新型肥料在水稻輕簡(jiǎn)化施肥中的穩(wěn)產(chǎn)效應(yīng)評(píng)估

懷 燕，陳照明，楊梢娜，方文英，湯學(xué)軍，孟忠雷，王 強(qiáng)

（1浙江省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心糧油科，杭州 310020；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，杭州 310021；3舟山市農(nóng)林科學(xué)研究院，舟山 316000；4杭州市余杭區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，杭州 330110；5臨海市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，浙江 臺(tái)州 317000；6平湖市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，浙江 嘉興 314200）

0 引言

隨著水稻規(guī)模化生產(chǎn)的推進(jìn)和農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力成本的提高，輕簡(jiǎn)化施肥技術(shù)成為水稻生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)需求[1]。普通復(fù)合肥養(yǎng)分釋放快，氮素在土壤中容易通過(guò)各種途徑損失，難以保證水稻全生育期的養(yǎng)分需求，水稻生產(chǎn)中通常通過(guò)分次施肥的方式提高氮肥的利用率[2-3]。在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部化肥“零增長(zhǎng)”背景下，基于氮肥減量、水稻穩(wěn)產(chǎn)和減少施肥次數(shù)要求的輕簡(jiǎn)化施肥方式對(duì)于肥料產(chǎn)品具有更高的要求。

緩釋氮肥具有養(yǎng)分釋放慢、養(yǎng)分供應(yīng)周期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在水稻輕簡(jiǎn)化施肥中得到了廣泛的應(yīng)用[4-5]。已有研究表明緩釋氮肥一次性施肥能促進(jìn)水稻根系發(fā)育，增強(qiáng)水稻生長(zhǎng)后期凈光合速率[6-7]。陳建生等[8]研究表明，水稻一次性施肥在氮肥減施22.1%時(shí)，比分次施肥平均增產(chǎn)8.22%。Xia[9]基于文獻(xiàn)整合分析的方法對(duì)中國(guó)水稻主產(chǎn)區(qū)水稻試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行匯總分析，結(jié)果表明與常規(guī)分次施肥相比，緩釋肥一次性施肥水稻的產(chǎn)量和氮肥利用率分別提高了9.3%和36.6%，氨揮發(fā)、氧化亞氮排放、氮素淋溶和徑流損失分別降低69.1%、48.9%、15.3%和43.2%。

水稻適宜氮肥施用量和施用方式受到土壤基礎(chǔ)地力、水稻品種、肥料特性和施肥方式等因素的影響。已有研究中基于不同類(lèi)型緩釋肥品種的研究結(jié)果中存在一定的差異。如魏海燕等[10]研究表明，緩釋肥輕簡(jiǎn)化施肥在‘南粳9108’上增產(chǎn)5.2%～5.9%，并且可減少施肥2～3次，但在‘甬優(yōu)2640’上增產(chǎn)效應(yīng)不明顯，主要是緩釋肥集中在前中期的肥效難以滿(mǎn)足‘甬優(yōu)2640’大穗型品種全生育期養(yǎng)分需求。浙江省水稻生產(chǎn)具有土壤類(lèi)型復(fù)雜、水稻品種多、產(chǎn)量差異大等特點(diǎn)，篩選適宜的肥料品種，對(duì)于浙江省水稻輕簡(jiǎn)化施肥技術(shù)的研究和推廣具有重要意義。為此，本研究選擇浙江省市場(chǎng)銷(xiāo)售的典型肥料產(chǎn)品，通過(guò)多點(diǎn)大區(qū)對(duì)比試驗(yàn)，評(píng)估了不同類(lèi)型肥料產(chǎn)品輕簡(jiǎn)化施肥對(duì)‘秈粳雜交稻’和‘晚粳稻’產(chǎn)量的影響，擬為浙江省水稻輕簡(jiǎn)化施肥提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理：（1）無(wú)肥區(qū)(CK)，不施肥；（2）常規(guī)施肥(FF)，供試肥料為復(fù)合肥或配方肥；（3）樹(shù)脂包膜緩釋肥(RCF)輕簡(jiǎn)化施肥，供試肥料為沃夫特緩釋肥，N、P2O5、K2O含量分別為22%、10%、12%；（4）聚氨酯包膜緩釋肥(PCF)輕簡(jiǎn)化施肥，供試肥料為稻堅(jiān)強(qiáng)緩釋肥，N、P2O5、K2O含量分別為26%、10%、15%；（5）木質(zhì)素緩釋肥(LSF)輕簡(jiǎn)化施肥，供試肥料為萬(wàn)里神農(nóng)木質(zhì)素緩釋肥，N、P2O5、K2O含量分別為15%、4%、6%。常規(guī)施肥處理施氮量根據(jù)各試驗(yàn)區(qū)域高產(chǎn)栽培推薦施氮量確定，‘秈粳雜交稻’和‘晚粳稻’各處理施肥量和氮肥運(yùn)籌比例見(jiàn)表1。為了評(píng)估不同肥料的氮素供應(yīng)特性，除無(wú)肥區(qū)外，其他施肥處理磷肥和鉀肥投入量均為60 kg/hm2和120 kg/hm2，確保磷和鉀不成為養(yǎng)分限制因子。各處理磷肥和鉀肥不足部分用過(guò)磷酸鈣和氯化鉀補(bǔ)足，作為基肥施用。

