石灰性田種植超級水稻最大施肥效應研究初報

廖新蓮等

摘要：為探索石灰性田氮磷鉀肥料投入量對超級水稻最大施肥效應的影響，引導農民科學施肥，采用田間小區試驗，研究了石灰性田種植超級水稻最大施肥效應。經過回歸分析，建立了超級水稻產量（y）與氮、磷、鉀施用量（X1、X2、X3）的肥料效應函數模型，加上線性平臺擬合和肥料互作效應與地力豐缺分析，結合目標產量、相關物價和施肥效益等情況綜合分析與評估。初步結果表明，石灰性田種植超級水稻最大施肥效應肥料投入：N 184.5 kg/hm2、P2O5 69.0kg/hm2、K2O 162.0 kg/hm2，最大施肥效應產量8146.5kg/hm2，比N0P0K0處理（CK）增產稻谷3409.65kg/hm2，增長71.98%，增加施肥效益5753.72元/hm2，產投比為3.37。

關鍵詞：石灰性田；超級水稻；肥料；最大施肥；效應

中圖分類號：S511 文獻標識碼：A 文章編號：1003-4374（2015）03-0017-06

Primary report on the effects of the maximum fertilization application for super rice in calcareous paddy field

Liao Xin-lian et al

（Qingtang Township Agricultural Technology Extension Service Station， Hezhou， Guangxi 542617， China）

Abstract： In order to research the influence of input amount of NPK fertilizers on the effect of maximum fertilization for super rice， guide farmers to apply fertilizer， the field trials are conducted to study the effects of super rice cultivation with maximum fertilization. The model of super rice yield（y）and NPK fertilizer response function （X1、X2、X3） is established through the regression analysis， combined with linear platform fitting，fertilizer animation effects and soil nutrient analysis， present comprehensive analysis and assessment under target yield， relative prices and fertilizer efficiency. Preliminary results show that the input for maximum fertilization in calcareous field cultivation are including： N184.5 kg/hm2、P2O5 69.0kg/hm2、K2O 162.0 kg/hm2， the output of yield is 8146.5kg/hm2， compare with the contrast of N0P0K0 treatment （CK）， increase rice yield 3409.65kg/hm2 with 71.98% growth rate， increase the profit RMB5753.72 yuan/hm2，the ratio of production against input is 3.37.

Key words： Calcareous field；super rice；fertilizer；the maximum fertilization；effect

農業科學研究表明，水稻所需營養的2/3靠地力提供[1]，當土壤中養分不能滿足水稻生長發育的需求時，須靠施肥來補充[2]。化肥對世界糧食生產的貢獻達40%-60%[3]。但是，在超級水稻的生產過程中并不是肥料投入量越多，超級水稻產量越高，經濟效益越好，而是存在一個化肥的最大施肥效應肥料投入量的問題。為了研究鐘山縣石灰性田氮磷鉀肥料投入量對超級水稻最大施肥效應的影響，引導農民科學施肥，提高肥料利用效率，降低農業生產成本，促進農業節本增收和農民增產增收[4]，防止污染環境提供科學依據。2013年早造，在鐘山縣公安鎮公安村委大嶺村委大嶺寨石灰性田做了超級水稻氮、磷、鉀（肥料）“3414”最大施肥效應田間小區試驗。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗在鐘山縣公安鎮公安村委大嶺寨岑延康的責任田上進行，供試土壤為石灰性田，耕層土壤pH值7.08，有機質41.89g/kg，全氮2.08 g/kg，有效磷38.8 mg/kg，速效鉀46.0 mg/kg，有效鐵80.9mg/kg，有效錳8.5mg/kg，有效銅1.59mg/kg，有效鋅1.687mg/kg，有效硫24.26mg/kg。試驗地前茬作物為晚稻。

1.2 試驗材料

供試超級水稻品種：淦鑫688。供試肥料品種：尿素（含N 46%，浙江寧波遠東化工集團有限公司生產）；普通過磷鈣（含P2O5 12%，廣西鹿寨化肥有限責任公司生產）；氯化鉀（含K2O 60%，加拿大生產）。肥料施用方法：100%磷肥、50%氮肥、50%鉀肥作基肥施用；30%氮肥、30%鉀肥作分蘗肥；10%氮肥、20%鉀肥作壯蘗肥；10%氮肥作壯粒肥。

