我國水稻不同產區施氮量與產量分析比較

閆聰碩 楊莉莉 周奇 陳林 支金虎

摘要：為明確我國水稻不同產區施氮量與產量的關系，通過對中國知網數據庫相關文獻數據進行分析，對我國5 個不同地區水稻施氮量和產量進行相關分析，并對其偏生產力進行比較。結果表明：在農戶習慣施肥水平內，我國水稻施氮量與產量呈顯著正相關關系，全國平均施氮量為194.5 kg/hm2，平均產量為8 427.4 kg/hm2；IV區—長江中下游地區的產量最高，且施氮量與產量顯著正相關；II區—華北平原和中西部地區施氮量最高，達248.6 kg/hm2；III區—西南地區氮肥偏生產力最高，達53.5 kg/kg。II區—華北平原和中西部地區通過調控其他措施來增加水稻產量的潛力較大。

關鍵詞：水稻；不同產區；施氮量；產量

中圖分類號：S511；S143.1? ? ?文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2023）01-0017-04

水稻是三大糧食作物之一，對解決人類溫飽問題發揮重要作用。據世界糧農組織最新統計數據，世界上有140 多個國家種植水稻[1]，通過對近11 a（2010—2020年）平均值排在前20位的國家的水稻種植面積、總產量、單位面積產量進行統計，中國平均種植面積為3 053萬hm2，占世界總種植面積的18.8%，居世界第二；水稻總產量較高的國家分別是中國、印度、印尼、孟加拉國等，中國總產量平均為1.39 億t，占世界總產量的19.0%，居世界第一位；我國單位面積產量平均為6.85 t/hm2，居世界第12 位，雖高于世界平均水平4.52 t/hm2，但與澳大利亞、埃及、美國等相比仍有一定差距。施肥是提高作物產量的一項有效措施，很多研究認為糧食產量增長的50%來自肥料投入[2]，特別是氮肥投入在所有肥料投入中的占比最大[3]。已有很多關于施肥量與水稻產量關系的研究，朱莉等[4]發現低氮條件下水稻產量比高氮條件下水稻產量高；王汝丹等[5]認為雜交水稻產量總體隨著氮肥施用量增加而顯著提高；胡昌高等[6]研究認為隨施氮水平增加，水稻有效穗數逐漸遞增，產量也呈遞增趨勢。這些研究均認為施肥量與水稻產量有一定的相關關系。水稻在我國種植范圍很廣，30個省市區均有水稻種植。但受氣候、種植制度、土壤肥力等因素影響，各個地區的施肥量和單位面積產量差異很大。目前，關于施肥量與水稻產量關系的研究大多集中于某一地點，而少見按水稻種植劃分區域進行研究的報道。結合我國水稻種植五大區域，通過查閱文獻對其施肥量和產量的關系進行分析，旨在明確不同水稻種植區域施肥量與產量的關系，以期為不同地區水稻生產提供指導。

1 材料與方法

1.1 數據來源

在中國知網數據庫中通過搜索主題“水稻”“施肥”文獻146 篇，篩選出當地習慣施肥量或常規施肥量并有產量的文章80 篇。鑒于氮肥研究較多，僅統計氮肥施用量與水稻產量數據。

根據韓天富[2]等研究方法，將我國稻田劃分為5個不同的種植區，分別為I區：北方和東北地區，包括黑龍江、吉林、遼寧、內蒙古；II區：華北平原和中西部地區，包括河南、河北、北京、天津、山西、陜西、甘肅、寧夏、新疆；III區—西南地區，包括貴州、云南、四川、重慶；IV區—長江中下游地區，包括安徽、湖南、湖北、江蘇、江西、上海、浙江；V區—華南地區，包括福建、海南、廣西、廣東。分別對5 個不同區域的水稻施肥量和產量進行統計分析。

1.2 計算及作圖

數據在Excel和SPSS中進行分析處理，作圖用Excel。

2 結果與分析

對80 篇文獻中的施氮量（x）與產量（y）進行相關性分析（圖1），全國水稻平均施氮量為194.5 kg/hm2，平均產量為8 427.4 kg/hm2，且施氮量與產量擬合的二次方程比一次方程相關性更好，R2達極顯著水平，表明隨著施氮量的增加產量呈先增加后降低的趨勢。

