減量施肥對不同品種水稻產量和肥料效率的影響

姜彩霞，周江明，夏藝軒，周夢真，王文麗，薛才余

(1.江山市峽口鎮農業綜合服務中心，浙江 江山 324100； 2.江山市農業技術推廣中心，浙江 江山 324100； 3.江山市賀村鎮農業綜合服務中心，浙江 江山 324100； 4.江山市長臺鎮農業綜合服務中心，浙江 江山 324100)

水稻是世界主要糧食作物之一，全球有超過1/2的人以稻米為主食[1]。據聯合國糧食及農業組織(FAO)統計顯示，2016年全球水稻種植面積約1.6×108hm2，主要集中在亞洲地區，面積達1.4×108hm2，占比87.5%。2016年，我國水稻種植面積為3.04×107hm2，約占全球面積的1/5。長期以來，人們形成了對化肥應用的過度依賴性，通過增加化肥用量獲得高產已成為我國水稻生產中普遍存在的現象。閆湘等[2]對全國19個省(市、自治區)4 608塊稻田施肥情況的調查顯示，2002—2005年平均水稻用肥量為294.8 kg·hm-2；而李紅莉等[3]對23個省(市、自治區)1萬多農戶的調查表明，2008年我國水稻平均用肥量已達407.5 kg·hm-2。當前，一些地區在高產水稻田創建中，平均化肥施用量已高達574.6 kg·hm-2[4]，遠超專家推薦用肥量的上限250 kg·hm-2和發達國家為防止水體污染而設置的安全上限值225 kg·hm-2[2,5]。伴隨化肥的濫施，化肥效率下降、環境污染加重，及土壤質量惡化等一系列不良后果慢慢顯現。2004—2013年的10 a間，水稻化肥效率從21.99 kg·kg-1下降至20.77 kg·kg-1，下降了5.5%[5]。太湖周邊的水稻生產，大量的氮磷元素從稻田通過徑流進入湖泊，已給水環境帶來嚴重污染[6-8]。因此，如何使施肥趨于理性、趨于合理，確保用量接近經濟意義上的最優施肥量，提高農業收益和改善生態環境，已成為亟待解決的問題。

目前，水稻減量施肥的研究頗多，主要圍繞有機肥替代[9]、綠肥種植[10-11]、施肥方式改進[6,12]、緩釋肥應用等[13-14]來減少化肥用量。例如，劉紅江等[6]在試驗地習慣施氮量的基礎上進行減量試驗，結果顯示，在減少10%氮肥的情況下，水稻產量未受影響，而地表徑流總氮流失率下降9.2%；沈建國等[13]應用不同緩釋肥進行減量20%和25%處理，水稻產量反而增加8.8%和5.0%。另有研究顯示，通過種植紫云英培肥地力可減少40%以上的化肥使用量而水稻產量不受影響[10-11]。諸多研究表明，不同的減量措施雖然在效果上有差異，但均具有節本增效、減少污染的功效。然而，當前種植的水稻品種非常多，不同品種的生物學特性差異很大，需肥量也不盡一致，但關于不同品種間水稻減量施肥效果的對比研究頗為缺乏。為此，本文針對2個水稻品種應用緩控肥開展減量施肥試驗，以期為相關研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗田概況

試驗地點位于浙江省江山市賀村鎮湖前村和峽口鎮王村村，屬典型的亞熱帶季風氣候，農業生產以種植水稻為主，供試水稻土肥力中等(表1)。湖前村的供試土壤基本理化性狀：土壤質地為砂壤土，pH值5.5，全氮1.53 g·kg-1，有效磷14.1 g·kg-1，速效鉀66 mg·kg-1，緩效鉀157 mg·kg-1，有機質25.3 g·kg-1；王村村的供試土壤基本理化性狀：土壤質地為壤土，pH值5.4，全氮1.81 g·kg-1，有效磷11.3 g·kg-1，速效鉀74 mg·kg-1，緩效鉀238 mg·kg-1，有機質28.5 g·kg-1。

1.2 供試材料

湖前村和王村村種植的水稻品種分別為甬優1540和兩優1號。供試緩控肥為福建中化智勝化肥有限公司生產的長效緩控復合肥料(N 20%，P2O512%，K2O 16%)，其他肥料包括蘇州東洋化肥有限公司生產的45%復合肥(N 15%，P2O515%，K2O 15%)、江西天澤煤化工集團股份公司生產的尿素(N 46%)、加拿大進口的氯化鉀(K2O 60%)。