1.3 試驗設計

試驗采用“3414”二次回歸D-最優設計，設氮、磷、鉀三個因素，0、1、2、3四個水平，共14個處理[5]見表1。

1.4 試驗過程

3月26日播種，4月29日用小型農機把試驗田土壤耙平整，30日劃分小區，小區長6.00m，寬3.34m，面積20.0m2。處理間筑高20cm，寬30cm田埂，田埂用薄膜包裹防滲。試驗重復之間留20cm深，30cm寬的排灌溝。試驗區四周設保護行。3次重復，隨機區組方式排列。4月30日按照試驗方案施基肥。5月1日移栽，每蔸插2苗，插植規格為26cm×15cm，每個小區栽植493蔸。5月8日、6月7日和6月25日按照試驗方案分別追施分蘗肥、壯蘗肥和壯粒肥。其他各項田間管理措施均按常規方法進行。7月3日抽穗，8月9日成熟，8月10日選擇具有代表性第二重復，每小區按“X”形定5點，每點隨機取2蔸，每小區取10蔸進行室內考種。8月11日分小區收獲、晾曬計產。

2 結果與分析

2.1 氮磷鉀對超級水稻植株性狀的影響

從田間觀察可以看出，不施肥料N0P0K0（CK）處理超級水稻生長緩慢，植株矮小，新葉淡綠、老葉黃化、暗綠、呈淺黃色，苗數少，有明顯的缺肥現象；N0P2K2處理超級水稻生長較慢，稻株較矮，葉色青黃，有明顯的缺氮現象；N3P2K2處理超級水稻生長較快，稻株莖葉密蔽，葉色濃綠，較易發生稻縱卷葉蟲、稻飛虱和水稻紋枯病為害，后期不能正常轉黃，表現為略過量施氮現象；N2P2K0處理和N1P2K1處理的超級水稻生長較慢，稻株稍矮，禾苗高矮參差不齊，葉色比其他配方施肥處理淺色，出現缺鉀或略缺氮缺鉀現象；除此之外，其他處理超級水稻生長和稻株群體結構表現基本接近。

2.2 氮磷鉀對超級水稻經濟性狀的影響

2.2.1 不同施氮水平對超級水稻經濟性狀的影響 不同施N水平對超級水稻的株高、有效穗每穗粒數、結實率、千粒重影響較大。從2、3、6、11處理（見表2）可以看出，株高隨著施N量的增加呈先增高而后降低；有效穗隨著施N量的增加而增多；每穗實粒隨著施N量的增大而呈先增多而后減少；結實率隨著施N量的增大而降低；千粒重隨著施N量的增大而呈先增重而后減輕。綜合分析與評價，6處理施N（195.0 kg/hm2）水平對超級水稻的經濟性狀表現比較好。

2.2.2 不同施P2O5水平對超級水稻經濟性狀的影響 不同施P2O5水平對超級水稻的株高、有效穗每穗粒數、結實率、千粒重影響較大。從4、5、6、7處理（見表2）可以看出，株高隨著施P2O5量的增加而呈先增高而后降低；有效穗隨著施P2O5量的增加而呈先增多而后減少；每穗實粒、結實率隨著施P2O5量的增加而呈先增多而后減少；千粒重隨著施P2O5量的增加而先增重而后減輕。綜合分析與評價，5處理施P2O5（37.5 kg/hm2）水平對超級水稻的經濟性狀表現比較好。

2.2.3 不同施K2O水平對超級水稻經濟性狀的影響 不同施K2O水平對超級水稻的株高、有效穗每穗粒數、結實率、千粒重影響較大。從8、9、6、10處理（見表2）可以看出，株高、有效穗、每穗實粒隨著施K2O量的增加而增加；千粒重隨著施K2O量的增加而先增重而后減輕。綜合分析與評價，10處理施K2O（225.0 kg/hm2）水平對超級水稻的經濟性狀表現比較好。

