“水稻-再生稻”種植模式專用肥輕簡施用對(duì)產(chǎn)量、肥料利用率及經(jīng)濟(jì)效益的影響

王敏羽 戴志剛 余德芳 王向平 關(guān)紹華 邵遠(yuǎn)剛 張家學(xué) 李小坤*

“水稻-再生稻”種植模式專用肥輕簡施用對(duì)產(chǎn)量、肥料利用率及經(jīng)濟(jì)效益的影響

王敏羽1戴志剛3余德芳4王向平5關(guān)紹華6邵遠(yuǎn)剛7張家學(xué)8李小坤1,2,*

(1華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長江中下游耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430070；2再生稻生產(chǎn)與產(chǎn)業(yè)化技術(shù)湖北省工程研究中心，武漢 430070；3湖北省耕地質(zhì)量與肥料工作總站，武漢 430070；4湖北省孝感市孝南區(qū)土壤肥料工作站，湖北 孝感 432100；5湖北省荊州市洪湖市土壤肥料工作站，湖北 荊州 433200；6湖北省荊門市鐘祥市土壤肥料工作站，湖北 荊門 431900；7湖北省孝感市應(yīng)城市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，湖北 應(yīng)城 432400；8湖北省黃岡市蘄春縣土壤肥料工作站，湖北 蘄春 435399；*通信聯(lián)系人，email: lixiaokun@mail.hzau.edu.cn)

【目的】研究明確“水稻-再生稻”體系施用專用肥對(duì)產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因子、肥料利用率和經(jīng)濟(jì)效益的影響，為“水稻-再生稻”的輕簡科學(xué)施肥提供理論依據(jù)。【方法】采用多點(diǎn)田間試驗(yàn)，設(shè)置不施肥(T1)、當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣施肥(T2)、專用肥(T3)等3個(gè)處理。分別測定不同處理的產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因子和氮、磷、鉀養(yǎng)分含量，從而計(jì)算養(yǎng)分積累量、肥料利用率和經(jīng)濟(jì)效益?！窘Y(jié)果】施肥可以顯著提高稻谷產(chǎn)量，與T1相比，9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的T2處理頭季稻和再生稻平均增產(chǎn)56.0%和89.4%；T3處理平均增產(chǎn)75.3%和108.9%；與T2相比，T3處理頭季稻、再生稻以及兩季總產(chǎn)量分別增加了1006 kg/hm2、356 kg/hm2和1362 kg/hm2，增幅分別為12.4%、10.3%和11.8%。T3處理相較于T2處理，每穗粒數(shù)增加了20粒，增幅達(dá)到10.5%。養(yǎng)分吸收結(jié)果顯示，與T2處理相比，T3處理頭季水稻地上部氮(N)、磷(P2O5)和鉀(K2O)的積累量分別增加了7.4%、6.8%和10.2%；再生季分別增加了5.9%、16.6%和24.4%。不同試驗(yàn)點(diǎn)T3處理氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥回收利用率均有提高的趨勢，與T2處理相比，最高分別增加25.3%、93.8%和143.7%。在9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，純收入平均提高了6.19×103元/hm2。【結(jié)論】專用肥的施用可以顯著提高“水稻-再生稻”種植模式稻谷產(chǎn)量，增加地上部養(yǎng)分吸收量，提高肥料利用率，減少施肥次數(shù)，提高經(jīng)濟(jì)效益。

專用肥；再生稻；產(chǎn)量；肥料利用率；經(jīng)濟(jì)效益

水稻(L.)是我國主要糧食作物之一，對(duì)于保障我國糧食安全具有重要意義[1]。近年來，我國糧食種植面積不斷降低，通過提高單產(chǎn)來增加水稻總產(chǎn)量是未來水稻發(fā)展的趨勢[2]。隨著社會(huì)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的變革，農(nóng)村勞動(dòng)力短缺、勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)變化成為水稻生產(chǎn)中面臨的新挑戰(zhàn)[3]。因此，作為一種提高稻田單產(chǎn)及復(fù)種指數(shù)的有效措施，再生稻的種植在現(xiàn)階段得到了推廣，成為我國的一種水稻高效種植模式[4]。此外，種植再生稻還是我國災(zāi)年減災(zāi)的有效措施，再生稻頭季抽穗開花期可以避開高溫，保證頭季稻的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)[5]。

我國再生稻的種植區(qū)域可以劃分為華南、華東、華中、西南和蘇皖5個(gè)地區(qū)，分布于廣東、廣西、浙江、湖北、湖南、安徽、四川、重慶、江蘇等省(市)[6]。近年來，隨著水稻生產(chǎn)機(jī)械化的進(jìn)步以及人們對(duì)糧食安全關(guān)注度的提高，再生稻的種植面積呈現(xiàn)上升的趨勢。以湖北省為例，21世紀(jì)初期再生稻種植面積為3×104hm2左右，到2015年已經(jīng)達(dá)到9×104hm2[7]。但是再生稻產(chǎn)量低且不穩(wěn)定，限制了其進(jìn)一步發(fā)展，合理施肥是再生稻增產(chǎn)的關(guān)鍵措施之一[8]。

