稻麥輪作模式下控釋BB肥一次性基施效果研究

陳文超， 徐 生， 孫 婷， 王孟蘭， 馬宏衛

(1.南京市耕地質量保護站，江蘇南京 210036； 2.南京市江寧區耕地質量保護站，江蘇南京 211101)

水稻和小麥是我國最主要的兩大糧食作物，在我國糧食生產中占有極其重要的地位，稻麥的穩定增產對保障國家糧食安全起著至關重要的作用。同時，稻麥輪作也是一種重要的糧食作物種植制度，其在我國長江中下游地區有廣泛的應用。化學肥料的施用在過去的幾十年對我國稻麥的大幅增產起了非常重要的作用[1]。然而，隨著化肥工業的發展、農產品利潤的不斷提高以及農民對糧食高產的追求，我國稻麥輪作種植模式普遍存在過量施用化肥的現象[2]。統計數據表明，就氮肥而言，我國水稻氮肥用量平均為180 kg/hm2，比世界稻田氮肥單位面積平均用量高75%左右[3]。雖然化肥具有養分含量高、使用方便、增產效果顯著等特點，但長期大量的化學肥料進入農田土壤后，如果得不到及時利用，不僅造成了化肥生產的能源損耗，還會導致農業面源污染、地表水體富營養化和大氣污染，同時也加劇了農民的負擔[1]。另外，在稻麥輪作模式下，生產上主要采用的施肥模式為基肥和追肥分次施用，這不但增加了生產成本，同時對農村日益缺乏的勞動力來說也是一種負擔。因此，在保障糧食增產穩產的前提下，化肥的合理減量施用以及減少施肥次數成為稻麥輪作體系中的重點研究課題。

控釋BB肥由于具有肥效穩定且供應期長、滿足作物不同生育期對養分的需求、降低肥料用量、減輕養分流失對環境的污染以及減少施肥次數、節省勞動力等諸多突出優點[4]，因此為解決稻麥輪作模式中化肥利用率低和勞動力成本高等問題提出了新的思路和途徑，具有良好的應用前景。目前，國內外在小麥、水稻專用控釋BB肥的研究、開發和應用上已取得了較大進展，但控釋BB肥在實際推廣應用中仍有一些問題尚待解決。目前的研究表明，控釋BB肥在小麥、水稻單季種植上具有增產和提高肥效的作用[5]，然而，關于稻麥輪作模式下控釋BB肥的一次性基施效果研究報道較少。因此，深入系統地研究控釋BB肥在稻麥輪作模式中的施用效果，將為控釋BB肥的研制及推廣應用提供重要指導。本研究根據小麥、水稻專用控釋BB肥的推薦施用量和當地的施肥習慣，確定了控釋BB肥和常規肥料的實際施用量，通過對比控釋BB肥和常規施肥處理下小麥與水稻的產量、經濟效益和肥料利用率，探索控釋BB肥在稻麥輪作模式中的一次性施用效果，以期為控釋BB肥在稻麥輪作模式中的大面積推廣應用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及材料

試驗設置在國家級耕地質量監測點(監測點編號：320094)，于江蘇省南京市江寧區淳化街道青龍社區(31.93°N，119°E)進行，土壤類型為潴育性水稻土，土地利用類型為多年水稻—小麥輪作。試驗時間：小麥季為2015年11月至2016年6月，水稻季為2016年6—11月。試驗前土壤的基本理化性質：有機質含量23.20 g/kg，全氮含量 1.79 g/kg，堿解氮含量113.92 g/kg，有效磷含量 14.32 mg/kg，速效鉀含量112.34 mg/kg，pH值6.1。供試的小麥品種為寧麥13號，水稻品種為鎮稻18號。

1.2 試驗設計與方法

試驗設置3個處理，分別為不施肥(CK)、常規施肥和控釋BB肥處理，每個處理重復3次。小區面積為64 m2(8 m×8 m)，小區間筑隔離帶，四周設保護行。試驗各處理具體施肥量見表1。常規施肥處理按照當地農民的施肥習慣施肥，分為基肥和追肥多次施入；控釋BB肥處理為基肥一次性施入。試驗中所選用的肥料包括復合肥(N ∶P2O5∶K2O=1 ∶1 ∶1，均為15%)、尿素(含氮量為46%)以及由江蘇省農業三新工程項目“控釋BB肥技術集成及推廣應用(編號：SXGC[2015]007)”研制的控釋BB肥，其中，小麥控釋BB肥 N ∶P2O5∶K2O 含量比為26 ∶8 ∶11，控釋N含量為50%，水稻控釋BB肥N ∶P2O5∶K2O含量比為25.5 ∶7.5 ∶11.5，控釋N含量為45%。試驗各處理N、P、K施用量見表2，在小麥季，控釋BB肥處理的N、P、K用量較常規施肥處理均有所減少；在水稻季，為更好地滿足水稻養分需求，控釋BB肥處理的N、P用量較常規施肥處理有所減少，K的用量較常規施肥處理有所增加。小麥基肥、分蘗肥和拔節肥施用時間分別為2015年11月13日、2016年2月19日、2016年4月15日；水稻基肥、分蘗肥和穗肥施用時間分別為2016年6月5日、6月20日、8月11日。作物生產過程中的灌溉、除草、治蟲等田間管理按照當地農民的常規管理方式進行。

