安徽省水稻化肥減施增效技術(shù)集成模式效果評估

王家寶 王文軍 張祥明 袁嫚嫚 鄔剛 孫義祥 馬朝紅

摘要?為了探索水稻化肥減施新途徑，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展，依托科技部國家重點研發(fā)計劃“化肥農(nóng)藥減施增效技術(shù)應(yīng)用研究”項目，2017—2019年在安徽省不同水稻種植區(qū)開展了水稻機械旱條直播一次性施肥技術(shù)、水稻機械化秧肥同步一次性施肥技術(shù)和水稻機械穴直播一次性施肥技術(shù)模式示范研究，并對3種減肥技術(shù)模式的減肥效果進行了評估。結(jié)果表明，較常規(guī)施肥，采用化肥減施技術(shù)模式后，水稻可減肥23.2%～26.3%，同時增產(chǎn)5.9%～13.0%，氮肥利用率提升9.0%～22.0%，經(jīng)濟效益增加1?150～2?751元/hm2。各減肥技術(shù)模式對于水稻增產(chǎn)、提高肥料利用率均有顯著作用，適宜在安徽省大規(guī)模推廣。

關(guān)鍵詞?水稻;化肥減施;肥料利用率;經(jīng)濟效益

中圖分類號?S506?文獻標識碼?A?文章編號?0517-6611（2021）03-0152-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.03.042

Abstract?In?order?to?explore?a?new?way?to?reduce?the?application?of?chemical?fertilizer?in?rice?and?realize?the?green?development?of?agriculture，?relying?on?the?national?key?research?and?development?plan?of?the?Ministry?of?Science?and?Technology，?“application?research?on?the?technology?of?reducing?the?application?of?chemical?fertilizer?and?pesticide?and?increasing?efficiency”.?From?2017?to?2019，?demonstration?studies?were?carried?out?in?different?rice?planting?areas?of?Anhui?Province，?including?onetime?fertilization?technology?of?rice?mechanical?dry?strip?direct?seeding，?synchronous?onetime?fertilization?technology?of?rice?mechanized?seedling?fertilizer?and?onetime?fertilization?technology?mode?of?rice?mechanical?hole?direct?seeding?in?different?rice?planting?areas?of?Anhui?Province，?and?the?weight?loss?effect?of?three?modes?was?evaluated.?The?results?showed?that?compared?with?conventional?fertilization，?the?rice?could?reduce?fertilizer?by?23.2%?-?26.3%，?increase?yield?by?5.9%?-?13.0%，?increase?nitrogen?use?efficiency?by?9.0%?-?22.0%，?and?increase?economic?benefits?by?1?150-2?751?yuan/hm2.?The?results?showed?that?all?the?fertilizer?reduction?techniques?had?significant?effects?on?increasing?rice?yield?and?improving?fertilizer?utilization?rate，?which?was?suitable?for?largescale?promotion?in?Anhui?Province.

Key?words?Rice;Fertilizer?reduction;Fertilizer?utilization?rate;Economic?benefits

水稻是我國最重要的谷類作物之一，其種植面積為全國糧食播種面積的24%左右，達3.02×107?hm2[1]。作為糧食的“糧食”，在保障農(nóng)作物產(chǎn)量方面，化肥發(fā)揮著不可替代的作用。但化肥的過量施用所帶來的生產(chǎn)成本上升、環(huán)境退化和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全等一系列問題，已成為制約我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素[2-5]。

研究表明，通過養(yǎng)分優(yōu)化管理措施，在保證水稻產(chǎn)量的同時，氮肥可減施20%以上，化肥利用效率也有顯著提升[6]。胡時友等[7]通過集成有機肥替代、中微量元素配施、氮肥后移等技術(shù)模式，水稻產(chǎn)量、品質(zhì)以及經(jīng)濟效益均得到提升。轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的化肥施用以及水稻種植模式，推廣化肥減施增效技術(shù)是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的有效途徑[8]。

為了解決化肥施用過量和不合理施用的問題，科技部啟動了國家重點研發(fā)計劃“化肥農(nóng)藥減施增效技術(shù)應(yīng)用研究”項目，分區(qū)域、分作物集成組裝化肥農(nóng)藥減量增效技術(shù)模式，創(chuàng)建不同模式下化肥減量增效示范區(qū)，帶動科學施肥技術(shù)的推廣。

筆者選取安徽省不同水稻種植區(qū)域，對集成組裝化肥農(nóng)藥減量增效技術(shù)模式效果進行評價。在不同年份、不同試驗點開展了水稻機械旱條直播一次性施肥技術(shù)、水稻機械化秧肥同步一次性施肥技術(shù)和水稻機械穴直播一次性施肥技術(shù)的集成示范。建立化肥減施增效技術(shù)效益評估監(jiān)測點，定點監(jiān)測，結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)，對化肥農(nóng)藥減量增效技術(shù)模式中化肥施用情況、化肥利用率（包括農(nóng)學效率）、作物產(chǎn)量以及經(jīng)濟效益進行評估，以期對安徽省水稻化肥減施技術(shù)的推廣提供可行性依據(jù)。