目前“水稻-再生稻”種植模式中常規(guī)肥料和施肥技術(shù)還存在以下問題：一是施肥次數(shù)多，除需要在直播或移栽時(shí)施用基肥外，還需要通過施用分蘗肥、促苗肥和促芽肥等進(jìn)行追肥，花費(fèi)較多的人力物力和時(shí)間成本；二是養(yǎng)分管理不合理，如氮肥投入量過大、基肥施用多等，這樣不僅不能滿足高產(chǎn)的需求，還可能會(huì)造成更多的氮損失，引起氮肥利用率的降低，從而帶來嚴(yán)重的土壤退化、富營養(yǎng)化和溫室排放等問題[9-10]；三是農(nóng)村勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移導(dǎo)致了勞動(dòng)力不足，大部分農(nóng)民不愿意在種植中投入太多時(shí)間和精力進(jìn)行追肥以及田間管理；四是部分農(nóng)田土壤中微量元素缺乏。彭少兵等[11]指出，通過測定土壤養(yǎng)分含量進(jìn)行氮、磷、鉀肥的平衡施用，水稻產(chǎn)量可以得到提高，部分地區(qū)出現(xiàn)了某些中微量元素的缺乏，補(bǔ)充土壤所缺乏的這部分養(yǎng)分，水稻產(chǎn)量可以進(jìn)一步提高。因此，研究一種易于操作、科學(xué)可靠的專用肥及其配套的輕簡施用技術(shù)是非常必要的[12]。

緩控釋肥可以根據(jù)作物不同生長階段養(yǎng)分需求，控制養(yǎng)分的釋放速率和釋放量，已成為農(nóng)作物生產(chǎn)中省工省時(shí)、節(jié)省肥料、提高氮肥利用率和減少環(huán)境污染的新趨勢，將緩控釋肥與具體作物相結(jié)合，達(dá)到簡化施肥工序、提高肥料利用率和增產(chǎn)增收的目的。在明確水稻-再生稻種植模式干物質(zhì)積累及氮磷鉀養(yǎng)分吸收利用規(guī)律的基礎(chǔ)上[13]，本課題組研制了專用肥：頭季水稻施用免追型緩控釋復(fù)合肥，配方為20-16-10-1(Zn)，推薦用量750 kg/hm2，全部作基肥一次性施用；再生季施用普通復(fù)合肥，配方為20-5-10-1(Zn)，推薦用量450 kg/hm2。本研究采用多點(diǎn)田間試驗(yàn)研究水稻-再生稻種植模式輕簡化施用專用肥對(duì)產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收、氮肥利用率以及經(jīng)濟(jì)效益的影響，以期為水稻-再生稻種植模式科學(xué)施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

田間試驗(yàn)于2019年5－10月在湖北省9個(gè)再生稻重點(diǎn)生產(chǎn)村進(jìn)行，試驗(yàn)點(diǎn)及其土壤理化性質(zhì)見表1，各試驗(yàn)點(diǎn)水稻生育期氣溫和降雨量情況如圖1所示。供試水稻品種均為當(dāng)?shù)赝扑]種植品種。水稻采用移栽的種植方式，頭季收割時(shí)留樁40 cm，2019年3月底播種育苗，5月初進(jìn)行移栽，8月底收獲頭季稻，11月初收獲再生稻。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理，分別為不施肥(T1)、當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣施肥(T2)、專用肥輕簡施用(T3)。試驗(yàn)采用大區(qū)無重復(fù)設(shè)計(jì)，各處理小區(qū)面積100 m2。各試驗(yàn)點(diǎn)習(xí)慣施肥處理肥料養(yǎng)分配比和用量見表2和表3，專用肥處理為在頭季稻移栽前3 d施用基肥(20-16-10-1)(分別表示N、P2O5、K2O、Zn含量)750 kg/hm2，頭季收獲后3 d施用促苗肥(20-5- 10-1，分別表示N、P2O5、K2O、Zn含量)450 kg/hm2。頭季肥料表面撒施后翻耕入土，再生季肥料撒施，其他田間管理措施采用當(dāng)?shù)赝扑]方式進(jìn)行。

表1 各試驗(yàn)點(diǎn)土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)

YQ, Yinqian County, Zhongqian City; SQ, Shuangqiao County, Zhongqian City; MC, Maci County, Zhongqian City; PM, Panma County, Yingcheng City; FJ, Fangji County, Yingcheng City; WH, Weihe County, Qichun City; ZP, Zhangpu County, Qichun City; GDW, Gongdawei County, Qichun City; WL, Wanling County, Honghu City. The same blow.

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 土壤基本養(yǎng)分性狀測定

試驗(yàn)前按照5點(diǎn)取樣法在各田塊利用土鉆采集0－20 cm耕層土壤，混勻風(fēng)干后磨細(xì)過篩，參考鮑士旦[14]的方法，分別測定土壤pH、全氮、有機(jī)質(zhì)、速效磷和速效鉀含量。

圖1 各試驗(yàn)點(diǎn)水稻生育期氣溫和降水量

Fig. 1. Temperature and precipitation measurements during the rice-growing season at different experimental sites.

1.3.2 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子測定

于頭季稻及再生稻成熟期，齊地收割有代表性的水稻植株20蔸，考查有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒重等指標(biāo)，并計(jì)算結(jié)實(shí)率和理論產(chǎn)量。于頭季稻及再生稻成熟期每個(gè)小區(qū)收20 m2全部脫粒，曬干后進(jìn)行稱量，按照13.5%的含水量計(jì)算實(shí)際產(chǎn)量。

表2 各試點(diǎn)農(nóng)民習(xí)慣施肥處理肥料養(yǎng)分配比

以“26-10-12”為例，26、10、12分別表示復(fù)合肥中N、P2O5、K2O含量。

Taking 26-10-12 as an example, 26, 10 and 12 represent the percentages of N, P2O5and K2O in compound fertilizer, respectively.

