養(yǎng)分專(zhuān)家系統(tǒng)推薦施肥對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

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摘要 [目的]驗(yàn)證水稻養(yǎng)分專(zhuān)家系統(tǒng)（NE）在淮南市潘集地區(qū)的應(yīng)用效果。[方法]通過(guò)田間小區(qū)試驗(yàn)，設(shè)置養(yǎng)分專(zhuān)家系統(tǒng)推薦施肥NE及不施氮（NE-N）、磷（NE-P）、鉀（NE-K）和空白無(wú)肥的對(duì)照CK，并與測(cè)土配方施肥ST和農(nóng)民習(xí)慣施肥FP相比較。水稻成熟期考察產(chǎn)量性狀，測(cè)定籽粒產(chǎn)量。[結(jié)果]NE對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育具有明顯的促進(jìn)作用，并能顯著提高籽粒產(chǎn)量。相較于FP和ST，NE平均節(jié)氮23.1% 和14.9%，磷肥投入較FP增加12.4%而與ST持平，鉀肥用量比FP增多41.6%較ST節(jié)省16.6%，氮磷鉀比例較為適宜。NE較不施氮、磷、鉀的對(duì)照分別增產(chǎn)23.68%～72.48%、7.05%～16.05%、5.35%～19.27%，平均增長(zhǎng)42.66%、11.63%和12.28%;與CK和FP相比，NE產(chǎn)量相應(yīng)提高25.90%～84.31%和8.05%～16.17%，平均增產(chǎn)52.95%和12.19%，與ST產(chǎn)量基本持平。氮磷鉀的增產(chǎn)效應(yīng)順序?yàn)镹>>K>=P。[結(jié)論]水稻養(yǎng)分專(zhuān)家系統(tǒng)NE具有很好的節(jié)肥增產(chǎn)效果和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞 養(yǎng)分專(zhuān)家系統(tǒng);氮磷鉀用量;水稻產(chǎn)量

中圖分類(lèi)號(hào) S 511文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2020）16-0151-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.16.041

Effects of Nutrient Expert Recommended Fertilization on Rice Yield

YANG Zhong-bao1，GUO Hai1，WANG Xiao2 et al （1.Agro-Tech Extension and Service Center in Panji District， Huainan，Anhui 232082;2.Institute of Soil and Fertilizer， Anhui Academy of Agricultural Sciences， Hefei，Anhui 230031）

Abstract [Objective]To study the effects of nutrient expert （NE） on rice yield in Panji District， Huainan City.[Method]Seven treatments were designed in the rice field experiments， including NE，eliminating nitrogen （N）， phosphorus （P） or potassium （K） input in the NE treatment （NE-N， NE-P， NE-K）， no fertilization （CK），farmers practices （FP）， and soil testing from the local agricultural technical department （ST）.The yield traits and grain yield were investigated at harvest.[Result]NE could improve the growth and development of rice and increase yield significantly.P and K fertilizer input in NE treatment were increased 12.4% and 41.6%， while N fertilizer input was decreased 23.1% than in FP.N and K fertilizer input in NE treatment were decreased 14.9% and 16.6% than in ST， while P fertilizer input was almost flat.The yield in NE treatment increased 23.68%-72.48%， 7.05%-16.05% and 5.35%-19.27% than in NE-N， NE-P and NE-K treatments， and the average yield increased 42.66%，11.63% and 12.28%.Compared with CK and FP treatments， the yield in NE treatment increased 25.90%-84.31% and 8.05%-16.17%，and the average yield increased 52.95% and 12.19%.The yield in NE treatment was fairly flat with yield in ST treatment.The yield-increasing effect was followed as N>>K>=P fertilizer.[Conclusion]The NE recommendation for rice not only increased the yield， but also reduced the fertilization amounts， was superior to the other recommended fertilization method.

Key words Nutrient expert system;Nitrogen，phosphorus and potassium application rates;Rice yield

基金項(xiàng)目 公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)課題（20150311802）;國(guó)家重大研發(fā)項(xiàng)目課題（2018YFD0200505）。

