早秈稻機插秧同步側深施肥模式研究

呂和平 吳晨陽 潘志軍 周兵 吳小文 張小紅 余緒來 許有尊 吳文革

（1 廬江縣農業技術推廣中心，安徽 廬江 231500；2廬江縣金牛鎮農機管理站，安徽 廬江 231521；3 安徽省農業科學院水稻研究所，合肥 230031）

水稻機插秧同步側深施肥技術和新型緩（控）釋（失）肥料的推廣應用，給傳統施肥方式存在的諸多問題[1-3]的解決和肥料減量施用[4-5]帶來了希望。近年來，對單季稻（中稻和單季晚稻）機插秧同步側深施肥技術的應用研究報道較多[6-9]，而在雙季早稻上的應用研究報道相對較少[10]。本試驗以常規早秈稻浙輻203 為供試對象，通過實施機插秧同步側深施肥的2 種施肥模式和3個施肥量水平組合，并與機插秧常規高產栽培模式和省工栽培模式進行比較，研究不同施肥模式和施肥量水平對早秈稻產量、產量構成、大田莖蘗發育動態、肥料效率、生產成本和收益等指標的影響，以期篩選和優化早秈稻機插秧同步側深施肥的高產高效模式，為我國沿江雙季稻區早秈稻高產高效生產提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于 2019年在廬江縣郭河鎮廣寒村（117°6′38″E，31°17′24″ N）進行，試驗田前茬為雙季晚稻（冬閑），田塊土壤肥力均勻，肥力水平上等。土壤為河流沖積物發育形成的潴育型水稻土亞類沙泥田土屬沙泥田土種。耕層土壤質地為中壤，pH 值6.5，有機質 35.4 g/kg，全N 2.22 g/kg。

1.2 試驗材料

供試品種：浙輻203。

供試肥料：“紅四方”牌常規三元復合肥，總養分含量為 45%（15%N-15%P2O5-15%K2O）；“金正大”牌水稻控釋肥，總養分含量為48%（25%N-11%P2O5-12%K2O）；中化牌尿素，含 N 量 46%；中化牌氯化鉀，K2O 含量為60%。

供試機械：插秧機為井關PZ80D-25 型，機插同步側深施機械是在同一插秧機上加裝（湖南）龍舟2FH-8型水稻插秧同步精量施肥機（螺旋式）。

1.3 試驗設計

試驗設2 種施肥模式（A）與3個施肥量水平（B）組成的6個處理組合和3個對照（CK），共計9個處理。2種施肥模式：A1，常規肥料同步側深施肥，基施77% N、65% K 和全量P，穗期人工補施23% N 和35% K，全量養分用普通三元復合肥、尿素和氯化鉀配齊；A2，水稻專用控釋肥為主同步側深施肥，基施全量N、P 和65%K（N、K 養分少量不足用尿素和氯化鉀配齊），穗期人工補施35% K（氯化鉀）。3個施肥量水平：B1，當地早稻機插高產栽培的常用施肥量（純N 195 kg/hm2，P2O582.5 kg/hm2，K2O 165 kg/hm2）；B2，肥料減施 15%（純 N 166.5 kg/hm2，P2O570.5 kg/hm2，K2O 141.0 kg/hm2）；B3，肥料減施 30%（純 N 136.5 kg/hm2，P2O558.5 kg/hm2，K2O 115.5 kg/hm2）。CK1，機插秧常規高產栽培模式，用普通肥和高產栽培（肥料用量同B1），全部養分用普通三元復合肥、尿素和氯化鉀配齊，分次人工撒施，P 全部基施，N 肥50%基施、27%作分蘗肥、23%作穗肥，K肥65%基施、35%作穗肥；CK2，機插秧省工模式，肥料品種和用量同CK1，全部作基肥一次性人工撒施；CK3，空白對照，全生育期不施肥。為便于機插秧側深施肥操作，試驗采用大區實施，每個處理區長50 m、寬8.1 m（4 機幅），面積 405 m2，內設 3 次重復。區間做土埂，用塑料薄膜伸入犁底層10 cm 包裹土埂防竄滲；各處理區獨立排灌，試驗區四周設保護行2.5 m 以上。各處理機插行株距為25.0 cm×11.3 cm（35.2 萬叢/hm2），每叢插4～6 苗，插深2.5 cm。同時，在試驗區周邊建立機插秧和機插秧側深施肥示范區，進行生產過程的機械作業和人工用量考察記載。

