“薯—稻—稻”輪作模式下雙季稻施肥減量研究

李小波 劉曉津 賴玉嫦 索海翠 王麗 安康

摘 要 針對(duì)冬種馬鈴薯收獲后土壤肥力殘留較多，早晚稻施肥量大，造成肥料浪費(fèi)和利用率低下的現(xiàn)狀，開展田間試驗(yàn)，研究“薯-稻-稻”輪作模式下早晚雙季稻施肥減量對(duì)其農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量、肥料利用率和種植效益等的影響。結(jié)果表明，當(dāng)早、晚雙季稻的施肥量減少至農(nóng)民習(xí)慣施肥量（T1）的80%（即T2）時(shí)，對(duì)水稻產(chǎn)量、品質(zhì)和種植效益及肥料利用率影響不大；但當(dāng)施肥量減少至農(nóng)民習(xí)慣肥量（T1）的60%（即T3）時(shí)，對(duì)雙季水稻產(chǎn)量、品質(zhì)和種植效益及肥料利用率影響較大。因此，建議在冬種馬鈴薯收獲后的田塊種植早、晚雙季稻，其合理施肥量應(yīng)減少至農(nóng)民習(xí)慣施肥量的80%。

關(guān)鍵詞 冬種馬鈴薯；水稻；減量施肥；產(chǎn)量；利用率；品質(zhì)

中圖分類號(hào) S365 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Abstract According to the present status of fertilization waste and low utilization rate caused by a large amount of fertilizer residue in previous winter potato soil and heavy fertilization of early and late rice， the experiment was carried for studying the effect of agronomic traits， yield， fertilizer utilization rate and benefit when fertilizer reduction of early and late rice based on the‘potato-rice-ricerotation system. The results showed that， while reducing the amount of fertilizer（T2）to 80% of the conventional fertilizer（T1）， there was little effect in the yield， quality， benefit and fertilizer utilization rate； But when reducing the amount of fertilizer（T3）to 60% of the conventional fertilizer（T1）， there was great effect in the yield， quality， benefit and fertilizer utilization rate. We recommended 80% of the conventional fertilizer was the rational fertilizer amount for early and late rice based on the‘potato-rice-ricerotation system.

Key words Winter potato； Rice； Reduction fertilization； Yield； Utilization rate； Quality

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.10.005

在當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中，施用化肥是提高農(nóng)作物產(chǎn)量最迅速和最有效的方法之一[1]。目前中國氮肥生產(chǎn)、進(jìn)口和消耗量居世界第一，磷肥的消耗量居世界第二，鉀肥消耗量為世界第四位。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）的統(tǒng)計(jì)，在提高作物單產(chǎn)中，化肥所起的作用占40%～60%[2]。中國的食物基本能自給自足，很大的原因也是化肥生產(chǎn)的持續(xù)增長[3]。化肥對(duì)中國農(nóng)作物的增產(chǎn)作用已高達(dá)40%左右[4]，對(duì)水稻增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率為35.4%[5]。然而長期以來，由于人們更多注重于施肥的產(chǎn)量效應(yīng)，而對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染、食品安全等重視不夠，如氮素和磷素通過水體徑流、大氣揮發(fā)、硝化-反硝化、滲漏流失等途徑損失[6]，從而對(duì)周邊環(huán)境造成了水體富營養(yǎng)化、土壤板結(jié)、地下水硝酸鹽超標(biāo)等嚴(yán)重威脅[7]，這也對(duì)人類的健康構(gòu)成了威脅，因此減少肥料的施用量和提高肥料利用率成為急待解決的問題。

冬種馬鈴薯在廣東“薯-稻-稻”三熟制耕作模式中作為重要的經(jīng)濟(jì)作物和糧食作物，對(duì)確保糧食安全，提升種植效益和農(nóng)民脫貧致富起到了積極作用。然而，廣東冬種馬鈴薯生產(chǎn)中存在的問題之一是化學(xué)肥料過量施用。根據(jù)筆者調(diào)查，冬種馬鈴薯的純N施用量超過了350 kg/hm2，K2O的施用量超過450 kg/hm2，這種肥料施用方式既無法保證馬鈴薯的安全生產(chǎn)，又降低了肥料的利用率，還造成了環(huán)境污染。因此，為進(jìn)一步提高冬種馬鈴薯收獲后土壤中殘留肥料的利用率，降低雙季水稻施肥量，特設(shè)計(jì)雙季稻施肥減量試驗(yàn)，旨在探明在此條件下雙季水稻的最佳施肥量，為指導(dǎo)廣東乃至華南“薯-稻-稻”三熟區(qū)水稻合理施肥提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

