中水稻秸稈實(shí)行全量還田，能明顯提高土壤肥力、改善土壤性狀，且共作時間越長效果越明顯。然而，施肥模式與常規(guī)種植區(qū)別很大，必須推廣減量施肥模式，才能確保水稻穩(wěn)產(chǎn)，若施肥不當(dāng)則會造成水稻貪青晚熟，蝦繁殖率降低、產(chǎn)量下降，效益減少。白鷺湖農(nóng)場通過實(shí)踐，全面推進(jìn)化肥減量增效工作，結(jié)合水稻秸稈還田、配方施肥、配方補(bǔ)微等不同模式達(dá)到蝦稻共作共贏的目的。

1 材料與方法

1.1 樣品及數(shù)據(jù)采集

土壤樣品、植株樣品養(yǎng)分采集，從潛江市國家測土配方施肥補(bǔ)貼資金項(xiàng)目（2007—2015年）獲得。土壤分類從《潛江市土壤志》（1982年）獲得。水稻施肥數(shù)據(jù)以近3年白鷺湖農(nóng)場蝦稻共作水稻施肥大區(qū)示范數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析近年來潛江市潴育型水稻土水稻施肥及“蝦稻共作”施肥數(shù)據(jù)得出。

1.2 樣品測試方法

1.2.1 土壤樣品分析方法。pH值測定采用水土比，pH計法；有機(jī)質(zhì)測定用重鉻酸鉀容量法；速效磷測定采用碳酸氫鈉提取原鉬銻抗比色法；速效鉀測定采用乙酸銨提取原火焰光度計法；土壤容重采用環(huán)刀法；土壤團(tuán)聚體采用干篩法。

1.2.2 植株樣品分析方法。全氮采用H2SO4-H2O2蒸餾法；全磷采用H2SO4-H2O2鉬銻抗比色法；全鉀采用H2SO4-H2O2火焰光度法。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計采用SPSS 13.0軟件和Excel 2003處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 白鷺湖農(nóng)場土壤養(yǎng)分狀況

2.1.1 土壤分類。據(jù)《潛江市土壤志》記載，第二次土壤普查白鷺湖農(nóng)場土壤資源面積4 380.2 hm2，其中水稻土面積3 284.8 hm2，占74.99%；潮土面積1 095.4 hm2，占25.01%。水稻土主要有4類，即淹育型水稻、潴育型水稻土、潛育型水稻、沼澤型水稻土，其中淹育型面積1 59.64 hm2，占水稻土的4.86%；潴育型面積1 832.93 hm2，占水稻土的55.80%；潛育型面積1 143.35 hm2，占水稻土的34.81%；沼澤型面積148.89 hm2，占4.53%。據(jù)初步研究，潴育型水稻土、潛育型水型水稻均適宜“蝦稻共作”模式，因而白鷺湖農(nóng)場有90%以上的水稻田適合蝦稻種植模式。截至2015年，白鷺湖農(nóng)場耕地面積3 200 hm2，其中水田2 887 hm2，適宜蝦稻種植模式。

2.1.2 土壤養(yǎng)分分級指標(biāo)。土壤養(yǎng)分分級指標(biāo)，依據(jù)土壤測定結(jié)果、作物產(chǎn)量水平及施肥水平，參考丁亨虎等[2]的方法而制定（表1）。將土壤養(yǎng)分分為5個級別，每個級別冠以名稱，并且全部帶有“缺乏”，即無論土壤測定結(jié)果多高，不施肥均無法達(dá)到目前產(chǎn)量水平。土壤酸堿度的劃分雖有一定的標(biāo)準(zhǔn)，由于土壤類型、自然環(huán)境、種植結(jié)構(gòu)差異，導(dǎo)致適宜作物正常生長的范圍不一樣，本文參照白鷺湖農(nóng)場土壤養(yǎng)分分級指標(biāo)五級劃分法將pH值劃分為5級（表1）。

2.1.3 土壤養(yǎng)分空間變異。2007—2015年按照測土配方施肥技術(shù)規(guī)程進(jìn)行取樣，全場累計采集耕層土壤樣品525個，每個樣品平均代表面積為5.33～6.67 hm2。檢測分析常規(guī)5項(xiàng)，即堿解氮、速效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)、pH值。

對白鷺湖農(nóng)場土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)采用統(tǒng)計學(xué)的方法進(jìn)行描述性統(tǒng)計[3]，統(tǒng)計分析結(jié)果（表2）。統(tǒng)計中，為了解土壤養(yǎng)分含量的偏移程度，引用了偏移度（P）的概念，是指中值偏斜程度。同時進(jìn)行了統(tǒng)計分析，計算其變異系數(shù)C.V，了解其變異程度。

