淮北地區水稻化肥減量增效施肥技術探討

汪源 許軻 趙晨 陳芹 許方甫 姜恒鑫 霍中洋*

（1揚州大學/江蘇省作物栽培生理重點實驗室/江蘇省糧食作物現代產業技術協同創新中心/水稻產業工程技術研究院/揚州大學農業農村部長江流域稻作技術創新中心，江蘇 揚州225009；2江蘇徐淮地區淮陰農科所，江蘇 淮安223001；3東?？h農業技術推廣中心，江蘇 東海222300；第一作者：chinawendell＠126.com；*通迅作者：huozy69＠163.com）

水稻是江蘇的主要糧食作物之一，常年播種面積220萬hm2?；适┯脤λ驹霎a豐收和糧食安全發揮了巨大作用，但化肥大量投入也對糧食主產區產生了一系列不良影響，如農業面源污染嚴重、水體富營養化、土壤養分非均勻化加劇、農產品品質下降和溫室氣體排放增加等，使作物產量難于實現可持續增長[1]。近年來，隨著綠色農業的發展和“一控兩減三基本”目標的提出，在水稻生產上推廣化肥減量增效技術尤為重要，水稻精確定量施肥技術、水稻側深施肥技術等的研發應用，使水稻生產化肥用量逐年遞減，化肥利用率顯著提高，但總體上化肥用量仍然處于高位，而且我國主要農作物氮肥平均利用率僅為34.4 %，遠低于發達國家的50%～70%[2-4]。為此，2020年在測土配方施肥的基礎上，開展了豐卉尿素、吉多素、增效控失肥組配在直播稻、機插稻上的應用效果試驗，以期提出一種全新化肥減量增效施用方法，為淮北地區水稻化肥減量增效和水稻產量品質提升提供新的技術。

1 材料與方法

1.1 試驗點概況

試驗于2020年5月至10月在江蘇省東?？h駝峰鄉后烏墩村稻田（34°58′N，118°82′E）進行。該試驗點位于淮北地區，境內多平原，有魯南河自西向東流經全境，屬北亞熱帶溫濕氣候區，雨水充沛，日照充足。土壤為砂漿黏土，地力中等，前茬小麥，產量6 857.85 kg/hm2。土壤含氮2.29 g/kg，堿解氮4.46 mg/kg，速效磷70.1 mg/kg，速效鉀538 mg/kg。氣象數據見表1。

表1 2020年水稻季溫度、光照時長和降雨量

1.2 試驗材料

供試肥料：增效控失肥（N-P2O5-K2O：23-8-15，以下稱控失肥）由中鹽安徽紅四方股份有限公司生產；豐卉尿素由南京正美實農化有限公司生產并提供；吉多素為湖北吉多素生態農業科技有限公司生產（5 kg/袋，SiO2≥20%、CaO≥26%、MgO≥8%、P2O5≥12%）；常規復合肥（N-P2O5-K2O：15-15-15）由江蘇奔牛肥業有限公司提供；常規尿素（含N46%）購自本地市場。

供試品種：連粳15號，屬中熟中粳稻，由江蘇省連云港市農科院選育；南粳5718，屬中熟中粳稻，由江蘇省農業科學院糧食作物研究所、江蘇神農大豐種業科技有限公司選育，優質食味稻品種。

1.3 試驗設計

試驗設2種栽培方式：直播（連粳15號）和機插（南粳5718）。直播稻和機插秧根據施肥的不同各設4個處理，隨機區組排列，小區面積13 m2，塑料薄膜包埂，防滲漏。機插秧播種時間5月21日，移栽時間6月15日，基本苗90萬/hm2，秧齡25 d，10行區；直播稻播種時間6月15日，基本苗150萬/hm2，人工模擬機條播，10行區。各處理具體肥料運籌見表2。