1.3.3 養(yǎng)分含量測定

將水稻植株分為稻草和籽粒兩個(gè)部分，105℃下殺青30 min，在80℃下烘干至恒重，稱量后粉碎，參考鮑士旦[14]的方法，采用H2SO4-H2O2法消煮，利用連續(xù)流動(dòng)分析儀測定N、P含量，火焰分光光度計(jì)測定K含量。

表3 各試點(diǎn)農(nóng)民習(xí)慣施肥處理肥料施用量

以N、P2O5、K2O計(jì)肥料用量；基肥、追肥、促苗肥和促芽肥中N依次指配方肥+尿素；分蘗肥中N來自尿素；所有肥料中P2O5、K2O均來自配方肥。

The fertilizer application levels were calculated according to N, P2O5, K2O dosage, N in basal fertilizer, topdressing, tillering fertilizer and booting fertilizer orderly refers to dedicated fertilizer+urea; N in topdressing fertilizer was contributed by urea; P2O5, K2O by dedicated fertilizer.

上圖數(shù)據(jù)來自有增產(chǎn)效應(yīng)的7個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，中間實(shí)線代表中值，空心矩形表示均值，方框上下頂點(diǎn)、上下實(shí)線分別代表上下25%的數(shù)值、最大值和最小值。不同小寫字母表示同季3個(gè)處理之間存在顯著差異。

Fig. 2. Effects of application of dedicated fertilizer on the rice yield in rice-ratoon rice system.

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用以下公式計(jì)算相關(guān)參數(shù)：

地上部養(yǎng)分積累量=地上部總產(chǎn)量×養(yǎng)分含量(%)；

氮肥偏生產(chǎn)力(Partial factor productivity from applied N，PFPN，kg/kg)=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量；

氮肥回收利用率(Apparent recovery efficiency of applied N，REN，%)=(施氮區(qū)地上部吸氮總量?空白區(qū)地上部吸氮總量)/施氮量；

氮肥農(nóng)學(xué)利用率(Agronomic efficiency of applied N，AEN，kg/kg)=(施氮區(qū)產(chǎn)量?空白區(qū)產(chǎn)量)/施氮量；

施肥增加產(chǎn)值=施肥處理產(chǎn)值?空白處理產(chǎn)值；

純收入=產(chǎn)值?增加肥料投入?人工成本投入。

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel進(jìn)行分析處理，使用SPSS 22.0軟件在0.05水平上進(jìn)行不同施肥處理的產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因子等的Duncan多重檢驗(yàn)，用Origin 2021軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 專用肥的輕簡施用對(duì)“水稻-再生稻”種植模式產(chǎn)量的影響

“水稻-再生稻”體系產(chǎn)量如圖2和表4所示。可以看出，施肥可以顯著提高頭季稻、再生稻和兩季總產(chǎn)量。與不施肥處理(T1)相比，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣施肥處理(T2)頭季稻、再生稻和兩季平均總產(chǎn)量分別增加了56.0%、89.4%和64.7%；專用肥處理(T3)頭季稻、再生稻和兩季平均總產(chǎn)量分別增加了75.3%、108.9%和84.1%。

與T2處理相比，T3處理在7個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)表現(xiàn)出顯著增產(chǎn)(龔大圍試驗(yàn)點(diǎn)和萬嶺試驗(yàn)點(diǎn)除外)，頭季稻增產(chǎn)1198～1852 kg/hm2，平均增幅為19.6%；其中潘馬試驗(yàn)點(diǎn)產(chǎn)量最高，為11 005 kg/hm2；張鋪試驗(yàn)點(diǎn)增產(chǎn)幅度最大，達(dá)到了27.3%。再生稻增產(chǎn)率為?2.4%～25.9%；其中，張鋪試驗(yàn)點(diǎn)產(chǎn)量最高，為4049 kg/hm2，與T2處理相比增幅為8.3%。方差分析結(jié)果顯示，T3處理在7個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的頭季、再生季以及兩季總產(chǎn)量均顯著高于T2處理，其中5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的總產(chǎn)增幅在15%以上，潘馬試驗(yàn)點(diǎn)和張鋪試驗(yàn)點(diǎn)的總產(chǎn)增幅超過了20%。

2.2 專用肥的輕簡施用對(duì)“水稻-再生稻”體系產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

專用肥顯著影響了“水稻-再生稻”種植模式頭季稻的每穗粒數(shù)和再生稻的有效穗數(shù)，結(jié)實(shí)率以及千粒重則沒有表現(xiàn)出顯著性差異(表4)。對(duì)于頭季稻，在具有增產(chǎn)效應(yīng)的7個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)中，T2和T3處理較T1處理有效穗數(shù)分別增加34穗/m2和46穗/m2，增幅分別為21.3%和28.8%，但T2和T3處理之間無明顯差異。與T1處理相比，T2和T3處理每穗粒數(shù)分別增加了30粒和50粒，增幅分別為18.6%和31.1%；T3處理相較于T2處理，每穗粒數(shù)增幅為10.5%。

表4 專用肥施用對(duì)“水稻-再生稻”種植模式產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

表中最后三行數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(=7)；不同小寫字母表示同列3個(gè)處理之間在0.05水平上存在顯著差異(Duncan)。

Values in the last three lines are Mean ± SD(=3), different lowercase letters indicate significant differences among the three treatments in the same column at<0.05(Duncan).

對(duì)于再生稻，在具有增產(chǎn)效應(yīng)的7個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)中，不同施肥處理之間有效穗數(shù)差異顯著，與T1處理相比，T2和T3處理有效穗數(shù)分別增加了26.3%和48.2%；與T2處理相比，T3處理有效穗數(shù)增加了25穗/m2，增幅為17.4%。T2和T3處理相較于T1處理每穗粒數(shù)顯著增加，增幅分別為43.4%和54.5%，但兩個(gè)處理之間差異不顯著。

表5 不同施肥處理“水稻-再生稻”種植模式養(yǎng)分含量的描述性特性統(tǒng)計(jì)

對(duì)頭季稻、再生稻產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因子的相關(guān)性分析如圖3表示。對(duì)于頭季稻，有效穗數(shù)的數(shù)量對(duì)產(chǎn)量影響最大，相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.94；而再生稻的產(chǎn)量則與每穗粒數(shù)的相關(guān)系數(shù)最大，為0.95。

GY－產(chǎn)量；EP－有效穗數(shù)；SPP－每穗粒數(shù)；GF－結(jié)實(shí)率；GW－千粒重；SN－稻草氮含量；SP－稻草磷含量；SK－稻草鉀含量；GN－籽粒氮含量；GP－籽粒磷含量；GK－籽粒鉀含量。

Fig. 3. Correlation analysis between yield and yield components of main rice and ratoon rice.