1.4 機插同步測深施肥試驗區的設定施肥量達標控制方法

由于機插秧同步側深施肥機械的施肥定量精度無法與試驗處理設計值完全吻合，為保障各處理區的肥料實際施入量等于試驗處理設計值，本試驗采取2 項調控措施：①事先精準調試機械。經反復調試，使施肥機械每個施肥口的出肥量穩定達到試驗處理設計量的96%～99%，方可投入試驗操作。②分區稱量試驗設計肥料。將側深施肥所需肥料充分混合均勻后，再均分到已經調試和清理好的施肥機械每個肥料斗中，再開始進行機插秧同步側深施肥。當小區栽完時，將施肥機械各個料斗和導管中的少量剩余肥料（約1%～4%）取出集中，再人工均勻撒施到小區田面，以保證各區實際施肥量等同試驗處理設計量。

1.5 試驗過程

試驗采用大棚旱床培育毯狀秧苗，3月25日播種，暗化出苗后移至大棚秧床。秧田期管理同常規。試驗田于4月15—23日整田、筑土埂包膜劃小區。4月25日平整小區，后留薄皮水層，進行施肥，對照區人工施肥，施肥后用小型旋耕機械耖和肥料。4月26日機插秧和同步側深施肥，移栽秧苗平均葉齡為3.44 葉。試驗相關處理于5月8日施蘗肥，6月1日（平均葉齡10.6）施穗肥。各小區田間管水同機插栽培常規。7月26日分區收獲。生育期間強化病蟲害防治，各小區未發生明顯的病蟲危害。

1.6 主要考察記載內容及方法

栽后每個重復小區調查5 點共100 叢，測算栽插苗數，并標定有代表性2個點共20 叢樣本，連續觀察記載莖蘗動態、出葉速度等；收割前，每區調查5 點共200 叢，計數有效穗，取10 叢均樣考察產量結構、經濟性狀和莖節發育情況等；分小區收獲，測標準水分實產。同時，在試驗區周邊的試驗處理同類型示范區，同步記載生產過程的機械作業和人工用量等。

1.7 數據處理

各個處理數據均為3 次重復結果，采用Excel 2020 軟件記錄數據和繪圖，采用SPSS Statistics17.0 軟件進行數據統計分析，采用最小顯著極差法（LSD）進行差異顯著性檢驗（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同處理的產量性狀表現差異

從表 1 看出，側深施肥處理 A1B1、A1B2、A2B1、A2B2 產量較高，分別較 CK1 增產 0.59%、1.09%、-2.28%、-2.08%，均未達到顯著水平；分別較CK2 增產5.84%、6.36%、2.82%、3.04%，A1B1、A1B2 的增幅達極顯著水平，A2B1 和A2B2 的增幅未達顯著水平。A1B3較CK1 減產3.69%，達顯著水平；較CK2 增產1.34%，未達顯著水平；較A1B1、A1B2 顯著減產，與A2B1、A2B2、A2B3 相 比 差 異 不 顯 著 。A2B3 較 CK1 減 產6.48%，達極顯著水平；較CK2 減產1.59%，未達顯著水平；較 A1B1、A1B2 極顯著減產，較 A2B1 和 A2B2 顯著減產。A 處理 2個水平間（A1、A2）產量差異弱顯著（無差別概率為 0.0421）；B 處理 3 水平間（B1、B2、B3）差異存在顯著水平（無差別概率為 0.0270），其中，B1、B2 均較 B3 極顯著增產，B1 與 B2 產量無顯著差異；2個試驗處理因子（A、B）對產量的互作效應不顯著。

表1 不同處理產量和產量性狀表現的差異分析結果

處理因子間方差分析結果表明，有效穗數、每穗粒數、結實率、千粒重間和理論產量等產量性狀表現值在不同處理間差異達到極顯著水平。在A 處理2個水平（A1、A2）間，每穗粒數、結實率、千粒重和理論產量表現為A1＞A2，經LSD 檢驗，只有千粒重、理論產量的差異達顯著水平，其余性狀差異不顯著；有效穗數A1＜A2，LSD 檢驗差異不顯著。在 B 處理 3 水平（B1、B2、B3）間，有效穗數、每穗粒數、千粒重、結實率和理論產量平均值表現為B1＞B2＞B3。經LSD 檢驗，有效穗數、理論產量在3個處理水平間的差異未達顯著水平；每穗粒數在 B1 與 B3 間差異顯著，B1 與 B2、B2 與 B3 間差異不顯著；千粒重在B1 與B3 間差異達極顯著，B1與B2 間差異顯著，B2 與B3 間差異不顯著；結實率B1＜B2＜B3，經 LSD 檢驗，各處理間差異未達顯著水平。2個試驗處理因子（A、B）對有效穗數、每穗粒數、千粒重和理論產量的互作效應不顯著，對結實率的互作效應達顯著水平。

