肥料配施對冷浸田單季稻產(chǎn)量及肥料效率的影響

陳建民， 王慧榮， 謝小聰， 施黎云， 陳凱， 徐欣欣， 唐旭

(1.泰順縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，浙江 溫州 325500； 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 環(huán)境資源與土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021)

冷浸田是一類特殊的中低產(chǎn)田，在中國面積達200萬hm2，主要分布在江南山丘谷地、平原湖沼低洼地帶。由于長期受水浸漬，以地下水位高、還原性有毒物質(zhì)多、有效養(yǎng)分低、土體構(gòu)型發(fā)育不良等“冷、爛、毒、瘦”為主要特征的一類水田，在浙江省也有少量分布[1-2]。冷浸田土壤有機質(zhì)含量高，其相應(yīng)的氮素也處于較高水平，增產(chǎn)潛力巨大，故對其改造、治理，對保證國家糧食安全具有重大意義。養(yǎng)分供應(yīng)是制約冷浸田水稻產(chǎn)量的重要因子，由于冷浸田土壤有效磷、鉀水平普遍較低，增施磷、鉀肥增產(chǎn)效果明顯，以往對冷浸田施肥多集中于土壤磷與鉀元素研究[3-5]，但對冷浸田不同肥料配施以提高產(chǎn)量與效率的研究尚鮮見報道。為此，2021年以泰順縣主要類型冷浸田為研究對象，通過不同肥料配施研究冷浸田單季稻產(chǎn)量及施肥效應(yīng)，以期為促進冷浸田水稻生長和肥料合理施用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗在泰順縣羅陽鎮(zhèn)毛竹下村(27°32′40″N，119°41′45″E)進行。試驗田前茬作物為花生，耕層土壤(0～20 cm)pH 5.14、電導(dǎo)率 27.9 μS·cm-1、有機質(zhì)31.3 g·kg-1、全氮1.41 g·kg-1、水解性氮113.7 mg·kg-1、有效磷23.5 mg·kg-1、速效鉀55.4 mg·kg-1。供試水稻品種為隆兩優(yōu)1686。

1.2 處理設(shè)計

設(shè)4個處理：1)PK，磷鉀肥配施；2)NP，氮磷肥配施；3)NK，氮鉀肥配施；4)NPK，氮磷鉀肥平衡施肥。氮(N)、磷(P2O5)和鉀(K2O)肥施用量分別為210、60和120 kg·hm-2。磷肥、鉀肥作基肥一次性施入，氮肥分3次施用，基肥、分蘗肥、孕穗肥各占40%、40%和20%。小區(qū)面積30 m2，隨機區(qū)組排列，重復(fù)3次。各小區(qū)間設(shè)置塑料薄膜包裹田埂，單排單灌，避免串灌串排，試驗區(qū)域外圍設(shè)置保護行，各小區(qū)其他田間管理按當?shù)爻Ｒ?guī)栽培措施進行。水稻于5月1日播種育苗，6月13日移栽，9月27日收獲。

1.3 取樣與分析

采用手工收獲，籽粒和秸稈產(chǎn)量來源于整個小區(qū)。收獲的同時取植株樣品，經(jīng)烘干、粉碎后用于植株養(yǎng)分分析。

土壤、植株中各養(yǎng)分含量按土壤農(nóng)化常規(guī)分析方法測定[6]。其中：有機質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法，全氮采用凱氏定氮法，水解性氮采用堿解擴散法，有效磷采用碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法，速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度計法，電導(dǎo)率采用電位法(水土比例1∶5)，pH采用電位法(水土比例1∶2.5)；植株經(jīng)硫酸-過氧化氫消煮，采用半微量蒸餾法測氮、釩鉬黃比色法測磷和火焰光度計法測鉀。

1.4 有關(guān)參數(shù)

收獲指數(shù)是指水稻收獲時籽粒產(chǎn)量與地上部生物量的比值，反映了作物同化產(chǎn)物在籽粒和營養(yǎng)器官上的分配比例以及作物群體光合同化物轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟產(chǎn)品的能力，是評價作物品種產(chǎn)量水平和栽培成效的重要指標。

肥料表觀利用率是指施肥水稻地上部養(yǎng)分吸收量與不施該種肥料水稻地上部養(yǎng)分吸收量之差占施肥量的百分率[7]。

養(yǎng)分內(nèi)部利用率是指水稻籽粒產(chǎn)量與地上部養(yǎng)分吸收量的比值。它表示水稻每吸收單位養(yǎng)分所獲得的籽粒產(chǎn)量[7]。

