肥料配施對冷浸田單季稻產量及肥料效率的影響

陳建民， 王慧榮， 謝小聰， 施黎云， 陳凱， 徐欣欣， 唐旭

(1.泰順縣農業農村局，浙江 溫州 325500； 2.浙江省農業科學院 環境資源與土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021)

冷浸田是一類特殊的中低產田，在中國面積達200萬hm2，主要分布在江南山丘谷地、平原湖沼低洼地帶。由于長期受水浸漬，以地下水位高、還原性有毒物質多、有效養分低、土體構型發育不良等“冷、爛、毒、瘦”為主要特征的一類水田，在浙江省也有少量分布[1-2]。冷浸田土壤有機質含量高，其相應的氮素也處于較高水平，增產潛力巨大，故對其改造、治理，對保證國家糧食安全具有重大意義。養分供應是制約冷浸田水稻產量的重要因子，由于冷浸田土壤有效磷、鉀水平普遍較低，增施磷、鉀肥增產效果明顯，以往對冷浸田施肥多集中于土壤磷與鉀元素研究[3-5]，但對冷浸田不同肥料配施以提高產量與效率的研究尚鮮見報道。為此，2021年以泰順縣主要類型冷浸田為研究對象，通過不同肥料配施研究冷浸田單季稻產量及施肥效應，以期為促進冷浸田水稻生長和肥料合理施用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗在泰順縣羅陽鎮毛竹下村(27°32′40″N，119°41′45″E)進行。試驗田前茬作物為花生，耕層土壤(0～20 cm)pH 5.14、電導率 27.9 μS·cm-1、有機質31.3 g·kg-1、全氮1.41 g·kg-1、水解性氮113.7 mg·kg-1、有效磷23.5 mg·kg-1、速效鉀55.4 mg·kg-1。供試水稻品種為隆兩優1686。

1.2 處理設計

設4個處理：1)PK，磷鉀肥配施；2)NP，氮磷肥配施；3)NK，氮鉀肥配施；4)NPK，氮磷鉀肥平衡施肥。氮(N)、磷(P2O5)和鉀(K2O)肥施用量分別為210、60和120 kg·hm-2。磷肥、鉀肥作基肥一次性施入，氮肥分3次施用，基肥、分蘗肥、孕穗肥各占40%、40%和20%。小區面積30 m2，隨機區組排列，重復3次。各小區間設置塑料薄膜包裹田埂，單排單灌，避免串灌串排，試驗區域外圍設置保護行，各小區其他田間管理按當地常規栽培措施進行。水稻于5月1日播種育苗，6月13日移栽，9月27日收獲。

1.3 取樣與分析

采用手工收獲，籽粒和秸稈產量來源于整個小區。收獲的同時取植株樣品，經烘干、粉碎后用于植株養分分析。

土壤、植株中各養分含量按土壤農化常規分析方法測定[6]。其中：有機質采用重鉻酸鉀容量法，全氮采用凱氏定氮法，水解性氮采用堿解擴散法，有效磷采用碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法，速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度計法，電導率采用電位法(水土比例1∶5)，pH采用電位法(水土比例1∶2.5)；植株經硫酸-過氧化氫消煮，采用半微量蒸餾法測氮、釩鉬黃比色法測磷和火焰光度計法測鉀。

1.4 有關參數

收獲指數是指水稻收獲時籽粒產量與地上部生物量的比值，反映了作物同化產物在籽粒和營養器官上的分配比例以及作物群體光合同化物轉化為經濟產品的能力，是評價作物品種產量水平和栽培成效的重要指標。

肥料表觀利用率是指施肥水稻地上部養分吸收量與不施該種肥料水稻地上部養分吸收量之差占施肥量的百分率[7]。

養分內部利用率是指水稻籽粒產量與地上部養分吸收量的比值。它表示水稻每吸收單位養分所獲得的籽粒產量[7]。

肥料偏生產力是指單位投入的肥料所能生產的水稻籽粒產量[8]。

1.5 統計分析

試驗數據采用Excel軟件進行整理，并采用SAS統計軟件對數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 籽粒產量及其構成