2.2 不同處理的群體莖蘗發育動態表現

從圖1 看出，各處理間大田群體莖蘗數變化曲線的峰值和升降速度差異明顯，展現了各處理水平的田間群體莖蘗數發育特征和實際變化規律。根據田間主莖出葉速度記載數據分析，供試品種在本試驗處理水平下，除CK3 外，其余各處理的主莖出葉速度和主莖伸長節間數差異不大，主莖葉片總數平均值均在12.75±0.19 之間，主莖伸長節間數平均值為 4.15±0.15，有效分蘗的理論臨界葉齡為8.50±0.12（對應日期為5月19日±1 d）；CK3 處理的平均主莖葉片總數為12.30，主莖伸長節間數平均值為4.00，有效分蘗的理論臨界葉齡為8.30（對應日期為5月22日）。

圖1 各處理田間群體莖蘗發育動態

依據田間定點觀測記載數據，結合圖1 莖蘗動態曲線擬合分析，將各處理群體莖蘗發育動態的主要指標分析匯總結果列于表2。從表2 可以看出，栽后緩苗天數以 A1B1 和 CK2 最長，CK1 和 CK3 最短，A1＞A2，B1＞B2＞B3。栽后死苗率 CK2 最高達 44.1%，CK1 最低為5.8%，CK3 為9.6%；側深施肥處理的死苗率都很高，達 21.4%～25.3%，其中，A1 處理略高于 A2 處理，B 處理各水平間差異不明顯。大田分蘗始期和高峰苗日期，A1 處理明顯遲于A2 處理，均遲于CK1。A2 處理和CK1、CK3 的大田有效分蘗終止期與理論臨界葉齡基本重合，A1 處理和CK2 較理論臨界葉齡日延后2～4 d。大田分蘗數為 A1＞A2，B1＞B2＞B3；分蘗成穗占比為A2＞A1，B2＞B1＞B3；總成穗率和分蘗成穗率均為 A1＞A2，B3＞B2＞B1。

表2 各處理田間群體莖蘗發育動態指標記載結果分析匯總

上述結果表明，早稻毯苗機插適當運籌基肥、蘗肥和穗肥（CK1），可縮短栽后緩苗期，降低栽后死苗率，實現早分蘗、早夠苗，增加總有效穗數。全量肥料一次性基施（CK2）或大量基施（A1、A2 處理），會產生不同程度的肥害燒苗問題，造成栽后死苗比率大幅上升、緩苗時間延長，分蘗始期、高峰苗日期和有效分蘗終止期相對延后；采用機插同步側深施肥，能夠大幅減輕前述負面影響（與CK2 比），尤其是應用專用控釋肥效果更好（A2 與A1 比），但仍需完全解決存在的肥害燒苗問題。

2.3 投入、產出效益（效率）比較

2.3.1 投入、產出測算

由于試驗區面積相對較小，試驗中的機械、人工作業效率和投入量，不能代表大田生產的真實水平，為此，在試驗田周邊設立了與試驗同類處理的早稻常規毯苗機插和同步側深施肥大面積生產示范區，全程記載各農藝環節的生產資料和機械、人工投入情況，重點考察機插秧、同步側深施肥、各期肥料施用的機械和人工等實際使用量，用作本試驗同類處理的替代值，據此統計測算結果見表3。試驗區產值為各處理的實產稻谷按2019年度國家早秈稻保護價（2.40 元/kg）測算；商品肥料總用量，為試驗各處理的大田期實際用量，肥料費用按各商品肥料在當地市場的均價[45%（15-15-15）復合肥 2 350 元/t，48%（25-11-12） 水稻專用控釋肥3 000 元/t，46%尿素 2 250 元/t，60%氯化鉀 2 650 元/t測算]。機械作業用時，僅為機插秧或機插同步側深施肥的作業時間，按示范區的實際作業用時測算；機械作業費，按當地機插秧和機插同步側深施肥作業的社會化服務平均價格（包含機手勞務費）測算；因在本試驗肥料處理水平范圍內，施肥量對機插同步側深施肥的作業效率影響不大，各處理未作區分測算。用工，包括機插秧和同步側深施肥的起秧、運秧、上機添秧、拌肥、加肥以及各期肥料人工施用等插秧、施肥農藝環節的全部用工，不含插秧機機手及其他農藝環節用工；工資額按當地稻田勞務工資的中值（100 元/工日）測算。

表3 各處理的投入、產出調查測算結果統計（按1 hm2 面積算）

2.3.2 投入、產出效益（效率）比較

由于本試驗設計的處理差異僅在機插秧和施肥兩個環節，各處理和CK 在其他生產和田間管理環節的農藝措施及其機械、人工、物資等方面的投入都基本一致。因此，可采用差減法[11]估算產值、經濟效益等指標的試驗處理效應值。各處理的稻谷產值、機插秧和施肥成本，以及按NOVOA 等[12-13]方法估算的NPK 肥料農學效率，分別與CK1 和CK2 進行差減比較，結果見表4。