表1 試驗(yàn)點(diǎn)信息和施肥量表

1.2 試驗(yàn)方法

2018年在浙江省典型單季稻種植區(qū)域布置多點(diǎn)試驗(yàn)?！i粳雜交稻’試驗(yàn)地點(diǎn)位于臨海、永康和余杭，供試水稻品種分別為‘甬優(yōu)538’、‘甬優(yōu)12’和‘嘉豐優(yōu)2號(hào)’，‘晚粳稻’試驗(yàn)地點(diǎn)位于舟山和平湖，舟山供試水稻品種為‘秀水134’，平湖2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)供試水稻品種分別為‘秀水14’和‘秀水121’。試驗(yàn)為大區(qū)對(duì)比試驗(yàn)，每個(gè)處理大區(qū)面積200 m2。

1.3 考種和測(cè)產(chǎn)

水稻成熟期每個(gè)大區(qū)等距離分成3段，分別在每段區(qū)域取5株考種樣品。收割時(shí)每個(gè)大區(qū)分別按3段區(qū)域來(lái)測(cè)定產(chǎn)量，取平均值為各處理產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

土壤基礎(chǔ)地力用不施任何肥料時(shí)的作物產(chǎn)量來(lái)評(píng)價(jià)[11]，本研究用無(wú)肥區(qū)(CK)水稻產(chǎn)量表示。

氮肥利用效率評(píng)估各指標(biāo)分別按照公式計(jì)算[12]。

式中，YCK為無(wú)肥區(qū)(CK)處理的產(chǎn)量，YNPK為施肥區(qū)（常規(guī)施肥，F(xiàn)F）處理的產(chǎn)量。

用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和作圖。各處理水稻產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因子、農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力用SPSS 19.0進(jìn)行兩因素?zé)o重復(fù)方差分析，顯著性水平P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)點(diǎn)基礎(chǔ)地力和產(chǎn)量貢獻(xiàn)率

良好的土壤基礎(chǔ)地力是水稻生產(chǎn)中減少化肥施用量和輕簡(jiǎn)化施肥的基礎(chǔ)，通常以無(wú)肥區(qū)的產(chǎn)量代表稻田的基礎(chǔ)地力。由表2可見(jiàn)，‘秈粳雜交稻’和‘晚粳稻’各3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)無(wú)肥區(qū)平均產(chǎn)量分別為9792.0 kg/hm2和7705.0 kg/hm2，基礎(chǔ)地力產(chǎn)量貢獻(xiàn)率分別為81.9%和75.5%，都處于較高水平，表明各試驗(yàn)點(diǎn)都具有較好的肥力基礎(chǔ)?！砭尽囼?yàn)區(qū)基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率低于‘秈粳雜交稻’試驗(yàn)區(qū)，除了舟山試驗(yàn)點(diǎn)土壤基礎(chǔ)地力較差外，可能也和‘晚粳稻’養(yǎng)分利用效率低于‘秈粳雜交稻’有關(guān)。