供試水稻品種為雜交水稻‘齊華占，氮肥為尿素（46%，安徽吳源化工集團(tuán)有限公司生產(chǎn)）、復(fù)合肥（16 ∶ 8 ∶ 21，廣東福利龍復(fù)合肥有限公司生產(chǎn)）。試驗(yàn)地位于惠東農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所內(nèi)種植冬種馬鈴薯有代表性的田塊（東經(jīng)114°59'，北緯22°58'），海拔32 m，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，年均降水量1 690 mm，年均蒸發(fā)量1 675 mm，年均溫度22 ℃，年均光照2 040 h。試驗(yàn)區(qū)土壤為冬種馬鈴薯收獲后土壤，質(zhì)地為粘壤土。試驗(yàn)前土壤基本性狀為：pH 5.94、有機(jī)質(zhì)16.65 g/kg、全氮0.92 g/kg、堿解氮81.41 mg/kg、全磷0.91 g/kg、速效磷70.48 mg/kg、全鉀14.55 g/kg、速效鉀213.52 mg/kg。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 早晚稻試驗(yàn)均設(shè)4個(gè)處理（具體施肥量見表1），即農(nóng)民習(xí)慣施肥量（T1）；80%習(xí)慣施肥量（T2）；60%農(nóng)民習(xí)慣施肥量（T3）；不施肥處理（T0），4次重復(fù)，小區(qū)面積為28.75 m2，隨機(jī)排列。早晚水稻每小區(qū)均種植690穴，每穴2株。小區(qū)間田基用尼龍膜覆蓋，防止肥料滲漏，各小區(qū)單灌單排。早稻試驗(yàn)于2015年4月13日插秧，2015年7月14日收獲；晚稻試驗(yàn)于2015年8月13日插秧，2015年11月12日收獲。

1.2.2 測定項(xiàng)目與方法 （1）試驗(yàn)地養(yǎng)分測定和早晚雙季水稻農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量。試驗(yàn)地養(yǎng)分測定按常規(guī)方法[8]；早、晚雙季水稻農(nóng)藝性狀（如：分蘗數(shù)、實(shí)粒數(shù)、空癟粒數(shù)、千粒重等）和小區(qū)產(chǎn)量測定參考黃旭[9]的方法。

（2）植株與籽粒全氮含量。植株與籽粒的N含量測定參考李酉開[10]、胡娟[11]等的方法。植株吸氮量=植株生物量×植株含氮量；籽粒吸氮量=籽粒產(chǎn)量×籽粒含氮量[9]。

（3）肥料利用率。①化肥利用率（也稱表觀利用率或回收率，ARE）=（U-U0）/F；②農(nóng)學(xué)效率（AE）=（Y-Y0）/F；③肥料生產(chǎn)效率（PE）=Y/F；④氮素吸收效率（NUPE）=U/F。式中，Y為施用某特定化肥下作物的產(chǎn)量（kg/hm2），Y0為對(duì)照（不施該特定化肥下作物的產(chǎn)量，kg/hm2），F(xiàn)代表化肥的投入量（kg/hm2），U為施用某特定化肥下作物收獲期地上部養(yǎng)分吸收總量（kg/hm2），U0為對(duì)照（不施該化肥下作物收獲期地上部養(yǎng)分吸收總量，kg/hm2）[10，12]。

（4）稻米品質(zhì)分析。稻米糙米率、精米率、整精米率、水分、堊白度、堊白粒率、長/寬測定方法參考中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T17891-1999優(yōu)質(zhì)稻谷》[13]和直鏈淀粉、蛋白質(zhì)含量采用Infratec

1241grain analyzer（FOSS-TECATOR）測定[14]等。

1.2.3 種植效益分析 統(tǒng)計(jì)各小區(qū)人工、種子、肥料、農(nóng)藥等成本投入，根據(jù)小區(qū)稻谷產(chǎn)量和價(jià)格計(jì)算小區(qū)產(chǎn)值，最終獲得種植效益。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2003和DPS 15.10處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 肥料減量對(duì)早晚雙季水稻產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀的影響

從表2可以看出，早晚稻的株高、分蘗數(shù)、實(shí)粒數(shù)、千粒重、小區(qū)產(chǎn)量等指標(biāo)呈現(xiàn)隨著肥料的施用量降低而下降的變化趨勢。早、晚雙季稻肥料施用量減量至習(xí)慣施肥量的80%時(shí)，株高、分蘗數(shù)、實(shí)粒數(shù)、千粒重、小區(qū)產(chǎn)量等指標(biāo)與T1處理差異不顯著；而當(dāng)早、晚雙季稻肥料施用量減量至T1處理的60%時(shí)，實(shí)粒數(shù)、小區(qū)產(chǎn)量與T1處理相比明顯降低。說明T2處理施肥量對(duì)早晚雙季稻來說是較佳的施肥量。

2.2 肥料減量對(duì)早晚雙季水稻吸氮量和氮肥利用效率的影響

從表3可以看出，隨著肥料的施用量降低，早稻N利用率逐步提高；而晚稻的N利用率呈現(xiàn)先升后降的趨勢，其中T2處理晚稻N肥利用率最高為43.5%，說明適當(dāng)降低N肥施用量可以在一定程度上提高N肥利用率。早稻的N肥農(nóng)學(xué)效率隨著肥料的施用量降低呈現(xiàn)先升后降的趨勢，T2處理早稻的N肥農(nóng)學(xué)效率最高為9.96%，比T1高1.19%；晚稻的N肥農(nóng)學(xué)效率呈逐漸減低的趨勢，T2處理晚稻的N肥農(nóng)學(xué)效率為6.94%，比T1低1.94%，但差異不顯著。早晚稻N生產(chǎn)效率、N吸收效率均隨著肥料的施用量降低呈現(xiàn)上升的趨勢，但是晚稻的N生產(chǎn)效率、N吸收效率均低于早稻，這可能是由于早稻土壤肥力消耗太多，同時(shí)晚稻在生育期內(nèi)沒有得到足夠肥料補(bǔ)充的原因引起。

