湖北省稻蝦共作典型區(qū)域水稻施肥現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

彭成林，袁家富，馬朝紅，楊小紅，佀國(guó)涵，李金華，劉 威，謝媛園

（1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保土肥研究所，武漢430064；2.長(zhǎng)江大學(xué)/主要糧食作物產(chǎn)業(yè)化湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 荊州434025；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部潛江農(nóng)業(yè)環(huán)境與耕地保育科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，湖北 潛江433116；4.潛江市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，湖北 潛江433100）

為了解決化肥過(guò)量和不合理施用問(wèn)題，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部制定了《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》，國(guó)家科學(xué)技術(shù)部啟動(dòng)了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃化學(xué)肥料和農(nóng)藥減施增效綜合技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)專項(xiàng)，分區(qū)域、分作物集成組裝化肥農(nóng)藥減量增效的技術(shù)模式，創(chuàng)建不同模式下化肥減量增效示范區(qū)，帶動(dòng)科學(xué)施肥技術(shù)的推廣［1，2］。稻蝦［水稻（Oryza sativaL.）-克氏原螯蝦（Procambarus clarkii）］共作模式是中國(guó)長(zhǎng)江中下游地區(qū)一種新型的稻田種養(yǎng)復(fù)合生態(tài)模式，在稻田生態(tài)系統(tǒng)中引入克氏原螯蝦不僅能夠大幅提高水、肥和能量的利用率，增強(qiáng)稻田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及抗外界沖擊的能力［3，4］，而且促進(jìn)了系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)，阻止了稻田物質(zhì)流的外溢，使稻田生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能得到改善和提高［5］。該模式于2001年起源于湖北省潛江市，從最初的稻蝦連作模式發(fā)展成稻蝦共作生態(tài)模式［6］，2019年湖北省的稻蝦共作面積約46萬(wàn)hm2，其中潛江市的共作面積就達(dá)5.3萬(wàn)hm2。目前，有關(guān)稻蝦共作模式水稻施肥現(xiàn)狀的調(diào)查和評(píng)價(jià)尚未見(jiàn)報(bào)道。

抽樣調(diào)查法已成為很多國(guó)家進(jìn)行估計(jì)、預(yù)測(cè)、分析的一種重要統(tǒng)計(jì)方法，它以部分調(diào)查單位的指標(biāo)數(shù)據(jù)推斷總體的指標(biāo)數(shù)據(jù)［7］。為此，對(duì)農(nóng)戶和新型經(jīng)營(yíng)主體采用抽樣調(diào)查法，分析湖北省稻蝦共作典型區(qū)域——潛江市的水稻施肥現(xiàn)狀，對(duì)減肥增效技術(shù)項(xiàng)目國(guó)家行動(dòng)實(shí)施以來(lái)的效果進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，以及對(duì)湖北省稻蝦共作區(qū)域水稻合理施肥提供針對(duì)性建議，意義重大。

1 調(diào)查內(nèi)容與數(shù)據(jù)分析

2019—2020年，選擇湖北省潛江市漁洋鎮(zhèn)、熊口鎮(zhèn)、老新鎮(zhèn)、浩口鎮(zhèn)、龍灣鎮(zhèn)、后湖管理區(qū)、白鷺湖管理區(qū)等稻蝦共作區(qū)域開(kāi)展進(jìn)村入戶問(wèn)卷調(diào)查。在綜合考慮農(nóng)戶代表性的同時(shí)，盡可能多地調(diào)查合作社等新型經(jīng)營(yíng)主體。每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)隨機(jī)調(diào)查3～15戶，共計(jì)調(diào)查55戶。調(diào)查內(nèi)容主要包括農(nóng)戶基本信息、水稻秸稈還田情況、水稻所施肥料種類、肥料用量、施肥時(shí)間，調(diào)查使用統(tǒng)一的調(diào)查表，由調(diào)查人員根據(jù)調(diào)查表親自詢問(wèn)被調(diào)查對(duì)象，詳細(xì)記錄并填寫(xiě)調(diào)查表。

對(duì)調(diào)查資料進(jìn)行分類錄入，試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用DPS 2000軟件的單因素LSD檢驗(yàn)法進(jìn)行方差分析；用Microsoft Excel 2010進(jìn)行其他數(shù)據(jù)的處理和計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻施肥種類

