王 穎
(1.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué),遼寧沈陽 110866; 2.遼寧省土壤肥料總站,遼寧沈陽 110034)
不同施肥管理模式對水稻產(chǎn)量和肥料效率影響初探
王 穎1,2
(1.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué),遼寧沈陽 110866; 2.遼寧省土壤肥料總站,遼寧沈陽 110034)
近年在促進作物增產(chǎn)和保障農(nóng)產(chǎn)品有效供給的同時,化肥的過量使用也帶來了肥料利用率較低等一些問題,其原因很復(fù)雜,既有體制機制和經(jīng)營方式的問題,也有基礎(chǔ)條件和技術(shù)方法的問題,同時也與我國仍處于從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的實際息息相關(guān)。因此,通過對不同施肥管理方式下(機械施肥、新型經(jīng)營主體、緩控釋肥料應(yīng)用)的水稻產(chǎn)量和肥料利用情況的研究,從而進一步摸清化肥機械施肥技術(shù),集約化經(jīng)營管理模式,及緩釋肥料應(yīng)用等不同施肥管理模式對水稻增產(chǎn)和肥料高效利用等方面的影響。
不同施肥管理;水稻;肥料利用率;農(nóng)學(xué)效率
傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)主要是靠施用農(nóng)家肥來補充和平衡土壤養(yǎng)分,隨著科技的進步和化肥工業(yè)的發(fā)展,化肥廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要特征。在促進作物增產(chǎn)保障農(nóng)產(chǎn)品有效供給的同時,化肥的過量使用也帶來了一些問題,如生產(chǎn)成本的增加、農(nóng)業(yè)環(huán)境的污染、耕地退化等。現(xiàn)在我國3大糧食作物氮肥、磷肥和鉀肥當(dāng)季平均利用率分別為33%、24%、42%,雖有所提高,但增速緩慢,還處于較低水平?;蔬^量使用的原因很復(fù)雜,既有體制機制和經(jīng)營方式的問題,也有基礎(chǔ)條件和技術(shù)方法的問題,與我國仍處于從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的實際息息相關(guān)。因此,農(nóng)業(yè)部與2015年在全國范圍內(nèi)開展了“到2020年化肥使用量零增長行動”,按照“一控兩減三基本”的要求,以保障國家糧食安全和重要農(nóng)產(chǎn)品有效供給為目標(biāo),以耕地質(zhì)量保護與提升為基礎(chǔ),牢固樹立“增產(chǎn)施肥、經(jīng)濟施肥、環(huán)保施肥”理念,深入推進科學(xué)施肥,廣泛應(yīng)用有機肥,減少不合理化肥投入,走高產(chǎn)高效、節(jié)本增效、優(yōu)質(zhì)環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展之路。該行動的一個重要目標(biāo)就是提高化肥利用率,力爭每年化肥利用率提高1個百分點以上,到2020年達到40%以上。主要的技術(shù)方式為深入推進測土配方施肥、切實改進施肥管理模式、大力推廣新型肥料等。文中主要針對不同施肥管理模式下的肥料利用率研究工作,主要設(shè)置了水稻的機械施肥、新型經(jīng)營主體、緩控釋肥料應(yīng)用等不同施肥管理模式與常規(guī)施肥管理模式下肥料利用率的比對試驗。從而摸清化肥機械深施、機械追肥、種肥同播等技術(shù),土地流轉(zhuǎn)集約化經(jīng)營等模式,緩釋肥料等高效新型肥料的應(yīng)用,在減少養(yǎng)分揮發(fā)和流失,提高肥料利用率方面的成效,為推進農(nóng)機農(nóng)藝農(nóng)機融合,整體構(gòu)建適合我省的水稻綠色增產(chǎn)模式,肥料高效控施推廣模式提供參考。