2.3 肥料減量對(duì)早晚雙季水稻品質(zhì)的影響

由表4可以看出，隨著施肥量的降低，早晚稻糙米率、蛋白質(zhì)含量不斷降低，水分含量不斷增加，但不施肥T0處理的水分含量稍低；同時(shí)，早稻的整精米率不斷增加，而晚稻的整精米率不斷降低。T2處理早晚稻的精米率均最高，分別為71.90%和72.75%；堊白度均最高分別為0.18、0.29，堊白粒率也最高分別為5.27%、5.63%。

2.4 肥料減量對(duì)早晚雙季水稻經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表5可以看出，早稻各個(gè)處理種植效益存在差異，但差異不顯著；T1最高為11.76元，T2處理小區(qū)種植效益次之，為10.62元，均高于T3和T0。晚稻T1和T2處理小區(qū)種植效益分別為6.68元和6.65元，極顯著高于不施肥處理，但T1和T2處理效益差異不顯著；T3處理小區(qū)種植效益為0.84元，極顯著低于不施肥處理T0，說明當(dāng)施肥量降低到一定程度可能會(huì)出現(xiàn)報(bào)酬減少的現(xiàn)象。

3 討論與結(jié)論

肥料減量處理能夠改變水稻的部分農(nóng)學(xué)性狀，如株高、分蘗數(shù)、實(shí)粒數(shù)、千粒重、小區(qū)產(chǎn)量等降低，本試驗(yàn)部分結(jié)果與前人[12，15]研究規(guī)律類似。但當(dāng)施肥量減量至農(nóng)民習(xí)慣施肥的80%時(shí)，株高、分蘗數(shù)、實(shí)粒數(shù)、千粒重、小區(qū)產(chǎn)量等指標(biāo)與習(xí)慣施肥處理差異不顯著。早稻的分蘗數(shù)、實(shí)粒數(shù)、千粒重、小區(qū)產(chǎn)量均比晚稻高，可能是由于冬種馬鈴薯收獲后土壤中殘留的肥料較多，致使早稻生長發(fā)育較為充分的原因。

農(nóng)田氮素?fù)p失是農(nóng)業(yè)面源污染的主要貢獻(xiàn)者[16]。前人不少報(bào)道均在減氮條件下，以氮肥利用率等指標(biāo)為研究對(duì)象[10，12，17]，本研究表明在一定范圍內(nèi)隨著肥料的施用量降低，早稻N利用率逐步提高；而晚稻的N利用率呈現(xiàn)先升后降的趨勢，其中T2處理晚稻N肥利用率最高為43.5%，說明適當(dāng)降低N肥施用量可以在一定程度上提高N肥利用率。

米質(zhì)即稻米品質(zhì)，是評(píng)價(jià)稻米質(zhì)量和等級(jí)的綜合標(biāo)準(zhǔn)。本試驗(yàn)研究表明，隨著施肥量的降低，早晚稻糙米率、蛋白質(zhì)含量不斷降低，水分含量不斷增加，但不施肥T0處理的水分含量稍低；同時(shí)，早稻的整精米率不斷增加，而晚稻的整精米率不斷降低。T2處理早晚稻的精米率均最高，分別為71.90%和72.75%；堊白度均最高分別為0.18、0.29，堊白粒率也最高分別為5.27%、5.63%。

鑒于早晚稻不施肥T0處理的實(shí)粒數(shù)最低、空癟粒數(shù)最高，且糙米率、精米率、整精米率、蛋白質(zhì)等指標(biāo)含量最低，因此在計(jì)算小區(qū)效益時(shí)，T0按照3.4元/kg，其他處理按照3.6元/kg；晚稻T0按照4.2元/kg，其他處理按照4.4元/kg計(jì)算，早稻T1處理小區(qū)種植效益最高為11.76元，T2處理小區(qū)種植效益為10.62元，高于T3處理和T0處理，但各處理間效益差異不顯著。晚稻T1和T2處理小區(qū)種植效益分別為6.68和6.65元，極顯著高于不施肥處理，但T1和T2處理效益差異不顯著；T3處理小區(qū)種植效益為0.84元，極顯著低于不施肥處理，說明當(dāng)施肥量降低到一定程度可能會(huì)出現(xiàn)報(bào)酬減少現(xiàn)象。

綜上所述，當(dāng)施肥量減少至農(nóng)民習(xí)慣施肥量的80%時(shí)（T2），對(duì)早晚稻的產(chǎn)量、品質(zhì)和種植效益及肥料利用率影響不大，建議早晚稻的合理施肥量降至農(nóng)民習(xí)慣施肥量的80%。

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