水肥一體化技術(shù)在晚稻上的應(yīng)用效果初探

胡偉，張緊根，劉建中

(1.浙江省園林植物與花卉研究所，浙江 杭州 311251； 2.海鹽縣百勝農(nóng)場，浙江 海鹽 314312；3.海鹽縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，浙江 海鹽 314300)

水肥耦合效應(yīng)有助于實(shí)現(xiàn)旱地作物對(duì)水肥資源的高效利用[1]。水肥一體化是水肥耦合的典型形式，在新疆的旱地水稻滴灌栽培中被推廣應(yīng)用[2]，其對(duì)南方水稻同樣具有增產(chǎn)、提高光合作用[3]和提高品質(zhì)的作用[4]，在水稻稻瘟病防治方面亦具有很好的效果，可大幅提高水稻的抗倒伏能力[5]。

水稻作為我國的主糧作物，用水量和節(jié)水潛力巨大。同時(shí)，水稻生產(chǎn)中肥料易隨水滲漏流失或排放污染水體[6]。而且，水肥用量過大還會(huì)增加水稻病蟲害的發(fā)生幾率。合理充分利用雨水資源，減少污水排放，提高水肥利用效率對(duì)于水稻高效綠色生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)面源污染治理具有現(xiàn)實(shí)意義[7-8]。然而，在本研究檢索范圍內(nèi)還未見針對(duì)南方水稻系統(tǒng)的水肥一體化應(yīng)用技術(shù)研究。近年來，糧食價(jià)格偏低，而勞動(dòng)力成本逐年上升，能否增加水稻單位產(chǎn)量和減少勞務(wù)用工已經(jīng)成為決定種糧大戶盈虧的重要因素。本研究選取地處浙北平原區(qū)海鹽縣的單季晚稻作為對(duì)象，研究水肥一體化微灌技術(shù)對(duì)水稻產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，并初步評(píng)價(jià)其節(jié)水效果，旨在為南方水稻的節(jié)本增效生產(chǎn)提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)地塊位于杭嘉湖平原嘉興市海鹽縣新升村百勝農(nóng)場。該地四季分明，雨水充沛，河網(wǎng)密布。

供試單季晚稻品種為浙江農(nóng)科種業(yè)公司的春優(yōu)927。播種時(shí)間為2018年5月20日，7月5日開始擱田，保持田間干濕交替，防治二化螟等蟲害時(shí)田間灌滿水，11月10日收割。試驗(yàn)田面積6 700 m2，土壤有機(jī)質(zhì)含量較高，有效磷和速效鉀偏低，基礎(chǔ)地力如下：pH值6.32，有機(jī)質(zhì)23.3 g·kg-1，全氮1.31 g·kg-1，全磷0.49 g·kg-1，水解性氮75.5 mg·kg-1，有效磷8.8 mg·kg-1，速效鉀70.9 mg·kg-1，陽離子交換量15.1 cmol·kg-1。

1.2 方法

微灌系統(tǒng)：采用河水水源，利用原有輸水管道泵送到地頭后再連接微灌系統(tǒng)，無需額外動(dòng)力，采用φ90PE水帶作為主管，主管間距40 m，毛管為φ20三孔出流微噴帶，滴孔間距30 cm，微噴帶行距1.2 m，進(jìn)、排水處均安裝水表計(jì)量。微灌所用肥料均溶解后與灌溉水同施，待田間水層2～3 cm時(shí)停止灌水。水稻全生育期內(nèi)，田間盡可能多地蓄積雨水資源，減少灌溉用水量。

試驗(yàn)設(shè)置總養(yǎng)分量相等而施肥、灌溉方式不同的2個(gè)處理。處理1為漫灌常規(guī)施肥，采用尿素(N 46%)和復(fù)合肥(N 15%、P2O515%、K2O 15%)分次撒施，全程施肥5次(返青期、分蘗期、乳熟期分別單施尿素100、150、75 kg·hm-2，拔節(jié)孕穗期、抽穗揚(yáng)花期各施復(fù)合肥300 kg·hm-2)，總養(yǎng)分折純?yōu)镹 239.5 kg·hm-2、P2O590.0 kg·hm-2、K2O 90.0 kg·hm-2，養(yǎng)分比例為1∶0.38∶0.38。處理2為微灌優(yōu)化施肥，采用水肥一體化技術(shù)方案，在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上減氮增鉀，采用微噴灌溉，灌溉時(shí)保持田間水層2～3 cm，共施肥7次(相較于處理1，返青期和抽穗揚(yáng)花期的施肥次數(shù)分別增至2次，相同時(shí)期的每次肥料施用量相等)，采用尿素、磷酸一銨(N 11%、P2O544%)和粉末狀硫酸鉀(K2O 52%)，各時(shí)期的養(yǎng)分折純投入量分別為返青期(合計(jì))N 75.0 kg·hm-2、P2O515.0 kg·hm-2、K2O 15.0 kg·hm-2，分蘗期N 45.0 kg·hm-2、P2O545.0 kg·hm-2、K2O 15.0 kg·hm-2，拔節(jié)孕穗期N 30.0 kg·hm-2、K2O 30.0 kg·hm-2，抽穗揚(yáng)花期(合計(jì))N 30.0 kg·hm-2、P2O515.0 kg·hm-2、K2O 37.6 kg·hm-2，乳熟期N 22.5 kg·hm-2、 K2O 45.0 kg·hm-2，合計(jì)N 202.5 kg·hm-2、P2O575.0 kg·hm-2、K2O 142.6 kg·hm-2，養(yǎng)分比例為1∶0.37∶0.70。