肥料偏生產(chǎn)力是指單位投入的肥料所能生產(chǎn)的水稻籽粒產(chǎn)量[8]。

1.5 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel軟件進行整理，并采用SAS統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成

在所有處理中，不施氮肥(PK)水稻籽粒產(chǎn)量最低，為4 552 kg·hm-2(表1)，施氮肥提高了水稻產(chǎn)量。與PK相比，施氮肥水稻籽粒產(chǎn)量提高38.7%。盡管NK處理籽粒產(chǎn)量顯著高于PK的，但與平衡施肥(NPK)處理沒有顯著差異，這主要是因為稻田本身有效磷含量比較高(23.5 mg·kg-1)，土壤自然供磷能力比較強。而NP處理籽粒產(chǎn)量比NPK處理顯著低8.2%，這主要是因為土壤含鉀量比較低(55.4 mg·kg-1)，不施鉀肥土壤供鉀能力不足。PK水稻產(chǎn)量占NPK處理的72.1%，說明在本試驗條件下氮肥增產(chǎn)貢獻率為27.9%，而磷肥、鉀肥的增產(chǎn)貢獻率只有1.7%和7.6%。這說明在本試驗條件下氮肥是限制產(chǎn)量的主要因子，其次是鉀和磷。NPK水稻有效穗與NK和NP處理相近，但比PK處理顯著高43.7%，而各處理間水稻收獲指數(shù)、千粒重和每穗實粒數(shù)沒有顯著差異。

表1 不同肥料配施處理的水稻籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成

2.2 水稻氮含量及其吸氮量

施氮肥促進了水稻對氮的吸收(表2)。平衡施肥水稻籽粒、秸稈氮含量分別比不施氮處理高23.6%～33.7%和46.9%～54.2%。但各施氮處理間水稻籽粒和秸稈氮含量沒有顯著差異。與氮含量變化趨勢相似，施氮處理籽粒、秸稈吸氮量顯著高于不施氮處理，但施氮處理彼此間吸氮量沒有顯著差異。水稻籽粒中的氮占地上部吸氮量的66.7%～72.9%，平均為69.8%。

表2 不同肥料配施處理的水稻氮含量和吸氮量

2.3 水稻磷含量及其吸磷量

施磷肥提高了水稻籽粒中磷含量(表3)，尤其是平衡施肥處理，比不施磷(NK)處理顯著高46.7%，而各施磷處理間籽粒磷含量沒有顯著差異。各施肥處理間秸稈磷含量沒有顯著差異。這可能是因為土壤中磷含量比較高。施NPK處理水稻籽粒吸磷量與NP處理相似，比NK、PK處理顯著高50.0%和58.4%。但NK和PK處理間籽粒吸磷量沒有顯著差異。盡管NPK處理水稻秸稈吸磷量比PK的顯著高89.9%，但與NK和NP處理間沒有顯著差異。不施氮肥水稻籽粒和秸稈吸磷量比平衡施肥處理顯著降低，甚至在數(shù)值上低于不施磷處理，這主要是因為不施氮水稻籽粒和秸稈產(chǎn)量比較低(表1)。水稻籽粒中的磷占地上部吸磷量的63.0%～72.2%，平均為68.9%。

2.4 水稻鉀含量及其吸鉀量

水稻籽粒、秸稈中鉀含量分別為1.71～1.87 g·kg-1和14.4～23.7 g·kg-1，平均分別為1.81和18.9 g·kg-1(表4)。與不施鉀(NP)處理相比，PK、NPK處理的秸稈鉀含量顯著提高了64.6%和37.6%。在所有處理中，平衡施肥的水稻秸稈吸鉀量最高，比PK、NK、NP處理高31.0%、32.6%和70.0%。盡管NK和PK處理間水稻秸稈吸鉀量沒有差異，但均比NP處理顯著高28.2%和29.7%。結(jié)果表明，施鉀肥能顯著提高水稻秸稈中鉀含量和吸鉀量，但偏施鉀肥影響水稻對鉀的吸收和累積。水稻籽粒中的鉀僅占地上部吸鉀量的9.6%～14.3%，平均為11.8%，這說明水稻所吸收的鉀絕大部分儲存在秸稈中，秸稈還田可將水稻吸收的80%以上的鉀返還到稻田中。

