前茬冬作馬鈴薯的早稻氮肥合理調(diào)控初步試驗

官利蘭，代啟貴，譚衛(wèi)娜，李水源，陳健章，張新明

（1.恩平市農(nóng)業(yè)科學技術(shù)研究所，廣東 恩平 529400；2.華南農(nóng)業(yè)大學資源環(huán)境學院，廣東 廣州 510642）

水稻對世界糧食安全起到了至關重要的作用［1］，我國是世界上最大的水稻生產(chǎn)國和消費國［2-3］。廣東是全國13個糧食主產(chǎn)省份之一，2015年和2016年廣東早稻種植面積分別為 889.33、892.00 km2［4-5］，2016年全省早稻播種面積有所提升［6］。恩平市（22°11′N，112°18′E）地處廣東省西南部，珠江三角洲西南端，北靠大陸丘陵，南臨南海［7］，是廣東省40個產(chǎn)糧大縣之一，水稻年播種面積2.8萬hm2以上［8］。然而，我國水稻生產(chǎn)氮肥施用量較高而利用率較低，水稻種植過程中過量施用氮肥的現(xiàn)象普遍存在。過量氮肥直接或間接導致水稻倒伏，病蟲害加劇，產(chǎn)量、品質(zhì)和氮肥利用率下降和環(huán)境污染等一系列問題［9］。恩平市早稻生產(chǎn)中也存在肥料施用量偏高，特別是氮肥和鉀肥投入偏高的現(xiàn)象［10］。同時，前茬作物對作物的產(chǎn)量有重要影響［11-12］。本試驗通過對前茬冬作馬鈴薯的早稻氮肥進行調(diào)控，試圖確定適宜于該地區(qū)該種植模式下早稻適宜的總施氮量及其分配比例，為恩平前茬冬作馬鈴薯的早稻化學氮肥減量科學調(diào)控提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017年在恩平市農(nóng)業(yè)科學研究所試驗基地（22°13′3″N、112°20′37″E）進行，恩平市位于廣東省西南部，屬南亞熱帶季風海洋性氣候。供試土壤為輕壤質(zhì)水稻土，pH為4.65，有機質(zhì)13.46 g/kg，堿解氮146.6 mg/kg，有效磷193.3 mg/kg，速效鉀223.4 mg/kg。

1.2 試驗方法

試驗在等量施用磷肥（P2O5，30 kg/hm2）、鉀肥（K2O，60 kg/hm2）和有機肥（1 500 kg/hm2）基礎上進行，設置4個氮肥處理：N0（N，0 kg/hm2）、N1（N，60 kg/hm2）、N2（N，90 kg/hm2）、N3（N，120 kg/hm2）；以不施氮肥和有機肥，等量施用磷肥（P2O5，30 kg/hm2）和鉀肥（K2O，60 kg/hm2）為對照，各處理施肥情況如表1所示。供試肥料：當?shù)爻Ｓ蒙唐酚袡C肥（N，2.34%；P2O5，2.13%；K2O，1.93%），尿素（N，46%），過磷酸鈣（P2O5，12%），氯化鉀（K2O，60%）。采用大區(qū)試驗，每個處理面積133.34 m2。供試品種為象牙香占。2017年4月23日插秧， 7月27日收獲。其他栽培管理措施同當?shù)匾话愦筇锼尽?/p>

表1 各處理肥料施用情況（kg/hm2）

1.3 樣品采集與測定項目

整地前取基礎土壤樣品，取土深度為0～20 cm，采用電位法測定pH，重鉻酸鉀容量法（油浴加熱）測定有機質(zhì)含量，堿解擴散法測定堿解氮含量，0.5 mol/L碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗比色法測定有效磷含量，火焰光度計法測定速效鉀含量［13］。水稻收獲時每個處理隨機選3個1 m2樣方測產(chǎn)。

氮素農(nóng)學利用率（kg/kg）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-空白區(qū)產(chǎn)量）/施氮量

氮素偏生產(chǎn)力（kg/kg）=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量

經(jīng)濟效益（元/hm2）= 水稻產(chǎn)量×單價－成本

勞動成本、水稻單價、肥料成本均按照當?shù)氐膶嶋H雇工價格、稻谷收購價格和肥料銷售價格進行核算［14］。數(shù)據(jù)處理用Microsoft Excel 2010和 DPS8.01軟件［15］。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥調(diào)控對水稻產(chǎn)量的影響

由表2可知，前茬作物為冬作馬鈴薯時，早稻施用有機肥的增產(chǎn)效果顯著，增產(chǎn)量達870.45 kg/hm2，增產(chǎn)率達14.03%。施用氮肥的增產(chǎn)效果表現(xiàn)為N1＞N2＞N3，其中N1處理早稻產(chǎn)量為8 126.65 kg/hm2，增產(chǎn)率高達31.01%。N2處理早稻產(chǎn)量顯著高于對照，但較N1處理低、為826.80 kg/hm2。而當施氮量增加至N3水平時，其早稻產(chǎn)量與對照間沒有顯著差異。說明前茬馬鈴薯的早稻產(chǎn)量受施氮量的影響顯著，增產(chǎn)效果隨施氮量的減少越趨明顯，且抗倒伏能力越強。