表4 早稻機插測深施肥的投入、產出的效率和效益比較

由表 3 和表 4 看出，A1B1 和 A1B2 的產值高于CK1，其余各處理全部低于CK1，多數高于CK2，處理間差異與前述的產量差異一致。投入上，機插秧同步側深施肥處理的作業用時較CK 處理多14.5%；插秧和施肥環節用工全部少于CK1，差別在于人工施肥次數和施肥量。成本上，除A2B1 高于CK1 外，其余處理均不同程度低于CK1；A2 高于A1，是因A2 使用的水稻專用控釋肥價格較常規肥料高，抬升了成本；B 處理中，B1＞B2＞B3，是因肥料用量存在差異。

NPK 肥料農學效率比較表明：CK1 的NPK 肥料農學效率為 9.94 kg/kg，已達到較高水平[13]，A1B3、A2B3、A1B2、A2B2 和 A1B1 高于 CK1，A2B1 低于 CK1；各處理全部高于CK2。本試驗CK2 最低，表明把全部肥料作基肥一次性撒施的肥料報酬最差；A1＞A2，表明該處理在后期補施穗肥能提高肥料報酬；B3＞B2＞B1，表明降低施肥量可提高肥料報酬。

經濟收益比較表明：最好的是A1B2 處理，分別較CK1、CK2 增收 631.84 元/hm2和 1 505.23 元/hm2；其次是 A1B1，分別較 CK1、CK2 增收 186.05 元/hm2和1 059.44 元/hm2；其余處理雖較CK2 不同程度增收，但均較CK1 減收。表明早稻機插側深施肥，在減少肥料總量15%的情況下經濟收益最好。最差的是CK3，表明不施肥或把全部肥料作基肥一次性撒施的經濟收益都較差。A 處理中，A1 平均收益大幅高于A2，表明采用價格相對較低的常規肥料，進行基、蘗肥全量側深基施并在后期補施穗肥，比選擇價格較高的專用肥料進行一次性側深基施的經濟收益好很多。B 處理中，B2＞B1＞B3，表明早稻機插側深施肥，將肥料總量減少15%的處理經濟收益高于全量施和30%減量施。

3 小結與討論

本試驗結果表明，A1 施肥模式產量水平、產值、經濟收益和肥料農學效率均高于A2 模式，高于或接近CK1，顯著高于CK2；其生產成本顯著低于A2 和CK1。A1 模式下的群體有效穗數、結實率、千粒重和總成穗率、分蘗成穗率均高于A2 模式；A2 模式的產量水平、產值、經濟收益和肥料農學效率要高于CK2，顯著高于CK3。這些結果表明，早稻機插栽培，應用A1 模式選用常規肥料，比選用專用控釋肥料能降低生產成本，增加大田分蘗成穗和有效穗數，提高結實率和粒質量，進而提高產量、效益和肥料報酬率[14]。

3個施肥量水平比較結果表明，減肥15%的處理（B2）產量、產值和經濟收益高于全量施肥處理（B1），顯著高于減肥30%的處理（B3），產量超CK1。因此建議在生產上，早稻機插秧實施同步側深施肥，肥料減量的下限可設定在15%以上，上限以選擇20%左右為宜[4]，不宜達30%。

對各處理群體莖蘗發育動態研究發現，機插秧同步側深施肥，在栽后易出現嚴重肥害燒苗現象，栽后死苗率達 21.4%～25.3%，是 CK1 的 3.7～4.4 倍。主要原因是肥料全量或大部分基施，數量較大，現有施肥機械埋肥不徹底，部分露肥，導致田面肥料濃度過大，出現燒根燒苗問題[5]，造成栽后死苗比率大幅上升、緩苗時間延長，分蘗始期、高峰苗日期和有效分蘗終止期相對延后，導致其大田群體莖蘗消長變化規律與常規機插秧生產有明顯差異。對此建議，繼續加強早稻毯苗機插側深施肥的整田標準、機械裝備改進優化、適用肥料產品、肥料合理運籌和配套農藝技術等方面研究[15-19]。

依據本試驗結果，篩選出早秈稻高產高效栽培的最佳組合模式為A1B2，其單產水平達9 065.3 kg/hm2，分別較CK1、CK2 增產1.09%和6.36%；經濟收益分別較 CK1、CK2 增加 601.14 元/hm2和 1 571.42 元/hm2；施肥總量較CK1 和CK2 減少 15%；用工較CK1 減少1.72 工日/hm2，較 CK2 只多 0.23 工日/hm2；生產成本較CK1、CK2 分別降低 367.56 元/hm2和 269.76 元/hm2。該施肥模式具體為：普通肥減量15%（實際養分用量為純N 166.5 kg/hm2，P2O570.5 kg/hm2，K2O 141.0 kg/hm2，用普通三元復合肥、尿素和氯化鉀配齊），機插秧同步側深施用 77% N、100% P 和 65% K，人工撒施 23% N 和35% K 作穗肥。