1.1 試驗區(qū)概況
試驗前在全省范圍內(nèi)開展各地種植作物品種的調(diào)查,通過調(diào)查合理安排試驗地點,選擇了3個縣12個試驗點,分別安排機械施肥、新型經(jīng)營主體、緩控釋肥料與常規(guī)施肥等施肥管理模式下的肥料利用率試驗。其中,鐵嶺縣設(shè)置2個地點(鐵嶺縣1、鐵嶺縣2),分別為2個常規(guī)施肥試驗點(鐵嶺縣1-1、鐵嶺縣2-1)和2個機械施肥試驗點(鐵嶺縣1-2、鐵嶺縣2-2);鐵嶺縣遼中區(qū)設(shè)置2個地點(遼中區(qū)1、遼中區(qū)2),分別為2個常規(guī)施肥試驗點(遼中區(qū)1-1、遼中區(qū)2-1)和2個新興經(jīng)營主體試驗點(遼中區(qū)1-3、遼中區(qū)2-3);東港市設(shè)置2個地點(東港市、東港市2),分別為2個常規(guī)施肥試驗點(東港市1-1、東港市2-1)和2個機械施肥試驗點(東港市1-4、東港市2-4)。試驗點布置和土樣養(yǎng)分狀況詳見表1。
1.2 試驗設(shè)計
試驗處理:采用對比試驗,無重復(fù)設(shè)計,小區(qū)隨機排列,試驗設(shè)4個處理。
處理1:氮磷鉀區(qū)(NPK)處理2:無氮區(qū)(PK)處理3:無磷區(qū)(NK)處理4:無鉀區(qū)(NP)
小區(qū)面積20 m2以上,小區(qū)間要有明顯的邊界分隔。除施肥,各小區(qū)其他田間管理措施相同。
施肥管理方法如下:
常規(guī)施肥采用當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣施肥管理模式,一般采用速效氮肥、人工作業(yè),散戶管理,機械化程度和管理水平較低;機械施肥指常規(guī)施肥品種和施肥量的基礎(chǔ)上配合機械深施;緩控釋肥料施肥指與常規(guī)施肥量保持一致,采用一定比例的緩控釋氮素,進行一次性施肥,根據(jù)生長狀況可適當(dāng)施用分蘗肥;新型經(jīng)營主體指常規(guī)施肥品種和施肥量的基礎(chǔ)上,采用當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)合作社的集約化統(tǒng)一種植管理模式(統(tǒng)一種植、統(tǒng)一施肥、統(tǒng)一田間管理、統(tǒng)一收獲等),管理水平較高。不同施肥管理模式的施肥量與當(dāng)?shù)爻R?guī)施肥保持一致。
供試肥料為尿素(45%)、磷酸二銨(64%)、過磷酸鈣(16%)、硫酸鉀(50%)、氯化鉀(60%)、脲甲醛氮肥(45%,釋放期約為90 d)表2。
1.3 測試項目及方法
根據(jù)《測土配方施肥技術(shù)規(guī)范》(2011年修訂版)要求進行土壤、植株樣品采集、檢測。采集0~20 cm耕層土樣,并檢測土壤pH值、有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量。收割前采集考種樣品。小區(qū)試驗中各小區(qū)單打單收,秸稈量和籽粒量按實際計產(chǎn)。每個處理秸稈和籽粒各2kg,進行初步處理,烘干后檢測秸稈和籽粒N養(yǎng)分含量。
土壤pH的測定:采用水土比為2.5∶1浸提,pH計法;
土壤有機質(zhì)的測定:采用油浴加熱重鉻酸鉀氧化容量法;
土壤全氮的測定:采用凱氏蒸餾法;
土壤有效磷的測定:采用0.5 mol/L NaHCO3—鉬銻抗比色法;
土壤速效鉀的測定:采用1.0mol/L NH4OAC—火焰光度計法(鮑士旦,1981年);
植物全氮的測定:采用蒸餾滴定法測定;
植物全磷的測定:采用釩鉬黃或鉬銻抗比色法(分光光度法)測定;
植物全鉀的測定:采用原子吸收分光光度計法測定。