1?材料與方法

1.1?試驗地概況

安徽省地處114°54′～119°37′E、29°41′～34°38′N，屬暖溫帶與亞熱帶過渡區(qū)，年降雨量800～1?800?mm，≥10?℃積溫為?4?600～5?300?℃，一年一熟到一年三熟種植制度均有分布。于2017—2019年分別選取安徽省具有代表性的水稻種植區(qū)巢湖、明光、池州3地為監(jiān)測點，對3種水稻減肥模式進行試驗示范評價。各監(jiān)測點土壤基本理化性質(zhì)見表1。

1.2?試驗示范技術(shù)模式實施方案

于2017—2019年分別開展了水稻機械旱條直播一次性施肥技術(shù)、水稻機械化秧肥同步一次性施肥技術(shù)和水稻機械穴直播一次性施肥技術(shù)模式示范，每個示范區(qū)內(nèi)選取面積0.20～0.33?hm2的地塊，分別設(shè)置常規(guī)施肥和不施氮肥對照處理。具體實施方案見表2。

1.3?植株樣品采集及分析方法

收獲期，每個處理分別采集籽粒、秸稈樣品，測定樣品氮、磷、鉀含量，實驗室常規(guī)考種。水稻用收割機全部實收，單獨計產(chǎn)。

上述項目測定參照魯如坤[9]的方法。

1.4?相關(guān)指標計算方法

氮肥利用率按照以下公式計算：

試驗數(shù)據(jù)用Excel?2010軟件進行處理和分析。

2?結(jié)果與分析

2.1?不同技術(shù)模式對水稻產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響

由表3可知，采用減肥技術(shù)模式后，對水稻產(chǎn)量構(gòu)成要素影響明顯。減肥技術(shù)模式主要是通過增加水稻單位面積有效穗數(shù)、每穗實粒數(shù)等實現(xiàn)產(chǎn)量的提升。2017—2019年，采用機械旱條直播一次性施肥技術(shù)的水稻單位面積有效穗數(shù)和每穗實粒數(shù)比不施氮肥處理和常規(guī)施肥處理分別高81.2×104/hm2、27.4×104/hm2和23.3個、0.6個;采用秧肥同步一次性施肥技術(shù)后，水稻單位面積有效穗數(shù)較不施氮肥和常規(guī)施肥處理增幅分別達24.2%和3.2%，每穗實粒數(shù)也有顯著提高;采用機械穴直播一次性施肥技術(shù)的水稻單位面積有效穗數(shù)較不施氮肥和常規(guī)施肥處理分別增加了40.5%和4.2%，每穗實粒數(shù)分別增加了19.2和6.7個。各處理水稻谷草比和千粒重差異較小。

2.2?不同技術(shù)模式對水稻產(chǎn)量的影響

不同施肥模式對水稻產(chǎn)量影響明顯，采用水稻減肥技術(shù)的處理產(chǎn)量為8?665.0～11?236.5?kg/hm2，常規(guī)施肥處理的水稻產(chǎn)量為8?015.0～9?940.5?kg/hm2。3種減肥技術(shù)模式在3年的示范中，相對于常規(guī)施肥對水稻均有不同程度的增產(chǎn)作用（圖1）。2017—2019年，旱條直播一次性施肥技術(shù)水稻產(chǎn)量相對于常規(guī)施肥處理分別增加了6.0%、9.2%、6.8%，3年平均增產(chǎn)7.3%;秧肥同步一次性施肥技術(shù)水稻產(chǎn)量比常規(guī)施肥處理3年分別增加13.0%、7.2%、6.5%，3年平均增產(chǎn)8.9%;機械穴直播一次性施肥技術(shù)水稻產(chǎn)量較常規(guī)施肥處理3年分別增產(chǎn)7.4%、8.1%、5.9%，3年平均增產(chǎn)7.1%。3種水稻減肥技術(shù)模式在3年中較常規(guī)施肥平均增產(chǎn)幅度達7.8%。

2.3?不同技術(shù)模式對水稻氮肥利用率的影響

由表4可知，不同減肥技術(shù)模式對水稻氮肥利用率的影響顯著。采用減肥技術(shù)模式后，水稻氮肥農(nóng)學效率和氮肥利用率均得到很大程度的提高。機械旱條直播一次性施肥技術(shù)氮肥農(nóng)學效率和氮肥利用率分別比常規(guī)施肥處理高7.1～8.7?kg/kg和9.0%～17.4%，3年平均高8.0?kg/kg和12.6%;秧肥同步一次性施肥技術(shù)氮肥農(nóng)學效率和氮肥利用率分別比常規(guī)施肥處理高7.3～13.3?kg/kg和16.3%～22.0%，3年平均高9.4?kg/kg和18.4%;機械穴直播一次性施肥技術(shù)氮肥農(nóng)學效率和氮肥利用率分別比常規(guī)施肥處理高6.4～9.0?kg/kg和14.2%～17.9%，3年平均高7.9?kg/kg和16.6%。3年監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，3種減肥技術(shù)模式較常規(guī)施肥模式的氮肥農(nóng)學效率和氮肥利用率分別提升了8.4?kg/kg和15.9%。