表1 試驗所選用肥料種類及施肥量 kg/hm2

表2 試驗各處理N、P、K的施用量 kg/hm2

小麥、水稻成熟期按小區測定實際產量和秸稈生物量，并進行考種。小麥、水稻考核的指標為穗粒數、千粒質量。在試驗前分別采集各小區0～20 cm土層土樣，每個小區按“S”形取5點土壤樣品，混合均勻后作為一個待測樣品，用于土壤理化性質分析，包括土壤pH值、有機質含量、全氮含量、堿解氮含量、速效磷含量和速效鉀含量，測定參照魯如坤的方法[6]。

1.3 數據處理及分析

總收益=產值-肥料成本；相對收益=總收益-追肥勞動力成本；氮素農學利用率=(施氮區產量-空白區產量)/施氮量；氮素偏生產力=產量/施氮量。

試驗數據的整理及統計分析均用Excel 2010和 SPSS 18.0 數據處理系統在計算機上進行。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對作物產量及相關生物學指標的影響

由表3可知，在小麥季，常規施肥和控釋BB肥處理下，小麥的穗粒數、千粒質量、產量和秸稈量均顯著高于不施肥處理，充分說明了肥料在作物增產增收中的顯著作用。與常規施肥處理相比，控釋BB肥處理下小麥的產量以及各生物學指標均有所增加，但未達到統計學上的顯著變化。在水稻季，常規施肥和控釋BB肥處理下，水稻的穗粒數、千粒質量、產量和秸稈量均高于不施肥處理，其中產量和秸稈量顯著增高。對比常規施肥處理和控釋BB肥處理，水稻的穗粒數、千粒質量、產量及秸稈量均為控釋BB肥處理>常規施肥處理，但差異并未達到統計學上的顯著水平。通過計算可以發現，控釋BB肥處理下小麥和水稻的產量要比常規施肥處理分別高10.66%、1.95%。

表3 不同施肥處理下小麥、水稻的產量及相關生物學指標

2.2 不同施肥處理對作物生產經濟效益的影響

從表4可以看出，由于控釋肥價格較高，控釋BB肥處理的肥料成本在小麥季和水稻季均高于常規施肥處理。從總收益方面來看，在小麥季，控釋BB肥處理的總收益最高，為 5 431元/hm2，比常規施肥處理和CK分別高12.6%、10.3%。在水稻季，常規施肥處理的總收益最高，為26 667元/hm2，而控釋BB肥處理的總收益為26 219元/hm2，僅比常規施肥處理低1.68%，但比CK的23 080元/hm2高13.6%。由于常規施肥處理的多次追肥模式比控釋BB肥處理的一次性基施模式增加了勞動力成本，因此，在對比不同施肥處理的經濟效益時還需要考慮追肥的勞動力成本。根據目前的經濟發展水平以及勞動力的平均成本，并參照文獻數據[7]，本研究擬定追肥勞動力成本為1 000元/hm2。通過從總收益中減去勞動力成本，從而獲得相對收益。從表4可以看出，不管在小麥季還是水稻季，控釋BB肥處理的相對收益均為最佳，分別為 5 431、26 219元/hm2，其次是常規施肥處理，分別為3 822和25 667元/hm2。值得注意的是，在水稻季，雖然總收益表現為控釋BB肥處理低于常規施肥處理，但相對收益卻表現為控釋BB肥處理比常規施肥處理高552元/hm2，這說明控釋BB肥處理并不會使得水稻的實際生產收益減少。

2.3 不同施肥處理對氮素利用特征的影響

氮是植物生長的必需營養元素之一，在保障糧食增產穩產方面有著不可替代的作用。氮素農學利用效率和氮素偏生產力是評價農田氮肥利用效率的2個主要指標[8]。氮素農學利用效率一般用來表征在土壤基礎肥力上施氮肥的增產作用，氮素偏生產力用來表征單位投入的氮素所能生產的作物籽粒產量。從圖1和圖2可以看出，在小麥季和水稻季，控釋BB肥處理下的氮素農學利用率和氮素偏生產力均明顯高于常規施肥處理，表明在同等土壤基礎肥力條件下，控釋BB肥處理的氮素肥效優于常規施肥處理。