2.2.4 不同氮磷鉀配比對超級水稻經濟性狀的影響 不同氮磷鉀配比對超級水稻經濟性狀的影響較大。從1（CK）、2（PK）、4（NK）、8（NP）、6（NPK）處理（見表2）可以看出，NPK處理、NK處理及NP處理比PK處理能顯著促進超級水稻植株長高，有效穗增加、每穗實粒數增多。以NPK處理最好，其次是NK處理，再次是NP處理，最后是PK處理。由此可見，N是決定超級水稻植株、有效穗和每穗實粒數增高（多）的主要因素，其次是K2O，最后才是P2O5。

2.3 氮磷鉀對超級水稻的施肥效應模型及增產效應分析

2.3.1 不同施氮水平對超級水稻肥效應模型及增產效應分析 不同施氮水平對超級水稻的增產效應影響較大。從2、3、6、11處理（見表3）可以看出，超級水稻的產量、純收入、產投比隨著施N量的增加而呈先增加，而后又有所下降。產量表現為6處理>11處理>3處理>2處理；純收入表現為6處理>3處理>11處理>2處理；產投比表現為3處理>6處理>11處理>2處理。由此可見，在一定范圍內，隨著施氮量的增加，經濟效益提高，當施氮量達到一定水平，再增施氮肥，經濟效益反而下降。因此，適宜的氮肥用量和運籌比例是獲得高產和高效的有力保證[6]。

對2、3、6、11四個不同施N水平處理結果進行回歸分析，求得稻谷產量（Y1）與N肥施用量（X1）的效應方程：Y 1 =5332.2+26.3815X1-0.0624866X12（R2=0.99**，F值=229.9643*，F0.05=0.046578）。可見，決定系數R2= 0.99，達到極顯著水平，F值=229.9643>F0.05=0.046578也達到顯著水平，說明N施用量與超級水稻產量存在顯著回歸關系，用本方程計算出超級水稻最高產量8116.8kg/hm2，最高施氮量211.05g/hm2；最佳產量8096.25 kg/hm2，最佳施氮量為193.05 kg/hm2。

2.3.2 不同施磷水平對超級水稻的肥效應模型及增產效應分析 不同施磷水平對超級水稻的增產效應影響較大。增施一定量的磷能使超級水稻增產增收，過大的施磷量可使超級水稻產量降低、凈收入下降和產出投入比變小。從4、5、6、7處理（見表3）可以看出，產量表現為6處理>7處理>5處理>4處理；純收入表現為6處理>5處理>7處理>4處理；產投比表現為5處理>4處理>6處理>7處理。符合肥料投入報酬遞減規律。由此可見，肥料用量并非越多越好，磷肥多施則會導致水稻減產[7]。過量施P2O5，磷素在土壤中可以被固定而無效化[8]，會降低磷的利用率和純收益[9]。

對4、5、6、7四個不同施磷水平處理結果進行回歸分析，求得稻谷產量（Y2）與P2O5肥施用量（X2）的效應方程：Y2=7498.2+13.972X2-0.0848X22（R2=0.99**，F值=35.6115*，F0.05=0.117669）。可見，決定系數R2=0.99，達到極顯著水平，F值=35.6115>F0.05=0.117669，達到顯著水平，說明磷施用量與超級水稻產量存在顯著回歸關系，用本方程計算出超級水稻最高產量8073.75 kg/hm2，最高施磷量82.35 kg/hm2；最佳產量8056.35kg/hm2，最佳施磷量68.10kg/hm2。

2.3.3 不同施鉀水平對超級水稻肥效應模型及增產效應分析 不同施鉀水平對超級水稻的增產效應影響較大。從8、9、6、10處理（見表3）可以看出，超級水稻產量隨鉀肥施用量的增加而增加，表現為10處理>6處理>9處理>8處理；純收入隨鉀肥施用量的增加而呈先增加后減少，表現為10處理>9處理>6處理>8處理；產投比隨鉀肥施用量的增加而呈先增大而后變小，表現為9處理>6處理>8處理>10處理。由此可見，超級水稻的產量及效益增量隨著鉀肥施用量的增加先增加后降低，符合報酬遞減規律[10]。