2.4?不同技術(shù)模式對水稻經(jīng)濟效益的影響

由表5可知，減肥技術(shù)模式的運用對經(jīng)濟效益的增加十分明顯，采用減肥技術(shù)模式后，主要通過節(jié)本和增收2個途徑實現(xiàn)經(jīng)濟效益的增加。2017—2019年，旱條直播一次性施肥技術(shù)模式較常規(guī)施肥處理經(jīng)濟效益分別增加了1?150、1?700和1?425元/hm2，3年平均增加經(jīng)濟效益1?425元/hm2;秧肥同步一次性施肥技術(shù)模式較常規(guī)施肥處理經(jīng)濟效益分別增加了2?751、1?216和1?226元/hm2，3年平均增加經(jīng)濟效益1?731元/hm2;機械穴直播一次性施肥技術(shù)模式較常規(guī)施肥處理經(jīng)濟效益分別增加了1?696、1?895和1?448元/hm2，3年平均增加經(jīng)濟效益1?680元/hm2。采用減肥技術(shù)模式后，水稻經(jīng)濟效益增加量在1?150～2?751元/hm2，平均可增加經(jīng)濟效益1?612元/hm2。

2.5?水稻化肥減施技術(shù)模式的推廣應(yīng)用情況

上述集成技術(shù)在各示范點進行了大規(guī)模的推廣應(yīng)用，在安徽省明光、巢湖、宣州、旌德、貴池建立了萬畝核心示范區(qū)5個;在明光、巢湖、宣州、旌德、貴池、全椒、潁上、霍邱、蕪湖、定遠、天長、長豐等地建立了約33.33?hm2示范片15個。累計推廣應(yīng)用面積達20萬hm2以上，累計減施化肥近2萬t，增加產(chǎn)量超過1億kg，節(jié)本增收近2億元。開展培訓班次10余次，累計培訓生產(chǎn)經(jīng)營性農(nóng)民920人次，培訓農(nóng)技人員1?166人次，服務(wù)農(nóng)業(yè)新型主體160余個。組織行業(yè)專家開展觀摩評審會議近10次。

團隊依托科技部國家重點研發(fā)計劃“化肥農(nóng)藥減施增效技術(shù)應(yīng)用研究”項目，與肥料企業(yè)合作開發(fā)新型肥料產(chǎn)品2個，篩選出氮高效水稻品種2個，提出稻麥（油）輪作區(qū)水稻化肥減施增效關(guān)鍵技術(shù)3項，集成水稻化肥減施增效模式2套，發(fā)布地方標準4件，發(fā)表學術(shù)論文9篇，申請發(fā)明專利8項。安徽廣播電臺直播節(jié)目2次，安徽電視臺報道3次，農(nóng)民日報、安徽日報等權(quán)威媒體進行了多次宣傳報道，促進了水稻化肥減施技術(shù)模式在全省大面積應(yīng)用。

3?結(jié)論與討論

在必需元素中，作物對氮素最為敏感，當前我國農(nóng)田氮肥施用過量的現(xiàn)象也比較嚴重，氮素也是作物產(chǎn)量最主要的限制因子[10]。因此，降低農(nóng)田化肥施用的首要任務(wù)是減少氮肥的施用[11]。該研究中，采用3種水稻減肥集成技術(shù)模式，在化肥總施用量降低23.2%～26.3%的情況下，相對于常規(guī)施肥，氮肥農(nóng)學效率和氮肥利用率分別提升6.4～13.3?kg/kg和9.0%～22.0%，同時水稻產(chǎn)量也提升5.9%～13.0%。這主要是因為減肥技術(shù)模式通過集成肥料深施、緩控釋肥應(yīng)用、水分管理等多種優(yōu)化養(yǎng)分管理的技術(shù)模式[12]，降低了化肥特別是氮肥損失，從而達到了提升產(chǎn)量和肥料利用效率的目的。

通過減肥技術(shù)模式的應(yīng)用，可以有效降低水稻生產(chǎn)中化肥和人工的投入，進而增加經(jīng)濟效益。該研究中，采用減肥技術(shù)模式后，水稻經(jīng)濟效益增加1?150～2?751元/hm2，對節(jié)省肥料資源和減少環(huán)境污染都有積極作用。

在近幾年對化肥減施技術(shù)模式的推廣應(yīng)用中，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，對實現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展有積極的促進作用。因此，大力推廣水稻減肥技術(shù)模式，在保證水稻產(chǎn)量、減少環(huán)境污染的前提下，有利于農(nóng)民經(jīng)濟效益的提升和肥料資源的節(jié)約，適宜在安徽省大面積推廣應(yīng)用。

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