不同肥料配施對冷浸田單季稻產量及肥料效率的影響

謝小聰 施黎云 陳 凱 徐欣欣 王慧榮 陳建民

（泰順縣農業農村局，浙江泰順 325500）

冷浸田是一類特殊的中低產田，我國冷浸田面積達200萬hm2以上，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，是以地下水位高、還原性有毒物質多、有效養分含量低、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，其相應的氮素含量也處于較高水平，增產潛力巨大，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、速效鉀水平普遍較低，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素與鉀素研究[3-5]，但就冷浸田不同肥料配施對提高產量與效率的影響鮮見報道。為此，本研究于2021年以浙江省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 試驗概況

試驗在泰順縣泗溪鎮企石村（北緯 27°27′08″，東經 120°00′53″）進行，試驗地前茬作物為馬鈴薯，耕層土壤（0～20 cm）基本理化性狀：pH 值 5.84、電導率31.5μS/cm、有機質35.6g/kg、全氮1.93g/kg、水解性氮151 mg/kg、有效磷73.6 mg/kg、速效鉀 57.1 mg/kg。供試水稻品種為中浙優8號。

1.2 試驗設計

試驗共設4個處理，分別為無氮區（PK）、無鉀區（NP）、無磷區（NK）、平衡區（NPK）。 3 次重復，12 個小區，隨機區組排列，小區面積30 m2。各處理田塊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措施一致。

氮肥、磷肥和鉀肥折純施用量分別為210、60、120 kg/hm2。磷、鉀肥作基肥一次性施入，氮肥分3次施用，基肥、分蘗肥和孕穗肥各占40%、40%、20%。

水稻于2021年4月22日播種育苗，6月12日移栽，9月27日收獲，田間管理按當地常規栽培措施進行。

1.3 取樣與分析

采用人工收獲，記錄整個小區的籽粒和秸稈產量。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、植株中各養分含量均按土壤農化常規分析方法測定[6]。其中，土壤養分有機質測定采用重鉻酸鉀容量法，全氮測定采用凱氏定氮法，水解性氮測定采用堿解擴散法，有效磷測定采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法，速效鉀測定采用乙酸銨浸提-火焰光度計法，電導率測定采用電位法（水土比例1∶5），pH值測定采用電位法（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、火焰光度計法測鉀。

1.4 有關參數的計算

水稻收獲指數（HI）是水稻收獲時籽粒產量與地上部生物量的比值，即作物同化產物在籽粒和營養器官上的分配比例，反映了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。

肥料偏生產力（PFP）是指單位投入的肥料所能生產的水稻籽粒產量，計算公式如下：

式中，Y為施肥后所獲得的水稻籽粒產量，F代表肥料投入量。

養分內部利用率（IE）是指水稻籽粒產量與地上部吸氮量的比值，表示水稻每吸收單位養分所獲得的水稻籽粒產量，計算公式如下：

式中，Y是水稻籽粒產量，U為水稻收獲時地上部養分吸收量。

肥料表觀利用率（RE）指施肥水稻地上部養分吸收量與不施該肥水稻地上部養分吸收量之差占施肥量的百分率，計算公式如下：

式中，UF為水稻收獲時施肥處理地上部養分吸收量，U0為水稻收獲時不施某種肥料處理地上部該養分吸收量，F為肥料投入量。

1.5 統計分析

試驗數據采用Excel軟件進行整理、SAS統計軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 籽粒產量

由表1可知，處理P K水稻籽粒產量平均為7 477 kg/hm2，其他處理較處理PK水稻籽粒產量提高了2.7%～18.9%，其中處理NK、NPK增產達到了顯著水平，表明施氮可以提高水稻產量。各施氮處理間產量沒有顯著差異。處理PK產量占處理NPK的84.1%，說明在本試驗條件下氮肥的增產貢獻率為15.9%，而磷肥和鉀肥的增產貢獻率只有2.6%和13.6%。處理NPK水稻有效穗數與處理NK相當，但比處理PK顯著高45.0%。各處理間收獲指數、千粒重和穗粒數沒有顯著差異。

表1 不同施肥處理水稻籽粒產量及其構成

2.2 水稻氮含量及其吸氮量

由表2可以看出，處理PK水稻籽粒氮含量為9.63 g/kg，其他處理籽粒氮含量較處理PK提高了23.6%～32.9%，其中處理NPK達到顯著水平。與處理PK相比，施氮處理的秸稈氮含量顯著提高了78.5%～101.1%，但各施氮處理間秸稈氮含量沒有顯著差異。處理NPK水稻籽粒吸氮量與處理NK相當，分別比處理NP和PK顯著高24.1%和57.5%。處理NK籽粒吸氮量比處理PK顯著高43.8%。水稻秸稈吸氮量變化趨勢與籽粒吸氮量相似。在施氮條件下，水稻籽粒中的氮占地上部吸氮量的65.5%，而在不施氮條件下，氮收獲指數提高到75.7%。