P（%）=（X-M）÷X×100（1）

式（1）中，X表示平均值，M表示中值。P值的5%為臨界值，>5%為偏斜，<5%為不偏斜。

C.V（%）=（S÷X）×100（2）

式（2）中，S表示標(biāo)準(zhǔn)差，X表示平均值。C.V大小不僅受變量值離散程度的影響，而且還受變量值平均水平大小的影響。C.V值越大表示數(shù)據(jù)離散程越高，正態(tài)分布型差。

統(tǒng)計結(jié)果表明：土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀為不偏斜養(yǎng)分，速效磷為偏斜養(yǎng)分。

土壤中養(yǎng)分按變異強(qiáng)度劃分[3]，pH值、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀均為低等或中等變異養(yǎng)分，其中以速效磷變異最大，最大養(yǎng)分是最小養(yǎng)分的50倍。說明土壤中磷肥易被土壤吸附固定，且不易淋失，具有殘存效應(yīng)，這與楊 力等[3]的觀點(diǎn)一致。將土壤養(yǎng)分5項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行頻率統(tǒng)計得圖1～5。

從圖1～5可以看出，除pH值呈正態(tài)分布外，有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀均呈非正態(tài)分布，其中速效磷、有機(jī)質(zhì)呈橫反“S”形分布，速效鉀、堿解氮呈上“梯”分布，且表現(xiàn)為正偏峰分布特征。由此說明，近幾年蝦稻種植模式對土壤養(yǎng)分影響較大。蝦稻共作增加了秸稈還田量，也就是補(bǔ)充了土壤養(yǎng)分。由于水稻施肥結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生根本性變化，加之蝦稻共作田肥水淋失較少，致使土壤中氮、磷、鉀殘存明顯，因而近幾年土壤檢測養(yǎng)分含量均偏高。

有機(jī)質(zhì)50.66%處于“潛在缺乏”水平以上，速效鉀80.21%處于“潛在缺乏”水平以上，速效磷48.19%處于“潛在缺乏”水平以上，堿解氮70.10%處于“潛在缺乏”水平以上。

2.2 “蝦稻共作”水稻施肥技術(shù)

2.2.1 水稻常規(guī)種植施肥指標(biāo)。有研究[2，4]將潛江市水稻常規(guī)種植施肥指標(biāo)分5級，見表3。

據(jù)研究[4]，目標(biāo)產(chǎn)量為7 500～11 250 kg/hm2，推薦N的最佳施肥量150～210 kg/hm2，P2O5的最佳施肥量60～90 kg/hm2，K2O的最佳施肥量75～105 kg/hm2。

據(jù)檢測，白鷺湖農(nóng)場土壤堿解氮90.85%處在“缺乏”以上水平，速效磷76.20%處在“缺乏”水平以上，速效鉀94.29%處在“缺乏”水平以上，有機(jī)質(zhì)79.05%處在“缺乏”水平以上。2015—2016年全面推進(jìn)了農(nóng)作物小麥、水稻秸稈還田技術(shù)，常年還田小麥秸稈3 750～4 500 kg/hm2、還田水稻秸稈7 500～9 000 kg/hm2。據(jù)檢測[5-7]，小麥秸稈養(yǎng)分含量為純N 0.75%、P2O5 0.09%、K2O 1.32%，水稻秸稈養(yǎng)分含量純N 0.85%、P2O5 0.249%、K2O 3.92%；還田小麥秸稈含純N 28.125～33.750 kg/hm2、P2O5 2.70～4.05 kg/hm2、K2O 49.5～59.4 kg/hm2，還田水稻秸稈含純N 63.75～76.50 kg/hm2、P2O5 18.675～22.410 kg/hm2、K2O 294.0～352.8 kg/hm2。有研究認(rèn)為，秸稈還田鉀素可以替代20%～50%的鉀肥，氮、磷可調(diào)節(jié)作物后期肥料不足。

據(jù)此推薦，農(nóng)作物秸稈還田條件下水稻常規(guī)種植，目標(biāo)產(chǎn)量7 500～11 250 kg/hm2，推薦N、P2O5、K2O最佳施肥量分別為120～150、45～60、60～75 kg/hm2。

2.2.2 “蝦稻共作”推薦水稻施肥量。“蝦稻共作”田為一季水稻秸稈還田，還田水稻秸稈養(yǎng)分為純N 63.75～76.50 kg/hm2、P2O5 18.675～22.410 kg/hm2、K2O 294.0～352.8 kg/hm2。由于蝦稻共作田具有肥料不淋失或少流失特點(diǎn)，其施肥量應(yīng)根據(jù)蝦稻共作時間逐漸減少；根據(jù)秸稈后期補(bǔ)肥作用及水稻收獲后需及時上水種養(yǎng)結(jié)合的特點(diǎn)，后期必須控施穗肥。

水稻目標(biāo)產(chǎn)量8 250～9 750 kg/hm2，應(yīng)根據(jù)蝦稻共作年限分類推薦施肥量。蝦稻共作1年田塊推薦氮磷鉀（9.5-3.5-4.5）用量262.5 kg/hm2、蝦稻共作2年田推薦氮磷鉀（9-3.5-4）用量247.5 kg/hm2、蝦稻共作3年田推薦氮磷鉀（8.5-3.5-4）用量240 kg/hm2、共作4年以上田塊推薦氮磷鉀（8-3.5-4）用量232.5 kg/hm2。

