粉壟栽培水稻減施化肥的產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益

甘秀芹，周靈芝，劉 斌，周 佳，李艷英，申章佑，吳延勇，韋本輝?

（廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院 經(jīng)濟(jì)作物研究所，廣西 南寧 530007）

粉壟栽培水稻減施化肥的產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益

甘秀芹，周靈芝，劉 斌，周 佳，李艷英，申章佑，吳延勇，韋本輝

（廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院 經(jīng)濟(jì)作物研究所，廣西 南寧 530007）

以特優(yōu)582為供試材料，以常耕零施化肥（CK0）和常耕常規(guī)全量施用化肥（CK1）為對(duì)照，設(shè)置以粉壟常規(guī)全量施用化肥為基數(shù)進(jìn)行6種減施化肥處理：粉壟零施肥（A0）、粉壟常規(guī)全量施用化肥（A1）、粉壟減施10%（A2）、粉壟減施20%（A3）、粉壟減施30%（A4）和粉壟減施40%（A5），對(duì)水稻分蘗動(dòng)態(tài)、干物質(zhì)積累量、葉綠素相對(duì)含量、相關(guān)產(chǎn)量性狀和產(chǎn)量、效益等進(jìn)行調(diào)查和分析。結(jié)果表明：粉壟A0產(chǎn)量比CK0增加7.98%；A1產(chǎn)量比CK1增產(chǎn)252.0 kg/hm2，增幅4.19%；A3產(chǎn)量最高，為6 366.0 kg/hm2，比A1、CK1分別增加1.62%、5.81%，與A1、CK1差異不顯著，但其經(jīng)濟(jì)效益最好，達(dá)11 355.0元/hm2，比A1、CK1分別增多1 215和1 821元/hm2，增幅分別為12.0%、19.1%。由此，粉壟栽培水稻減施化肥10%～20%具有可行性；從兼顧統(tǒng)籌產(chǎn)量、效益和改善土壤污染等出發(fā)，提出在粉壟條件下水稻生產(chǎn)可進(jìn)行減施化肥20%～30%的初步意見(jiàn)。

粉壟栽培；水稻；減施肥料；產(chǎn)量；經(jīng)濟(jì)效益

水稻是我國(guó)第一大口糧作物，在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)舉足輕重的地位。施肥對(duì)確保我國(guó)糧食安全發(fā)揮了巨大的作用，其對(duì)水稻增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率為35.4%；水稻生產(chǎn)上，農(nóng)民習(xí)慣施用氮、磷肥的量偏高，施鉀量較低[1]。2013年，我國(guó)耕地化肥施用量為437.7 kg/hm2，是國(guó)際公認(rèn)化肥施用安全上限225 kg/hm2的1.94倍[2]。不合理的施用肥料，不僅造成成本增加、土壤負(fù)荷加重，還會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化等農(nóng)業(yè)面源污染[3-4]。

粉壟耕作是一種新式耕作方法，該技術(shù)利用粉壟機(jī)械對(duì)耕地進(jìn)行不同深度的耕作，土壤粉碎均勻一致且下層生土不上翻[5]。韋本輝等[6]研究發(fā)現(xiàn)，在零施肥條件下，粉壟耕作的玉米和花生比拖拉機(jī)耕作的產(chǎn)量分別提高了12%和8%。甘蔗[7]、玉米[8]和小麥[9]等作物粉壟耕作后，在同等施肥條件下，其產(chǎn)量均比拖拉機(jī)耕作有所提高。唐茂艷等[10]也發(fā)現(xiàn)，在同樣施肥條件下，粉壟耕作水稻中后期有葉色過(guò)濃“貪青”現(xiàn)象。眾多研究報(bào)道為粉壟耕作栽培水稻減化施肥提供了可能性。而粉壟栽培水稻減施化肥對(duì)水稻產(chǎn)量的影響，目前尚無(wú)研究報(bào)道。

