湖北省稻蝦共作典型區(qū)域水稻施肥現(xiàn)狀評價

彭成林，袁家富，馬朝紅，楊小紅，佀國涵，李金華，劉 威，謝媛園

（1.湖北省農(nóng)業(yè)科學院植保土肥研究所，武漢430064；2.長江大學/主要糧食作物產(chǎn)業(yè)化湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 荊州434025；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部潛江農(nóng)業(yè)環(huán)境與耕地保育科學觀測實驗站，湖北 潛江433116；4.潛江市農(nóng)業(yè)技術推廣中心，湖北 潛江433100）

為了解決化肥過量和不合理施用問題，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部制定了《到2020年化肥使用量零增長行動方案》，國家科學技術部啟動了國家重點研發(fā)計劃化學肥料和農(nóng)藥減施增效綜合技術研發(fā)重點專項，分區(qū)域、分作物集成組裝化肥農(nóng)藥減量增效的技術模式，創(chuàng)建不同模式下化肥減量增效示范區(qū)，帶動科學施肥技術的推廣［1，2］。稻蝦［水稻（Oryza sativaL.）-克氏原螯蝦（Procambarus clarkii）］共作模式是中國長江中下游地區(qū)一種新型的稻田種養(yǎng)復合生態(tài)模式，在稻田生態(tài)系統(tǒng)中引入克氏原螯蝦不僅能夠大幅提高水、肥和能量的利用率，增強稻田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及抗外界沖擊的能力［3，4］，而且促進了系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)，阻止了稻田物質(zhì)流的外溢，使稻田生態(tài)系統(tǒng)結構與功能得到改善和提高［5］。該模式于2001年起源于湖北省潛江市，從最初的稻蝦連作模式發(fā)展成稻蝦共作生態(tài)模式［6］，2019年湖北省的稻蝦共作面積約46萬hm2，其中潛江市的共作面積就達5.3萬hm2。目前，有關稻蝦共作模式水稻施肥現(xiàn)狀的調(diào)查和評價尚未見報道。

抽樣調(diào)查法已成為很多國家進行估計、預測、分析的一種重要統(tǒng)計方法，它以部分調(diào)查單位的指標數(shù)據(jù)推斷總體的指標數(shù)據(jù)［7］。為此，對農(nóng)戶和新型經(jīng)營主體采用抽樣調(diào)查法，分析湖北省稻蝦共作典型區(qū)域——潛江市的水稻施肥現(xiàn)狀，對減肥增效技術項目國家行動實施以來的效果進行科學評價，以及對湖北省稻蝦共作區(qū)域水稻合理施肥提供針對性建議，意義重大。

1 調(diào)查內(nèi)容與數(shù)據(jù)分析

2019—2020年，選擇湖北省潛江市漁洋鎮(zhèn)、熊口鎮(zhèn)、老新鎮(zhèn)、浩口鎮(zhèn)、龍灣鎮(zhèn)、后湖管理區(qū)、白鷺湖管理區(qū)等稻蝦共作區(qū)域開展進村入戶問卷調(diào)查。在綜合考慮農(nóng)戶代表性的同時，盡可能多地調(diào)查合作社等新型經(jīng)營主體。每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)隨機調(diào)查3～15戶，共計調(diào)查55戶。調(diào)查內(nèi)容主要包括農(nóng)戶基本信息、水稻秸稈還田情況、水稻所施肥料種類、肥料用量、施肥時間，調(diào)查使用統(tǒng)一的調(diào)查表，由調(diào)查人員根據(jù)調(diào)查表親自詢問被調(diào)查對象，詳細記錄并填寫調(diào)查表。

對調(diào)查資料進行分類錄入，試驗數(shù)據(jù)采用DPS 2000軟件的單因素LSD檢驗法進行方差分析；用Microsoft Excel 2010進行其他數(shù)據(jù)的處理和計算。

2 結果與分析

2.1 水稻施肥種類

2016—2020年，所有調(diào)查對象水稻秸稈均全量還田；水稻種植中基肥的肥料品種主要為復合肥，養(yǎng)分含量分別為15∶15∶15、16∶16∶16、17∶17∶17、23∶10∶12、21∶9∶12、26∶10∶15等，過磷酸鈣有少數(shù)農(nóng)戶施用；追肥的肥料品種主要為尿素和氯化鉀，基肥、追肥均以撒施為主，只有少數(shù)農(nóng)戶施用有機肥和微肥，分別只占5.5%和18.2%，微肥或有益元素主要是鋅和硅，且主要集中在個別鄉(xiāng)鎮(zhèn)，是否施用取決于當?shù)胤柿辖?jīng)銷商的供應和推薦。

2.2 稻蝦共作不同年限水稻養(yǎng)分施用量

表1 至表3的調(diào)查結果表明，稻蝦共作模式水稻氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）的平均施用量分別為135.5、59.5、68.5 kg/hm2，相對于基礎年份分別下降27.4%、34.2%和32.0%；隨共作年限的增加，氮、磷、鉀的施用量均表現(xiàn)出下降的趨勢。關于氮施用量，稻蝦共作第1～5年每年相對于上一年平均減少8.0%，其中共作第1～3年的施用量相對于上一年的差異達到顯著水平，共作第6年及以上的施用量相對于第5年減少6.6%，相對于基礎年份減少39.0%。關于磷的施用量，稻蝦共作第1～5年每年相對于上一年度平均減少12.5%，其中共作第1年、第4年、第5年施用量相對于上一年度減少幅度均達10%以上，共作第6年及以上的施用量相對于第5年減少21.6%，相對于基礎年份減少60.2%。關于鉀的施用量，稻蝦共作第1～5年每年相對于上一年度平均減少9.6%，其中共作第1年、第2年的施用量相對于上一年度減少幅度均達10%以上，共作第6年及以上的施用量相對于第5年減少13.1%，相對于基礎年份減少48.1%。

