不同肥料配施對(duì)冷浸田單季稻產(chǎn)量及肥料效率的影響

謝小聰 施黎云 陳 凱 徐欣欣 王慧榮 陳建民

（泰順縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，浙江泰順 325500）

冷浸田是一類(lèi)特殊的中低產(chǎn)田，我國(guó)冷浸田面積達(dá)200萬(wàn)hm2以上，主要分布在江南山丘谷地、平原湖沼低洼地帶，由于長(zhǎng)期受水浸漬，是以地下水位高、還原性有毒物質(zhì)多、有效養(yǎng)分含量低、土體構(gòu)型發(fā)育不良等“冷、爛、毒、瘦”為主要特征的一類(lèi)水田，在浙江省也有少量分布[1-2]。冷浸田土壤有機(jī)質(zhì)含量高，其相應(yīng)的氮素含量也處于較高水平，增產(chǎn)潛力巨大，對(duì)其改造治理對(duì)保證國(guó)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、速效鉀水平普遍較低，增施磷鉀肥增產(chǎn)效果明顯。以往對(duì)冷浸田施肥多集中于土壤磷素與鉀素研究[3-5]，但就冷浸田不同肥料配施對(duì)提高產(chǎn)量與效率的影響鮮見(jiàn)報(bào)道。為此，本研究于2021年以浙江省泰順縣主要類(lèi)型冷浸田為研究對(duì)象，通過(guò)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(jìn)冷浸田水稻生長(zhǎng)和肥料合理施用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)在泰順縣泗溪鎮(zhèn)企石村（北緯 27°27′08″，東經(jīng) 120°00′53″）進(jìn)行，試驗(yàn)地前茬作物為馬鈴薯，耕層土壤（0～20 cm）基本理化性狀：pH 值 5.84、電導(dǎo)率31.5μS/cm、有機(jī)質(zhì)35.6g/kg、全氮1.93g/kg、水解性氮151 mg/kg、有效磷73.6 mg/kg、速效鉀 57.1 mg/kg。供試水稻品種為中浙優(yōu)8號(hào)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理，分別為無(wú)氮區(qū)（PK）、無(wú)鉀區(qū)（NP）、無(wú)磷區(qū)（NK）、平衡區(qū)（NPK）。 3 次重復(fù)，12 個(gè)小區(qū)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積30 m2。各處理田塊間設(shè)置塑料薄膜包裹田埂，單排單灌，避免串灌串排，試驗(yàn)區(qū)域外圍設(shè)置保護(hù)行，各小區(qū)其他田間管理措施一致。

氮肥、磷肥和鉀肥折純施用量分別為210、60、120 kg/hm2。磷、鉀肥作基肥一次性施入，氮肥分3次施用，基肥、分蘗肥和孕穗肥各占40%、40%、20%。

水稻于2021年4月22日播種育苗，6月12日移栽，9月27日收獲，田間管理按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)栽培措施進(jìn)行。

1.3 取樣與分析

采用人工收獲，記錄整個(gè)小區(qū)的籽粒和秸稈產(chǎn)量。收獲的同時(shí)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)分含量均按土壤農(nóng)化常規(guī)分析方法測(cè)定[6]。其中，土壤養(yǎng)分有機(jī)質(zhì)測(cè)定采用重鉻酸鉀容量法，全氮測(cè)定采用凱氏定氮法，水解性氮測(cè)定采用堿解擴(kuò)散法，有效磷測(cè)定采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法，速效鉀測(cè)定采用乙酸銨浸提-火焰光度計(jì)法，電導(dǎo)率測(cè)定采用電位法（水土比例1∶5），pH值測(cè)定采用電位法（水土比例1∶2.5）；植株經(jīng)硫酸-過(guò)氧化氫消煮，采用半微量蒸餾法測(cè)氮、釩鉬黃比色法測(cè)磷、火焰光度計(jì)法測(cè)鉀。

1.4 有關(guān)參數(shù)的計(jì)算

水稻收獲指數(shù)（HI）是水稻收獲時(shí)籽粒產(chǎn)量與地上部生物量的比值，即作物同化產(chǎn)物在籽粒和營(yíng)養(yǎng)器官上的分配比例，反映了作物群體光合同化物轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品的能力，是評(píng)價(jià)作物品種產(chǎn)量水平和栽培成效的重要指標(biāo)。