在所有處理中，不施氮肥(PK)水稻籽粒產量最低，為4 552 kg·hm-2(表1)，施氮肥提高了水稻產量。與PK相比，施氮肥水稻籽粒產量提高38.7%。盡管NK處理籽粒產量顯著高于PK的，但與平衡施肥(NPK)處理沒有顯著差異，這主要是因為稻田本身有效磷含量比較高(23.5 mg·kg-1)，土壤自然供磷能力比較強。而NP處理籽粒產量比NPK處理顯著低8.2%，這主要是因為土壤含鉀量比較低(55.4 mg·kg-1)，不施鉀肥土壤供鉀能力不足。PK水稻產量占NPK處理的72.1%，說明在本試驗條件下氮肥增產貢獻率為27.9%，而磷肥、鉀肥的增產貢獻率只有1.7%和7.6%。這說明在本試驗條件下氮肥是限制產量的主要因子，其次是鉀和磷。NPK水稻有效穗與NK和NP處理相近，但比PK處理顯著高43.7%，而各處理間水稻收獲指數、千粒重和每穗實粒數沒有顯著差異。

表1 不同肥料配施處理的水稻籽粒產量及其構成

2.2 水稻氮含量及其吸氮量

施氮肥促進了水稻對氮的吸收(表2)。平衡施肥水稻籽粒、秸稈氮含量分別比不施氮處理高23.6%～33.7%和46.9%～54.2%。但各施氮處理間水稻籽粒和秸稈氮含量沒有顯著差異。與氮含量變化趨勢相似，施氮處理籽粒、秸稈吸氮量顯著高于不施氮處理，但施氮處理彼此間吸氮量沒有顯著差異。水稻籽粒中的氮占地上部吸氮量的66.7%～72.9%，平均為69.8%。

表2 不同肥料配施處理的水稻氮含量和吸氮量

2.3 水稻磷含量及其吸磷量

施磷肥提高了水稻籽粒中磷含量(表3)，尤其是平衡施肥處理，比不施磷(NK)處理顯著高46.7%，而各施磷處理間籽粒磷含量沒有顯著差異。各施肥處理間秸稈磷含量沒有顯著差異。這可能是因為土壤中磷含量比較高。施NPK處理水稻籽粒吸磷量與NP處理相似，比NK、PK處理顯著高50.0%和58.4%。但NK和PK處理間籽粒吸磷量沒有顯著差異。盡管NPK處理水稻秸稈吸磷量比PK的顯著高89.9%，但與NK和NP處理間沒有顯著差異。不施氮肥水稻籽粒和秸稈吸磷量比平衡施肥處理顯著降低，甚至在數值上低于不施磷處理，這主要是因為不施氮水稻籽粒和秸稈產量比較低(表1)。水稻籽粒中的磷占地上部吸磷量的63.0%～72.2%，平均為68.9%。

2.4 水稻鉀含量及其吸鉀量

水稻籽粒、秸稈中鉀含量分別為1.71～1.87 g·kg-1和14.4～23.7 g·kg-1，平均分別為1.81和18.9 g·kg-1(表4)。與不施鉀(NP)處理相比，PK、NPK處理的秸稈鉀含量顯著提高了64.6%和37.6%。在所有處理中，平衡施肥的水稻秸稈吸鉀量最高，比PK、NK、NP處理高31.0%、32.6%和70.0%。盡管NK和PK處理間水稻秸稈吸鉀量沒有差異，但均比NP處理顯著高28.2%和29.7%。結果表明，施鉀肥能顯著提高水稻秸稈中鉀含量和吸鉀量，但偏施鉀肥影響水稻對鉀的吸收和累積。水稻籽粒中的鉀僅占地上部吸鉀量的9.6%～14.3%，平均為11.8%，這說明水稻所吸收的鉀絕大部分儲存在秸稈中，秸稈還田可將水稻吸收的80%以上的鉀返還到稻田中。