對8、9、6、10四個不同施鉀水平處理結果進行回歸分析，求得稻谷產量（Y3 ）與K2O肥施用量（X3）的一元二次效應方程：Y3=6627.9+16.882X3 -0.04173X32 （R2=0.96*，F值=11.5511*， F0.05=0.203691） ，可見，決定系數R2= 0.96，達到顯著水平， F值=11.5511>F0.05= 0.203691 ，也達到顯著水平 。說明鉀施用量與超級水稻產量存在顯著回歸關系，用本方程計算出超級水稻最高產量8335.2kg/hm2，最高施鉀量202.20kg/hm2；最佳產量8293.5 kg/hm2，最佳施鉀量170.70kg/hm2。

2.3.4 氮磷鉀肥料投入量對超級水稻肥效應模型及經濟效益分析 氮磷鉀肥料投入量對超級水稻增產量、純收入、產投比等影響較大。從表3可以看出，超級水稻產量變幅范圍在4736.8-8375.4kg/hm2之間。與CK（N0P0K0，產量4736.8kg/hm2）相比，N2P2K3處理產量最高8375.4 kg/hm2，增產3638..6kg/hm2，增長76.81%；N2P2K2處理次之8033.7 kg/hm2，增產3296.9kg/hm2，增長69.60%。從經濟效益的角度來看，純收入變幅范圍在-10.35-5632.09元/hm2之間。與CK相比，N2P1K1處理純收入最高，為5632.09元/hm2，其次N2P2K3處理，為5538.29元/hm2。產投比變幅范圍在0.99-3.80之間，其中，最大的是N1P2K1處理，為3.80，其次N2P2K1處理，為3.79。N1P2K2、N1P1K2和N1P2K1處理分別為氮、氮磷、氮鉀肥施用不足區，獲得純收入均為中等；N3P2K2處理為氮肥施用最大區，其純收入為中等（4195.85元/hm2），產投比為小（2.41），表明氮肥投入與產出并非成正比；N2P3K2處理為磷肥施用最大區，其純收入為中等（5186.57元/hm2），產投比為較小（2.95），表明磷肥投入也與產出并非成正比；N2P2K3處理為鉀化肥最大投入區，其純收入為較大（5538.29元/hm2），產投比為較小（2.73），說明本試驗的最高施鉀量仍未達到超級水稻生長發育所需的最佳施鉀量。由此可見，氮磷鉀配合施用對超級水稻種植收益影響較大，不合理施肥最終造成投入增加，但產量和收益并不隨之增加[11]，甚至得不償失。由此可見，從超級水稻產量、純收入、產投比等綜合分析與評價，N2P2K2處理的施肥效應較好，產量和純收入較高，產投比適宜。

對石灰性田種植超級水稻氮、磷、鉀（肥料）“3414” 最大施肥效應田間小區試驗研究結果進行回歸分析，獲得稻谷的產出量（Y）與氮（X1）磷（X2）鉀（X3）投入量的三元二次回歸方程為： Y=4743.17+25.7302X1+4.2313X2+4.2229X3-0.06782X12-0.131103X22-0.041X32-0.125X1X2+0.2955X1X3+1.7029X2X3（R2=0.99**，F值=72.295*， F0.05=0.000455）。對上述方程進行極值判別和典型分析[12]，可知方程存在極大值，可用于邊際分析，用本方程計算得超級水稻最高產量為8536.65kg/hm2，最高施肥量：N 224.1 kg/hm2、 P2 O5 136.65kg/hm2 、K2O 294.45kg/hm2；最佳產量為8255.4kg/hm2，最佳施肥量：N 192.75kg/hm2 、P2O5 72.9kg/hm2、 K2O 166.65kg/hm2。

