前茬冬作馬鈴薯的早稻氮肥合理調控初步試驗

官利蘭，代啟貴，譚衛娜，李水源，陳健章，張新明

（1.恩平市農業科學技術研究所，廣東 恩平 529400；2.華南農業大學資源環境學院，廣東 廣州 510642）

水稻對世界糧食安全起到了至關重要的作用［1］，我國是世界上最大的水稻生產國和消費國［2-3］。廣東是全國13個糧食主產省份之一，2015年和2016年廣東早稻種植面積分別為 889.33、892.00 km2［4-5］，2016年全省早稻播種面積有所提升［6］。恩平市（22°11′N，112°18′E）地處廣東省西南部，珠江三角洲西南端，北靠大陸丘陵，南臨南海［7］，是廣東省40個產糧大縣之一，水稻年播種面積2.8萬hm2以上［8］。然而，我國水稻生產氮肥施用量較高而利用率較低，水稻種植過程中過量施用氮肥的現象普遍存在。過量氮肥直接或間接導致水稻倒伏，病蟲害加劇，產量、品質和氮肥利用率下降和環境污染等一系列問題［9］。恩平市早稻生產中也存在肥料施用量偏高，特別是氮肥和鉀肥投入偏高的現象［10］。同時，前茬作物對作物的產量有重要影響［11-12］。本試驗通過對前茬冬作馬鈴薯的早稻氮肥進行調控，試圖確定適宜于該地區該種植模式下早稻適宜的總施氮量及其分配比例，為恩平前茬冬作馬鈴薯的早稻化學氮肥減量科學調控提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017年在恩平市農業科學研究所試驗基地（22°13′3″N、112°20′37″E）進行，恩平市位于廣東省西南部，屬南亞熱帶季風海洋性氣候。供試土壤為輕壤質水稻土，pH為4.65，有機質13.46 g/kg，堿解氮146.6 mg/kg，有效磷193.3 mg/kg，速效鉀223.4 mg/kg。

1.2 試驗方法

試驗在等量施用磷肥（P2O5，30 kg/hm2）、鉀肥（K2O，60 kg/hm2）和有機肥（1 500 kg/hm2）基礎上進行，設置4個氮肥處理：N0（N，0 kg/hm2）、N1（N，60 kg/hm2）、N2（N，90 kg/hm2）、N3（N，120 kg/hm2）；以不施氮肥和有機肥，等量施用磷肥（P2O5，30 kg/hm2）和鉀肥（K2O，60 kg/hm2）為對照，各處理施肥情況如表1所示。供試肥料：當地常用商品有機肥（N，2.34%；P2O5，2.13%；K2O，1.93%），尿素（N，46%），過磷酸鈣（P2O5，12%），氯化鉀（K2O，60%）。采用大區試驗，每個處理面積133.34 m2。供試品種為象牙香占。2017年4月23日插秧， 7月27日收獲。其他栽培管理措施同當地一般大田水稻。

表1 各處理肥料施用情況（kg/hm2）

1.3 樣品采集與測定項目

整地前取基礎土壤樣品，取土深度為0～20 cm，采用電位法測定pH，重鉻酸鉀容量法（油浴加熱）測定有機質含量，堿解擴散法測定堿解氮含量，0.5 mol/L碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗比色法測定有效磷含量，火焰光度計法測定速效鉀含量［13］。水稻收獲時每個處理隨機選3個1 m2樣方測產。

氮素農學利用率（kg/kg）=（施氮區產量-空白區產量）/施氮量

氮素偏生產力（kg/kg）=施氮區產量/施氮量

經濟效益（元/hm2）= 水稻產量×單價－成本

勞動成本、水稻單價、肥料成本均按照當地的實際雇工價格、稻谷收購價格和肥料銷售價格進行核算［14］。數據處理用Microsoft Excel 2010和 DPS8.01軟件［15］。

2 結果與分析

2.1 氮肥調控對水稻產量的影響

由表2可知，前茬作物為冬作馬鈴薯時，早稻施用有機肥的增產效果顯著，增產量達870.45 kg/hm2，增產率達14.03%。施用氮肥的增產效果表現為N1＞N2＞N3，其中N1處理早稻產量為8 126.65 kg/hm2，增產率高達31.01%。N2處理早稻產量顯著高于對照，但較N1處理低、為826.80 kg/hm2。而當施氮量增加至N3水平時，其早稻產量與對照間沒有顯著差異。說明前茬馬鈴薯的早稻產量受施氮量的影響顯著，增產效果隨施氮量的減少越趨明顯，且抗倒伏能力越強。