1.4 統(tǒng)計分析方法
試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2013、SPSS19.0進行計算及作圖。涉及的參數(shù)與計算公式如下:
(1)增產(chǎn)量DY=不同施肥管理模式區(qū)產(chǎn)量-常規(guī)施肥區(qū)產(chǎn)量
(2)增產(chǎn)率=增產(chǎn)量/對照區(qū)產(chǎn)量×100%(3)相對產(chǎn)量RY=(缺素區(qū)產(chǎn)量/全肥區(qū)產(chǎn)量)×100%
(4)農(nóng)學(xué)效率AE=肥料增產(chǎn)量/肥料施用量×100%
(5)農(nóng)學(xué)效率提高DAE=不同施肥管理模式農(nóng)學(xué)效率-常規(guī)施肥農(nóng)學(xué)效率
(6)肥料利用率RE=(施肥區(qū)作物養(yǎng)分吸收量-缺素區(qū)作物養(yǎng)分吸收量)/肥料施用量× 100%
(7)肥料利用率提高DRE=不同施肥管理模式肥料利用率-常規(guī)施肥肥料利用率
2.1 不同施肥管理模式對水稻產(chǎn)量的影響
將各試驗點的水稻產(chǎn)量、相對產(chǎn)量和不同施肥管理模式下水稻增產(chǎn)情況進行統(tǒng)計,結(jié)果見表3。從同一試驗點不同施肥處理統(tǒng)計數(shù)據(jù)可見,各點處理1(NPK)產(chǎn)量均高于其他處理,無論從各個試驗點的情況還是平均值來看,產(chǎn)量高低依次為處理1(NPK)>處理4(NP)>處理3(NK)>處理2(PK),可見試驗地區(qū)氮肥對產(chǎn)量的影響最大,其次是磷肥,鉀肥的影響最小。從12個試驗點全肥區(qū)產(chǎn)量平均值9 604 kg/hm2,不同施肥管理模式區(qū)較常規(guī)施肥區(qū)水稻產(chǎn)量有所提升,增產(chǎn)量為255.5~358 kg/hm2,增產(chǎn)率為3.1%~4.2%,其中,機械施肥較常規(guī)施肥增產(chǎn)303 kg/hm2,增產(chǎn)率為3.65%;新型經(jīng)營主體增產(chǎn)308 kg/hm2,增產(chǎn)率為3.94%;施用緩控釋肥料增產(chǎn)305 kg/hm2,增產(chǎn)率為3.48%??梢?,改進施肥管理模式對增產(chǎn)可以起到積極的促進作用,在3種施肥管理模式中,新型經(jīng)營主體方式增產(chǎn)幅度略高于其他兩種施肥管理模式,表明土地集約化經(jīng)營后,統(tǒng)一的農(nóng)化服務(wù)模式可以有效地促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)。
2.2 不同施肥管理模式對肥料利用率的影響
不同施肥管理模式下水稻肥料利用率情況見表4。氮肥的肥料利用率為26.7%~40.2%,磷肥的肥料利用率為19.0%~27.6%,鉀肥的肥料利用率為41.5%~58.7%,從12個試驗點平均值來看,氮肥、磷肥、鉀肥的肥料利用率為分別為33.4%、24.0%、52.1%。,不同施肥管理模式區(qū)較常規(guī)施肥區(qū)水稻氮肥、磷肥、鉀肥的肥料利用率分別提升6.3%、2.6%、4.1%。
表1 試驗點基本情況Table 1 Sites of zhe test
表2 不同處理的施肥量Table 2 fertilizing quantity of different treatments
不同施肥管理模式下下水稻肥料利用率平均值進行比較,結(jié)果見表5。氮肥、磷肥的農(nóng)學(xué)效率組建差異顯著,鉀肥肥料利用率組間差異不顯著。根據(jù)組內(nèi)分析結(jié)果,機械施肥、新型經(jīng)營主體、緩控釋肥料較相應(yīng)常規(guī)施肥的氮肥和磷肥肥料利用率差異顯著,氮肥利用率分別提高了4.5%、 5.3%、9.2%,磷肥利用率分別提高了3.4%、1.8%、2.6%,機械施肥、緩控釋肥料較相應(yīng)常規(guī)施肥的鉀肥利用率差異顯著,分別提高了3.1%、7.6%,可見,僅新型經(jīng)營主體形式對鉀肥利用率的提升作用不顯著,其他施肥管理模式方式對各種肥料利用率提升有著一定積極作用。