圖4 專用肥施用對(duì)“水稻-再生稻”種植模式養(yǎng)分積累的影響

Fig. 4. Effects of application of dedicated fertilizer on the nutrient accumulation in rice-ratoon rice system.

2.3 專用肥的輕簡施用對(duì)“水稻-再生稻”種植模式養(yǎng)分積累的影響

由表5可知，施肥提高了水稻植株氮含量。與T1處理相比，T2、T3處理頭季稻稻草氮含量分別增加了23.5%和11.8%，籽粒氮含量分別增加了12.2%和15.6%；再生稻稻草氮含量分別增加了

26.7%和33.3%，籽粒氮含量分別增加了6.3%和8.3%。T2、T3處理之間水稻植株氮含量差異則不顯著。與T1處理相比，T2處理和T3處理對(duì)頭季稻、再生稻稻草和籽粒磷含量影響均不顯著。T3處理相較于T2處理，頭季稻稻草鉀含量顯著增加，增幅為12.9%；頭季稻籽粒、再生稻稻草和籽粒鉀含量則差異不顯著。

表6 專用肥施用對(duì)“水稻-再生稻”種植模式氮肥利用率的影響

不同施肥處理對(duì)“水稻-再生稻”養(yǎng)分積累的影響如圖2，施肥顯著提高了水稻植株對(duì)氮(N)、磷(P2O5)、鉀(K2O)的積累量。與T1處理相比，T2處理頭季稻氮、磷、鉀的積累量分別增加了75.0 kg/hm2、56.3 kg/hm2和219.8 kg/hm2，增幅分別為82.0%、56.0%和45.7%；再生稻氮、磷、鉀的積累量分別增加了86.5 kg/hm2、71.0 kg/hm2和318.5 kg/hm2，增幅分別為94.6%、70.6%和66.2%。與T2處理相比，T3處理頭季稻氮、磷、鉀的積累量分別增加了7.4%、6.8%和10.2%，再生稻氮、磷、鉀的積累量分別增加了5.9%、16.6%和24.4%。

2.4 專用肥的輕簡施用對(duì)“水稻-再生稻”種植模式氮肥利用率的影響

專用肥施用對(duì)“水稻-再生稻”種植模式肥料利用率的影響如表6。與T2處理相比，T3處理氮肥偏生產(chǎn)力在銀錢、雙橋、馬祠、潘馬、魏河、龔大圍和萬嶺試驗(yàn)點(diǎn)均有提高，其中萬嶺試驗(yàn)點(diǎn)提高最多，為10.09 kg/kg，增幅為22.8%。與T2處理相比，T3處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用率除在方集試驗(yàn)點(diǎn)降低外，在其他試驗(yàn)點(diǎn)均有提高，其中銀錢、雙橋、馬祠和潘馬試驗(yàn)點(diǎn)均提高7 kg/kg以上，在潘馬試驗(yàn)點(diǎn)增幅最大，為93.7%。T2處理各試驗(yàn)點(diǎn)的氮肥回收利用率為18.04～45.94%，在潘馬試驗(yàn)點(diǎn)達(dá)到最高；T3處理各試驗(yàn)點(diǎn)的氮肥回收利用率在萬嶺達(dá)到最高，為44.6%。

2.5 專用肥的輕簡施用對(duì)“水稻-再生稻”種植模式經(jīng)濟(jì)效益的影響

T2處理和T3處理的種子、水灌溉投入等相等，因此作物產(chǎn)量、化肥投入以及人工成本投入的差異是決定兩種施肥處理相對(duì)收益的主要因素。專用肥施用對(duì)“水稻-再生稻”體系經(jīng)濟(jì)效益的影響如表7。兩種施肥處理顯著提高了“水稻-再生稻”種植模式的產(chǎn)值，其中T2處理的施肥增加產(chǎn)值相較于T1處理，增加了16.24×103～33.21×103元/hm2；T3處理相較于T2處理，施肥增加產(chǎn)值增加了?1.44×103～12.29×103元/hm2。與T2處理相比，除龔大圍試驗(yàn)點(diǎn)外，其他試驗(yàn)點(diǎn)T3處理純收入都有提高，在9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)平均提高了6.62×103元/hm2。