1.3 處理設計

試驗設7個處理：處理1，農戶常規施肥，總養分投入540 kg·hm-2(折純，N、P2O5、K2O合計)，N∶P2O5∶K2O的質量比為15∶9∶12，其中施用45%復合肥900 kg·hm-2，其余N和K2O不足部分施尿素195.5 kg·hm-2和氯化鉀75 kg·hm-2；處理2，與常規施肥等量的緩控肥，總養分投入540 kg·hm-2；處理3，常規施肥量95%的緩控肥，總養分投入513 kg·hm-2；處理4，常規施肥量90%的緩控肥，總養分投入486 kg·hm-2；處理5，常規施肥量85%的緩控肥，總養分投入459 kg·hm-2；處理6，常規施肥量80%的緩控肥，總養分投入432 kg·hm-2；處理7，空白區(CK)，不施任何肥料。小區面積35 m2，每個處理重復3次。各小區間用20 cm寬、15 cm高的田埂隔開，并在田埂上蓋黑色地膜防止肥料滲漏。小區獨立灌排，四周設保護行。

湖前村試驗田于6月30日水稻移栽前一天常規施肥區施基肥45%復合肥900 kg·hm-2，其余部分于7月8日作追肥施用，緩控肥區一次性作基肥100%施入，水稻移栽密度21.7 cm×30.0 cm，11月1日成熟收獲。王村村試驗田水稻6月14日移栽，基肥和追肥時間分別是6月13日和6月19日，基、追肥比例與湖前村試驗田相同，水稻移栽密度21.0 cm×30.0 cm，10月18日收獲。各小區除施肥措施不一樣外，其他水分、病蟲害防治等管理參照當地農戶習慣統一進行。

1.4 測定項目與方法

成熟期分別于每小區調查3個點，每點20穴，共60穴有效穗。按平均法取水稻植株3株，測定植株高度，考查穗粒結構。小區產量按小區全部收割，稱出濕谷質量，再稱2.5 kg濕谷進行烘干折算干谷重，測定實際產量。

1.5 數據分析

試驗數據采用SPSS 20.0進行方差分析，對有顯著差異的處理采用LSD法進行多重比較。用Excel 2010作圖。

2 結果與分析

2.1 對水稻農藝性狀的影響

如表1所示，對甬優1540而言，與CK相比，施肥處理顯著提高其株高和有效穗數，但對結實率和千粒重無顯著影響。在水稻產量各構成因子中，有效穗對化肥用量較為敏感：處理2的有效穗最高，與處理1之間無顯著差異；處理3～6的有效穗無顯著差異，均顯著少于處理2；處理3和處理6的有效穗還顯著低于處理1。在穗粒數方面，CK最高，顯著高于處理2、3、6，與其他處理無顯著差異；施用緩控肥的各處理中，處理2和處理3的穗粒數最低，且顯著低于處理4。

表1 不同處理對水稻產量構成的影響

注：同列數據后無相同字母表示差異顯著(P<0.05)。表2同。

對兩優1號而言，處理2和處理3的株高顯著高于CK，其他處理間無顯著差異。在有效穗方面，處理1～5無顯著差異，以處理2最高，且顯著高于處理6和CK。在穗粒數方面，處理1～5同樣無顯著差異，但以處理3最高，且顯著高于處理6和CK。在結實率方面，除CK顯著高于處理4外，其他處理間均無顯著差異。與甬優1540一樣，各處理對千粒重并無顯著影響。

2.2 對水稻產量的影響

對于甬優1540來說，與CK相比，各施肥處理均能顯著增產。隨著緩控肥用量的減少，水稻產量呈下降趨勢，處理5與處理6的水稻產量顯著低于處理1和處理2。對于兩優1號來說，常規施肥(處理1)的水稻產量顯著高于CK，各施肥處理的水稻產量雖無顯著差異，但與甬優1540相似，隨著緩控肥用量的減少，水稻產量呈下降趨勢。處理2和處理3的水稻產量還顯著高于CK，但處理4～6的水稻產量與CK相比已無顯著差異。總體來看，2種水稻上有效穗的變化趨勢與產量相似，暗示了有效穗數對水稻產量的重要貢獻[6,15]。