試驗(yàn)通過(guò)觀察粉壟水稻在減施化肥時(shí)莖蘗動(dòng)態(tài)、植株干物質(zhì)積累、產(chǎn)量構(gòu)成因子和產(chǎn)量等方面的表現(xiàn)，分析其成本和效益，旨在為粉壟水稻減施化肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2016年上半年在廣西南寧市西鄉(xiāng)塘區(qū)壇洛鎮(zhèn)同富村進(jìn)行，試驗(yàn)土壤屬第四紀(jì)紅土發(fā)育的黃泥田，前作為水稻，其基本理化性狀見(jiàn)表1（土壤粉壟前后取樣時(shí)取整個(gè)耕層土壤）。供試水稻品種為特優(yōu)582（桂審稻2009010號(hào)），由廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻所提供。粉壟深耕深松由廣西五豐機(jī)械有限公司的自走式粉壟深耕深松機(jī)械完成。供試肥料為施肥為硫酸鉀型復(fù)合肥（N、P2O5、K2O含量各15%，挪威雅苒國(guó)際有限公司產(chǎn)，4.4元/kg）、鉀肥（K2O含量 60%，加拿大產(chǎn)，3.6元/kg）、尿素（N 含量46%，廣西河池化工股份公司產(chǎn)，2.7元/kg）。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)以常耕零施化肥（CK0）和常耕常規(guī)全量施用化肥（CK1）為對(duì)照，設(shè)置以粉壟常規(guī)全量施用化肥為基數(shù)的6種減施化肥處理：粉壟零施肥（A0）、粉壟常規(guī)全量施用化肥（A1）、粉壟減施10%（A2）、粉壟減施20% （A3）、粉壟減施30% （A4）和粉壟減施40%（A5）。于3月4日干田時(shí)進(jìn)行粉壟耕作整地，深度28 cm，移栽前1 d灌水至干土吸飽水并保持水深約3 cm；移栽前1 d進(jìn)行常規(guī)耕作：在稻田灌水后用傳統(tǒng)拖拉機(jī)一次性進(jìn)行漿耙耕作，深度15 cm。試驗(yàn)隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積32 m2（4 m×8 m）。小區(qū)之間筑小田埂，田埂覆蓋農(nóng)膜并入土30 cm，防止肥水滲流；重復(fù)之間及試驗(yàn)區(qū)周圍設(shè)排灌水溝，每小區(qū)實(shí)行單排單灌。

試驗(yàn)常規(guī)全量施用化肥水平為：N 225.0 kg/hm2、P2O5112.5 kg/hm2和K2O 270.0 kg/hm2。其中基肥：施用復(fù)合肥630.0 kg/hm2，傳統(tǒng)種植的拖拉機(jī)耙田時(shí)放入，粉壟整地的在稻田回水后施入；第一次追肥（混施稻田除草劑）：拋秧后7 d，施用尿素120.0 kg/hm2和氯化鉀120.0 kg/hm2；第二次追肥：拋秧后12 d，施用尿素124.5 kg/hm2和氯化鉀142.5 kg/hm2；第三次追肥在幼穗分化前7 d（5月12日），施用復(fù)合肥120.0 kg/hm2。其他減施化肥處理按相應(yīng)減施量進(jìn)行。

水稻3月14日播種，采用塑盤漿播育秧；4月6日秧苗3葉一心時(shí)拋秧，人工精確數(shù)960蔸/小區(qū)（拋栽密度為30萬(wàn)蔸/hm2），2～3苗/蔸；常規(guī)管理，水分干濕交替，除施肥外所有的田間管理措施一致，7月12日收獲。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

每小區(qū)定2個(gè)點(diǎn)，每點(diǎn)10蔸，從拋栽當(dāng)天起每7 d調(diào)查1次分蘗數(shù)，直至抽穗；成熟收獲時(shí)調(diào)查穗數(shù)和株高。擇期用葉綠素儀SPAD（柯尼卡美能達(dá)SPAD-502plus）測(cè)定各處理主莖最上一片全展葉中部（避開(kāi)葉脈）的葉綠素相對(duì)含量，每個(gè)小區(qū)測(cè)量10株取平均值。分蘗期、抽穗期和收獲期，根據(jù)調(diào)查的分蘗平均數(shù)每小區(qū)挖取3蔸代表性植株（以水稻植株基部為中心點(diǎn)挖30 cm×30 cm×30 cm土塊），清洗干凈于105℃殺青30 min，80℃烘干稱重（收獲期樣品處理時(shí)將穗部與其他部位分開(kāi)烘干、稱重）。水稻成熟期每小區(qū)取3蔸代表性植株，風(fēng)干后考種，調(diào)查穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)和結(jié)實(shí)率等性狀；千粒重從各水區(qū)實(shí)收稻谷中取樣稱重。每小區(qū)實(shí)行單打、單收、單稱，折干計(jì)算產(chǎn)量。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2007進(jìn)行整理，用SPSS 17.0軟件進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 粉壟耕作下的稻田土壤主要理化性狀