肥料偏生產(chǎn)力（PFP）是指單位投入的肥料所能生產(chǎn)的水稻籽粒產(chǎn)量，計(jì)算公式如下：

式中，Y為施肥后所獲得的水稻籽粒產(chǎn)量，F(xiàn)代表肥料投入量。

養(yǎng)分內(nèi)部利用率（IE）是指水稻籽粒產(chǎn)量與地上部吸氮量的比值，表示水稻每吸收單位養(yǎng)分所獲得的水稻籽粒產(chǎn)量，計(jì)算公式如下：

式中，Y是水稻籽粒產(chǎn)量，U為水稻收獲時(shí)地上部養(yǎng)分吸收量。

肥料表觀利用率（RE）指施肥水稻地上部養(yǎng)分吸收量與不施該肥水稻地上部養(yǎng)分吸收量之差占施肥量的百分率，計(jì)算公式如下：

式中，UF為水稻收獲時(shí)施肥處理地上部養(yǎng)分吸收量，U0為水稻收獲時(shí)不施某種肥料處理地上部該養(yǎng)分吸收量，F(xiàn)為肥料投入量。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel軟件進(jìn)行整理、SAS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 籽粒產(chǎn)量

由表1可知，處理P K水稻籽粒產(chǎn)量平均為7 477 kg/hm2，其他處理較處理PK水稻籽粒產(chǎn)量提高了2.7%～18.9%，其中處理NK、NPK增產(chǎn)達(dá)到了顯著水平，表明施氮可以提高水稻產(chǎn)量。各施氮處理間產(chǎn)量沒(méi)有顯著差異。處理PK產(chǎn)量占處理NPK的84.1%，說(shuō)明在本試驗(yàn)條件下氮肥的增產(chǎn)貢獻(xiàn)率為15.9%，而磷肥和鉀肥的增產(chǎn)貢獻(xiàn)率只有2.6%和13.6%。處理NPK水稻有效穗數(shù)與處理NK相當(dāng)，但比處理PK顯著高45.0%。各處理間收獲指數(shù)、千粒重和穗粒數(shù)沒(méi)有顯著差異。

表1 不同施肥處理水稻籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成

2.2 水稻氮含量及其吸氮量

由表2可以看出，處理PK水稻籽粒氮含量為9.63 g/kg，其他處理籽粒氮含量較處理PK提高了23.6%～32.9%，其中處理NPK達(dá)到顯著水平。與處理PK相比，施氮處理的秸稈氮含量顯著提高了78.5%～101.1%，但各施氮處理間秸稈氮含量沒(méi)有顯著差異。處理NPK水稻籽粒吸氮量與處理NK相當(dāng)，分別比處理NP和PK顯著高24.1%和57.5%。處理NK籽粒吸氮量比處理PK顯著高43.8%。水稻秸稈吸氮量變化趨勢(shì)與籽粒吸氮量相似。在施氮條件下，水稻籽粒中的氮占地上部吸氮量的65.5%，而在不施氮條件下，氮收獲指數(shù)提高到75.7%。

表2 不同施肥處理對(duì)水稻氮含量和吸氮量的影響

2.3 水稻磷含量及其吸磷量

由表3可知，施磷肥可促進(jìn)水稻對(duì)磷的吸收，處理NPK水稻籽粒磷含量和吸磷量比處理NK分別顯著高27.8%和30.9%。各施磷處理間水稻籽粒磷含量和吸磷量沒(méi)有顯著差異。各處理間水稻秸稈磷含量和吸收量也沒(méi)有顯著差異。施磷條件下，水稻籽粒中的磷占地上部吸磷量的73.9%，而在不施磷條件下，磷收獲指數(shù)降到66.8%。

表3 不同施肥處理對(duì)水稻磷含量和吸磷量的影響

2.4 水稻鉀含量及其吸鉀量

由表4可知，在所有處理中，處理NP水稻籽粒和秸稈中鉀含量均是最低的，表明施鉀肥可以促進(jìn)水稻對(duì)鉀的吸收。與處理NP相比，處理NPK和處理PK秸稈鉀含量顯著提高了27.4%和21.1%。各施鉀處理籽粒和秸稈中鉀含量沒(méi)有顯著差異。處理NPK籽粒吸鉀量和秸稈吸鉀量分別比處理NP顯著高29.8%和59.5%，但與處理NK、PK沒(méi)有顯著差異。處理NP秸稈吸鉀量與處理NK、PK沒(méi)有顯著差異，但三者比處理NPK顯著低37.3%、24.9%和32.4%。在施鉀肥條件下，水稻籽粒中的鉀占地上部吸鉀量的12.7%，這說(shuō)明水稻所吸收的鉀主要儲(chǔ)存在秸稈中，秸稈還田可將水稻吸收的80%以上的鉀重新返還到土壤中。