表2 各處理基肥和追肥種類、氮磷鉀養分比例及用量

1.4 測定項目及方法

1.4.1 莖蘗動態及生育期

記錄各個處理的主要生育時期（播種期、移栽期、拔節期、始穗期、成熟期）的莖蘗數和具體日期。

1.4.2 產量

收獲前每小區調查100叢，計算有效穗數；各小區按平均穗數取10叢調查每穗粒數、結實率與測定千粒重，計算理論產量，成熟后實收測產。

1.4.3 稻米品質

水稻成熟收獲后脫粒曬干，后每個處理（含重復）各取凈稻谷500 g，依照GB/T17891-2017測定稻米的糙米率、精米率、整精米率、堊白度、直鏈淀粉含量、蛋白質含量等。

1.4.4 土壤基本肥力狀況

在試驗前1年作物收獲后收集耕層土壤（0～20 cm）樣品，用“S”形采樣法，采集15個樣點，混合均勻，把根系去除后帶回室內風干保存。土壤樣品測定pH、有機質含量、全氮含量、陽離子交換量、堿解氮含量、有效磷含量和速效鉀含量 等7項指標，測試方法均參照《土壤農化分析》。

1.5 數據處理

用Microsoft Excel軟件進行數據錄入與計算，用SPSS 23.0軟件統計分析。

2 結果與分析

2.1 對淮北粳稻生育期和莖蘗動態的影響

2.1.1 對生育期的影響

由表3可知，全生育期不同施肥處理間存在明顯差異。連粳15號作直播，A1、A2、A3處理分別比CK1短4 d、2 d和3 d；南粳5718作機插，B1、B2、B3處理分別較CK2短4 d、1 d、2 d。說明適當減少氮肥用量能夠促進水稻早熟，同時增加硅、鈣、鎂等微量元素對生育期的縮短也有一定作用。本試驗中，“控失肥+豐卉尿素+吉多素”配合施用更有利于水稻早熟，這對下茬作物適期播種極為有利。

表3 不同新型肥料組配方式對淮北地區粳稻主要生育期的影響

2.1.2 對莖蘗動態的影響

從表4可見，不同處理間主要生育期的莖蘗動態差異顯著，拔節期、始穗期莖蘗數表現為CK1＞A2＞A3＞A1、CK2＞B2＞B3＞B1，成熟期穗數也表現相同趨勢。由此表明，施用常規尿素和復合肥對促進分蘗比施用控失肥和豐卉尿素的效果要明顯。

表4 不同新型肥料組配方式對淮北地區粳稻主要生育期莖蘗動態的影響 （單位：10·4hm-2）

2.2 對淮北粳稻產量及構成因素的影響

從表5可見，處理間產量差異顯著。連粳15作直播，產量以A1處理最高，為9.43 t/hm2，分別較A2、A3和CK1增加0.16、0.38、0.51 t/hm2，A1、A2、A3分別較CK1增產5.7%、3.9%、1.5 %。南粳5718作機插，產量以B1處理最高，為10.71 t/hm2，分別較B2、B3、CK2增加0.17、0.40、0.62 t/hm2，B1、B2、B3分別較CK2增產6.1%、4.5%、2.2%。由此表明，在本試驗范圍內，“控失肥+豐卉尿素+吉多素”處理增產效果好于“控失肥+常規尿素+吉多素”和“復合肥+豐卉尿素+吉多素”處理。

從表5可見，不同肥料組配對參試品種單位面積有效穗數、穗粒數、總穎花量、結實率、千粒重等產量構成因素均有不同程度影響。連粳15號作直播，單位面積穗數表現為CK1＞A2＞A3＞A1，每穗粒數表現為A1＞A2＞A3＞CK1，總穎花量表現為A2＞A1＞CK1＞A3，結實率表現為A1＞A2＞A3＞CK1，千粒重表現為A1＞A3＞A2＞CK1。表明施用常規復合肥和尿素有利于增加單位面積穗數，控失肥、豐卉尿素、吉多素等配合使用增加穗粒數、提高結實率和千粒重效果明顯。南粳5718作機插表現為相同的趨勢，有效穗數表現為CK2＞B2＞B3＞B1，穗粒數表現為B1＞B3＞B2＞CK2，總穎花量表現為CK2＞B2＞B3＞CK2，結實率表現為B1＞B3＞B2＞B1，千粒重表現為B1＞B2＞B3＞CK2。