表1 稻蝦共作不同年限水稻施氮（N）量

2.3 稻蝦共作不同年限水稻養(yǎng)分基、追肥用量及比例

由表4可知，稻蝦共作模式水稻基肥氮占總施氮量的43.5%～55.0%，基肥磷占總施磷量的96.1%～100.0%，基肥鉀占總施鉀量的78.0%～93.7%，說明稻蝦共作模式有1/2左右的氮、幾乎全部的磷和絕大部分的鉀都作為基肥施用，所有共作處理基肥氮、磷、鉀的施用量隨共作年限的增加均表現(xiàn)出下降的趨勢，共作6年及以上水稻基肥氮、磷、鉀的用量相對于基礎年份分別減少51.3%、61.0%和57.5%。隨共作時間的延長，總磷和總鉀相對于總氮的比例也表現(xiàn)出下降的趨勢。

2.4 稻蝦共作不同年限水稻施肥方法

關于施肥方法，稻蝦共作有72.5%～82.1%的農(nóng)戶選擇施基肥、分蘗肥各一次的方法，均高于基礎年份，稻蝦共作有7.1%～27.5%的農(nóng)戶選擇施基肥、分蘗肥和穗肥各一次的方法，均低于基礎年份的40.0%，另外稻蝦共作6年及以上有10.7%的農(nóng)戶不施基肥，只施分蘗肥和穗肥。

表2 稻蝦共作不同年限水稻施磷（P2O5）量

表4 稻蝦共作不同年限養(yǎng)分基、追肥施用量及比例

3 討論

3.1 水稻施肥種類的變化

韓寶吉等［8］對2009—2010年湖北省水稻主產(chǎn)縣（市）的1 027個農(nóng)戶水稻施肥狀況進行了調(diào)查，結果表明，湖北省水稻種植中基肥的肥料品種主要為復合肥、碳酸氫銨和過磷酸鈣，其中復合肥占60.0%左右，追肥的肥料品種主要為尿素和氯化鉀，基、追肥都以撒施為主，只有極少數(shù)農(nóng)戶施用過有機肥和微肥，投入肥料中N∶P2O5∶K2O的比例為1.00∶0.35∶0.37。本研究表明，關于稻蝦共作水稻基本使用復合肥作為基肥，碳酸氫銨已全面停止使用。本研究中基礎年份水稻投入肥料中N∶P2O5∶K2O的比例為1.00∶0.48∶0.54，稻蝦共作模式投入肥料中N∶P2O5∶K2O的比例為1.00∶（0.32～0.47）∶（0.46～0.52），磷、鉀相對于氮的比例比上述2009—2010年的結果有所提高，這主要與近幾年來高濃度復合肥，特別是高磷鉀型復合肥的大量施用有很大關系。

3.2 稻蝦共作區(qū)不同年限水稻養(yǎng)分施用量的變化

土壤基礎肥力是影響作物產(chǎn)量的重要因素［9］。鄭盛華等［10］認為水稻基礎肥力貢獻率隨基礎肥力升高而升高。在稻蝦共作模式下，水稻秸稈的持續(xù)全量還田、水草的種植、飼料殘餌、小龍蝦的蛻殼及排泄物、水稻水肥管理措施等綜合因素均影響了土壤肥力。相關研究結果表明，相對于中稻單作，稻蝦共作模式改善了土壤結構，增加了土壤養(yǎng)分，水稻產(chǎn)量顯著提高［11，12］。佀國涵等［13］認為稻蝦共作模式降低了N和P的輸出/輸入比，促進了土壤中N和P的累積。彭成林等［14］研究表明長期稻蝦共作模式（連續(xù)11～12年）能夠大幅增加水稻產(chǎn)量，提高氮肥利用效率，采用線性+平臺模型確定在長期稻蝦共作模式和中稻單作模式下直播水稻氮肥合理用量分別為102.4、139.6 kg/hm2，長期稻蝦共作模式的直播水稻合理施氮量較中稻單作模式降低26.6%。本研究稻蝦共作模式水稻氮、磷、鉀的平均施用量相對于基礎年份均大幅下降，且隨共作年限的增加，氮、磷、鉀的施用量均表現(xiàn)出下降的趨勢，進一步證明了長期稻蝦共作模式對土壤肥力提升產(chǎn)生了持續(xù)影響，從而能減少肥料施用量。

4 小結

稻蝦共作模式水稻氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）的平均施用量分別為135.5、59.5、68.5 kg/hm2，相對于基礎年份分別下降27.4%、34.2%和32.0%。隨共作年限的增加，氮、磷、鉀的施用量均表現(xiàn)出下降的趨勢；稻蝦共作第1～5年氮、磷、鉀的施用量相對于上一年度分別平均減少8.0%、12.5%和9.6%；共作第6年及以上相對于第5年分別減少6.6%、21.6%和13.1%，相對于基礎年份分別減少39.0%、60.2%和48.1%。稻蝦共作模式水稻有1/2左右的氮、幾乎全部的磷和絕大部分的鉀都作為基肥施用；隨共作時間的延長，總磷和總鉀相對于總氮的比例也表現(xiàn)出下降趨勢。稻蝦共作有72.5%～82.1%的農(nóng)戶選擇施基肥、分蘗肥各一次的方法，均高于基礎年份；稻蝦共作有7.1%～27.5%的農(nóng)戶選擇施基肥、分蘗肥和穗肥各一次的方法，均低于基礎年份的40.0%；稻蝦共作6年及以上有10.7%的農(nóng)戶不施基肥，只施分蘗肥和穗肥。