從表1可看出，除了pH值外，粉壟后稻田土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、水解氮、有效磷和速效鉀的含量比粉壟前下降，這可能是因?yàn)榉蹓偶由盍私?倍的土壤耕作層，土壤養(yǎng)分分布在整個(gè)耕作層相當(dāng)于被稀釋，導(dǎo)致其濃度含量下降。

表1 粉壟耕作前后土壤主要理化性狀變化

2.2 不同粉壟栽培施肥量處理下的水稻莖蘗動(dòng)態(tài)變化

圖1表明，除處理A4的最高苗數(shù)出現(xiàn)在移栽后第28天外，所有粉壟處理的最高苗數(shù)出現(xiàn)在移栽后第42天。CK1和CK0的最高苗數(shù)分別出現(xiàn)在移栽后第28天和第35天。A1和CK1最高苗數(shù)分別為457.5和492.6萬(wàn)穗/hm2；A0和CK0最高苗數(shù)分別為281.1和198.9萬(wàn)穗/hm2。

經(jīng)方差分析得知，整個(gè)生育期中，A1、A2和A3的分蘗數(shù)與CK1差異不明顯；表明粉壟耕作下即使減施化肥20%，對(duì)水稻分蘗的影響也是不明顯的。收獲時(shí)A1比CK1有效穗多0.3萬(wàn)穗/hm2；A0比CK0有效穗多38.1萬(wàn)穗/hm2；差異均不明顯。表明粉壟耕作下，水稻前期的分蘗整體比對(duì)照稍滯后，但粉壟水稻后期發(fā)力，在同等施肥條件下，最終粉壟的有效穗比對(duì)照多。

圖1 不同粉壟栽培施肥量處理的水稻莖蘗變化情況

2.3 不同粉壟栽培施肥量處理下的水稻干物質(zhì)積累

從表2可知，分蘗期所有粉壟處理的干物質(zhì)量均比CK1少；除A2外，其余粉壟處理與對(duì)照的差異達(dá)顯著水平。

表2 不同施肥量下的水稻干物質(zhì)積累 （kg/hm2）

抽穗期，A1、A2、A3的干物質(zhì)量均比CK1多，但差異不顯著。其中，A1干物質(zhì)量為16 104 kg/hm2，CK1為 13 845 kg/hm2，A1比 CK1增 多 2 259 kg/hm2，增幅16.32%。

成熟期，除A1外，粉壟其他處理的干物質(zhì)量均比CK1少。A1的干物質(zhì)量為20 553 kg/hm2，CK1為19 120 kg/hm2，A1比CK1增多1 433 kg/hm2，增幅7.49%，差異不顯著。穗干重占總干物質(zhì)重的比例為A4＞A2＞A0＞A3＞CK0＞CK1＞A1A5。

A0在分蘗期的干物質(zhì)積累量比CK0少；在抽穗期和成熟期均比CK0多；在3個(gè)調(diào)查時(shí)期A0與CK0的干物質(zhì)積累量差異均不顯著。

2.4 不同粉壟栽培施肥量處理下的水稻葉片葉綠素相對(duì)含量（SPAD）

表3表明，在分蘗期，A1～A5的SPAD值均比CK1高，增幅1.78%～7.74%，差異不顯著。抽穗期，A1～A3的SPAD值均比CK1高，增幅1.59%～2.38%，差異不顯著。成熟期，A1～A5的SPAD值均比CK1高，增幅1.37%～8.28%，差異不顯著。在整個(gè)調(diào)查時(shí)期，粉壟耕作下A3（減施化肥20%）的葉片SPAD值與CK1相當(dāng)或略高。A0的SPAD值在分蘗期和成熟期均比CK0高，兩者在抽穗期和成熟期的SPAD值差異顯著。

表3 葉片葉綠素相對(duì)含量（SPAD）

2.5 不同粉壟栽培施肥量處理的產(chǎn)量與產(chǎn)量性狀比較

從表4可看出，在穗數(shù)、株高、穗長(zhǎng)、每穗粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和產(chǎn)量等性狀上，A1～A3與CK1的差異不顯著。CK1的千粒重最大，為25.17 g，與A3、A4差異不明顯，與A1、A2、A3和A5的差異達(dá)顯著水平。結(jié)實(shí)率以A3最高，為80.6%，比CK1（80.1%）略高，比A1（73.5%）高7.1個(gè)百分點(diǎn)，但差異不顯著。