表2 試驗(yàn)點(diǎn)基礎(chǔ)地力和產(chǎn)量貢獻(xiàn)率

2.2 輕簡(jiǎn)化施肥對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

不同肥料品種輕簡(jiǎn)化施肥對(duì)水稻產(chǎn)量的影響見(jiàn)圖1?！i粳雜交稻’試驗(yàn)中氮肥施用量比常規(guī)施肥減少12.8%，輕簡(jiǎn)化施肥各處理除了RCF處理水稻產(chǎn)量略低于FF處理外，PCF和LSF處理水稻產(chǎn)量都高于FF處理，但FF處理與輕簡(jiǎn)化施肥各處理間水稻產(chǎn)量差異都不顯著。試驗(yàn)結(jié)果表明‘秈粳雜交稻’應(yīng)用RCF、PCF或LSF等肥料產(chǎn)品進(jìn)行輕簡(jiǎn)化施肥，施氮量在218 kg/hm2時(shí)，不會(huì)影響水稻產(chǎn)量。

‘晚粳稻’試驗(yàn)中輕簡(jiǎn)化施肥處理氮肥施用量比FF處理減少了36.1%，水稻產(chǎn)量也顯著低于FF處理。由圖1可見(jiàn)，RCF、PCF和LSF各處理水稻產(chǎn)量為7876.0～8978.0 kg/hm2，比 FF 處 理減少了 12.0%～22.8%，表明177 kg/hm2的氮肥施用量已不能滿(mǎn)足‘晚粳稻’穩(wěn)產(chǎn)的需求。RCF、PCF和LSF等不同肥料處理在低施氮量下水稻產(chǎn)量反應(yīng)有一定的差異，PCF處理水稻產(chǎn)量雖然顯著低于FF處理，但顯著高于LSF處理，而RCF處理水稻產(chǎn)量介于PCF和LSF處理之間。3種肥料在低施氮量下的穩(wěn)產(chǎn)效應(yīng)為PCF＞RCF＞LSF。

圖1 輕簡(jiǎn)化施肥對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

2.3 輕簡(jiǎn)化施肥對(duì)水稻生長(zhǎng)和產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

不同肥料品種輕簡(jiǎn)化施肥對(duì)‘秈粳雜交稻’生長(zhǎng)和產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響見(jiàn)表3。除了LSF處理有效穗數(shù)顯著高于CK處理外，其他處理間最高苗數(shù)、有效穗和成穗率間都沒(méi)有顯著差異，表明輕簡(jiǎn)化施肥對(duì)水稻生長(zhǎng)和孕穗沒(méi)有產(chǎn)生明顯的影響。水稻每穗總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重等指標(biāo)間也沒(méi)有明顯的差異。

表3 輕簡(jiǎn)化施肥對(duì)秈粳雜交稻生長(zhǎng)和產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

‘晚粳稻’試驗(yàn)中不同肥料品種對(duì)水稻生長(zhǎng)和產(chǎn)量構(gòu)成因子有一定的影響（表4）。與FF處理相比，RCF和LSF處理顯著降低了水稻有效穗數(shù)和成穗率，PCF處理有效穗數(shù)和成穗率也低于FF處理，但差異不顯著。由于輕簡(jiǎn)化施肥各處理不施分蘗肥，可能導(dǎo)致水稻分蘗期養(yǎng)分供應(yīng)不足，是影響水稻有效穗數(shù)和成穗率的主要原因。不同處理間每穗總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重等指標(biāo)間沒(méi)有顯著的差異，表明輕簡(jiǎn)化施肥各處理孕穗期施氮量能滿(mǎn)足水稻后期生長(zhǎng)的氮素需求。