表5 不同新型肥料組配方式對淮北粳稻產量及產量構成因素的影響

2.3 對淮北粳稻稻米品質的影響

從表6可見，各處理的糙米率差異不顯著，但控失肥、復合肥與豐卉尿素配合施用處理糙米率低于控失肥、復合肥與常規尿素配合施用處理；各處理整精米率，連粳15號作直播，以氮肥用量最大的CK1最高，南粳5718作機插以CK2最高，A1和B1處理較低；堊白粒率表現為CK1＞A2＞A3＞A1、CK2＞B2＞B3＞B1，堊白度表現為CK1＞A3＞A2＞A1、CK2＞B3＞B2＞B1，兩種方式基本一致；直鏈淀粉含量表現為CK1＞A2＞A3＞A1、CK2＞B2＞B3＞B1，蛋白質含量表現為CK1＞A2＞A3＞A1、CK2＞B2＞B3＞B1。可見，氮肥用量增加對提高糙米率、整精米率和蛋白質含量有一定效果，而控失肥、豐卉尿素、吉多素等配合使用對降低堊白粒率、堊白度和直鏈淀粉含量也起到一定作用，能夠改善稻米外觀和食味品質。這與以往的研究發現氮肥用量提高可以顯著提高稻米加工品質和外觀品質，但顯著降低食味品質相一致[5]。

表6 不同新型肥料組配方式對淮北粳稻稻米主要品質指標的影響 （單位：%）

2.4 對淮北土壤基本肥力狀況的影響

從表7可見，施用復合肥各處理的土壤pH值低于施控失肥的處理，各處理耕層土壤含鹽量與pH值變化基本一致；各處理土壤全氮、堿解氮隨氮肥用量的增加而增加；各處理土壤有機質變化不明顯；各處理有效磷，直播稻以A3處理最大，機插稻以B3處理最大，CK1、CK2分別次之，A1與A2、B1與B2相差不大；各處理土壤速效鉀、緩效鉀，施復合肥的處理均高于施控失肥處理；配施吉多素處理土壤有效硅、交換性鈣、交換性鎂含量均高于對照。

表7 不同新型肥料組配方式對淮北土壤基本肥力狀況的影響

2.5 對淮北粳稻經濟效益的影響

從表8可以看出，A1、A2、A3處理分別較CK1增產5.7%、3.9%、1.4%，B1、B2、B3處理分別較CK2增產6.2%、4.5%、2.2%。A1、A2、A3處理單位面積產值分別比CK1高1332.15、898.95、331.05元，B1、B2、B3處理單位面積產值分別比CK2高1 611.45、1188.3、581.85元。各處理肥料投入成本不同，其他成本投入相同（分直播、機插），直播各處理總成本A3＞A1＞A2＞CK1，機插各處理總成本B3＞B1＞B2＞CK2。從產投比看，A3、B3處理最小，A2、B2處理最大。從各處理的經濟效益來看，直播以A1處理最大，較CK1增加7.7%，A2處理次之，較CK1增加6.6%，A3處理較CK1降低5.2%；機插各處理經濟效益與直播各處理表現一致，B1處理最大，較CK2增加9.0%，B2處理次之，較CK2增加8.6%，B3處理較CK2降低2.3%。表明控失肥與豐卉尿素、常規尿素、吉多素組配施用增產增效明顯，而復合肥與豐卉尿素、吉多素組配雖然增產但效益下降，這與肥料投入成本增加有關。

