平衡施肥對海南早稻經(jīng)濟性狀和產(chǎn)量的影響

張冬明++王綏干++吳光輝++陳勝++吳宗禮++張永發(fā)

摘要：采用“3414”完全隨機區(qū)組設(shè)計，開展早稻田間肥效試驗，研究施肥對早稻經(jīng)濟性狀及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，氮是影響早稻分蘗數(shù)的關(guān)鍵因素，鉀是影響早稻有效穗率、株高、有效穗長、每穗粒數(shù)、結(jié)實率、著粒密度的關(guān)鍵因素。施肥對早稻具有極顯著的增產(chǎn)效應(yīng)，氮肥的增產(chǎn)效果最好，最高增產(chǎn)18.00%，純增收入1 278.4元/hm2；磷肥最高增產(chǎn)10.40%，純增收入732.8元/hm2；鉀肥最高純增收入455.1元/hm2，增產(chǎn)11.30%。通過配置肥料效應(yīng)模型，結(jié)合試驗實際情況，確定早稻氮、磷、鉀最佳配比為N∶P2O5∶K2O=0.30∶1.00∶0.73。

關(guān)鍵詞：平衡施肥；早稻；經(jīng)濟性狀；產(chǎn)量

中圖分類號：S511.3+1；S147.21+1 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）09-1623-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.09.007

Effects of Balanced Fertilization on Yield and Economic Characters of Early-Season Rice

ZHANG Dong-ming1，2，3，WANG Sui-gan4，WU Guang-hui4，CHEN Sheng4，WU Zong-li4，ZHANG Yong-fa2，4

（1.Agricutral Environment and Soil Research Institute， Hainan Academy of Agricultural Sciences， Haikou 571100， China；

2.Scientific Observing and Experimental Station of Arable Land Conservation （Hainan）， Ministry of Agriculture， Haikou 571100， China；

3.Hainan Key Laboratory of Arable Land Conservation， Haikou 571100， China；

4.Agricutral Technical Extension and Service Center of Haikou City， Haikou 570206， China）

Abstract： Field trials of fertilizer to early-season rice were carried out by using the “3414” completely random block design to observe early-season rice economic characters and yield. The results showed that N fertilization was a key impact factor of early-season rice tiller number，and P fertilization was a key factor of the rate of early rice and effective ear，plant height， effective ear length，grain number per panicle，seed setting rate，grain density. The fertilization significantly increased the yeild of early-season rice，the effect of N fertilization on yield and economic was the largest， compared with control，the highest yield-increase rate was 18.00% with the net income increased by 1 278.4 CNY per hectare， the highest yield-increase rate of P was 10.40% with the net income increased by 732.8 CNY per hectare， while the highest net income of K increased by 455.1 CNY per hectare with the yield-increase rate was 11.30%. The optimal N，P，K ratio of early-season rice was 0.30∶1.00∶0.73 according to fertilizer effect with the actual situation testing.

Key words： balanced fertilization； early-season rice； eeconomic character； yield

施肥是提高水稻（Oryza sativa L.）單產(chǎn)的重要手段之一，也是整個稻作栽培體系中不可或缺的環(huán)節(jié)[1，2]。但目前在中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，施肥存在很大的盲目性，過量施肥不僅會造成肥料資源大量浪費、增加生產(chǎn)成本，同時還會影響農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)及造成環(huán)境污染，而施肥不足又不能發(fā)揮作物的增產(chǎn)優(yōu)勢[3，4]。

早稻測土配方施肥是在測定土壤養(yǎng)分含量的基礎(chǔ)上，通過對土壤養(yǎng)分豐缺的診斷，結(jié)合早稻需肥規(guī)律，提出合理的施肥配方及科學的施肥技術(shù)。在早稻生產(chǎn)中要實現(xiàn)高產(chǎn)，必須根據(jù)早稻生長發(fā)育過程中對氮、磷、鉀等養(yǎng)分的需求規(guī)律進行合理施肥。有關(guān)研究表明，通過“3414”肥料效應(yīng)田間試驗，可以掌握不同施肥處理的優(yōu)化施肥量和施肥方法，摸清土壤養(yǎng)分校正系數(shù)、土壤供肥能力、不同作物養(yǎng)分吸收量和肥料利用率等基本參數(shù)[5，6]。為鞏固測土配方施肥技術(shù)在海南省的推廣，于2015年在海口市瓊山區(qū)云龍鎮(zhèn)進行了早稻田間肥效試驗，以期為構(gòu)建早稻施肥模型、提出最佳施肥配方提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗在海南省?？谑协偵絽^(qū)云龍鎮(zhèn)儒林村向北田洋進行，土壤為潴育型水稻土，前茬作物為水稻。試驗前土壤有機質(zhì)含量為28.89 g/kg，堿解氮含量為89.09 mg/kg，有效磷含量為2.05 mg/kg，速效鉀含量為42.72 mg/kg，pH 6.72。供試氮肥為含N 46.4%的尿素（海南富島），磷肥為含P2O5 16%的過磷酸鈣（廣東湛江）），鉀肥為含KO2 60%的氯化鉀（俄羅斯產(chǎn)）。供試水稻品種為特優(yōu)Ⅱ優(yōu)128，全生育期為143 d。