作者簡(jiǎn)介 楊中保（1976—），男，安徽淮南人，高級(jí)農(nóng)藝師，從事農(nóng)技推廣工作。*通信作者，研究員，從事土壤肥料研究。

收稿日期 2020-05-28

水稻是淮南市潘集區(qū)主要糧食作物，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全區(qū)常年水稻種植面積為2.4×104 hm2，總產(chǎn)量2.0×105 t，種植面積約占全區(qū)糧食作物播種面積的48%，總產(chǎn)量占全區(qū)糧食總產(chǎn)的62%，單位面積產(chǎn)量高于小麥和玉米，農(nóng)民非常重視水稻生產(chǎn)，因此水稻生產(chǎn)在潘集區(qū)占有極為重要的地位[1-3]。然而，水稻是一種高需肥作物，生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)量高，需要吸收大量養(yǎng)分，施肥是重要手段。調(diào)查表明，農(nóng)民為了追求水稻高產(chǎn)，長(zhǎng)期高量施用化肥，不僅增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，降低了施肥的經(jīng)濟(jì)效益，還造成未被吸收利用的肥料養(yǎng)分大量流失，成為農(nóng)業(yè)面源污染物的主要來(lái)源，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境受損和破壞。如何在不繼續(xù)增加化肥用量的狀況下提高水稻產(chǎn)量，減肥增效，是潘集區(qū)農(nóng)業(yè)科技人員當(dāng)前面臨的重大課題和挑戰(zhàn)。

養(yǎng)分專(zhuān)家系統(tǒng)（nutrient expert，NE），應(yīng)用當(dāng)前國(guó)際最新的4R養(yǎng)分管理技術(shù)，依據(jù)農(nóng)作物產(chǎn)量反應(yīng)和農(nóng)學(xué)效率，進(jìn)行推薦施肥和養(yǎng)分管理的一種推薦施肥方法[4-6]。與測(cè)土配方施肥相比，節(jié)省了土壤樣品采集和化驗(yàn)等繁雜工作，既充分利用農(nóng)田基礎(chǔ)養(yǎng)分資源、提供合理的養(yǎng)分用量，避免農(nóng)作物對(duì)養(yǎng)分的奢侈吸收，又保障植物養(yǎng)分供應(yīng)，最終達(dá)到高產(chǎn)、高效的目的[7]。2013年起，筆者與安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所合作，在潘集水稻主產(chǎn)區(qū)連續(xù)多年開(kāi)展了水稻NE田間試驗(yàn)，以進(jìn)一步驗(yàn)證水稻NE系統(tǒng)在淮南市一季中稻的適應(yīng)性。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)于2013—2016年在淮南市潘集區(qū)古溝、賀疃等鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行，供試土壤為砂姜黑土發(fā)育而成的水稻土。試驗(yàn)前0～20 cm耕層土壤養(yǎng)分狀況：pH 5.12～6.50，有機(jī)質(zhì)12.3～20.9 g/kg，全氮1.08～1.90 g/kg，有效磷12.3～17.4 mg/kg，速效鉀156.8～233.0 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料 供試水稻品種為兩優(yōu)6號(hào)、Y兩優(yōu)651、皖稻197等當(dāng)?shù)刂髟云贩N，每年5月中旬育秧，6月上中旬移栽，10月上旬收獲，栽插密度25 cm×20 cm。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 每年試驗(yàn)均設(shè)置以下7個(gè)處理：① NE（在調(diào)查農(nóng)民施肥和水稻產(chǎn)量等信息的基礎(chǔ)上，基于水稻養(yǎng)分專(zhuān)家系統(tǒng)NE計(jì)算的NPK推薦用量）;② NE-N（NE推薦施肥量的基礎(chǔ)上，不施氮肥）;③ NE-P（NE推薦施肥量基礎(chǔ)上，不施磷肥）;④ NE-K（NE推薦施肥量基礎(chǔ)上，不施鉀肥）;⑤ 完全不施肥的空白對(duì)照CK;⑥ ST（當(dāng)?shù)剞r(nóng)技推廣部門(mén)測(cè)土推薦的施肥量）;⑦ FP（當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣施肥量）（表2）。供試肥料品種：氮肥為尿素，磷肥為磷酸二銨或過(guò)磷酸鈣，鉀肥為氯化鉀。小區(qū)面積20～60 m2，隨機(jī)排列，不重復(fù)[8]。全部磷肥作基肥，鉀肥按基肥-孕穗肥50%-50%的比例施用。氮肥，NE及減P減K處理按基肥-分蘗肥-孕穗肥50-30-20的百分比施用，ST及FP處理分別按60-25-15和70-30-0的百分比施肥?；视谒疽圃郧叭珜尤鍪?，與土壤充分混合。其他栽培管理措施，如病蟲(chóng)草害防治及水分管理，同當(dāng)?shù)匾话愦筇锼尽?/p>

