側深施肥插秧機施肥量對水稻栽培的影響

趙立軍，顏珊珊，王宇杰，張志鵬，張玉鑫，陳昌峰，許春林

(1.重慶文理學院 機電工程學院，重慶 402160；2.東北農業大學 工程學院，哈爾濱 150030；3.北大荒農業股份有限公司 七星分公司，黑龍江 富錦 156300)

0 引言

目前，黑龍江農墾建三江管理局七星農場水稻生產過程中施肥環節采用人工手撒施肥與機械施肥兩種方式相結合，存在肥料在水稻種植過程中肥量分布不均勻、施肥量大、肥料利用率低的現象，直接影響水稻的產量[1]。因此，如何有效地對肥料進行利用已成為水稻生產中重要的問題之一。

水稻側深施肥技術是在插秧播種作業時，通過側深施肥插秧機將肥料施于秧苗一側3cm、距泥面5cm的土壤中。肥料均勻地施于水稻根部周圍的土層，有利于水稻的吸收利用，可實現水稻高產、穩產，減輕環境污染[2-5]。本試驗開展水稻側深施肥技術示范研究，為大面積示范推廣篩選適宜進行側深的肥料、確定側深施肥對水稻肥料利用率的提升效果，為實現水稻生產節本增效尋求新途徑。

在我國側深施肥研究主要分3階段：第1階段是傳統化肥深施技術，20世紀70年代部分江蘇地區農戶采用粉肥對三麥進行追肥深施，可提高肥料利用率，但也帶來了人力、物力的浪費；第2階段是化肥機械化深施技術，安徽農業大學設計研發的2BS-9型化肥深施播種機可同時實現進行耕整后作物的播種和深施作業[6-9]；第3階段是機械精量穴播深施肥技術，可一次性完成起壟、開溝、播種和施肥作業，在增產的前提下具有節水、節肥、省時、省工的優點[10]。

日本等東亞國家借鑒我國早期的“塞兜”工藝。20世紀60年代，實行結合當地地形地貌及作物特點的深層施肥技術；70年代，又推廣工廣化育苗和帶土小苗插秧機；80年代中期，改進成配帶化肥深施器的插秧機，插秧和施肥同時進行，主要包括側條施肥和二段施肥兩種施肥方式[11-15]。聯合國糧農組織(FAO)在東南亞建立了“水稽綜合栽培管理技術體系”，在所有試驗國家的水稻增產與品質提高上效果明顯。

1 研究內容與方法

1)不同處理對水稻生長特性的影響。不同處理的水稻生育進程基本一致，各個處理在插秧后5～6天返青。其中，減量施肥的3個處理返青較對照延后1天，分蘗期在6月14-17日；各個處理抽穗期在7月24-27日，與常規對照相比，常量側深施肥除返青期外剩余時期均較對照延遲，各個處理的成熟期延后1～4天。隨著施肥量的減少，水稻植株的分蘗率也會隨之下降，減量30%側深施肥處理的分蘗率最低，其值為186%，較對照降低21個百分點。

2)不同處理對水稻生長發育光合作用的影響。水稻拔節期葉面積指數中，常量側深施肥葉面積指數最高為4.30，減10%、20%和30%側深施肥分別比常量側深施肥降低0.78、0.44和1.2，試驗的各個處理中常規施肥的葉面積指數最低是2.91；在植株的干物質中，減量施肥會降低植株的干質量，減10%、20%和30%側深施肥分別比常量側深施肥降低了25.38、94.77、178.20g/m2，表明側深施肥會促進植株的干物質積累。

3)以常規施肥為對照，常量側深施肥和減10%側深施肥處理產量均高于對照，分別較對照增產41.2、87kg/hm2，減20%、減30%和全量側深施肥處理產量分別比對照降低9.7、36.2、501kg/hm2。全量側深施肥處理的產量減產幅度大，可能是由于插秧時肥料一次性施入，秧苗前期長勢茂盛后期脫肥早衰，造成水稻植株后期生長營養的供給不足，最終導致減產。

4)與常規施肥相比，試驗各處理中常量側深施肥處理的肥料利用率最高，N、P、K的肥料利用率分別增加了5.91、4.35、9.13個百分點；試驗各處理的稻米碾磨品質、外觀品質、營養品質及蒸煮品質與常規施肥無明顯差異。

2 側深施肥插秧機的結構與主要參數

2.1 側深施肥插秧機的結構

水稻側深施肥插秧機是集施肥技術與插秧技術于一體的側身施肥插秧機裝置，可取代傳統插秧、施肥分別作業。氣吹式側深施肥裝置安裝在水稻高速插秧機的機架上，由肥箱、連接管、滾筒、風扇和肥管接口等組成，實現了插秧、側深施肥的聯合作業。整機主要結構示意圖如圖1所示。