1.2 方法

1.2.1 試驗方案 試驗采用目前國內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛的二次回歸“3414”完全試驗實施方案，設(shè)氮、磷、鉀3因素4水平，14個處理，3次重復(fù)，隨機區(qū)組排列。小區(qū)面積30 m2，株行距17 cm×23 cm，試驗區(qū)面積為0.2 hm2。磷肥100%、氮肥30%和鉀肥10%作基肥，在插秧前施入；氮肥60%、鉀肥30%作分孽肥，在秧苗返青后施入；氮肥10%和鉀肥60%作穗肥，在移栽后33 d施入，常規(guī)管理，試驗的結(jié)構(gòu)矩陣、處理方案見表1。

1.2.2 調(diào)查項目 早稻收獲前進行田間調(diào)查，每小區(qū)選取有代表性的5蔸，測定分蘗數(shù)、有效穗數(shù)、有效穗長、株高、莖粗、每穗粒數(shù)、千粒重等，收獲時各小區(qū)單獨記產(chǎn)。

1.3 數(shù)理統(tǒng)計

試驗數(shù)據(jù)圖表都在Excel 2007和SAS 9.2軟件上進行處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮、磷、鉀肥對早稻經(jīng)濟性狀的影響

由表2可知，在施用等量磷、鉀肥基礎(chǔ)上，隨著氮肥施用量的增加，分蘗數(shù)、有效穗率、株高均呈逐漸增加的趨勢，均在高氮水平時達到最大，與不施氮處理相比，分別增長10.08%、14.16%、4.21%；有效穗長、每穗粒數(shù)、結(jié)實率、著粒密度、千粒重均呈先增加后降低的趨勢，在中氮水平（103.50 kg/hm2）時有效穗長、每穗粒數(shù)、結(jié)實率達到最大，分別比不施氮處理增長8.31%、5.51%、9.22%。著粒密度與千粒重在低氮水平（51.75 kg/hm2）時為最佳，與不施氮處理差異較小。施用氮肥對莖粗的影響不明顯。

在施用等量氮、鉀肥基礎(chǔ)上，隨著磷肥施用量的增加，分蘗數(shù)、有效穗率、株高、有效穗長、每穗粒數(shù)、結(jié)實率、著粒密度均呈先增加后降低的變化趨勢，在中磷水平（110.40 kg/hm2）時分蘗數(shù)、有效穗率、有效穗長、每穗粒數(shù)達到最大，分別比不施磷處理增長0.46%、6.62%、1.78%、2.15%；株高、結(jié)實率、著粒密度在低磷水平（55.20 kg/hm2）時達到最大，分別比不施磷處理增長1.84%、3.90%、0.89%。施用磷肥對莖粗、千粒重沒有明顯的影響。

氮、磷用量一定時，隨著鉀肥施用量的增加，分蘗數(shù)、有效穗率、株高、有效穗長、每穗粒數(shù)、結(jié)實率、著粒密度總體上均呈逐漸增加的變化趨勢，除有效穗長，均在高鉀水平（270 kg/hm2）時達到最大，分別比不施鉀處理增長4.38%、10.09%、6.98%，17.02%、17.53%、9.41%。鉀肥對莖粗、千粒重影響不明顯。

對氮、磷、鉀肥的施用效果分別進行極差分析，結(jié)果表明，氮是影響早稻分蘗數(shù)的關(guān)鍵因素，鉀是影響早稻有效穗率、株高、有效穗長、每穗粒數(shù)、結(jié)實率、著粒密度的關(guān)鍵因素。

2.2 不同施肥處理對早稻產(chǎn)量的影響

通過各施肥處理早稻產(chǎn)量的方差分析可得， F=2.906>F0.01=2.904，說明各施肥處理間早稻產(chǎn)量差異達極顯著水平。由圖1可知，處理10、11極顯著高于處理13、4、2、8、14、1，處理6、9極顯著高于處理1，但處理11與10之間、處理6與9之間差異不顯著，處理13、4、2、8、14、1之間差異也不顯著。單就早稻產(chǎn)量而言，處理11最高，為6 072.10 kg/hm2，比不施肥處理增產(chǎn)1 257.60 kg/hm2，增產(chǎn)26.12%；其次是處理10，為6 027.90 kg/hm2，比不施肥處理增產(chǎn)1 213.35 kg/hm2，增產(chǎn)25.20%；處理6早稻產(chǎn)量位居第三，為5 723.05 kg/hm2，比不施肥處理增產(chǎn)908.55 kg/hm2，增產(chǎn)18.87%。