對I區水稻施氮量與水稻產量進行相關性分析，擬合的的二次曲線為y=-0.052 6x2+29.705x+4 898.5（R2 =0.254 1），其相關性系數優于一次方程的相關性系數（圖2）。I區平均施氮量為180.1 kg/hm2，平均產量為8 476.2 kg/hm2，施氮量低于全國平均水平，產量高于全國平均水平，表明該區氮肥偏生產力相對較高。

對II區水稻施氮量與水稻產量進行相關性分析（圖3），其一次方程較二次曲線更符合實際生產規律。II區華北平原和中西部地區雖然省份最多，但因種植面積較少，總種植面積僅占全國種植面積的3.6%，故相關研究相對較少。該區平均施氮量為248.6 kg/hm2，平均產量為8 468.2 kg/hm2，施氮量高于全國平均水平24.8%，產量僅略高于全國平均水平，表明該區的氮肥偏生產力較低。

對III區水稻施氮量與水稻產量進行相關性分析（圖4），擬合的二次曲線方程相關性系數優于一次方程，且相關性系數較高，R2=0.674 9。該區平均施氮量為154.1 kg/hm2，比全國平均施氮量低20.8%；平均產量8 245.8 kg/hm2，低于全國平均水平。

對IV區水稻施氮量與水稻產量進行相關性分析（圖5），擬合的二次曲線方程相關性系數大于一次方程，且施氮量與產量之間關系顯著（F=0.027）。該區是我國水稻主產區，其種植面積占全國的50.4%，關于該區的水稻施肥量與產量的相關研究最多，其平均施氮量為212.8 kg/hm2，高于全國平均水平；平均產量為8 765.2 kg/hm2，高于全國平均水平，為五大區域中產量最高的區域。

對V區水稻施氮量與水稻產量進行相關性分析（圖6），其一次方程較二次曲線方程更符合實際生產規律。該區平均施氮量為161.4 kg/hm2，比全國平均水平低17.0%；平均產量為7 699.3 kg/hm2，在五大區域中最低，比全國平均水平低8.6%。

對不同區域氮肥偏生產力進行分析（圖7），表現出III區>V區>I區>全國平均>IV區>II區，II區雖然單產不是最低，但因其施氮量較高，導致氮肥偏生產力最低，僅為34.1 kg/kg。I區和IV區雖然單產較高，其施氮量也高，同樣導致其氮肥偏生產力較低。因此，要綜合考慮施氮量與單產。

3 結論與討論

我國南方地區水熱條件較好，水稻種植面積較廣，是當地主要糧食作物和農民重要經濟來源。北方地區擁有利于水稻生長的熱量條件，特別是東北地區的肥沃土壤利于水稻增產。由于地形、氣候等條件不同，各地區水稻熟制、種類、種植面積不同，管理方式和產量也不同。韓天富等[2]將我國水稻種植區根據土壤質量監測點分為東北、華北、西南、長江中游、長江下游、華南6 個區域，李建軍等[7]依據我國糧食主產區將水稻土分為東北、長江中下游、華南、西南4個區域，但這種劃分方式不包括內蒙、新疆、寧夏等省份。本研究根據鄒建文等[8]劃分方式，將我國水稻種植區劃分為五大區域。

根據《中國農村統計年鑒》資料，我國水稻種植I、II，III，IV，V區種植面積分別占全國種植面積的17.9%，3.6%，13.3%，50.4%，14.7%。根據各省份種植總面積和總產量，計算出單位面積產量（表1），得出全國平均產量為7 442.6 kg/hm2，比中國知網獲取的平均產量數據低。這兩種不同數據來源結果存在一定差距的原因，可能在于中國知網文獻的數據大多為試驗數據，條件控制相對較好，且產量均為理論數據，最終導致比中國農村統計年鑒中的數據要高。不同數據來源的五大區域整體規律一致，I區、IV區的水稻單產較高，V區的水稻單產最低，因此，本研究獲取的數據仍有一定參考價值。