表4 輕簡(jiǎn)化施肥對(duì)晚粳稻生長(zhǎng)和產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

2.4 輕簡(jiǎn)化施肥對(duì)水稻氮肥農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力的影響

氮肥農(nóng)學(xué)利用率是指單位施氮量所增加的作物籽粒產(chǎn)量，是評(píng)價(jià)氮肥增產(chǎn)效益的常用指標(biāo)。由表5可見(jiàn)‘，秈粳雜交稻’試驗(yàn)中輕簡(jiǎn)化施肥各處理農(nóng)學(xué)利用率都高于FF處理，其中LSF處理與FF處理間差異達(dá)顯著水平?！砭尽囼?yàn)中RCU、PCF處理農(nóng)學(xué)利用率與FF處理間差異不顯著，LSF處理農(nóng)學(xué)利用率顯著低于其他處理，主要是由于平湖2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)LSF產(chǎn)量明顯下降，影響了平均農(nóng)學(xué)利用率。

氮肥偏生產(chǎn)力指單位投入的肥料氮所能產(chǎn)生的作物籽粒產(chǎn)量，在一定程度上反應(yīng)了生產(chǎn)一定產(chǎn)品需要付出的化肥代價(jià)，對(duì)施肥的宏觀(guān)決策有一定指導(dǎo)意義[12]?！i粳雜交稻’和‘晚粳稻’試驗(yàn)中3種緩釋肥輕簡(jiǎn)化施肥處理肥料偏生產(chǎn)力都顯著高于FF處理（表5）。不同肥料品種間氮肥偏生產(chǎn)力有一定的差異。LSF處理在‘秈粳雜交稻’試驗(yàn)中氮肥偏生產(chǎn)力顯著高于RCF處理，但在晚粳稻試驗(yàn)中差異不顯著。PCF處理在‘秈粳雜交稻’試驗(yàn)中氮肥偏生產(chǎn)力與RCF和LSF處理間差異都不顯著，但在晚粳稻試驗(yàn)中顯著高于PCF和LSF處理。

表5 不同肥料品種輕簡(jiǎn)化施肥對(duì)水稻氮肥農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力的影響

‘秈粳雜交稻’和‘晚粳稻’試驗(yàn)中氮肥農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力計(jì)算結(jié)果表明不同肥料品種的氮肥利用效率除了受到肥料特性影響外，還跟施氮量和水稻品種等有關(guān)，RCF、LSF在‘秈粳雜交稻’和‘晚粳稻’試驗(yàn)中氮肥農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力存在一定的差異，而PCF在試驗(yàn)中的效應(yīng)較穩(wěn)定。

3 討論

基礎(chǔ)地力產(chǎn)量和基礎(chǔ)地力產(chǎn)量貢獻(xiàn)率是衡量土壤基礎(chǔ)地力的綜合指標(biāo)[13]，土壤基礎(chǔ)地力產(chǎn)量同時(shí)也是確定適宜施肥水平和化肥減施量的重要依據(jù)[14-15]。土壤基礎(chǔ)地力的提高可以降低作物產(chǎn)量對(duì)外源肥料的依賴(lài)，實(shí)現(xiàn)作物的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。本試驗(yàn)中‘秈粳雜交稻’和‘晚粳稻’基礎(chǔ)地力產(chǎn)量貢獻(xiàn)率分別為81.9%和75.5%，高于浙江省平均基礎(chǔ)地力水平[16-17]，代表了區(qū)域高產(chǎn)栽培水平的水稻產(chǎn)量和土壤地力水平狀況，是輕簡(jiǎn)化施肥技術(shù)應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。鑒于土壤基礎(chǔ)地力對(duì)作物產(chǎn)量的重要貢獻(xiàn)，水稻生產(chǎn)中在確定適宜施氮量和減施比例的同時(shí)，更應(yīng)加強(qiáng)土壤基礎(chǔ)地力的培育，提高水稻產(chǎn)量的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。