3 討論

3.1 產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因子

水稻產(chǎn)量由單位面積有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒重以及結(jié)實(shí)率決定，其作用程度差異顯著[15]。目前有關(guān)水稻以及再生稻產(chǎn)量構(gòu)成因子在產(chǎn)量構(gòu)成中的貢獻(xiàn)的研究已有很多，但仍然存在較大爭議。李如海等[16]表示，不同產(chǎn)量水平下，產(chǎn)量構(gòu)成因子對(duì)產(chǎn)量的作用不同，低產(chǎn)水平下有效穗數(shù)主要決定產(chǎn)量水平，中高產(chǎn)水平下千粒重對(duì)產(chǎn)量效應(yīng)最大；姜照偉等[17]研究表明，頭季稻每穗粒數(shù)與產(chǎn)量的關(guān)系最密切，頭季高產(chǎn)依靠穩(wěn)定穗數(shù)，主攻大穗；而再生稻每穗粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)最大，在保證頭季有足夠穗數(shù)的基礎(chǔ)上，爭取母莖多發(fā)腋芽；蔣龍等[18]的研究結(jié)果表明，頭季稻的結(jié)實(shí)率和單位面積有效穗數(shù)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率居前兩位，再生季的有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的直接作用較大，千粒重對(duì)頭季稻和再生稻產(chǎn)量的直接作用均較小；林強(qiáng)等[19]通過相關(guān)、回歸與通徑分析，得出了再生稻的增產(chǎn)因素是有效穗數(shù)，再生稻高產(chǎn)增產(chǎn)的關(guān)鍵是促進(jìn)腋芽萌發(fā)成苗的結(jié)論。在本研究中，有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)是影響頭季稻和再生稻的產(chǎn)量的最主要的兩個(gè)因素(圖3)，這與前人的一些研究結(jié)果一致。因此，“水稻-再生稻”種植模式可通過施肥提高水稻的有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)來促進(jìn)增產(chǎn)。

在龔大圍試驗(yàn)點(diǎn)和萬嶺試驗(yàn)點(diǎn)，專用肥處理與習(xí)慣施肥處理相比，水稻產(chǎn)量基本持平，產(chǎn)量沒有顯著增加的原因可能是在兩個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)習(xí)慣施肥處理氮肥施用量比專用肥處理分別增加57 kg/hm2和110.5 kg/hm2，這部分氮肥為水稻生長提供了更多的養(yǎng)分，可以獲得更高的產(chǎn)量，但是此時(shí)氮肥已經(jīng)不是水稻增產(chǎn)的限制因子，隨著施氮量的增加水稻產(chǎn)量不再顯著增加。

3.2 肥料利用率

平衡施肥在促進(jìn)水稻對(duì)養(yǎng)分吸收的同時(shí)，提高養(yǎng)分向籽粒的運(yùn)輸，通過影響籽粒的氮、磷、鉀養(yǎng)分含量來影響產(chǎn)量[20]。平衡施肥要協(xié)調(diào)產(chǎn)量與肥料利用率之間的矛盾，也要關(guān)注多余養(yǎng)分對(duì)環(huán)境的危害，不合理施肥會(huì)破壞土壤養(yǎng)分平衡，多余氮素殘留在土壤中，可通過氨揮發(fā)和反硝化作用、硝態(tài)氮淋溶等途徑損失,導(dǎo)致了農(nóng)業(yè)面源污染[21-22]。前人研究表明，籽粒產(chǎn)量隨著施氮量的增加而增加，達(dá)到臨界值以后，繼續(xù)增施氮肥籽粒產(chǎn)量明顯下降[23]。在本研究中，潘馬、方集、魏河和張鋪試驗(yàn)點(diǎn)習(xí)慣施肥處理的施氮量低于專用肥處理，產(chǎn)量隨著施氮量的增加而增加；萬嶺試驗(yàn)點(diǎn)的習(xí)慣施肥處理施氮量顯著高于專用肥處理，產(chǎn)量也較專用肥處理高，但是純收入降低了0.91×103元/hm2，經(jīng)濟(jì)效益隨著施氮量的增加出現(xiàn)了下降的趨勢，這與前人的研究結(jié)果一致。因此，在維持高產(chǎn)的同時(shí)，也要提高作物的養(yǎng)分利用率以及經(jīng)濟(jì)效益，其宗旨要符合4R原則。

Wang等[24]研究表明，頭季稻想要獲得較高的產(chǎn)量，需要較高的氮投入；在作物管理措施中，施氮可以調(diào)節(jié)植株氮素水平，促進(jìn)休眠腋芽的發(fā)育和生長，因此氮的投入對(duì)再生稻產(chǎn)量影響最大[25]。對(duì)于“水稻-再生稻”體系，需要統(tǒng)籌兩季進(jìn)行施肥，特別要注重氮肥的合理施用，在提高產(chǎn)量的同時(shí)要盡可能提高氮肥利用率。

根據(jù)我國的國情，在養(yǎng)分的管理和施肥的指導(dǎo)思想方面需要從田塊尺度提升和擴(kuò)展到區(qū)域尺度，因此提出了“區(qū)域用量控制與田塊微調(diào)相結(jié)合”的推薦施肥的理念[26]。本研究中專用肥處理在各試驗(yàn)點(diǎn)表現(xiàn)不一致，在部分試驗(yàn)點(diǎn)相較于習(xí)慣施肥處理氮肥利用率下降，因此可根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂?、土壤條件，對(duì)專用肥肥料施用量進(jìn)行微調(diào)，通過適當(dāng)減少施肥量來提高肥效和經(jīng)濟(jì)效益。在本研究中氮肥利用率的計(jì)算因?yàn)椴淮嬖诓皇┑幚矶x擇不施肥處理作為對(duì)照，后續(xù)的研究可以增加不施氮處理從而更好評(píng)估專用肥的氮肥利用率。

3.3 省工增效

緩控釋肥料所含養(yǎng)分形式在施肥后能緩慢被作物吸收，其所含養(yǎng)分比速效肥有更長肥效。陳萍等[27]的研究表明，緩控釋肥可以提高水稻穗長、穗粒數(shù)以及產(chǎn)量；蔣琪[28]等的研究表明，控釋肥在減少氮肥用量的情況下仍能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)，保證經(jīng)濟(jì)效益的情況下提高生態(tài)效益。本研究中的專用肥頭季為緩控釋施肥，能很好地滿足頭季稻不同生長發(fā)育階段對(duì)養(yǎng)分的需求，同時(shí)提高了氮肥利用率，具有節(jié)本增效和省工省時(shí)的優(yōu)點(diǎn)。后續(xù)可以通過水中溶出率法、土壤溶出率法和電導(dǎo)率等方法評(píng)價(jià)肥料的養(yǎng)分緩釋性能。