表2 不同施肥處理對水稻氮含量和吸氮量的影響

2.3 水稻磷含量及其吸磷量

由表3可知，施磷肥可促進水稻對磷的吸收，處理NPK水稻籽粒磷含量和吸磷量比處理NK分別顯著高27.8%和30.9%。各施磷處理間水稻籽粒磷含量和吸磷量沒有顯著差異。各處理間水稻秸稈磷含量和吸收量也沒有顯著差異。施磷條件下，水稻籽粒中的磷占地上部吸磷量的73.9%，而在不施磷條件下，磷收獲指數降到66.8%。

表3 不同施肥處理對水稻磷含量和吸磷量的影響

2.4 水稻鉀含量及其吸鉀量

由表4可知，在所有處理中，處理NP水稻籽粒和秸稈中鉀含量均是最低的，表明施鉀肥可以促進水稻對鉀的吸收。與處理NP相比，處理NPK和處理PK秸稈鉀含量顯著提高了27.4%和21.1%。各施鉀處理籽粒和秸稈中鉀含量沒有顯著差異。處理NPK籽粒吸鉀量和秸稈吸鉀量分別比處理NP顯著高29.8%和59.5%，但與處理NK、PK沒有顯著差異。處理NP秸稈吸鉀量與處理NK、PK沒有顯著差異，但三者比處理NPK顯著低37.3%、24.9%和32.4%。在施鉀肥條件下，水稻籽粒中的鉀占地上部吸鉀量的12.7%，這說明水稻所吸收的鉀主要儲存在秸稈中，秸稈還田可將水稻吸收的80%以上的鉀重新返還到土壤中。

表4 不同施肥處理對水稻鉀含量和吸鉀量的影響

2.5 肥料效率

由表5可知，由于水稻對氮素的不斷吸收，處理PK土壤每年氮素虧缺95.1 kg/hm2，施氮肥土壤每年氮素均有盈余，其中處理NP盈余量達76.6 kg/hm2，其后依次為處理NK、NPK。處理NPK氮肥表觀利用率為40.3%，分別比處理NK、NP高9.5個百分點、22.1個百分點。在所有處理中，處理PK氮素內部利用率最高，為78.7 kg/kg，比施氮處理高33.4%～58.4%。而施氮處理氮素內部利用率平均為54.3 kg/kg，這說明在施氮肥條件下每生產100 kg籽粒，需要水稻吸收氮1.84 kg。表5數據還表明，每施1 kg氮肥，偏施氮磷肥和氮鉀肥分別可以生產籽粒36.6、41.2 kg，而平衡施肥可提高到42.3 kg[7]。

表5 不同施肥處理氮素表觀平衡和氮肥效率

由表6可知，由于水稻對磷素的不斷吸收，造成處理NK稻田土壤每年磷素虧缺62.2 kg/hm2，施磷肥可減少土壤每年磷素虧缺，甚至PK還有盈余。處理NPK磷肥表觀利用率為28.2%，而偏施肥造成磷肥效率顯著下降，甚至出現負值，說明偏施肥嚴重影響了水稻對磷肥的吸收和利用。在所有處理中以處理NK磷素內部利用率最高，為324.3 kg/kg，比施磷處理高了0.25%～25.65%。在施磷肥條件下每生產100kg籽粒，需要吸收磷0.349 kg。表6數據還表明，每施1 kg磷肥，偏施氮磷肥和磷鉀肥分別可以生產籽粒128.0、124.6 kg，而平衡施肥可提高到 148.1 kg。

表6 不同施肥處理磷素表觀平衡和磷肥效率

由表7可知，由于水稻對鉀素的不斷吸收，造成處理NP稻田土壤每年鉀素虧缺111.3 kg/hm2，施鉀肥可以緩解土壤鉀素虧缺。處理NPK鉀肥表觀利用率為42.7%，而鉀肥與氮磷肥配施鉀肥利用效率明顯降低。在所有處理中，鉀素內部利用率以處理NP最高，為84.9 kg/kg，比處理NPK高了36.7%。在施鉀肥條件下每生產100 kg籽粒，需要吸收鉀1.38 kg。表7數據還表明，每施1 kg鉀肥，偏施氮鉀肥和磷鉀肥分別可以生產籽粒72.2、62.3 kg，而平衡施肥可提高到74.1 kg。

表7 不同施肥處理鉀素表觀平衡和鉀肥效率

3 結論與討論

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率遠高于磷肥和鉀肥。施氮肥能顯著提高水稻群體有效穗數，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。在一般施肥條件下，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%以上的鉀返還到土壤中。在平衡施肥條件下，籽粒產量8 888 kg/hm2。氮肥、磷肥和鉀肥的表觀利用率分別為40.3%、28.2%和42.7%。每施1 kg氮肥、磷肥和鉀肥，可以生產籽粒 42.3、148.1、74.1 kg。 每生產 100 kg籽粒，需要水稻吸收氮肥、磷肥和鉀肥分別為1.840、0.349、1.380 kg[8]。