2 結(jié)果與分析

2.1 節(jié)水效果

根據(jù)田間進(jìn)、排水口水表的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以及海鹽縣氣象局2018年的降水量資料(近3 a平均降水量為1 601.73 mm)，對(duì)水稻生長季，即移栽后至收獲期(5月1日至10月30日)的水量進(jìn)行平衡分析。

由表1可知：處理2田塊當(dāng)季灌水量為 3 588.0 m3·hm-2，較處理1少灌水2 149.5 m3·hm-2。前者的表觀耗水量為2 835.7 m3·hm-2，生長季排水量為1 842.0 m3·hm-2，實(shí)際用水量為1 746.0 m3·hm-2。相對(duì)于漫灌常規(guī)施肥而言，微灌優(yōu)化施肥的用水量明顯下降，節(jié)水1 315.5 m3·hm-2，節(jié)水率達(dá)到43.0%。

表1 不同處理晚稻2018年的生長季水量平衡

注：生長季降水量已折算為單位面積的蓄水量。耗水量=生長季降水量+灌水量-排放量(播前、收后土壤儲(chǔ)水量視為同等值)；用水量=灌水量-排放量。

但有時(shí)會(huì)受到短時(shí)暴雨的影響，為避免田間蓄水過多淹苗傷苗則需要及時(shí)排水，另外水稻全生育期一般需防治病蟲害3次以上，蓄滿水可將稻飛虱幼蟲、螟蟲等自稻稈基部遷移至上部，從而增加防治效果，稻田灌、排水量也隨之增加，一定程度上降低了微灌的節(jié)水效果。

2.2 晚稻產(chǎn)量

由表2可知，處理2與處理1的水稻有效穗數(shù)相差不大，處理2的每穗實(shí)粒數(shù)較處理1增加了12.98粒，千粒重增加了0.76 g，增產(chǎn)6.7%，但方差分析結(jié)果顯示，以上指標(biāo)的差異均未達(dá)顯著水平。

表2 不同處理的水稻產(chǎn)量構(gòu)成

2.3 水稻經(jīng)濟(jì)效益

對(duì)灌溉施肥用工進(jìn)行記錄估算，綜合投入產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)效益，結(jié)果如表3所示。

表3 不同處理的效益分析

注：稻谷按2.66元·kg-1計(jì)，微溉設(shè)施按2 a使用期折算成本。

微灌優(yōu)化施肥的水肥用工較漫灌常規(guī)施肥降低了330元·hm-2，但肥料成本略有增加，且設(shè)施投入較高(2 250元·hm-2)，按2 a使用期分?jǐn)偝杀荆⒐鄡?yōu)化施肥處理的綜合收益為28 255元·hm-2，比漫灌常規(guī)施肥增加了1 184元·hm-2。可見，在本試驗(yàn)條件下，稻田微灌優(yōu)化施肥處理能夠節(jié)水提質(zhì)增效。

3 討論

在我國鄉(xiāng)村振興和化肥農(nóng)藥“雙減”的大背景下，水肥高效利用作為農(nóng)業(yè)面源污染防控的主要舉措而受到廣泛重視[5,9]，南方稻田的水肥一體化技術(shù)只是在旱稻或水稻旱作上有所應(yīng)用[10]，本研究所開展的水稻田水肥一體化微灌技術(shù)系將北方節(jié)水灌溉技術(shù)引入南方的創(chuàng)新應(yīng)用，結(jié)果顯示，節(jié)水效果同樣顯著，減少了農(nóng)田用水量。

根據(jù)海鹽縣氣象局的降水資料，6—9月降水量(晚稻生長季)2016年為950.9 mm，2017年為779.1 mm，2018年為927.7 mm，平均達(dá)到885.9 mm，

約占全年降水量的55.4%，可折算為8 859.0 m3·hm-2的蓄水量。由此可知，該地區(qū)的降水總量遠(yuǎn)超晚稻生育期耗水量，充分蓄積利用雨水資源也應(yīng)作為稻田節(jié)水的重要組成部分。

隨著生產(chǎn)資料和勞動(dòng)力成本的不斷增加，用工難、用工貴已成為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸，農(nóng)業(yè)機(jī)械化和自動(dòng)化必將成為發(fā)展方向[11]。在本試驗(yàn)中，由于水肥微灌技術(shù)初期投入增加，以及稻谷價(jià)格偏低，當(dāng)年的經(jīng)濟(jì)效益增長不突出，但相較于傳統(tǒng)的漫灌施肥仍表現(xiàn)出省工增效的優(yōu)點(diǎn)。長遠(yuǎn)來看，在南方多雨地區(qū)，水肥微灌技術(shù)具有較大的推廣利用價(jià)值。