麥日桂和馮時(shí)欽[29]的研究表明，水稻噴鋅能明顯提高有效分蘗數(shù)和結(jié)實(shí)率，從而提高產(chǎn)量；Ji等[30]通過田間試驗(yàn)和水培研究表明，施鋅促進(jìn)了水稻根冠轉(zhuǎn)運(yùn)和氮素向葉片、糙米的分配，提高了水稻生物量和產(chǎn)量。因此，在水稻施肥時(shí)，適當(dāng)添加鋅肥有利于提高產(chǎn)量。有研究結(jié)果表明，施用鋅肥可以提高水稻籽粒中鋅含量，從而提高水稻的營養(yǎng)價(jià)值，在后續(xù)的研究中，可以對(duì)不同施肥處理水稻籽粒鋅含量進(jìn)行測定，能更加全面地評(píng)估專用肥輕簡化施用的效果。

4 結(jié)論

專用肥輕簡化施用與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣施肥相比，在具有增產(chǎn)效應(yīng)的7個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，可以使頭季稻產(chǎn)量平均增加1348 kg/hm2，再生稻產(chǎn)量平均增加427 kg/hm2；在9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)中，相較于農(nóng)民習(xí)慣施肥處理，專用肥處理經(jīng)濟(jì)效益平均增加了6.62×103元/hm2，同時(shí)肥料利用率也得到不同程度提高。綜合來看，該專用肥在我國華中地區(qū)進(jìn)行“水稻-再生稻”種植模式輕簡化施用具有良好的應(yīng)用前景。

[1] 柴如山, 王擎運(yùn), 葉新新, 江波, 趙強(qiáng), 王強(qiáng), 章力干, 郜紅建. 我國主要糧食作物秸稈還田替代化學(xué)氮肥潛力[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2019, 38(11): 2583-2593.

Chai R S, Wang Q Y, Ye X X, Jiang B, Zhao Q, Wang Q, Zhang L G, Gao H J. Nitrogen resource quantity of main grain crop staw in China and the synthetic nitrogen substitution under straw returning[J]., 2019, 38(11): 2583-2593. (in Chinese with English abstract)

[2] 朱德峰, 程式華, 張玉屏, 林賢青, 陳惠哲. 全球水稻生產(chǎn)現(xiàn)狀與制約因素分析[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2010, 43(3): 474-479.

Zhu D F, Cheng S H, Zhang Y P, Lin H Q, Chen H Z. Analysis of status and constraints of rice production in the world[J]., 2010, 43(3): 474-479. (in Chinese with English abstract)

[3] 彭少兵. 對(duì)轉(zhuǎn)型時(shí)期水稻生產(chǎn)的戰(zhàn)略思考[J]. 中國科學(xué): 生命科學(xué), 2014, 44(8): 845-850.

Peng S B. Reflection on China’s rice production strategies during the transition period[J]., 2014, 44(8): 845-850. (in Chinese with English abstract)

[4] 彭少兵. 轉(zhuǎn)型時(shí)期雜交水稻的困境與出路[J]. 作物學(xué)報(bào), 2016, 42(3): 313-319.

Peng S B. Dilemma and way-out of hybrid rice during the transition period in China[J]., 2016, 42(3): 313-319. (in Chinese with English abstract)

[5] 王飛, 彭少兵. 水稻綠色生產(chǎn)栽培技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 生命科學(xué), 2018, 30(10): 1129-1136.

Wang F, Peng SB. Research progress in rice green and high-yield management practices[J]．, 2018, 30(10): 1129-1136. (in Chinese with English abstract)

[6] 李經(jīng)勇, 張洪松, 唐永群. 中國再生稻研究與應(yīng)用[J]. 南方農(nóng)業(yè), 2009(5): 88-92.

Li J Y, Zhang H S, Tang Y Q. Research and application of ratoon rice in China[J]., 2009(5): 88-92. (in Chinese with English abstract)

[7] 羅昆. 湖北省再生稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué), 2016, 55(12): 3001-3002.

Luo K. The development status and strategy of ratooning rice industry in Hubei Province[J]., 2016, 55(12): 3001-3002. (in Chinese with English abstract)

[8] Santos A B, Fageria N K, Prabhu A S. Rice ratooning management practices for higher yields[J]., 2003, 34: 891-918.

[9] 解振興, 卓傳營, 林祁, 姜照偉. 頭季氮肥不同施用量對(duì)再生稻生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響[J]. 福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2017, 32(8): 849-853.

Xie Z X, Zhuo C Y, Li Q, Jiang Z W. Effects of nitrogen fertilization on growth and grain yield of ratoon-rice[J]., 2017, 32(8): 849-853.(in Chinese with English abstract)

[10] 俞道標(biāo), 趙雅靜, 黃頑春, 李小萍, 姜照偉, 陳雙龍. 低樁機(jī)割再生稻生育特性和氮肥施用技術(shù)研究[J]. 福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2012, 27(5): 485-490.

Yu D B, Zhao Y J, Huang W C, Li X P, Jiang Z W, Chen S L. Growth characteristics and nitrogen application technique of ratoon rice with machine harvest in low cutting[J]., 2012, 27(5): 485-490.(in Chinese with English abstract)

[11] 彭少兵, 黃見良, 鐘旭華, 楊建昌, 王光火, 鄒應(yīng)斌, 張福鎖, 朱慶森, Roland B, Christian W. 提高中國稻田氮肥利用率的研究策略[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2002, 35(9): 1095-1103.