表2 氮肥調控對早稻產量的影響

2.2 氮肥調控對水稻氮素農學效率的影響

從圖1可以看出，施氮量越低，氮素農學利用率越高。N1處理的早稻氮素農學利用率達32.06 kg/kg，分別比N2、N3處理高19.87、31.46 kg/kg，差異顯著。

圖1 氮肥施用量對早稻氮素農學利用率的影響

2.3 氮素施用量對水稻氮素偏生產力的影響

從圖2可以看出，早稻氮素偏生產力表現為：N1＞N2＞N3，各處理間差異顯著。N1處理氮素偏生產力達85.48 kg/kg，分別比N2、N3處理高27.14、45.01 kg/kg。總而言之，當地前茬作物為冬作馬鈴薯時早稻施氮量不宜太高，施氮量太高，不利于氮素偏生產力的發揮。

圖2 氮肥施用量對早稻氮素偏生產力的影響

2.4 氮素施用量對水稻經濟效益的影響

從表3可以看出。N1處理的早稻總收益顯著高于其他處理，其次是N2處理，N3處理與對照無顯著差異。隨著施氮量的增加，肥料成本增加，總成本也相應增加。然而，早稻經濟效益是N1處理最高，與其他處理間的差異達到0.05的顯著水平，較對照增收1 722元/hm2。說明施氮量為60 kg/hm2時，能顯著提高前茬冬作馬鈴薯的早稻經濟效益。

表3 氮肥施用量對早稻經濟效益的影響（元/hm2）

3 結論與討論

氮素施用量對前茬冬作馬鈴薯的早稻產量有重要影響。本試驗中施氮量越高，早稻產量反而下降，可能是由于該種植模式中早稻上一茬作物馬鈴薯氮肥施用量較高，張新明等［16］調查發現，恩平市冬作馬鈴薯生產中氮肥總施用量為269.85 kg/hm2，化肥氮用量偏高，施氮量為60 kg/hm2已滿足早稻對氮的需求。過量施用氮肥對提高水稻產量、氮肥農學利用效率和氮素偏生產力不利。這一結果與其他研究結果相似，在江西雙季稻栽培中，當施氮量超過180 kg/hm2時早稻和晚稻產量不再增加，相反還有所降低。東北地區的水稻施氮量一般在60～180 kg/hm2范圍內，水稻產量隨著施氮水平的提高而增加，氮肥用量超過180 kg/hm2水稻產量下降［17-19］。隨著施氮量增加，成熟期水稻氮素積累量逐漸增加，氮肥回收利用率、氮肥農學利用率和氮收獲指數先增加后降低，而氮肥偏生產力、氮素生產效率、氮肥干物質生產效率和土壤氮素依存率則逐漸降低。控制灌溉條件下，根據土壤肥力和溫光條件，雜交秈稻F優498氮肥用量以135～180 kg/hm2為宜［20］。隨著施氮量增加，氮肥農學利用率、氮肥吸收利用率和氮偏肥生產力顯著下降［21］。

本試驗中早稻施氮量為60 kg/hm2時，早稻產量、氮素農學利用效率和氮素偏生產力均顯著高于更高施氮量的處理。該施氮量約為當地農民常規施氮量［8］的1/3，這與其他研究結果相比氮肥施用量較低，減量施氮幅度較大。王道中等［22］研究表明，與農民常規施氮量相比，中高肥力水平土壤上減少30%的氮肥、中低肥力水平土壤減少10%的氮肥，水稻產量不會明顯下降，而氮素利用率可得到明顯提高。適量施用有機肥對提高馬鈴薯茬早稻產量和經濟效益，可能是由于施用有機肥有利于促進土壤的氮礦化過程，對水稻的生長具有重要作用［23］。

不同品種水稻對氮素高效利用的適宜氮肥施用量不同［24］。施肥方式為側深施肥時，減量5%～10%可提高水稻的產量和肥料的利用效率，達到最佳的施肥水平［25］。因此，不同品種、不同施肥方式、不同前茬作物早稻氮肥施用量的減幅，需要進一步驗證。