表3 水稻產(chǎn)量情況統(tǒng)計Table 3 The increase of production under different fertilization modes
表4 水稻肥料利用率統(tǒng)計Table 4 Utilization rate of fertilizer in rice
表5 不同施肥管理模式較常規(guī)施肥的肥料利用率情況比較Table 5 The comparison of fertilizer using efficiency from different fertilization modes
3.1 每個試驗點各施肥處理對產(chǎn)量的影響較為一致,產(chǎn)量高低依次為處理1(NPK)>處理4(NP)>處理3(NK)>處理2(PK),可見試驗地區(qū)氮肥對產(chǎn)量的影響最大,其次是磷肥,鉀肥的影響最小。不同施肥管理模式區(qū)較常規(guī)施肥區(qū)水稻產(chǎn)量有所提升,增產(chǎn)量為255.5~358 kg/hm2,增產(chǎn)率為3.1%~4.2%,可見,改進施肥管理模式對增產(chǎn)可以起到積極的促進作用,其中,新型經(jīng)營主體方式增產(chǎn)效果最好,表明土地集約化經(jīng)營后,統(tǒng)一的農(nóng)化服務(wù)模式可以有效地提高農(nóng)業(yè)增產(chǎn)。
3.2 同一試驗點不同施肥管理模式的肥料利用率均較常規(guī)施肥管理模式提高,從12個試驗點平均值來看,氮肥、磷肥、鉀肥的肥料利用率分別為33.4%、24.0%、52.1%。,不同施肥管理模式區(qū)較常規(guī)施肥區(qū)水稻氮肥、磷肥、鉀肥的肥料利用率分別提升6.3%、2.6%、4.1%。通過顯著性分析,機械施肥、緩控釋肥料較對氮肥、磷肥、鉀肥的利用率均有所提升,新型經(jīng)營主體對氮肥和磷肥的提升有一定作用??梢姡倪M施肥管理模式對提高肥料利用率起到較大積極作用。
綜上,3種施肥管理模式對水稻增產(chǎn)和肥料利用率提升起到一定作用,不同施肥管理模式對產(chǎn)量的增產(chǎn)影響有一定差異,與常規(guī)施肥處理水平有一定關(guān)系,當(dāng)常規(guī)施肥的施肥水平和管理水平較高時,其他施肥管理模式的增產(chǎn)效果則不明顯,其中,新型經(jīng)營主體對增產(chǎn)效果最為明顯,機械施肥、緩控釋肥料對肥料利用率提升更為有效??梢姡滦徒?jīng)營主體采取集約化經(jīng)營、統(tǒng)一的栽培管理措施可有效提升作物的生產(chǎn)能力,機械施肥、緩控釋肥料應(yīng)用,分別在化肥深施和養(yǎng)分控釋兩個途徑提升了作物對肥料養(yǎng)分的吸收利用,從而再次說明在土壤養(yǎng)分和施肥一定的情況下,改善作物綜合管理措施可有效提升作物增產(chǎn)和養(yǎng)分資源利用空間,在強調(diào)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的社會背景下,應(yīng)進一步深入研究,加大推廣。
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S511.062
B
1002-1728(2017)03-0019-05
10.3969/j.issn.1002-1728.2017.03.004
2017-02-19
農(nóng)業(yè)部測土配方施肥項目
王穎(1982-)女,農(nóng)藝師,在讀博士,從事新型肥料和施肥技術(shù)推廣工作。