Peng S B, Huang J L, Zhong X H, Zou Y B, Zhang F S, Zhu Q S, Roland B, Christian W. Research strategy in improving fertilizer-nitrogen use efficiency of irrigated rice in China[J]., 2002, 35(9): 1095-1103. (in Chinese with English abstract)

[12] 徐新朋, 王寅, 劉雙全, 胡仁, 侯云鵬, 雷秋良, 仇少君, 趙士誠, 何萍. 基于產(chǎn)量反應(yīng)的東北一季稻推薦施肥方法的可行性[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2020, 26(10): 1818-1826.

Xu X P, Wang Y, Liu S Q, Hu R, Hou Y P, Lei Q L, Chou S J, Zhao S C, He P. Availability and effect of fertilizer recommendation based on crop yield response for single-season rice in China[J]., 2020, 26(10): 1818-1826. (in Chinese with English abstract)

[13] 王森, 莫菁華, 汪洋, 游秋香, 任濤, 叢日環(huán), 李小坤. 水稻-再生稻體系干物質(zhì)積累及氮磷鉀養(yǎng)分的吸收利用[J]. 中國水稻科學(xué), 2018, 32(1): 67-77.

Wang S, Mo J H, Wang Y, You Q X, Ren T, Cong R H, Li X K. Dry matter accumulation and N, P, K absorption and utilization in rice-ratoon rice system[J]., 2018, 32(1): 67-77. (in Chinese with English abstract)

[14] 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析. 3版[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2000.

Bao S D. Soil and Agricultural Chemistry Analysis. 3rd ed.[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2000.

[15] 張桂蓮, 屠乃美. 再生稻研究現(xiàn)狀與展望[J]. 作物研究, 2001, 15(3): 64-69.

Zhang G L, Tu N M. Status and prospects of studies on regenerating rice[J]., 2001, 15(3): 64-69.

[16] 李如海, 張滿利, 李全英, 潘義東. 遼寧省主栽水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素分析[J]. 遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué), 2019(5): 31-34.

Li R H, Zhang M L, Li Q Y, Pan Y D. The relationship between yield components and rice yield under the different yield levels[J]., 2019(5): 31-34.

[17] 姜照偉, 卓傳營, 林文, 鄭景生, 李義珍. 再生稻產(chǎn)量構(gòu)成因素分析[J]. 福建稻麥科技, 2002, 20(2): 8-9.

Jiang Z W, Zhuo C Y, Lin W, Zheng J S, Li Y Z. Analysis on yield components of ratooning rice[J]., 2002, 20(2): 8-9. (in Chinese with English abstract)

[18] 蔣龍, 汪雨萍, 劉海平, 謝芳騰, 鐘曉英, 張璞, 歐陽春榮, 李德悅, 謝建萍, 章萍, 張家健, 歐陽真程, 楊福權(quán), 席建才, 張紅林. 贛南地區(qū)雜交水稻組合再生稻篩選及產(chǎn)量構(gòu)成因素分析[J]. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2020, 32(12): 16-20.

Jiang L, Wang Y P, Liu H P, Xie F T, Zhong X Y, Zhang P, Ouyang C R, Li D Y, Xie J P, Zhang P, Zhang J J, Ouyang Z C, Yang F Q, Xi J C, Zhang H L. Screening and yield component analysis of hybrid rice combination for ratooning rice in Southern Jiangxi province[J]., 2020, 32(12): 16-20. (in Chinese with English abstract)

[19] 林強(qiáng), 王穎姮, 林祁, 卓芳梅, 張建福. 輕簡栽培再生稻的產(chǎn)量形成及關(guān)鍵篩選指標(biāo)[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2020, 48(10): 38-47.

Lin Q, Wang Y H, Lin Q, Zhuo F M, Zhang J F. Yield formation and key screening indicators ratooning rice under simplified cultivation[J]., 2020, 48(10): 38-47. (in Chinese with English abstract)

[20] 侯云鵬, 韓立國, 孔麗麗, 尹彩俠, 秦裕波, 李前, 謝佳貴. 不同施氮水平下水稻的養(yǎng)分吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)及土壤氮素平衡[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2015, 21(4): 836-845.

Hou Y P, Han G L, Kong L L, Yin C X, Qin Y B, Li Q, Xie J G. Nutrient absorption, translocation in rice and soil nitrogen equilibrium under different nitrogen applications doses[J]., 2015, 21(4): 836-845. (in Chinese with English abstract)

[21] 雋英華, 汪仁, 孫文濤, 邢月華. 春玉米產(chǎn)量、氮素利用及礦質(zhì)氮平衡對(duì)施氮的響應(yīng)[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2012, 49(3): 544-551.

Juan Y H, Wang R, Sun W T, Xing Y H. Response of spring maize to nitrogen application in grain yield, nitrogen utilization and mineral nitrogen balance[J]., 2012, 49(3): 544-551. (in Chinese with English abstract)

[22] 王西娜, 于金銘, 譚軍利, 張佳群, 魏照清, 王朝輝. 寧夏引黃灌區(qū)春小麥氮磷鉀需求及化肥減施潛力[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2020, 53(23): 4891-4903.

Wang X N, Yu J M, Tan J L, Zhang J Q, Wei Z Q, Wang Z H. Requirement of nitrogen, phosphorus and potassium and potential of reducing fertilizer application of spring wheat in Yellow River irrigation area of Ningxia[J]., 2020, 53(23): 4891-4903. (in Chinese with English abstract)

[23] Islam M S, Hasanuzzaman M, Rokonuzzaman M. Ratoon rice response to different fertilizer doses in irrigated condition[J]., 2008, 73: 197-202.

[24] Wang Y C, Zheng C, Xiao S, Sun Y T, Huang J L, Peng S B. Agronomic response of ratoon rice to nitrogen management in central China[J]., 2019, 241: 1-8.

