?稻魚模式下減施氮肥對(duì)水稻生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響?

?周曉豐 段紅霞 夏桂龍 金健康?

摘 要：為了探明新型稻作模式——稻魚模式下氮肥減施比例，設(shè)置常規(guī)施肥（CK）、氮肥減少15%（T1）、減少30%（T2）和減少50%（T3）等處理進(jìn)行田間試驗(yàn)，分析了水稻齊穗期SPAD、籽粒產(chǎn)量和氮素表觀平衡等指標(biāo)。結(jié)果表明：與CK處理相比，T1和T2處理不會(huì)顯著降低劍葉SPAD值和籽粒產(chǎn)量，而T3處理的劍葉SPAD值和籽粒產(chǎn)量則分別比CK處理降低了15.39%和7.69%;雖然各處理的水稻均表現(xiàn)為氮素盈余，但T3處理的氮素盈余最低;進(jìn)一步結(jié)合擬合方程的斜率表明，當(dāng)?shù)势a(chǎn)力每提高1 kg/kg，氮素盈余可以降低2.54 kg/hm2。因此，在稻魚模式下，氮肥減施15%～30%可維持水稻高產(chǎn)，并顯著降低氮素盈余。

關(guān)鍵詞：稻魚模式;氮肥減施;水稻產(chǎn)量;氮素表觀平衡

中圖分類號(hào)：S143文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-060X（2020）05-0040-03

Effects of Reduced Nitrogen Fertilizer Application on Rice Growth and Yield in Rice-Fish Mode

ZHOU Xiao-feng，DUAN Hong-xia，XIA Gui-long，JIN Jian-kang

（Dengjiabu Foundation Seed Station of Jiangxi Province， Yujiang 335200， PRC）

Abstract： In order to clarify the effects of reduction rates of nitrogen fertilizer application in rice-fish culture mode on rice growth and yield， the field experiment was set CK （conventional amount of nitrogen fertilizer： 225 kg/hm2）， T1 （nitrogen fertilizer： 191.25 kg/hm2， decreased by 15%）， T2 （nitrogen fertilizer： 157.50 kg/hm2， decreased by 30%） and T3 （nitrogen fertilizer： 112.50 kg/hm2， decreased by 50%）. Then， the SPAD values （Soil and Plant Analyzer Development） at full heading stage， grain yield， and nitrogen apparent balance of different treatments were analyzed. The results showed that compared with CK， T3 decreased grain yield， and the SPAD value of flag leaf at full heading stage by 7.69% and 15.39%， respectively， T1 and T2 did not reduce significantly. The nitrogen apparent balance among all treatments were surplus， but T3 produced the lowest surplus. Furthermore， the slope of the fitting equation indicated that the apparent nitrogen balance could be decreased by 2.54 kg/hm2 when the nitrogen partial factor productivity was increased by 1 kg/kg. Therefore， in the rice-fish mode， a high yield could be maintained though the nitrogen rate is reduced by 15%-30%， and the nitrogen surplus will be significantly reduced. Meanwhile， improving nitrogen partial factor productivity could help to reduce nitrogen surplus.

Key words： rice-fish mode; reduced nitrogen fertilizer application; rice yield; apparent nitrogen balance

近年來(lái)，隨著城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)，農(nóng)村大量勞動(dòng)力向城市轉(zhuǎn)移，引發(fā)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)勞動(dòng)力短缺，加上勞動(dòng)強(qiáng)度大、稻米價(jià)格低等因素，稻作模式效益低下，嚴(yán)重制約了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的發(fā)展 [1-2]。因此，為提升傳統(tǒng)稻作模式的經(jīng)濟(jì)效益，保障糧食生產(chǎn)安全，調(diào)整和優(yōu)化稻作模式迫在眉睫。在此背景下，稻田綜合種養(yǎng)模式發(fā)展迅速[3-4]。由于稻魚等新型稻作模式中非水稻季的飼料等外源投入和水分管理措施明顯不同于傳統(tǒng)稻作模式[5]，其對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)等肥力指標(biāo)的影響可能存在較大差異，進(jìn)而影響水稻季的化肥減施增效策略[6-7]。因此，筆者針對(duì)稻魚這一新型稻作模式開(kāi)展了不同氮肥減施比例的田間試驗(yàn)，研究稻魚模式下減施氮肥對(duì)水稻齊穗期葉綠素、水稻產(chǎn)量和化肥偏生產(chǎn)力的影響，為稻魚模式下的化肥減施增效提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況及供試材料

試驗(yàn)地位于江西省鷹潭市余江區(qū)鄧埠鎮(zhèn)的稻漁綜合種養(yǎng)基地（116°48'47''E、28°13'35''N），地處中亞熱帶，年均氣溫18.1℃，≥10℃積溫6 480℃，年降雨量1 537 mm，年蒸發(fā)量1 150 mm，無(wú)霜期約為289 d，年日照時(shí)數(shù)1 950 h。試驗(yàn)土壤為第四紀(jì)紅粘土發(fā)育的紅壤性水稻土，供試土壤pH值為5.46，有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀含量分別為16.22、0.95、1.02和15.41 g/kg，

堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別為143.70、10.30和125.10 mg/kg。供試水稻品種為C兩優(yōu)386，養(yǎng)殖魚類為草魚。供試氮肥為尿素（含N 46.2%），磷肥為鈣鎂磷肥，鉀肥為氯化鉀。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用田間微工程方式，在稻田四周開(kāi)挖養(yǎng)殖溝（寬5 m，深1.2 m），于水稻種植后20 d放養(yǎng)草魚，水稻種植面積比例為60%。養(yǎng)殖飼料主要為菜籽餅，為保障魚類正常生長(zhǎng)，田間的水深控制在8～10 cm，稻田灌排分開(kāi)。

依據(jù)氮肥用量設(shè)置4個(gè)處理，分別為：CK，常規(guī)氮肥用量（225 kg/hm2）;T1，氮肥減少15%（即施用191.25 kg/hm2）;T2，氮肥減少30%（即施用157.50 kg/hm2）;T3，氮肥減少50%（即施用112.50 kg/hm2）。每個(gè)處理3次重復(fù)，共12個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積100 m2。其中，60%的氮肥做基肥在水稻種植前施用，40%的氮肥在移栽后15 d作為追肥施用。

除了氮肥之外，每個(gè)小區(qū)的磷肥和鉀肥用量均相同，其中P2O5用量為90 kg/hm2，全部做基肥一次性施用;K2O用量為135 kg/hm2，50%做基肥施用，另外50%在開(kāi)花前做追肥施用。水稻于2018年6月12日拋秧，種植密度約1.5萬(wàn)株/667m2。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及數(shù)據(jù)分析

在水稻齊穗期用SPAD儀測(cè)定頂部綠葉的SPAD值，用SPAD值表征葉片的葉綠素含量。

水稻季測(cè)定水稻產(chǎn)量，并采集籽粒樣品，研磨過(guò)篩后采用半自動(dòng)凱氏定氮儀測(cè)定籽粒含氮量[8]，并根據(jù)籽粒氮素累積量與氮肥用量的比值得到氮肥偏生產(chǎn)力，根據(jù)氮素投入與輸出計(jì)算氮素表觀平衡[9]。

所有數(shù)據(jù)均采用Excel 2010和SPSS 18.0軟件進(jìn)行整理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 化肥減施對(duì)稻魚模式水稻齊穗期SPAD值的影響

在稻魚模式下，化肥減施可以在一定程度上降低水稻齊穗期的劍葉SPAD值（圖1）。但是，與常規(guī)施肥處理（CK）相比，氮肥減少15%和30%處理（T1和T2）不會(huì)顯著降低劍葉的SPAD值。而氮肥減少50%處理（T3）的劍葉的SPAD值則比CK處理降低了15.39%。

2.2 化肥減施對(duì)稻魚模式水稻產(chǎn)量的影響

在稻魚模式下，化肥減施降低了水稻的籽粒產(chǎn)量（圖2）。其中T3處理的籽粒產(chǎn)量最低，比CK處理降低了7.69%。同時(shí)，與CK處理相比，T1和T2處理的籽粒產(chǎn)量雖然略有降低，但差異不顯著。

2.3 化肥減施對(duì)稻魚模式水稻氮素表觀平衡和偏生產(chǎn)力的影響

由表1可知，化肥減施比例可以顯著影響氮素表觀平衡，各處理的水稻均表現(xiàn)為氮素盈余。與CK處理相比，T1、T2和T3處理的氮素表觀平衡分別降低了33.13%、59.26%和98.05%。其中，氮肥減施比例越高，氮素表觀平衡越低。進(jìn)一步結(jié)合相關(guān)關(guān)系發(fā)現(xiàn)（圖3），氮肥偏生產(chǎn)力與表觀平衡的相關(guān)關(guān)系可以用線性方程進(jìn)行擬合（R2=0.958 7，P<0.01），由擬合方程的斜率表明，當(dāng)?shù)势a(chǎn)力每提高1 kg/kg，氮素表觀平衡可以降低2.54 kg/hm2。這充分說(shuō)明提高氮肥偏生產(chǎn)力可以顯著降低氮素盈余量。