2.3 氮、磷、鉀肥的產(chǎn)量效應(yīng)與經(jīng)濟效應(yīng)

由表3可以看出，在施用等量磷、鉀肥的基礎(chǔ)上，不同施氮水平處理間早稻產(chǎn)量差異達極顯著水平。施氮為155.25 kg/hm2時，與不施氮處理相比，稻谷增產(chǎn)926.4 kg/hm2，增產(chǎn)率為18.00%，純增收入 1 278.4元/hm2，此時產(chǎn)投比為2.23。在施用等量氮、鉀肥的基礎(chǔ)上，不同施磷水平處理間早稻產(chǎn)量差異均不顯著。施磷110.40 kg/hm2時，與不施磷處理相比，稻谷增產(chǎn)539.2 kg/hm2，增產(chǎn)率為10.40%，純增收入732.8元/hm2，此時產(chǎn)投比為2.12；施磷165.60 kg/hm2時，與施磷110.40 kg/hm2相比，早稻產(chǎn)量隨肥料投入的增加而減產(chǎn)207.9 kg/hm2，每公頃減少純收入588.5元，此時產(chǎn)投比為0.28。在施用等量氮、磷肥的基礎(chǔ)上，不同施鉀水平處理間早稻產(chǎn)量差異均不顯著。施鉀90 kg/hm2時，與不施鉀處理相比，稻谷增產(chǎn)579.9 kg/hm2，增產(chǎn)率為11.30%，純增收入455.1元/hm2，此時產(chǎn)投比為0.53；施鉀180 kg/hm2和270 kg/hm2時，與不施鉀處理相比，雖能增產(chǎn)593.7 kg/hm2和898.5 kg/hm2，但純增收入?yún)s因肥料投入的增加而減少，表現(xiàn)為虧缺。單就產(chǎn)投比而言，氮、磷、鉀肥均在低水平時為最佳。

2.4 氮、磷、鉀肥的互作效應(yīng)分析

2.4.1 不同磷、鉀肥對氮肥效果的影響 氮、磷、鉀彼此間存在一定的相互作用，互相影響施肥效果的發(fā)揮[2]。由圖2可知，施用等量鉀肥時（K2O 180 kg/hm2），每公頃氮用量從51.75 kg增加到103.50 kg時，低磷（55.20 kg/hm2）和中磷（110.40 kg/hm2）水平的早稻每公頃分別增產(chǎn)170.6 kg和255.3 kg；施用等量磷肥時（P2O5 110.40 kg/hm2），每公頃氮用量從51.75 kg增加到103.50 kg時，低鉀（90 kg/hm2）和中鉀（180 kg/hm2）水平的早稻每公頃分別增產(chǎn)493.05 kg和255.30 kg。結(jié)果表明，早稻在中磷、低鉀水平時最有利于氮肥效果的發(fā)揮。

2.4.2 不同氮、鉀肥對磷肥效果的影響 磷肥的施用效果受氮、鉀肥用量及其組合的影響[2]。由圖3可知，施用等量鉀肥時（K2O 180 kg/hm2），每公頃磷用量從55.20 kg增加到110.40 kg時，低氮（51.75 kg/hm2）和中氮（103.50 kg/hm2）水平的早稻每公頃分別增產(chǎn)98.85 kg和183.60 kg；每公頃施等量氮時（103.50 kg），磷用量從55.20 kg/hm2增加到110.40 kg/hm2時，低鉀和中鉀水平的早稻每公頃分別增產(chǎn)772.95 kg和183.60 kg。結(jié)果表明，早稻在中氮、低鉀水平時磷肥的增產(chǎn)效果最好。

2.4.3 不同氮、磷肥對鉀肥效果的影響 鉀肥的增產(chǎn)效果只有在與氮、磷肥配合的條件下才能得到發(fā)揮[2]。由圖4可知，在施用等量磷肥（P2O5 110.40 kg/hm2）的條件下，每公頃鉀用量從90 kg增加到180 kg時，低氮和中氮水平的早稻每公頃分別增產(chǎn)251.55 kg和13.80 kg；在施用等量氮肥的條件下，每公頃鉀用量從90 kg增加到180 kg時，低磷和中磷水平的早稻每公頃分別增產(chǎn)603.15 kg和13.80 kg。結(jié)果表明，早稻在低氮、低磷水平時最有利于鉀肥效果的發(fā)揮。