1.料斗 2.料斗蓋 3.料斗開關手柄 4.彈簧鎖 5.肥料堵塞檢測器 6.排肥口 7.活門手柄 8.鼓風機 9.覆土板 10.開溝器 11.靈敏度切換控制器

2.2 側深施肥插秧機的主要參數

插秧機類型為氣吹式側深施肥插秧機；外形尺寸為3 445mm×2 200mm×2 330mm；整機質量為817kg；發動機型號為3RNM72-CUP2；結構型式為水冷四沖程3缸柴油發動機；插植行數為8行；插植行距為30cm；插植株距為22/18/16/、14/12/10cm；插植株數為50/60/70/80/90/105株；插植深度為5～60mm；作業效率為0～0.73hm2/h。

3 試驗材料與方法

3.1 試驗材料

試驗在東北農業大學阿城試驗示范基地進行，草甸白漿土，有機質31.6g/kg，堿解氮170.6mg/kg，速效磷47.9mg/kg，速效鉀209.6mg/kg，pH值6.34；地勢平坦，多年老稻田。

供試作物品種：水稻為龍粳46，黑龍江省農科院水稻所育成，主莖11葉，生育日數127天，需活動積溫2 250℃，葉色深綠，葉片上舉，分蘗力中等，稈強抗倒，耐冷性較好，抗稻瘟病，出米率70.8%。

試驗肥料：供試肥料在使用前過篩去除粉末及大顆粒。

供試機械：洋馬2FC-6型氣吹式側深施肥插秧機，具有環保、節肥、省工及壯苗等優點。根部適量施肥，減少肥料浪費，同時進行插秧、側深施肥聯合作業。根部施肥有利于秧苗的返青和早期分蘗。將肥施于距離秧苗3cm、深5cm處。

試驗儀器： SY88-TH型實驗壟谷機，產自韓國雙龍公司；SY88+TR100型實驗連續碾米機，產自韓國雙龍公司；BGZ-76型電熱鼓風干燥箱，產自上海博迅實業有限公司；LRH-250型生化培養箱，產自上海一恒科技有限公司；ZH8518微型植物試樣粉碎機，產自北京中慧天成科技有限公司。

3.2 試驗設計

試驗分為以下6個處理，各處理基肥、分蘗肥及穗肥的施肥情況如表1所示，各處理基蘗穗肥及用肥總量中氮磷鉀含量如表2所示。

3.3 測定項目

1)生長情況記錄：于水稻返青后在生長均勻處連續取10穴作為調查點，每5天按常規方法記錄1次莖粗、莖數及株高等生長情況。

2)分蘗成穗率：(穗數-主穗)×100÷最高分蘗莖數。

3)含氮量測定：選取功能葉最寬處，用SPAD502型葉綠素儀測定葉片的含氮量。

4)考種測產：在其成熟期，計算處理調查 20 穴的平均數，取出6穴最接近平均數，測定各穴穗數、每穗粒數、結實率和千粒質量。

5)品質測定：收獲稻谷后，取清理干凈的稻谷1kg置于干燥通風處，使待測樣品的含水量為13%±1%。

表1 試驗處理情況 kg/hm2

表2 不同處理施肥純量 kg/hm2

4 結果與分析

4.1 不同施肥量對水稻生長特性的影響

水稻分蘗期是決定水稻產量的重要時期，分蘗的多少決定著收獲穗數的多少。生產上要求水稻分蘗早生、快發，以提高有效分蘗數，促進成大穗，降低無效分蘗數量，減少對營養物質的浪費。不同處理間水稻分蘗率變化情況如表3所示。

表3 不同處理對分蘗率影響情況

不同處理間水稻株高變化情況如表4所示。由表4可以看出：不同處理對水稻秧苗株高變化情況依次為常量側深施肥>減10%側深施肥>全量側深施肥、減30%側深施肥>常規施肥、減20%側深施肥。其中，常量側深施肥處理的水稻秧苗株高最高，數值為98cm；減量20%側深施肥處理的水稻株高最低，數值為94cm，與常規施肥水稻株高相同。

表4 不同處理對株高變化情況

4.2 不同施肥量對水稻光合作用的影響

4.2.1 不同施肥量對水稻葉面積指數的影響

水稻拔節時期的田間管理及化肥施用方法量直接關系到水稻抽穗、長穗、籽粒等等方面,所以水稻拔節期的田間管理十分重要。不同處理對水稻秧苗光合能力的影響如表5所示。

表5 不同處理對水稻拔節期葉面積指數的影響

水稻拔節期葉面積指數中，常量側深施肥葉面積指數最高為4.3，減10% 側深施肥與常量側深施肥相比降低了0.78，減20% 側深施肥與常量側深施肥相比降低了0.44，減30% 側深施肥與常量側深施肥相比降低了1.2，試驗的各個處理中常規施肥的葉面積指數最低為2.91。