表3 不同肥料配施處理的水稻磷含量和吸磷量

2.5 肥料效率

由于水稻對氮素不斷吸收，造成不施氮肥稻田土壤氮素虧缺55.6 kg·hm-2(表5)，施氮肥210 kg·hm-2，稻田氮素盈余量在106.2～111.3 kg·hm-2，平均108.8 kg·hm-2。在本試驗條件下，氮肥表觀利用率平均為21.7%，其中，NPK處理最高，為23.0%，其次是NK和NP處理。這說明偏施氮肥影響氮肥利用效果。在所有處理中PK處理氮素內(nèi)部效率最高，為82.2 kg·kg-1，比施氮處理高34.8%～38.5%。施氮水稻的氮素內(nèi)部利用率平均60.7 kg·kg-1，這說明在施氮肥條件下每生產(chǎn)100 kg籽粒，需要水稻吸收氮1.65 kg。每施1 kg氮肥，偏施氮磷肥、氮鉀肥水稻可以生產(chǎn)27.8和29.6 kg籽粒，而平衡施肥水稻可提高到30.1 kg籽粒。

表4 不同肥料配施處理的水稻鉀含量和吸鉀量

表5 不同肥料配施處理的氮素表觀平衡和氮肥效率

不施磷肥造成稻田土壤磷素虧缺44.2 kg·hm-2(表6)，施磷肥可以減少土壤磷素虧缺，甚至NP、PK處理還有盈余。平衡施肥處理磷肥表觀利用率為28.5%，而偏施氮磷肥，磷肥表觀利用率降低了15.7%，甚至偏施磷鉀肥處理磷肥表觀利用率為負值，這主要是因為缺氮嚴重降低了水稻產(chǎn)量，進而降低了水稻對磷的吸收和累積。在所有處理中，不施磷處理的磷素內(nèi)部利用率最高，為333 kg·kg-1，比施磷處理高13.2%～36.4%。施磷處理的磷素內(nèi)部利用率平均為277 kg·kg-1，這表明在施磷肥條件下每生產(chǎn)100 kg籽粒，需要吸收磷0.84 kg。每施1 kg磷肥，配施氮肥、鉀肥可以分別生產(chǎn)97.3和75.9 kg籽粒，而平衡施肥水稻可提高到105.3 kg籽粒。

表6 不同肥料配施處理的磷素表觀平衡和磷肥效率

不施鉀肥造成稻田土壤鉀素虧缺84.3 kg·hm-2(表7)，施鉀肥緩解了土壤鉀素虧缺(NPK)，甚至出現(xiàn)盈余(NK和PK)。平衡施肥處理的鉀肥表觀利用率為36.5%，而偏施鉀肥明顯降低了鉀肥表觀利用率。在所有處理中，NP處理鉀素內(nèi)部利用率最高，為85.1 kg·kg-1，比施鉀處理高16.0%～34.7%。在施鉀肥條件下每生產(chǎn)100 kg籽粒，需要吸收鉀1.95 kg。每施1 kg鉀肥，偏施氮鉀肥、磷鉀肥可以分別生產(chǎn)51.7和37.9 kg籽粒，而平衡施肥水稻可提高到52.6 kg籽粒。

表7 不同肥料配施處理的鉀素表觀平衡和鉀肥效率

3 小結(jié)

在本試驗條件下，氮肥仍然是限制水稻產(chǎn)量的最主要因素，氮肥對水稻增產(chǎn)貢獻遠高于磷和鉀肥。施氮肥能顯著提高水稻群體有效穗，從而提高水稻籽粒產(chǎn)量。而施氮磷鉀肥對水稻收獲指數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重沒有顯著影響。一般施肥條件下，作物所吸收的絕大部分氮和磷被存儲在籽粒中，而秸稈還田可以將水稻吸收的80%以上的鉀返回到土壤中。在平衡施肥條件下，水稻地上部氮、磷、鉀吸收量分別為103.8、61.1和137.1 kg·hm-2，氮、磷和鉀吸收量比例為1.7∶1.0∶2.2，生產(chǎn)籽粒6 315 kg·hm-2。氮肥、磷肥、鉀肥的表觀利用率分別為23.0%、28.5%和36.5%。每施1 kg氮肥、磷肥、鉀肥，可以生產(chǎn)籽粒30.1、105.3和52.6 kg。每生產(chǎn)100 kg籽粒，需要水稻吸收氮、磷、鉀分別為1.65、0.84和1.95 kg。