表4 小麥季和水稻季經濟效益分析 元/hm2

注：小麥2.36元/kg，水稻3.1元/kg；尿素1.6元/kg，復合肥2.5元/kg，小麥和水稻專用控釋BB肥2.8元/kg；追肥勞動力成本為1 000元/hm2。

3 討論與結論

控釋肥在小麥和水稻生產中的應用效果已有一些報道。如李貴勇等發現，隨著控釋肥用量的增加，水稻產量先增加后降低[9]；杜江華等研究表明，一次性施用水稻控釋肥具有較顯著而且穩定的省工節肥和增產增收效果[10]；汪強等研究發現，控釋肥對小麥具有增產與提高氮肥利用率的效果[11-12]。另外，也有研究表明，控釋肥并不能使作物增產[13]。而本研究中，與常規施肥處理相比，控釋BB肥處理提高了小麥和水稻的產量，但并未達到統計學上的顯著性水平，這可能與控釋BB肥處理下N、P、K減量施用有關。在經濟效益方面，控釋BB肥的一次性基施方式省去了勞動力成本，在小麥季和水稻季，控釋BB肥處理的相對收益均大于常規施肥處理，這與杜江華等的研究結果[10，14]類似。在氮素利用效率方面，控釋BB肥由于其肥效穩定而持久，能有效減少氮素的揮發、淋失及反硝化脫氮損失，從而提高氮素利用率[15]。本研究結果也表明，控釋BB肥處理的氮素農學利用率和氮素偏生產力均優于常規施肥處理。

綜上所述，本研究對比了控釋BB肥處理和常規施肥處理下小麥和水稻的產量、生產經濟效益以及氮素利用率，結果表明，在稻麥輪作模式下，控釋BB肥的一次性基施處理不僅能減少勞動力成本，在保障作物產量的基礎上減少肥料用量，獲得較高的相對收益，還能提高氮素利用效率。因此，控釋BB肥的一次性基施方式值得在研究區周邊及耕地地力與氣候相近地區的稻麥輪作模式中大面積推廣應用。

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[1]蔣孝松，劉彩玲，隋 標，等. 太湖流域稻麥輪作體系施肥現狀分析與對策[J]. 中國農學通報，2012，28(15)：15-18.

[2]喬 俊，顏廷梅，薛 峰，等. 太湖地區稻田不同輪作制度下的氮肥減量研究[J]. 中國生態農業學報，2011，19(1)：24-31.

[3]彭少兵，黃見良，鐘旭華，等. 提高中國稻田氮肥利用率的研究策略[J]. 中國農業科學，2002，35(9)：1095-1103.

[4]杜昌文，周健民. 控釋肥料的研制及其進展[J]. 土壤，2002，34(3)：127-134.

[5]許仙菊，馬洪波，寧運旺，等. 緩釋氮肥運籌對稻麥輪作周年作物產量和氮肥利用率的影響[J]. 植物營養與肥料學報，2016，22(2)：307-316.

[6]魯如坤. 土壤農業化學分析方法[M]. 北京：中國農業科技出版社，2000.

[7]梁 鋼，梁林洲，董曉英，等. 控釋肥料在華北潮土小麥-玉米輪作體系中的施肥效應[J]. 土壤，2016，48(1)：53-58.

[8]諸海燾，朱 恩，余廷園，等. 水稻專用緩釋復合配方肥增產效果研究[J]. 中國農學通報，2014，30(3)：56-60.

[9]李貴勇，高 森，欒鴨紅，等. 控釋肥用量對水稻干物質積累和產量的影響[J]. 中國稻米，2015，21(4)：88-90.

[10]杜江華，唐拴虎，梁智偉，等. 水稻控釋肥應用效果研究[J]. 廣東農業科學，2006(9)：20-23.

[11]汪 強，李雙凌，韓燕來，等. 緩/控釋肥對小麥增產與提高氮肥利用率的效果研究[J]. 土壤通報，2007，38(4)：693-696.

[12]葉 青，曹國軍，耿玉輝. 控釋氮肥在小麥玉米輪作體系中的養分高效利用研究[J]. 江蘇農業科學，2016，44(8)：124-129.

[13]于立芝，李東坡，俞守能，等. 緩/控釋肥料研究進展[J]. 生態學雜志，2006，25(12)：1559-1563.

[14]袁天佑，褚小軍，林 楓，等. 金正大緩控釋肥在小麥上的應用效果研究[J]. 現代農業科技，2013，33(7)：216-218.

[15]Fernandez-Escobar R，Benlloch M，Herrera E，et al. Effect of traditional and slow-release N fertilizers on growth of olive nursery plants and N losses by leaching[J]. Scientia Horticulturae，2004，101(1)：39-49.