A3的產(chǎn)量最高，為6 366.0 kg/hm2，比A1和CK1分別增加97.5和349.5 kg/hm2，增幅分別為1.62%和5.81%，差異不顯著。A1比CK1增加252.0 kg/hm2，增幅4.19%；A0比CK0增加292.5 kg/hm2，增幅7.98%；差異均不顯著。

2.6 不同粉壟栽培施肥量處理的經(jīng)濟(jì)效益比較

從表5可看出，經(jīng)濟(jì)效益以A3（減施化肥20%）最好，為11 355.0元/hm2，比A1和CK1分別增多1 215和1 821元/hm2，增幅分別為12.0%和19.1%。產(chǎn)投比以A5（減40%）最高，為4.03，其余依次是A4＞A3＞A2＞A1＞CK1。零施肥時(shí)，粉壟水稻的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益分別比常規(guī)耕作零施肥增加292.5 kg/hm2和702元/hm2，增幅均為7.97%。

表4 不同粉壟栽培施肥量處理的產(chǎn)量與產(chǎn)量性狀

表5 不同施肥條件下水稻效益的比較

3 討 論

楊惠杰等[11]研究結(jié)果表明，水稻移栽后30 d內(nèi)的干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量無(wú)顯著相關(guān)，而移栽后30 d—齊穗期和齊穗期—成熟期的干物質(zhì)積累量，與稻谷產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)。王龍等[12]提出水稻超高產(chǎn)栽培的群體質(zhì)量指標(biāo)特征之一是抽穗后干物質(zhì)積累多。范淑秀等[13]也認(rèn)為干物質(zhì)積累總量是獲得高產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。高產(chǎn)和超高產(chǎn)品種的物質(zhì)生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在生育中期和后期，高產(chǎn)品種的籽粒產(chǎn)量主要依賴于生育后期葉片的光合作用。因此提高水稻產(chǎn)量需提高后期葉片的光合能力，即保持后期較高的葉綠素含量，是獲得高產(chǎn)的重要保證。試驗(yàn)研究結(jié)果與前人的研究報(bào)道相一致：粉壟水稻全量施肥處理在抽穗期和成熟期干物質(zhì)積累均超過(guò)對(duì)照；抽穗期A2和A3的干物質(zhì)也比對(duì)照多，成熟期A3的干物質(zhì)比對(duì)照少，但其穗干物質(zhì)重占總干物質(zhì)重比例卻比對(duì)照大；成熟期所有粉壟處理的葉片葉綠素相對(duì)含量（SPAD）均比對(duì)照高。因此，粉壟栽培水稻具備高產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，為最終的增產(chǎn)奠定了理論依據(jù)。

研究中粉壟水稻在早期的生長(zhǎng)和分蘗中比常規(guī)耕作滯后，這與唐茂艷等[10]的研究結(jié)果一致。這可能是因?yàn)榉蹓艗佈硖锩鏇](méi)有常規(guī)耕作所特有的一層泥漿，水稻根系下扎、返青需要更長(zhǎng)的時(shí)間；而且粉壟水稻前期的生長(zhǎng)主要體現(xiàn)在發(fā)根上[5]，因此，其莖蘗的生長(zhǎng)表現(xiàn)滯后。但粉壟水稻有發(fā)達(dá)的根系為根基，在后期的生長(zhǎng)發(fā)育中有較多的干物質(zhì)積累量和葉片葉綠素相對(duì)含量（SPAD）等，因而最終比常規(guī)耕作表現(xiàn)出更強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

研究發(fā)現(xiàn)，粉壟垂直鉆頭旋磨將土塊切割成細(xì)小顆粒，土壤養(yǎng)分更容易被激活釋放，增加土壤有效養(yǎng)分的供給[8,10]。試驗(yàn)粉壟零施肥的水稻產(chǎn)量比常規(guī)耕作零施肥增產(chǎn)近8%，與韋本輝等[6]在粉壟不施肥玉米、花生上的表現(xiàn)一致，表明粉壟耕作可能將多年沉積在耕層下面的土壤養(yǎng)分活化，從而在零施肥或適當(dāng)減施化肥時(shí)亦能促進(jìn)水稻的生長(zhǎng)發(fā)育并最終獲取更高的產(chǎn)量。