表2 氮肥調(diào)控對早稻產(chǎn)量的影響

2.2 氮肥調(diào)控對水稻氮素農(nóng)學效率的影響

從圖1可以看出，施氮量越低，氮素農(nóng)學利用率越高。N1處理的早稻氮素農(nóng)學利用率達32.06 kg/kg，分別比N2、N3處理高19.87、31.46 kg/kg，差異顯著。

圖1 氮肥施用量對早稻氮素農(nóng)學利用率的影響

2.3 氮素施用量對水稻氮素偏生產(chǎn)力的影響

從圖2可以看出，早稻氮素偏生產(chǎn)力表現(xiàn)為：N1＞N2＞N3，各處理間差異顯著。N1處理氮素偏生產(chǎn)力達85.48 kg/kg，分別比N2、N3處理高27.14、45.01 kg/kg?？偠灾?，當?shù)厍安缱魑餅槎黢R鈴薯時早稻施氮量不宜太高，施氮量太高，不利于氮素偏生產(chǎn)力的發(fā)揮。

圖2 氮肥施用量對早稻氮素偏生產(chǎn)力的影響

2.4 氮素施用量對水稻經(jīng)濟效益的影響

從表3可以看出。N1處理的早稻總收益顯著高于其他處理，其次是N2處理，N3處理與對照無顯著差異。隨著施氮量的增加，肥料成本增加，總成本也相應增加。然而，早稻經(jīng)濟效益是N1處理最高，與其他處理間的差異達到0.05的顯著水平，較對照增收1 722元/hm2。說明施氮量為60 kg/hm2時，能顯著提高前茬冬作馬鈴薯的早稻經(jīng)濟效益。

表3 氮肥施用量對早稻經(jīng)濟效益的影響（元/hm2）

3 結(jié)論與討論

氮素施用量對前茬冬作馬鈴薯的早稻產(chǎn)量有重要影響。本試驗中施氮量越高，早稻產(chǎn)量反而下降，可能是由于該種植模式中早稻上一茬作物馬鈴薯氮肥施用量較高，張新明等［16］調(diào)查發(fā)現(xiàn)，恩平市冬作馬鈴薯生產(chǎn)中氮肥總施用量為269.85 kg/hm2，化肥氮用量偏高，施氮量為60 kg/hm2已滿足早稻對氮的需求。過量施用氮肥對提高水稻產(chǎn)量、氮肥農(nóng)學利用效率和氮素偏生產(chǎn)力不利。這一結(jié)果與其他研究結(jié)果相似，在江西雙季稻栽培中，當施氮量超過180 kg/hm2時早稻和晚稻產(chǎn)量不再增加，相反還有所降低。東北地區(qū)的水稻施氮量一般在60～180 kg/hm2范圍內(nèi)，水稻產(chǎn)量隨著施氮水平的提高而增加，氮肥用量超過180 kg/hm2水稻產(chǎn)量下降［17-19］。隨著施氮量增加，成熟期水稻氮素積累量逐漸增加，氮肥回收利用率、氮肥農(nóng)學利用率和氮收獲指數(shù)先增加后降低，而氮肥偏生產(chǎn)力、氮素生產(chǎn)效率、氮肥干物質(zhì)生產(chǎn)效率和土壤氮素依存率則逐漸降低。控制灌溉條件下，根據(jù)土壤肥力和溫光條件，雜交秈稻F優(yōu)498氮肥用量以135～180 kg/hm2為宜［20］。隨著施氮量增加，氮肥農(nóng)學利用率、氮肥吸收利用率和氮偏肥生產(chǎn)力顯著下降［21］。

本試驗中早稻施氮量為60 kg/hm2時，早稻產(chǎn)量、氮素農(nóng)學利用效率和氮素偏生產(chǎn)力均顯著高于更高施氮量的處理。該施氮量約為當?shù)剞r(nóng)民常規(guī)施氮量［8］的1/3，這與其他研究結(jié)果相比氮肥施用量較低，減量施氮幅度較大。王道中等［22］研究表明，與農(nóng)民常規(guī)施氮量相比，中高肥力水平土壤上減少30%的氮肥、中低肥力水平土壤減少10%的氮肥，水稻產(chǎn)量不會明顯下降，而氮素利用率可得到明顯提高。適量施用有機肥對提高馬鈴薯茬早稻產(chǎn)量和經(jīng)濟效益，可能是由于施用有機肥有利于促進土壤的氮礦化過程，對水稻的生長具有重要作用［23］。

不同品種水稻對氮素高效利用的適宜氮肥施用量不同［24］。施肥方式為側(cè)深施肥時，減量5%～10%可提高水稻的產(chǎn)量和肥料的利用效率，達到最佳的施肥水平［25］。因此，不同品種、不同施肥方式、不同前茬作物早稻氮肥施用量的減幅，需要進一步驗證。