2016—2020年，所有調(diào)查對(duì)象水稻秸稈均全量還田；水稻種植中基肥的肥料品種主要為復(fù)合肥，養(yǎng)分含量分別為15∶15∶15、16∶16∶16、17∶17∶17、23∶10∶12、21∶9∶12、26∶10∶15等，過(guò)磷酸鈣有少數(shù)農(nóng)戶施用；追肥的肥料品種主要為尿素和氯化鉀，基肥、追肥均以撒施為主，只有少數(shù)農(nóng)戶施用有機(jī)肥和微肥，分別只占5.5%和18.2%，微肥或有益元素主要是鋅和硅，且主要集中在個(gè)別鄉(xiāng)鎮(zhèn)，是否施用取決于當(dāng)?shù)胤柿辖?jīng)銷商的供應(yīng)和推薦。

2.2 稻蝦共作不同年限水稻養(yǎng)分施用量

表1 至表3的調(diào)查結(jié)果表明，稻蝦共作模式水稻氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）的平均施用量分別為135.5、59.5、68.5 kg/hm2，相對(duì)于基礎(chǔ)年份分別下降27.4%、34.2%和32.0%；隨共作年限的增加，氮、磷、鉀的施用量均表現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。關(guān)于氮施用量，稻蝦共作第1～5年每年相對(duì)于上一年平均減少8.0%，其中共作第1～3年的施用量相對(duì)于上一年的差異達(dá)到顯著水平，共作第6年及以上的施用量相對(duì)于第5年減少6.6%，相對(duì)于基礎(chǔ)年份減少39.0%。關(guān)于磷的施用量，稻蝦共作第1～5年每年相對(duì)于上一年度平均減少12.5%，其中共作第1年、第4年、第5年施用量相對(duì)于上一年度減少幅度均達(dá)10%以上，共作第6年及以上的施用量相對(duì)于第5年減少21.6%，相對(duì)于基礎(chǔ)年份減少60.2%。關(guān)于鉀的施用量，稻蝦共作第1～5年每年相對(duì)于上一年度平均減少9.6%，其中共作第1年、第2年的施用量相對(duì)于上一年度減少幅度均達(dá)10%以上，共作第6年及以上的施用量相對(duì)于第5年減少13.1%，相對(duì)于基礎(chǔ)年份減少48.1%。

表1 稻蝦共作不同年限水稻施氮（N）量

2.3 稻蝦共作不同年限水稻養(yǎng)分基、追肥用量及比例

由表4可知，稻蝦共作模式水稻基肥氮占總施氮量的43.5%～55.0%，基肥磷占總施磷量的96.1%～100.0%，基肥鉀占總施鉀量的78.0%～93.7%，說(shuō)明稻蝦共作模式有1/2左右的氮、幾乎全部的磷和絕大部分的鉀都作為基肥施用，所有共作處理基肥氮、磷、鉀的施用量隨共作年限的增加均表現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，共作6年及以上水稻基肥氮、磷、鉀的用量相對(duì)于基礎(chǔ)年份分別減少51.3%、61.0%和57.5%。隨共作時(shí)間的延長(zhǎng)，總磷和總鉀相對(duì)于總氮的比例也表現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。

2.4 稻蝦共作不同年限水稻施肥方法

關(guān)于施肥方法，稻蝦共作有72.5%～82.1%的農(nóng)戶選擇施基肥、分蘗肥各一次的方法，均高于基礎(chǔ)年份，稻蝦共作有7.1%～27.5%的農(nóng)戶選擇施基肥、分蘗肥和穗肥各一次的方法，均低于基礎(chǔ)年份的40.0%，另外稻蝦共作6年及以上有10.7%的農(nóng)戶不施基肥，只施分蘗肥和穗肥。