表4 不同施肥處理對(duì)水稻鉀含量和吸鉀量的影響

2.5 肥料效率

由表5可知，由于水稻對(duì)氮素的不斷吸收，處理PK土壤每年氮素虧缺95.1 kg/hm2，施氮肥土壤每年氮素均有盈余，其中處理NP盈余量達(dá)76.6 kg/hm2，其后依次為處理NK、NPK。處理NPK氮肥表觀利用率為40.3%，分別比處理NK、NP高9.5個(gè)百分點(diǎn)、22.1個(gè)百分點(diǎn)。在所有處理中，處理PK氮素內(nèi)部利用率最高，為78.7 kg/kg，比施氮處理高33.4%～58.4%。而施氮處理氮素內(nèi)部利用率平均為54.3 kg/kg，這說(shuō)明在施氮肥條件下每生產(chǎn)100 kg籽粒，需要水稻吸收氮1.84 kg。表5數(shù)據(jù)還表明，每施1 kg氮肥，偏施氮磷肥和氮鉀肥分別可以生產(chǎn)籽粒36.6、41.2 kg，而平衡施肥可提高到42.3 kg[7]。

表5 不同施肥處理氮素表觀平衡和氮肥效率

由表6可知，由于水稻對(duì)磷素的不斷吸收，造成處理NK稻田土壤每年磷素虧缺62.2 kg/hm2，施磷肥可減少土壤每年磷素虧缺，甚至PK還有盈余。處理NPK磷肥表觀利用率為28.2%，而偏施肥造成磷肥效率顯著下降，甚至出現(xiàn)負(fù)值，說(shuō)明偏施肥嚴(yán)重影響了水稻對(duì)磷肥的吸收和利用。在所有處理中以處理NK磷素內(nèi)部利用率最高，為324.3 kg/kg，比施磷處理高了0.25%～25.65%。在施磷肥條件下每生產(chǎn)100kg籽粒，需要吸收磷0.349 kg。表6數(shù)據(jù)還表明，每施1 kg磷肥，偏施氮磷肥和磷鉀肥分別可以生產(chǎn)籽粒128.0、124.6 kg，而平衡施肥可提高到 148.1 kg。

表6 不同施肥處理磷素表觀平衡和磷肥效率

由表7可知，由于水稻對(duì)鉀素的不斷吸收，造成處理NP稻田土壤每年鉀素虧缺111.3 kg/hm2，施鉀肥可以緩解土壤鉀素虧缺。處理NPK鉀肥表觀利用率為42.7%，而鉀肥與氮磷肥配施鉀肥利用效率明顯降低。在所有處理中，鉀素內(nèi)部利用率以處理NP最高，為84.9 kg/kg，比處理NPK高了36.7%。在施鉀肥條件下每生產(chǎn)100 kg籽粒，需要吸收鉀1.38 kg。表7數(shù)據(jù)還表明，每施1 kg鉀肥，偏施氮鉀肥和磷鉀肥分別可以生產(chǎn)籽粒72.2、62.3 kg，而平衡施肥可提高到74.1 kg。

表7 不同施肥處理鉀素表觀平衡和鉀肥效率

3 結(jié)論與討論

在本試驗(yàn)條件下，氮肥仍然是限制水稻產(chǎn)量的最主要因素，氮肥對(duì)水稻增產(chǎn)貢獻(xiàn)率遠(yuǎn)高于磷肥和鉀肥。施氮肥能顯著提高水稻群體有效穗數(shù)，從而提高水稻籽粒產(chǎn)量；而施氮磷鉀肥對(duì)水稻收獲指數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重沒(méi)有顯著影響。在一般施肥條件下，作物所吸收的絕大部分氮和磷被存儲(chǔ)在籽粒中，而秸稈還田可以將水稻吸收的80%以上的鉀返還到土壤中。在平衡施肥條件下，籽粒產(chǎn)量8 888 kg/hm2。氮肥、磷肥和鉀肥的表觀利用率分別為40.3%、28.2%和42.7%。每施1 kg氮肥、磷肥和鉀肥，可以生產(chǎn)籽粒 42.3、148.1、74.1 kg。 每生產(chǎn) 100 kg籽粒，需要水稻吸收氮肥、磷肥和鉀肥分別為1.840、0.349、1.380 kg[8]。