表8 不同新型肥料組配方式對淮北粳稻經濟效益的影響

3 結論與討論

3.1 新型肥料組配與化肥減量增效

本試驗中采用的“紅四方”增效控失肥，是中國科學院合肥物質科學研究院針對減少復混（合）肥料施用后揮發、徑流和淋溶等損失而研制的一種基于內質分子網的新型復合肥料，在復混（合）肥料生產過程中添加化學養分控失劑生產出來?？厥┦抢靡环N天然材料和生物高分子材料精準復配后經輻射改性而成，可以通過其特有的理化性質控制肥料養分損失，具有肥料持續時間長、養分利用率高等優點[6]。豐卉尿素由常規尿素和含有多種活性基團的有機質組合而成，它可根據作物所需營養規律釋放養分，流失少、肥效長，可以提高農作物品質、口感、產量、抗逆性。姚義等[7]認為，在生產中“豐卉”尿素較常規尿素施用量減量20%～40%仍可取得較高產量水平。吉多素是一種中微量元素肥料，富含硅、鈣、鎂、磷及鉬、鋅，可以調節土壤酸化、降低土壤鹽漬化，增強農作物抗逆性和改善品質。因此，用上述新型肥料組配可以有效降低化肥用量，促進農作物產量和品質提高。

A1、A2、A3處理氮肥用量分別較CK1減少26.25、9.00和17.25 kg/hm2，減少幅度分別為9.2%、3.2%和6.1%；磷肥用量A1、A2處理均較CK1減少46.50 kg/hm2，減幅達41.3%，A3處理較CK1增加18 kg/hm2，增幅為16%；鉀肥用量A1、A2處理均較CK1減少22.5 kg/hm2，減幅為20%，A3處理與CK1用量一致。B1、B2、B3處理氮肥用量分別較CK2減少43.50、26.25、34.50 kg/hm2，減幅分別為13.6%、8.2%、10.3%；磷肥用量B1、B2處理均較CK2減少46.50 kg/hm2，減幅達41.3%，B3處理較CK2增加18.00 kg/hm2，增幅為16.0%；鉀肥用量B1、B2處理均較CK2減少22.50 kg/hm2，減幅為20.0%，B3處理與CK2用量一致。由此可知，“控失肥+豐卉尿素+吉多素”配合使用，直播條件下，在氮肥減少9.2%、磷肥減少41.3%、鉀肥減少20.0%的情況下，仍能較對照增產5.7%；“控失肥+常規尿素+吉多素”在氮磷鉀適當減少的情況下，仍可增產3.9%；A3處理在氮、磷、鉀均增加的情況下，較A1、A2處理減產，且效益低于CK1。南粳5718作機插各處理表現與連粳15作直播各處理具有一致性。本試驗范圍內，A3、CK1和B3、CK2存在磷、鉀肥投入超量問題。因此，過量的磷、鉀肥并不能對當季水稻產量提高起促進作用，但各處理配合施用吉多素，能有效提高土壤中有效硅、交換性鈣、交換性鎂、有效磷的含量。

3.2 不同新型肥料組配與稻米品質提升

隨著人們生活水平的提高，稻米作為主要口糧，越來越注重蒸煮食味品質、營養品質和衛生品質，這些指標均可通過栽培技術進行調節。生產中氮肥的大量使用，在一定范圍能夠提高水稻產量，增加稻米蛋白質含量，提高營養價值，但往往造成大米的食味變差，適口性變劣[8]。本試驗結果表明，無論是連粳15號直播，還是南粳5718機插，氮肥用量增加，糙米率、整精米率、堊白粒率、堊白度、直鏈淀粉含量、蛋白質含量增加，而堊白粒率、堊白度和直鏈淀粉含量增加會造成外觀和食味品質下降。因此，控失肥、豐卉尿素、吉多素組配的各處理較對照氮肥減量，中微量元素增加，可以改善連粳15號和南粳5718的外觀和食味品質。

總之，本試驗結果表明，“控失肥+豐卉尿素+吉多素”“控失肥+常規尿素+吉多素”和“復合肥+豐卉尿素+吉多素”配合使用較僅施常規復合肥和尿素的處理均能不同程度增產和改善稻米品質，但“復合肥+豐卉尿素+吉多素”配合使用其施肥成本增加，效益要低于對照。而“控失肥+豐卉尿素+吉多素”和“控失肥+常規尿素+吉多素”這兩種組配方式能夠將化肥減量增效與水稻產量提高和品質提升有機結合，具有較好的示范推廣價值。