2 結(jié)果與分析

2.1 養(yǎng)分專(zhuān)家系統(tǒng)NE的推薦施肥量 從表1可以看出，4年試驗(yàn)農(nóng)民習(xí)慣施肥FP處理N、P2O5、K2O的施用量分別為195～255、56.0～90.0和45.0～60.0 kg/hm2，總平均為228.8、66.5和55.3 kg/hm2，投入的養(yǎng)分N∶P2O5∶K2O平均比例為1∶0.29∶0.24，整體上以氮為主，磷和鉀投入量很少。當(dāng)?shù)販y(cè)土配方施肥或農(nóng)技部門(mén)推薦施肥ST處理氮磷鉀養(yǎng)分投入量相應(yīng)為197.5～210.0、72.0～75.0和90.0～105.5 kg/hm2，4年總平均為206.9、74.3和93.9 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O為1∶0.36∶0.45。NE系統(tǒng)計(jì)算推薦的氮磷鉀養(yǎng)分投入量分別為165.0～195.0、60.0～90.0和63.0～90.0 kg/hm2，總平均為176.0、74.8和78.3 kg/hm2，投入的N∶P2O5∶K2O為1∶0.42∶0.45。由此可見(jiàn)，NE處理的氮肥投入量大幅度減少，相較于FP和ST處理，4年降幅分別為13.4%～27.5%和7.1%～19.0%，平均減氮23.1%和14.9%，即FP和ST較NE分別多施氮肥30.0%和17.6%。至于磷肥，4年4地NE投入差異較大，較FP和ST分別增加-23.3%～50.0%和-16.7%～20.0%，平均增加12.4%和0.6%， 即NE比FP多施磷12.4%而與ST處理相當(dāng)。鉀肥施用量，NE處理較FP明顯提高，4年增長(zhǎng)25.0%～50.0%，平均提高41.6%;但NE又顯著低于ST，其中2013和2015年少施鉀33.6% 和30.0%，另2年持平，4年平均NE較ST節(jié)鉀16.6%?？傮w上，養(yǎng)分專(zhuān)家系統(tǒng)NE推薦的氮磷鉀施肥量較適宜，既增加了FP的鉀供應(yīng)又避免ST的奢侈吸收，氮磷鉀養(yǎng)分投入的比例也較為適宜，適合水稻生長(zhǎng)發(fā)育。

2.2 養(yǎng)分專(zhuān)家系統(tǒng)NE對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響

2.2.1 水稻生長(zhǎng)發(fā)育。

施肥對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育有重要影響，不僅前期外觀有所表現(xiàn)，最終也體現(xiàn)在水稻籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素等方面[9]。4年4地試驗(yàn)收獲期水稻考種結(jié)果表明，養(yǎng)分專(zhuān)家系統(tǒng)NE推薦的氮磷鉀優(yōu)化配合施用，對(duì)沿淮淮北水稻-小麥輪作區(qū)一季中稻的生長(zhǎng)發(fā)育具有明顯的促進(jìn)作用。與不施肥的空白對(duì)照CK或不施氮、磷、鉀肥的對(duì)照NE-N、NE-P和NE-K相比，NE處理分蘗形成的有效穗數(shù)增多，穗長(zhǎng)增長(zhǎng)，穗粒數(shù)增加，結(jié)實(shí)率提高，空癟粒數(shù)減少，不施氮肥對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育的影響最大。與農(nóng)民習(xí)慣施肥FP相比，推薦施肥NE處理的產(chǎn)量性狀也有一定程度的改善和提高，而與當(dāng)?shù)剞r(nóng)技部門(mén)的測(cè)土配方施肥ST處理相近（數(shù)據(jù)未列出）。