表2 稻蝦共作不同年限水稻施磷（P2O5）量

表4 稻蝦共作不同年限養(yǎng)分基、追肥施用量及比例

3 討論

3.1 水稻施肥種類的變化

韓寶吉等［8］對(duì)2009—2010年湖北省水稻主產(chǎn)縣（市）的1 027個(gè)農(nóng)戶水稻施肥狀況進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果表明，湖北省水稻種植中基肥的肥料品種主要為復(fù)合肥、碳酸氫銨和過(guò)磷酸鈣，其中復(fù)合肥占60.0%左右，追肥的肥料品種主要為尿素和氯化鉀，基、追肥都以撒施為主，只有極少數(shù)農(nóng)戶施用過(guò)有機(jī)肥和微肥，投入肥料中N∶P2O5∶K2O的比例為1.00∶0.35∶0.37。本研究表明，關(guān)于稻蝦共作水稻基本使用復(fù)合肥作為基肥，碳酸氫銨已全面停止使用。本研究中基礎(chǔ)年份水稻投入肥料中N∶P2O5∶K2O的比例為1.00∶0.48∶0.54，稻蝦共作模式投入肥料中N∶P2O5∶K2O的比例為1.00∶（0.32～0.47）∶（0.46～0.52），磷、鉀相對(duì)于氮的比例比上述2009—2010年的結(jié)果有所提高，這主要與近幾年來(lái)高濃度復(fù)合肥，特別是高磷鉀型復(fù)合肥的大量施用有很大關(guān)系。

3.2 稻蝦共作區(qū)不同年限水稻養(yǎng)分施用量的變化

土壤基礎(chǔ)肥力是影響作物產(chǎn)量的重要因素［9］。鄭盛華等［10］認(rèn)為水稻基礎(chǔ)肥力貢獻(xiàn)率隨基礎(chǔ)肥力升高而升高。在稻蝦共作模式下，水稻秸稈的持續(xù)全量還田、水草的種植、飼料殘餌、小龍蝦的蛻殼及排泄物、水稻水肥管理措施等綜合因素均影響了土壤肥力。相關(guān)研究結(jié)果表明，相對(duì)于中稻單作，稻蝦共作模式改善了土壤結(jié)構(gòu)，增加了土壤養(yǎng)分，水稻產(chǎn)量顯著提高［11，12］。佀國(guó)涵等［13］認(rèn)為稻蝦共作模式降低了N和P的輸出/輸入比，促進(jìn)了土壤中N和P的累積。彭成林等［14］研究表明長(zhǎng)期稻蝦共作模式（連續(xù)11～12年）能夠大幅增加水稻產(chǎn)量，提高氮肥利用效率，采用線性+平臺(tái)模型確定在長(zhǎng)期稻蝦共作模式和中稻單作模式下直播水稻氮肥合理用量分別為102.4、139.6 kg/hm2，長(zhǎng)期稻蝦共作模式的直播水稻合理施氮量較中稻單作模式降低26.6%。本研究稻蝦共作模式水稻氮、磷、鉀的平均施用量相對(duì)于基礎(chǔ)年份均大幅下降，且隨共作年限的增加，氮、磷、鉀的施用量均表現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，進(jìn)一步證明了長(zhǎng)期稻蝦共作模式對(duì)土壤肥力提升產(chǎn)生了持續(xù)影響，從而能減少肥料施用量。

4 小結(jié)

稻蝦共作模式水稻氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）的平均施用量分別為135.5、59.5、68.5 kg/hm2，相對(duì)于基礎(chǔ)年份分別下降27.4%、34.2%和32.0%。隨共作年限的增加，氮、磷、鉀的施用量均表現(xiàn)出下降的趨勢(shì)；稻蝦共作第1～5年氮、磷、鉀的施用量相對(duì)于上一年度分別平均減少8.0%、12.5%和9.6%；共作第6年及以上相對(duì)于第5年分別減少6.6%、21.6%和13.1%，相對(duì)于基礎(chǔ)年份分別減少39.0%、60.2%和48.1%。稻蝦共作模式水稻有1/2左右的氮、幾乎全部的磷和絕大部分的鉀都作為基肥施用；隨共作時(shí)間的延長(zhǎng)，總磷和總鉀相對(duì)于總氮的比例也表現(xiàn)出下降趨勢(shì)。稻蝦共作有72.5%～82.1%的農(nóng)戶選擇施基肥、分蘗肥各一次的方法，均高于基礎(chǔ)年份；稻蝦共作有7.1%～27.5%的農(nóng)戶選擇施基肥、分蘗肥和穗肥各一次的方法，均低于基礎(chǔ)年份的40.0%；稻蝦共作6年及以上有10.7%的農(nóng)戶不施基肥，只施分蘗肥和穗肥。