2.3.5 受相關物價的影響最高產量施肥量的效益不是最佳 當每公斤N、P2O5、K2O、稻谷分別為5.43元、5.83元、6.33元、2.4元時，用肥料三元二次回歸方程得到最高（佳）產量和最高（佳）施肥量計算施肥效益可知：超級水稻最高產量施肥效益為5242.24元/hm2，產投比2.35；最佳產量施肥效益為5918.11元/hm2，產投比3.34。但是，最高產量的施肥量比最佳產量的施肥量增加肥料投資1350.87元/hm2，只增加稻谷281.25kg/hm2（即675.00元/hm2），實際減少收入675.87元/hm2，產投比下降0.99，得不償失。由此可見，最高產量的施肥量的效益不是最佳，而是肥料用量的極限量。

2.4 肥料互作效應與地力豐缺分析

從肥料互作效應與地力豐缺分析表（見表4）可以看出，NPK及NK處理的互作效應相對較高，比CK處理分別增產69.60%和58.06%；其次是NP處理的互作效應，比CK處理增產38.06%；PK處理的互作效應最差，比CK處理增產12.11%。同時還可以看出，CK處理占NPK處理產量的59.00%；PK處理占NPK處理產量的66.10%，表明土壤N含量為低水平；NK處理占NPK處理產量的93.20%，表明土壤P2O5含量為中上水平；NP處理占NPK處理產量的81.70%，表明土壤K2O含量為中等水平。可見，在該地力條件下，以N2P2K2處理的產量最高8033.7 kg/hm2。氮磷鉀互作效應表現為NPK>NK>NP>PK；在一定范圍內，氮、磷、鉀對超級水稻的產量影響大小排序為：氮>鉀>磷。由此可見，在這種土壤的地力水平上種植超級水稻要適當增加N肥的投入，實行氮磷鉀配方施肥，才能獲得較高的產量與最佳效益。

2.5 線性加平臺擬合

線性加平臺擬合成功結果：N，超級水稻最佳產量7879.5 kg/hm2，最佳施N量為167.1kg/hm2（R2=0.59）；P2O5，超級水稻最佳產量8021.25kg/hm2，最佳施磷量為51.45 kg/hm2（R2=0.79）；K2O，超級水稻最佳產量8205.0 kg/hm2，最佳施肥量為148.8kg/hm2（R2=0.55）。

2.6 石灰性田種植超級水稻最大施肥效應肥料投入量

從氮、磷、鉀的一元二次方程、氮磷鉀三元二次方程和線性加平臺擬合成功值，加上肥料互作效應與地力豐缺分析，結合目標產量、相關物價和施肥效益等情況進行綜合評估與分析，綜合推薦石灰性田種植超級水稻最大施肥效應肥料投入量N 184.5 kg/hm2、P2O5 69.0kg/hm2、K2O 162.0 kg/hm2，最大施肥效應產量8146.5kg/hm2，比N0P0K0處理（CK，產量4736.8 kg/hm2）增產稻谷3409.65kg/hm2，增長71.98%，增加施肥效益5753.72元/hm2，產投比為3.37，超過該施肥水平，雖然產量有所提高，但施肥效益出現負效應。即最大施肥效應肥料投入量是當前生產上的推薦肥料用量。此量不僅降低超級水稻生產成本，提高化肥利用率，增加施肥效益，而且對糧食的安全生產，保護生態環境等均有著重要意義[12]。

3 結論與討論

3.1 石灰性田種植超級水稻最大施肥效應試驗研究初步結論

最大施肥效應肥料投入量為N 184.5 kg/hm2、P2O5 69.0kg/hm2、K2O 162.0 kg/hm2，最大施肥效應產量為8146.5kg/hm2，比N0P0K0處理（CK）增產稻谷3409.65kg/hm2，增長71.98%，增加施肥效益5753.72元/hm2，產投比為3.377，超過該施肥水平，雖然產量有所提高，但施肥效益出現負效應。

3.2 只有肥料合理投放才會獲得最大施肥效益

在肥料資源普遍存在不足的情況下，要把有限的肥料資源投入到面積廣，增產潛力大的中、低肥（產）田中，才會獲得作物大面積最大施肥效益。要克服過去盲目把有限的肥料資源集中投入到面積少，增產潛力小的高肥（產）田的得不償失的做法。

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