研究中以粉壟減施化肥20%（A3）的水稻產(chǎn)量最高（6 366.0 kg/hm2），經(jīng)濟(jì)效益最好，比對(duì)照效益提高19.1%，表明粉壟減施化肥20%，可降低生產(chǎn)投入成本，達(dá)到增產(chǎn)增收的目的。粉壟減施化肥40%（A5）的產(chǎn)投比最高（為4.03），但該處理水稻產(chǎn)量較低（4 936.5 kg/hm2），產(chǎn)量比對(duì)照減少17.9%，經(jīng)濟(jì)效益比對(duì)照只降低6.6%，從現(xiàn)有農(nóng)業(yè)格局產(chǎn)能和保障國(guó)家糧食安全著眼，尚不宜采用此方式，但如果今后農(nóng)業(yè)可利用資源增加、人口糧食平衡安全、從解決土壤污染源清除和提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的需求上出發(fā)，則可適當(dāng)考慮采用此方式，或在此方式與A3方式之間尋找更合理的平衡點(diǎn)，值得進(jìn)一步研究。

試驗(yàn)田有機(jī)質(zhì)含量低（16.4 g/kg），農(nóng)戶的常規(guī)施用化肥量比較大，既增加了投入成本，也給環(huán)境帶來(lái)了壓力。今后可以對(duì)粉壟+綠肥、粉壟+秸桿還田等模式進(jìn)一步探討，研究粉壟耕作下配施有機(jī)肥減施化肥的效果，在種地提高產(chǎn)量的同時(shí)，不忘用地養(yǎng)地，培肥地力，保證土地生產(chǎn)的可持續(xù)性。

4 結(jié) 論

研究結(jié)果表明，粉壟耕作栽培水稻，在比常規(guī)耕作常規(guī)施用化肥減施20%時(shí)產(chǎn)量最高，經(jīng)濟(jì)效益最好；還可以在減施化肥20%～40%之間，尋求產(chǎn)量、效益和生態(tài)環(huán)境改善的最佳平衡點(diǎn)的化肥減施量。因此，粉壟栽培減施化肥在水稻生產(chǎn)上具有可行性，各地可根據(jù)地力情況進(jìn)行探索減施化肥的幅度，最好能結(jié)合配施有機(jī)肥或綠肥，以達(dá)到效益最大化。

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Yield?Reduction?and?Economic?Benefit?of?Fertilizer?Reduction?in?Rice?with??Smash-Ridging?Cultivation

GAN Xiu-qin，ZHOU Ling-zhi，LIU Bin，ZHOU Jia，LI Yan-ying，SHEN Zhang-you，WU Yan-yong，WEI Ben-hui
（Institute of Economy Crops, Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning 530007, PRC）

Teyou 582 was used as material in the test, and conventional tillage without fertilization (CK0) and conventional fertilization(CK1) were used as control. The experiment included six fertilization treatments of smash-ridging tillage: smash-ridging tillage without fertilization(A0), conventional fertilization(A1), conventional fertilization decreased by 10%(A2), conventional fertilization decreased by 20%(A3), conventional fertilization decreased by 30%(A4), conventional fertilization decreased by 40%(A5). The tiller dynamics, dry matter accumulation, relative chlorophyll content, relative yield traits, yield and benefit of rice were investigated and analyzed. The result showed: The yield of A0 increased by 7.98% compared with CK0. The yield of A1 increased 252 kg/hm2than CK1 increased by 4.19%.A3 was the highest yield with 6 366 kg/hm2, which was increased by 1.62%, 5.81% than CK1, A1 respectively. The difference between A1 and CK1 was not significant, but its economic benefit was best, up to 11 355 yuan /hm2. The increase was 1 215 and 1 821 yuan/hm2respectively compared with A1 and CK1, and the increase was 12% and 19.1% respectively. Smash-ridging tillage cultivation of rice was feasible reducing fertilizer 10%-20%. Starting from the balance of production, benefit and soil pollution, the preliminary opinion on the application of chemical fertilizer 20%～30% in rice production under the condition of smash-ridging tillage was put forward.

smash-ridging tillage cultivation; rice; reducing fertilizer; yield; economic benefit

S511

A

1006-060X（2017）11-0017-04

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.011.006

2017-09-13

國(guó)家科技支撐計(jì)劃（2014BAD06B05）；國(guó)家自然科學(xué)基金（41661074）；廣西科技重大專項(xiàng)（桂科AA16380017）；廣西農(nóng)科院科技發(fā)展基金（2015YT60）

甘秀芹（1976-），女，廣西南寧市人，副研究員，主要從事粉壟耕作栽培和薯類作物研究工作。

韋本輝

（責(zé)任編輯：肖彥資）