4.2.2 不同施肥量對干物質積累的影響

葉片是水稻秧苗進行光合作用的重要器官，葉片的大小決定其光合作用產生干物質的多少，葉片干物質積累多少直接反應了植株光合能力的強弱。不同處理對水稻拔節期干物質積累量的影響如表6所示。

表6 不同處理對水稻拔節期干物質積累量的影響

水稻拔節期干物質積累過程中，常量側深施肥葉面積指數最高為1 609.2g/m2，減10% 側深施肥與常量側深施肥相比降低了25.38g/m2，減20% 側深施肥與常量側深施肥相比降低了94.77g/m2，減30% 側深施肥與常量側深施肥相比降低了178.2g/m2，試驗的各個處理中減30% 側深施肥的干物質積累量最低為1 431g/m2。

4.3 不同施肥量對水稻產量的影響

施肥能夠保證水稻的高產和減弱水稻苗期分蘗，是水稻生長發育的一種基本特征，也是形成水稻健康群體和實現高產的前提。由于水稻分蘗前氮的吸收量大，側深施肥能夠促進水稻苗期迅速生長，無效分蘗少，分蘗數提高，是水稻高產的前提條件。不同處理水稻產量及產量性狀變化如表7所示。

與常規施肥相比，常量側深施肥產量增加，全量側深施肥的產量降低，說明全量側深施肥由于插秧時肥料一次性施入降低了肥料的利用率，造成水稻植株后期生長營養的供給不足引起植株的早衰，導致穗粒數、結實率和千粒質量的降低，最終導致減產的發生。

4.4 不同施肥量對水稻氮肥利用情況的影響

本試驗待泡田水自然落干，達到插秧標準時進行插秧，避免了氮素損失。試驗中不同處理氮肥利用情況如表8所示。以常規施肥為對照，常量、減10%、減20%和減30%側深施肥的氮肥利用率均升高，分別較對照增加了5.91、6.07、6.75、5.94個百分點。其中，減20%側深施肥全生育期氮肥利用率最高，為40.16%，較常規施肥高6.75個百分點，是由于氮肥利用率會隨著施肥量的降低而增加；但減30%側深施肥處理的氮肥利用率小于減20%側深施肥處理。這是由于水稻對氮、磷、鉀營養元素吸收存在一定的比例，一般為2:1:1.5左右，且氮素營養的運輸需要與其它營養元素協同進行，當氮、磷、鉀營養元素同步減量施用到一定程度時可能會導致肥料利用率的下降。

表7 不同處理水稻產量及產量性狀

表8 不同處理對水稻氮肥利用情況的影響

4.5 不同施肥量對水稻品質的影響

直鏈淀粉含量和蛋白質含量是影響稻米烹飪口感品質的主要因素，而其主要由遺傳物質控制，同時受肥料等營養成分和外界環境因素的干擾的影響。不同處理對稻谷碾磨品質變化影響情況如表9所示。

在各個處理間碾磨品質3項指標的差異較小，因此側深施肥技術對稻米碾磨品質無明顯改善作用。

表9 不同處理對稻谷碾磨品質的影響 %

不同處理對稻谷直鏈淀粉變化影響情況如表10所示。由表10可以看出：各個處理稻米的直鏈淀粉和蛋白質差別不明顯，均在2個百分點左右。因此，側深施肥對水稻營養品質無明顯影響。

表10 不同處理對稻谷營養品質的影響 %

稻米的形態(即外觀品質)主要指長度、寬度、長寬比、堊白度、堊白米率等，它們直接影響銷售量。其中，堊白米率是衡量稻米的外觀品質的重要指標，是稻米中白色不透明的部分，堊白的產生受到環境因素影響較大。不同處理對水稻外觀品質的影響如表11所示。各個處理的堊白米率和寬度無差異，各個稻米長度變化幅度不明顯，在0.1mm左右。因此，各個處理對稻米外觀品質無明顯改善作用。

表11 不同處理對稻谷外觀品質的影響

5 結論

1)不同施肥處理對水稻的分蘗率均產生了一定的影響，以常規施肥為對照，常量側深施肥處理的分蘗率最高。

2)常量側深施肥葉面積指數最高為4.30，減施肥量側深施肥比常量側深施肥降低，試驗各個處理中常規施肥的葉面積指數最低是2.91。在植株的干物質重中，減量施肥會降低植株的干重。

3)以常規施肥為對照，常量側深施肥和減10%側深施肥處理產量均高于對照，全量側深施肥處理的產量減產幅度較大。綜合各個試驗處理，表明常量側深施肥為最理想的施肥方式。

4)各處理的稻米碾磨品質、外觀品質、營養品質及蒸煮品質與常規施肥無明顯差異。