輕簡(jiǎn)化施肥技術(shù)通過(guò)減少施肥次數(shù)和提高施肥效率來(lái)解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中勞動(dòng)力短缺的問(wèn)題。但研究表明輕簡(jiǎn)化施肥技術(shù)的應(yīng)用效果受到施氮量和肥料品種的影響。本試驗(yàn)中‘秈粳雜交稻’輕簡(jiǎn)化施肥各處理水稻產(chǎn)量與常規(guī)施肥間都沒(méi)有顯著差異，主要是因?yàn)轭A(yù)設(shè)氮肥施用量已滿(mǎn)足‘秈粳雜交稻’氮素需求。輕簡(jiǎn)化施肥各處理氮肥施用量為218 kg/hm2，比區(qū)域常規(guī)施氮肥減少了12.8%，試驗(yàn)中水稻產(chǎn)量構(gòu)成因子與常規(guī)施肥間沒(méi)有顯著的差異，氮肥農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力都有明顯的提高，表明基于現(xiàn)階段的栽培水平和產(chǎn)量水平，‘秈粳雜交稻’生產(chǎn)中還有一定的減氮空間?！砭尽囼?yàn)中3種肥料輕簡(jiǎn)化施肥處理氮肥施用量比常規(guī)施肥減少了36.1%，水稻產(chǎn)量都顯著低于常規(guī)施肥處理，一方面表明177 kg/hm2的施氮量難以滿(mǎn)足晚粳稻養(yǎng)分需求，同時(shí)也對(duì)于評(píng)估不同肥料的穩(wěn)產(chǎn)效應(yīng)提供了條件。試驗(yàn)中PCF處理水稻減產(chǎn)幅度小于RCF和LSF處理，有效穗數(shù)和成穗率也高于RCF處理和LSF處理，表明PCF具有更好的養(yǎng)分緩釋特征，能保證水稻全生育期的養(yǎng)分供應(yīng)。RCF處理和LSF處理顯著降低了晚粳稻有效穗數(shù)和成穗率，表明在低施肥量下，水稻生長(zhǎng)后期養(yǎng)分供應(yīng)明顯不足。水稻輕簡(jiǎn)化施肥中應(yīng)根據(jù)土壤基礎(chǔ)地力和目標(biāo)產(chǎn)量，確定適宜的氮肥施用量，并選擇適宜的肥料品種，從而保證水稻穩(wěn)產(chǎn)增效。

4 結(jié)論

‘秈粳雜交稻’試驗(yàn)中218 kg/hm2施氮量時(shí)樹(shù)脂包膜緩釋肥(RCF)、聚氨酯包膜緩釋肥(PCF)和有機(jī)緩釋肥(LSF)等新型肥料品種輕簡(jiǎn)化施肥處理水稻產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因子與常規(guī)施肥(FF)處理間沒(méi)有顯著差異?！砭尽囼?yàn)中177 kg/hm2施氮量時(shí)3種新型肥料輕簡(jiǎn)化施肥都顯著降低了水稻產(chǎn)量，RCF和LSF處理顯著降低了水稻有效穗數(shù)和成穗率；輕簡(jiǎn)化施肥提高了‘秈粳雜交稻’的氮肥偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)利用率，并且提高了‘晚粳稻’的氮肥偏生產(chǎn)力。輕簡(jiǎn)化施肥效果受到施氮量和肥料品種的影響，聚氨酯包膜緩釋肥(PCF)在不同水稻類(lèi)型和試驗(yàn)點(diǎn)上的效應(yīng)優(yōu)于樹(shù)脂包膜緩釋肥(RCF)和有機(jī)緩釋肥(LSF)。