[25] 張江林, 侯文峰, 魯劍巍, 任濤, 叢日環(huán), 李小坤. 不同施氮量和移栽密度對(duì)水稻產(chǎn)量及灌漿特性的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào), 2017, 19(2): 75-85.

Zhang J L, Hou W F, Lu J W, Ren T, Cong R H, Li X K. Effects of nitrogen application rates and planting density on rice yield and grain-filling properties[J]., 2017, 19(2): 75-85. (in Chinese with English abstract)

[26] 朱兆良. 推薦氮肥適宜施用量的方法論芻議[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2006, 12(1): 1-4.

Zhu Z L. On the methodology of recommendation for the application rate of chemical fertilizer nitrogen to crops[J]., 2006, 12(1): 1-4. (in Chinese with English abstract)

[27] 陳萍, 遲海峰, 張騫, 谷傳申, 杜婉君. 緩控釋肥對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響[J]. 黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012(6): 71-72.

Chen P, Chi H F, Zhang Q, Gu C S, Du W J. Effects of applying controlled releasing fertilizer on yield and its components of rice[J]., 2012(6): 71-72. (in Chinese with English abstract)

[28] 蔣琪, 陳少杰, 王飛, 秦方錦, 俞國君, 汪東東. 不同緩(控)釋肥料及運(yùn)籌對(duì)雙季稻生產(chǎn)特性及經(jīng)濟(jì)效益的影響[J]. 中國稻米, 2021, 21(1): 85-88.

Jiang Q, Chen S J, Wang F, Qin F J, Yu G J, Wang D D. Effects of slow (controlled) release fertilizers on production and economic efficiency of double cropping rice[J]., 2021, 21(1): 85-88. (in Chinese with English abstract)

[29] 麥日桂, 馮時(shí)欽. 施用鋅肥對(duì)水稻試驗(yàn)報(bào)告[J]. 農(nóng)業(yè)與技術(shù), 2020, 40(7): 50-51.

Mai R G, Feng S Q. Experimental report on application of zine fertilizer on rice[J]., 2020, 40(7): 50-51. (in Chinese with English abstract)

[30] Ji C C, Li J L, Jiang C C, Zhang L, Shi L, Xu F S, Cai HM. Zinc and nitrogen synergistic act on root-to-shoot translocation and preferential distribution in rice[J]., 2021, 4, 1-35.

Effects of Simplified Application of Dedicated Fertilizer on Yield, Fertilizer Use Efficiency and Economic Benefit in Rice-ratoon Rice System

WANG Minyu1, DAI Zhigang3, YU Defang4, WANG Xiangping5, GUAN Shaohua6, SHAO Yuangang7, ZHANG Jiaxue8, LI Xiaokun1,2,*

[(), Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Wuhan 430070, China; Hubei Engineering Research Center for Ratooning Rice Production and Industrialization Technology, Wuhan 430070, China; Cultivated Land Quality and Fertilizer Station of Hubei Province, Wuhan 430070, China; Xiaogan District Soil Fertilizer Workstation, Xiaogan 432100, China; Honghu Soil Fertilizer Workstation, Jingzhou 433200, China; Zhongxiang Soil Fertilizer Workstation, Jingmen 433200, China; Yingcheng Agricultural Technology Promotion Center, Xiaogan 432400, China; Qichun Soil Fertilizer Workstation, Qichun 435399, China; Corresponding author, email: lixiaokun@mail.hzau.edu.cn]

【Objective】The effects of simplified application of dedicated fertilizer on yield, yield components, fertilizer use efficiency and economic benefit were studied and clarified in the system of rice-ratoon rice to lay a theoretical basis for the simplified and scientific fertilization.【Method】Multi-site field experiments were designed with no fertilizer (T1), local farmers’ practice (T2) and dedicated and simplified fertilizer (T3). The yield, yield components, nitrogen, phosphorus and potassium concentration of different treatments were determined to calculate the nutrient accumulation, fertilizer use efficiency and economic benefit. 【Result】Fertilization could significantly increase the yield of rice. Compared with T1 treatment, the main rice and ratoon rice in nine experimental sites under T2 treatment increased by 56.0% and 89.4%, respectively; For T3 treatment, by 75.3% and 108.9%. Compared with T2 treatment, the total grain yield of T3 treatment in the main season, the ratooning season and the two seasons increased by 1006 kg/hm2, 356 kg/hm2and 1362 kg/hm2, with increasing rates of 12.4%, 10.3% and 11.8%. Compared with T2 treatment, the number of grains per panicle of T3 treatment increased by 20 grains or 10.5%. The results showed that the Nitrogen (N), Phosphorus (P2O5) and Potassium (K2O) accumulation in the main season in above-ground rice plants increased by 7.4%, 6.8% and 10.2% in T3 treatment. Compared with T2 treatment, the ratoon rice increased by 5.9%, 16.6% and 24.4%. The partial factor productivity from applied N, apparent recovery efficiency of applied N and agronomic efficiency of applied N of T3 treatment at different experimental sites increased, with the highest increase of 25.3%, 93.8% and 143.7%, respectively as compared with T2 treatment. In the nine experimental sites, net income increased by 6.19×103 Yuan/hm2on average.【Conclusion】The results showed that the application of dedicated and simplified fertilizer could significantly increase the rice yield, the nutrient uptake of above-ground parts, and improve the fertilizer use efficiency, reduce the times of fertilization and increase economic benefits.

dedicated fertilizer; ratoon rice; yield; fertilizer use efficiency; economic benefit

10.16819/j.1001-7216.2022.210808

2021-08-16；

2022-02-21。

公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)( 201503123 )；湖北省水稻“三優(yōu)”科技創(chuàng)新行動(dòng)項(xiàng)目。