3 討論與結(jié)論

稻田綜合種養(yǎng)是近年來(lái)發(fā)展迅速的新型稻作模式，其主要包括稻魚、稻蝦和稻鱉等，由于附加值較高，深受廣大稻農(nóng)的歡迎[3-5]。但是，由于稻魚等綜合種養(yǎng)模式有一定的水體面積，且大量的飼料投入和較長(zhǎng)的淹水期等均導(dǎo)致其稻田環(huán)境與傳統(tǒng)的稻作模式差異較大[4-5]。再加上稻農(nóng)過(guò)度依賴水產(chǎn)收益，忽略了對(duì)水稻生產(chǎn)的管理，從而導(dǎo)致稻魚模式中水稻的生產(chǎn)管理較為粗放，稻谷產(chǎn)量不高[6-7]。因此，以化肥減施增效為目標(biāo)開(kāi)展稻魚等綜合種養(yǎng)模式下水稻施肥技術(shù)研究具有重要現(xiàn)實(shí)意義。試驗(yàn)結(jié)果表明，在常規(guī)施氮量基礎(chǔ)上，減施15%～30%的氮肥不會(huì)顯著降低稻魚模式中水稻齊穗期劍葉的SPAD值和水稻籽粒產(chǎn)量，這與他人的研究結(jié)果相似[6-7]。這一方面與土壤基礎(chǔ)肥力較高有關(guān)[10-11]，另一方面則與稻魚模式中投入的飼料有關(guān)。但是，當(dāng)?shù)蕼p少50%時(shí)，水稻齊穗期劍葉的SPAD值和產(chǎn)量顯著降低。這說(shuō)明稻魚模式下合理的化肥減施比例為15%～30%。由于土壤類型和水產(chǎn)養(yǎng)殖管理水平不一[12-13]，具體的氮肥減施比例還有待進(jìn)一步研究。

試驗(yàn)結(jié)果還表明，稻魚種養(yǎng)模式下各處理的氮素表觀平衡均為正值，即氮素均有盈余，而提高氮肥減施比例有利于降低氮素盈余量，避免資源浪費(fèi)。同時(shí)，擬合方程表明，提高氮肥偏生產(chǎn)力也可以顯著降低氮素盈余。這充分說(shuō)明化肥減施有利于規(guī)避稻田氮素污染風(fēng)險(xiǎn)。但是，由于稻魚模式中水體的氮素含量也會(huì)顯著影響土壤氮素表觀平衡[14-15]。因此，關(guān)于稻魚模式的水體氮素流失還有待深入研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱德峰，張玉屏，陳惠哲，等. 我國(guó)稻作技術(shù)轉(zhuǎn)型與發(fā)展[J]. 中國(guó)稻米，2019，25（3）：1-5.

[2] 肖國(guó)櫻，肖友倫，李錦江，等. 高效是當(dāng)前水稻育種的主導(dǎo)目標(biāo)[J]. 中國(guó)水稻科學(xué)，2019，33（4）：287-292.

[3] 嚴(yán)桂珠，孫 飛. 稻田綜合種養(yǎng)技術(shù)模式及效益分析[J]. 中國(guó)稻米，2018，24（1）：83-86.

[4] 程建平，汪本福，張枝盛，等. 湖北省稻田綜合種養(yǎng)現(xiàn)狀和技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展思考[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，56（22）：4217-4220.

[5] 隆斌慶，陳 燦，黃 璜，等. 稻田生態(tài)種養(yǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景分析[J]. 作物研究，2017，31（6）：607-612.

[6] 懷 燕，王岳鈞，陳葉平，等. 稻田綜合種養(yǎng)模式的化肥減量效應(yīng)分析[J]. 中國(guó)稻米，2018，24（5）：30-34.

[7] 陳文輝，彭 亮，劉瑩瑩，等. 江漢平原稻蝦綜合種養(yǎng)模式經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益分析[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，58（14）：160-166.

[8] 魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M]. 北京：國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，2000.

[9] 柳開(kāi)樓，李大明，胡志華，等.養(yǎng)分專家系統(tǒng)在雙季稻中的應(yīng)用和評(píng)價(jià)[J]. 中國(guó)土壤與肥料，2019（1）：184-189.

[10] 孫 波，陸雅海，張旭東，等. 耕地地力對(duì)化肥養(yǎng)分利用的影響機(jī)制及其調(diào)控研究進(jìn)展[J]. 土壤，2017，49（2）：209-216.

[11] 柳開(kāi)樓，李大明，余喜初，等. 基于養(yǎng)分專家系統(tǒng)評(píng)估雙季稻區(qū)的氮肥減施潛力[J]. 中國(guó)稻米，2019，25（3）：44-48.

[12] 周錫躍，楊 通，劉耀斌，等. 不同類型池塘種稻模式下的稻米安全和經(jīng)濟(jì)效益研究[J]. 中國(guó)稻米，2019，25（6）：20-23.

[13] 佀國(guó)涵，彭成林，徐祥玉，等. 稻–蝦共作模式對(duì)澇漬稻田土壤微生物群落多樣性及土壤肥力的影響[J]. 土壤，2016，48（3）：503-509.

[14] 李成芳，曹湊貴，汪金平，等. 稻鴨、稻魚共作生態(tài)系統(tǒng)中稻田田面水的N素動(dòng)態(tài)變化及淋溶損失[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2008，28（10）：2125-2132.

[15] 劉某承，張 丹，李文華. 稻田養(yǎng)魚與常規(guī)稻田耕作模式的綜合效益比較研究——以浙江省青田縣為例[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010，18（1）：164-169.

（責(zé)任編輯：肖彥資）

收稿日期：2020-02-23

基金項(xiàng)目：江西省自然科學(xué)基金（20192BAB203022）

作者簡(jiǎn)介：周曉豐（1979—），女，江西余江縣人，助理農(nóng)藝師，主要從事水稻栽培技術(shù)研究。

通信作者：夏桂龍