2.5 模型擬合與分析

2.5.1 三元二次肥效模型 經(jīng)統(tǒng)計分析，可得早稻產(chǎn)量與氮、磷、鉀肥的三元二次肥效模型為y=319.301 9-12.856 9x1+10.696 9x2+3.727 4x3+1.232 5x1x2+0.663 0x1x3-0.753 0x2x3+0.206 2x12-0.673 1x22+0.016 3x32（y表示早稻產(chǎn)量，x1、x2、x3分別表示N、P2O5、K2O用量，下同）。

回歸方程經(jīng)檢驗，F(xiàn)=6.164 9>F0.05=5.998 8，達顯著水平，說明模型的預(yù)測值與實際值擬合效果好，運用此模型能很好地說明施肥與產(chǎn)量之間的關(guān)系，可運用該模型進行預(yù)測。通過對方程進行極值判斷，采用邊際分析方法進行尋優(yōu)，可得早稻最佳施肥量的農(nóng)藝方案為施N 31.20 kg/hm2、P2O5 105 kg/hm2、K2O 76.35 kg/hm2，此時產(chǎn)量為5 293.2 kg/hm2， N∶P2O5∶K2O=0.30∶1.00∶0.73；最大施肥量的農(nóng)藝方案為施N 64.80 kg/hm2、P2O5 61.05 kg/hm2、K2O 178.80 kg/hm2，此時產(chǎn)量為5 490.45 kg/hm2，其N∶P2O5∶K2O=1.06∶1.00∶2.93。

2.5.2 二元二次肥效模型 經(jīng)統(tǒng)計分析，可得氮、磷、鉀各兩因素的二元二次肥效模型：①氮、磷肥。y=326.699 9+1.771 2x1+7.916 0x2+0.380 7x1x2+0.114 5 x12-0.753 7x22；②氮、鉀肥。y=291.532 1+8.949 4x1+5.507 8x3-0.087 7x1x3-0.168 9x12-0.107 8x32；③磷、鉀肥。y=181.081 7+29.135 3x2+14.394 9x3-1.381 3x2x3-0.915 0x22-0.074 7x32。

經(jīng)檢驗，氮、磷肥效模型達顯著水平，氮、鉀與磷、鉀肥效模型均不顯著。通過對氮、磷肥效模型進行極值判別分析[7]，可判定該模型不典型，不能用此模型進行預(yù)測。

2.5.3 一元二次肥效模型 經(jīng)統(tǒng)計分析，可得氮、磷、鉀各因素的一元二次肥效模型：①氮肥。y=343.585 0+5.472 4x1+0.037 8x12；②磷肥。y=344.860 0+9.792 1x2-0.693 7x22；③鉀肥。y=344.817 0+5.302 8x3-0.127 3x32。

經(jīng)檢驗，氮肥肥效模型達顯著水平，磷、鉀肥效模型均未達到顯著水平。通過對氮肥肥效模型進行極值判別分析[7]，可得該模型不典型，不能用此模型進行預(yù)測。

3 結(jié)論

在本試驗條件下，氮、磷、鉀肥對早稻經(jīng)濟性狀有一定的影響。氮是影響早稻分蘗數(shù)的關(guān)鍵因素，鉀是影響早稻有效穗率、株高、有效穗長、每穗粒數(shù)、結(jié)實率、著粒密度的關(guān)鍵因素。

試驗結(jié)果表明，施肥對早稻產(chǎn)量具有極顯著的增產(chǎn)效應(yīng)，氮肥的增產(chǎn)效果最好，最高增產(chǎn)18.00%，純增收入1 278.4元/hm2；磷肥最高增產(chǎn)10.40%，純增收入732.8元/hm2；鉀肥最高純增收入455.1元/hm2，增產(chǎn)11.30%。早稻在中磷、低鉀水平時氮肥效果最好，在中氮、低鉀水平時磷肥效果最好，在低氮、低磷水平時鉀肥效果最好。

在本試驗條件下，早稻產(chǎn)量與氮、磷、鉀肥的三元二次肥效模型為y=319.301 9-12.856 9x1+10.696 9 x2+3.727 4x3+1.232 5x1x2+0.663 0x1x3-0.753 0x2x3+0.206 2x12-0.673 1x22+0.016 3x32。通過對方程進行規(guī)劃求解，可得早稻最佳施肥量的農(nóng)藝方案為施N 31.20 kg/hm2、P2O5 105 kg/hm2、K2O 76.35 kg/hm2，此時產(chǎn)量為5 293.2 kg/hm2，其N∶P2O5∶K2O=0.30∶1.00∶0.73。

本試驗土壤的氮、磷、鉀分別為中低水平，結(jié)果所獲得的肥料效應(yīng)模型和最佳產(chǎn)量以及所對應(yīng)的最佳施肥量均只能適應(yīng)大致相同的土壤條件，要應(yīng)用到其他地區(qū)，還需要根據(jù)當?shù)氐牡亓l件做進一步的探討。

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