2.2.3 “蝦稻共作”施肥技術(shù)路徑。還田水稻秸稈7 500～9 000 kg/hm2，至水稻移栽前整地施基肥[5]，基施鋅肥1.8 kg/hm2。配方施肥選用42%（21-9-12）配方肥。

磷肥全部作基肥，氮肥、鉀肥75%以上作基肥、25%作追肥；追施氮肥在分蘗期（主）、孕穗期（次）各一次性施入，鉀肥在孕穗期施1次；硅肥作基肥一次性施入[8-11]。由于水稻秸稈中含有大量硅，據(jù)檢測，SiO2含量為6.75%、pH值中性以上田塊施硅效果不明顯，不推薦基施硅肥；于返青期、拔節(jié)期、灌漿期施用3次歸欣甲[10]。

（1）施足基肥。耕整前，對42%復(fù)合肥（21-9-12）525～675 kg/hm2、25%大粒鋅4.5～7.5 kg/hm2、20%大粒硅60 kg/hm2，均勻撒在田面并用機(jī)器翻耕耙勻。

（2）早施蘗肥。栽插后5～7 d施尿素45～75 kg/hm2，嚴(yán)重缺鋅田塊補(bǔ)施25%大粒鋅2.25 kg/hm2；7 d后對長勢差的田塊補(bǔ)施1次平衡肥，施尿素30～45 kg/hm2。

（3）控施穗肥。曬田復(fù)水后，對色澤落黃的田塊施尿素45～75 kg/hm2、氯化鉀45～75 kg/hm2。

（4）根外噴肥。齊穗期、灌漿期葉面噴施1%尿素和0.2%磷酸二氫鉀或歸欣甲2～3次，提高千粒重。

2.3 “蝦稻共作”對土壤理化性狀的影響

2.3.1 減少化肥施用。秸稈還田比常規(guī)施肥減少化肥用量，共作年限越長用量減少越多，4年以上田塊節(jié)約化肥30%以上。

2.3.2 提高土壤肥力。水稻秸稈還田2年以上田塊能明顯提高土壤有機(jī)質(zhì)，增加土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量。數(shù)據(jù)表明，有機(jī)質(zhì)增加0.89 g/kg，增幅8.68%；堿解氮增加3.01 mg/kg，增幅2.79%；有效磷增加1.23 mg/kg，增幅6.97%；速效鉀增加6.87 mg/kg，增幅7.05%。

2.3.3 改善土壤性狀。水稻秸稈還田能有效改變土壤團(tuán)聚體，<10 mm團(tuán)聚體為27.79～38.12 g/kg，增幅8.25%～11.33%。土壤容重明顯下降，1～2年容重為1.137 g/cm3，3～5年容重為1.080 g/cm3，6～9年容重為1.054 g/cm3，10年以上容重為1.007 g/cm3，分別比非蝦稻田下降4.66%、9.24%、11.42%、15.38%。

3 結(jié)論與討論

（1）白鷺湖農(nóng)場土壤養(yǎng)分狀況存在明顯的空間變異。常規(guī)5項(xiàng)（pH值、堿解氮、有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀）都存在不同程度的變異，其中以速效磷變異最大，土壤中氮、磷、鉀肥均表現(xiàn)不同程度的殘存效應(yīng)。常規(guī)5項(xiàng)除pH值呈正態(tài)分布外，有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀均呈非正態(tài)分布，其中速效磷、有機(jī)質(zhì)呈橫反“S”形分布，速效鉀、堿解氮呈上“梯”分布，且表現(xiàn)為正偏峰分布特征。

（2）潴育型水稻土水稻目標(biāo)產(chǎn)量8 250～9 750 kg/hm2，應(yīng)根據(jù)蝦稻共作年限分類推薦水稻施肥量。蝦稻共作1年田塊推薦氮磷鉀（9.5-3.5-4.5）用量262.5 kg/hm2，蝦稻共作2年田推薦氮磷鉀（9-3.5-4）用量247.5 kg/hm2，蝦稻共作3年田推薦氮磷鉀（8.5-3.5-4）用量240 kg/hm2，蝦稻共作4年以上田塊推薦氮磷鉀（8-3.5-4）用量232.5 kg/hm2。

（3）水稻秸稈還田2年以上田塊能明顯提高土壤有機(jī)質(zhì)，增加土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量。數(shù)據(jù)表明，有機(jī)質(zhì)增加0.89 g/kg，增幅8.68%；堿解氮增加3.01 mg/kg，增幅2.79%；有效磷增加1.23 mg/kg，增幅6.97%；速效鉀增加6.87 mg/kg，增幅7.05%。

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