同一水稻品種各處理柱上無相同字母的表示差異顯著(P<0.05)。圖1 不同處理的水稻產量

2.3 對水稻肥料效率的影響

如表2所示，隨著化肥用量的下降，水稻肥料效率上升，當緩控肥用量為常規肥用量的85%及以下時，處理間差異達顯著水平，甬優1540和兩優1號的肥料效率分別較常規施肥(處理1)提高1.9～3.2、2.8～3.7 kg·kg-1。以不顯著減產為標準，則甬優10號可實現緩控肥減量10%(處理4)，兩優1號可實現緩控肥減量20%(處理6)，相應處理下，肥料效率較常規施肥分別提高5.09%和17.9%，且后者差異達顯著水平。

表2 各處理水稻生產的肥料效率

3 討論

施肥，尤其是施用化肥，是水稻生產的關鍵技術措施，化肥對水稻增產的貢獻率平均可達43.2%[16]。正是由于這個原因，我國農業生產者受長期以來形成的傳統習慣影響，陷入“施肥越多產量越高”的施肥誤區，造成了經濟及生態上的負面后果。本研究表明，甬優1540和兩優1號生產中應用緩控肥料，在習慣施肥用量基礎上減少10%和20%，水稻產量并不是顯著下降，這與劉紅江等[6]、康洪燦等[15]關于水稻肥料減量的研究結論基本一致。2個水稻品種相比，甬優1540因養分減量而引起的產量減幅大，減量5%和10%的處理分別比常規施肥減產4.9%和5.1%，同樣的處理在兩優1號上僅減產0.05%和2.4%，這可能與不同水稻品種的需肥特性有關。侯文峰等[17]在9個水稻品種的肥料試驗中發現，施肥的增產效果在不同水稻品種間差異很大，高產品種需要供應更多的養分才能發揮其高產潛力。本試驗中，甬優1540與兩優1號在2012—2013年長江中下游區試中的平均產量分別為10.677 t·hm-2和9.478 t·hm-2，前者高產潛力優勢明顯，養分要求自然更高。另外，不同試驗田塊的土壤肥力差異也可能影響試驗效果。湖前村試驗田的土壤肥力稍低于王村村試驗田。黃山等[10]認為，化肥減量應該根據不同土壤背景肥力適當調整，以獲得最優的節肥量。上述研究表明，在水稻生產中，相關技術人員在指導農戶采取減肥措施上應充分考慮水稻品種的產量特性和種植田塊的土壤肥力水平。同時，減肥量還取決于當地農戶的習慣施肥量，如果習慣施肥量偏高較多，自然減量也越大，節肥效應也越佳[11]。

肥料效率是指單位投入的肥料所能產生的作物產量，它不需要通過試驗測定空白區的產量和養分吸收量，易于運用，非常適合于農戶調研數據分析。史常亮等[5]運用1984—2000年的化肥調查結果與全國統計數據建立評價模型，推算出目前我國水稻的肥料效率約為21%，并呈逐年下降之勢。李紅莉等[3]通過對2001年和2008年各1萬多農戶的調查顯示，我國水稻肥料效率從2001年的13.9%上升到2007年的15.7%，平均增長13.0%，不同研究結論的差異可能與其所采用的研究方法有關。本試驗條件下，常規施肥的水稻肥料效率在20.7～21.6 kg·kg-1，與史常亮等[5]研究相符。通過化肥減量可有效提高水稻肥料效率，施用緩控肥減量20%的處理下，甬優1540和兩優1號的肥料效率分別提高14.8%和17.9%，且兩優1號在此條件下產量與常規施肥無顯著差異，具有節本增效和改善農業生態環境的現實意義。當然，在實際農業生產中，也不能片面追求肥料效率而忽略產量的提高，否則也會影響到我國的糧食安全保障。

綜上，本研究表明，水稻生產中施用緩控肥具有節肥效果。在本試驗條件下，甬優1540和兩優1號可在當地習慣施肥基礎上減量10%～20%，這樣并不致影響產量，并能提高肥料效率。當然，實際運用過程中，具體減幅應隨生產環境和水稻品種而變化：對于生物量大、產量高的水稻品種應慎重大幅度減肥，避免因片面追求肥料效率而造成糧食產量的較大幅度下降；反之，對于土壤肥力好或種植產量較低的水稻品種則可適當提高減量幅度，對于推進農業節本增效及改善生態環境等具有積極意義。