表3 不同肥料配施處理的水稻磷含量和吸磷量

2.5 肥料效率

由于水稻對氮素不斷吸收，造成不施氮肥稻田土壤氮素虧缺55.6 kg·hm-2(表5)，施氮肥210 kg·hm-2，稻田氮素盈余量在106.2～111.3 kg·hm-2，平均108.8 kg·hm-2。在本試驗條件下，氮肥表觀利用率平均為21.7%，其中，NPK處理最高，為23.0%，其次是NK和NP處理。這說明偏施氮肥影響氮肥利用效果。在所有處理中PK處理氮素內部效率最高，為82.2 kg·kg-1，比施氮處理高34.8%～38.5%。施氮水稻的氮素內部利用率平均60.7 kg·kg-1，這說明在施氮肥條件下每生產100 kg籽粒，需要水稻吸收氮1.65 kg。每施1 kg氮肥，偏施氮磷肥、氮鉀肥水稻可以生產27.8和29.6 kg籽粒，而平衡施肥水稻可提高到30.1 kg籽粒。

表4 不同肥料配施處理的水稻鉀含量和吸鉀量

表5 不同肥料配施處理的氮素表觀平衡和氮肥效率

不施磷肥造成稻田土壤磷素虧缺44.2 kg·hm-2(表6)，施磷肥可以減少土壤磷素虧缺，甚至NP、PK處理還有盈余。平衡施肥處理磷肥表觀利用率為28.5%，而偏施氮磷肥，磷肥表觀利用率降低了15.7%，甚至偏施磷鉀肥處理磷肥表觀利用率為負值，這主要是因為缺氮嚴重降低了水稻產量，進而降低了水稻對磷的吸收和累積。在所有處理中，不施磷處理的磷素內部利用率最高，為333 kg·kg-1，比施磷處理高13.2%～36.4%。施磷處理的磷素內部利用率平均為277 kg·kg-1，這表明在施磷肥條件下每生產100 kg籽粒，需要吸收磷0.84 kg。每施1 kg磷肥，配施氮肥、鉀肥可以分別生產97.3和75.9 kg籽粒，而平衡施肥水稻可提高到105.3 kg籽粒。

表6 不同肥料配施處理的磷素表觀平衡和磷肥效率

不施鉀肥造成稻田土壤鉀素虧缺84.3 kg·hm-2(表7)，施鉀肥緩解了土壤鉀素虧缺(NPK)，甚至出現盈余(NK和PK)。平衡施肥處理的鉀肥表觀利用率為36.5%，而偏施鉀肥明顯降低了鉀肥表觀利用率。在所有處理中，NP處理鉀素內部利用率最高，為85.1 kg·kg-1，比施鉀處理高16.0%～34.7%。在施鉀肥條件下每生產100 kg籽粒，需要吸收鉀1.95 kg。每施1 kg鉀肥，偏施氮鉀肥、磷鉀肥可以分別生產51.7和37.9 kg籽粒，而平衡施肥水稻可提高到52.6 kg籽粒。

表7 不同肥料配施處理的鉀素表觀平衡和鉀肥效率

3 小結

在本試驗條件下，氮肥仍然是限制水稻產量的最主要因素，氮肥對水稻增產貢獻遠高于磷和鉀肥。施氮肥能顯著提高水稻群體有效穗，從而提高水稻籽粒產量。而施氮磷鉀肥對水稻收獲指數、穗粒數和千粒重沒有顯著影響。一般施肥條件下，作物所吸收的絕大部分氮和磷被存儲在籽粒中，而秸稈還田可以將水稻吸收的80%以上的鉀返回到土壤中。在平衡施肥條件下，水稻地上部氮、磷、鉀吸收量分別為103.8、61.1和137.1 kg·hm-2，氮、磷和鉀吸收量比例為1.7∶1.0∶2.2，生產籽粒6 315 kg·hm-2。氮肥、磷肥、鉀肥的表觀利用率分別為23.0%、28.5%和36.5%。每施1 kg氮肥、磷肥、鉀肥，可以生產籽粒30.1、105.3和52.6 kg。每生產100 kg籽粒，需要水稻吸收氮、磷、鉀分別為1.65、0.84和1.95 kg。