2.2.2 水稻養(yǎng)分專(zhuān)家系統(tǒng)NE的增產(chǎn)效應(yīng)。

由表2可知，淮南市潘集水稻主產(chǎn)區(qū)，水稻養(yǎng)分專(zhuān)家系統(tǒng)NE推薦的氮磷鉀優(yōu)化施肥組合具有較為明顯的增產(chǎn)效應(yīng)。4 年4地試驗(yàn)，以不施氮、磷、鉀的處理NE-N、NE-P和NE-K及無(wú)肥的空白CK為對(duì)照，水稻氮磷鉀配合施用的NE處理較不施氮肥的對(duì)照（NE-N）的增產(chǎn)率為23.68%～72.48%，與無(wú)磷處理（NE-P）相比產(chǎn)量相對(duì)提高7.05%～16.05%，較缺鉀處理（NE-K）增產(chǎn)5.35%～19.27%，相比無(wú)肥的CK產(chǎn)量增長(zhǎng)25.90%～84.31%，平均增產(chǎn)42.66%、11.63%、12.28%和52.95%。由此可見(jiàn)，增施氮肥的增產(chǎn)幅度較大，增產(chǎn)效應(yīng)極為明顯;施用磷鉀肥的增產(chǎn)幅度相對(duì)較小，增產(chǎn)效應(yīng)明顯。總體上，施氮的增產(chǎn)效應(yīng)最為明顯、也最穩(wěn)定，增產(chǎn)幅度一般在20%以上;施用磷鉀的增產(chǎn)效應(yīng)則存在變數(shù)，與試驗(yàn)地土壤有效磷鉀含量有較大的關(guān)系，有時(shí)增產(chǎn)幅度會(huì)低于5%。氮磷鉀增產(chǎn)效應(yīng)的表現(xiàn)為N>>K>=P。

水稻養(yǎng)分專(zhuān)家系統(tǒng)推薦施肥NE處理較農(nóng)民習(xí)慣施肥FP也有一定的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)[10]。4年4地試驗(yàn)，NE較FP增產(chǎn)8.05%～16.17%，平均增長(zhǎng)12.19%，3年的增產(chǎn)效應(yīng)均超過(guò)10%，增產(chǎn)效應(yīng)也較為明顯。進(jìn)一步與當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)技術(shù)部門(mén)測(cè)土配方施肥ST相比，NE前2年分別減產(chǎn)9.28%和0.53%，后2年則相應(yīng)增產(chǎn)6.11%和6.20%，總平均增產(chǎn)0.83%，產(chǎn)量基本持平，表明NE與測(cè)土配方施肥ST有相當(dāng)?shù)男Ч?，盡管減少了施肥量，也沒(méi)有測(cè)試土壤。

3 結(jié)論

（1）水稻養(yǎng)分專(zhuān)家系統(tǒng)NE氮肥投入量大幅度降低，4年4地試驗(yàn)，相較于農(nóng)民習(xí)慣施肥FP和當(dāng)?shù)剞r(nóng)技術(shù)部門(mén)推薦施肥ST，減氮幅度分別為13.4%～27.5%和7.1%～19.0%，平均減氮23.1%和14.9%。磷肥投入，NE較FP和ST分別增加-23.3%～50.0%和-16.7%～20.0%，平均增加12.4%和0.6%， NE比FP多施磷12.4%而與ST相當(dāng)。鉀肥施用量，NE處理較FP明顯提高，4年增長(zhǎng)25.0%～50.0%，平均提高41.6%;但NE又顯著低于ST處理，其中2年持平另2年少施鉀33.6%和30.0%，4年平均NE較ST節(jié)鉀16.6%。NE處理氮磷鉀比例較為適宜。

（2）水稻養(yǎng)分專(zhuān)家系統(tǒng)NE推薦的氮磷鉀施肥量對(duì)沿淮淮北一季中稻具有較為明顯的增產(chǎn)效應(yīng)。4 年4地試驗(yàn)，NE較不施氮的對(duì)照增產(chǎn)23.68%～72.48%，施磷產(chǎn)量相對(duì)提高7.05%～16.05%，施鉀增產(chǎn)5.35%～19.27%，相比無(wú)肥的CK產(chǎn)量增長(zhǎng)25.90%～84.31%，平均增產(chǎn)42.66%、11.63%、12.28% 和52.95%，總體上施氮的增產(chǎn)率很高，施磷、施鉀的增產(chǎn)效應(yīng)也較明顯，但磷鉀的增產(chǎn)率遠(yuǎn)低于氮、鉀又略高于磷。氮磷鉀的增產(chǎn)效應(yīng)表現(xiàn)為N>>K>=P。

（3）當(dāng)?shù)剞r(nóng)技部門(mén)測(cè)土配方施肥ST水稻籽粒產(chǎn)量與養(yǎng)分專(zhuān)家系統(tǒng)NE相近，農(nóng)民習(xí)慣施肥FP表現(xiàn)較差，產(chǎn)量明顯低于NE和ST處理。4年4地試驗(yàn)，NE較FP和ST分別增產(chǎn)8.05%～16.17%和-9.28%～6.20%，平均提高12.19%和0.83%，NE較ST產(chǎn)量基本持平，NE與FP相比增產(chǎn)效應(yīng)較為明顯，總體上NE具有很好的應(yīng)用效果和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

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