評價一個地區肥料效應的高低，不能僅以產量高低為依據，還應考慮其綜合效應，其中，肥料偏生產力是反映當地土壤基礎養分水平和化肥施用量綜合效應的重要指標。本研究結果表明，III區（西南地區）的肥料偏生產力最高，可能與該區土壤基礎肥力、肥料施用方法方式、水稻種類等有關。大量研究認為，土壤肥力對肥料效應、作物增產能力影響較大，土壤肥力對水稻增產的貢獻在50%以上。任意等[9]認為西南地區肥力相對較低，施肥增產效果高于其他地區，低肥力土壤的施肥增產效果更好，這與本研究結果一致。但也有研究認為土壤基礎地理與最佳管理條件下的水稻產量呈顯著正相關關系，產量隨基礎地力提高而增加。

氮肥對水稻產量影響較大，故相關研究較多。本研究僅對施氮量與水稻產量關系進行比較，而其他因素對水稻產量的影響也較大。這些因素與種植區域、種植制度（一年一熟、一年兩熟）、作物類型（雙季稻、單季稻）、施肥類型（化肥、有機肥、有機肥+化肥）、肥料配比、水稻類型（雜交稻、常規稻）、土壤質地、土壤養分狀況、水熱條件等有關[3]。而且不同地區每種影響因素的主導因子不同，如李忠芳等發現驅動水稻產量的肥力主要以第一肥力因素——土壤有機質為主要因素。可見，不同地區提高產量的方法不同，應綜合考慮各種因素的影響。

研究結果表明，在農戶習慣施肥水平內，我國水稻施氮量與產量呈顯著正相關關系，全國平均施氮量為194.5 kg/hm2，平均產量為8 427.4 kg/hm2。水稻不同種植區的平均施氮量分別為180.1，248.6，154.1，212.8，161.4kg/hm2，平均產量分別為8 476.2，8 468.2，8 245.8，8 765.2，7 699.3kg/hm2，且IV區（長江中下游地區）的施氮量與產量顯著正相關。從氮肥偏生產力來看，II區（華北平原和中西部地區）通過調控其他措施來增加水稻產量的潛力較大。

參考文獻

[1]? FAOstat. 2022. https：//www.fao.org/faostat/en/#home

[2]? 韓天富，張會民，馬常寶，等.基于Meta分析中國水稻產量對施肥的響應特征[J].中國農業科學， 2019，52（11）：1 918-1 929.

[3]? 彭少兵，黃見良，鐘旭華，等.提高中國稻田氮肥利用率的研究策略[J].中國農業科學，2002，35（9）： 1 095-1 103.

[4]? 朱莉，李貴勇，周偉，等.不同生態條件下氮高效水稻品種干物質積累和產量特性[J].植物營養與肥料學報，2022，28（6）：1 015-1 028.

[5]? 王汝丹，王學春，陳虹，等.氮磷調控對土壤氮素分布及利用的影響[J].湖南師范大學自然科學學報， 2021，44（6）：54-61.

[6]? 胡昌高，趙賢友，劉元兵，等.肥西縣環巢湖區域水稻“3414”肥效試驗[J].現代農業科技，2021（24）：3-4.

[7]? 李建軍，徐明崗，辛景樹，等.中國稻田土壤基礎地力的時空演變特征[J].中國農業科學，2016，49（8）：1 510-1 519.

[8]? 鄒建文，劉樹偉，秦艷梅，等.不同水分管理方式下水稻生長季N2O排放量估算：模型驗證和輸入參數檢驗[J].環境科學， 2009（4）：937-948.

[9] 任意，張淑香，穆蘭，等.我國不同地區土壤養分的差異及變化趨勢[J].中國土壤與肥料，2009（6）： 13-17.

Analysis and Comparison of Nitrogen Application Rate and Yield in Different Rice Production Areas in China

YAN Congshuo1，YANG Lili1，ZHOU Qi3，CHEN Lin3，ZHI Jinhu1，2*

（1. College of Agronomy， Tarim University， Alar Xinjang 843300， China;2. Southern Xinjiang Oasis Agricultural Resources and Environment Research Center， Tarim University， Alar Xinjiang 843300，China; 3. Alar Golden Sand Reclamation Agriculture Development Co.， LTD.， Alar Xinjiang 843300， China）

Abstract： In order to clarify the relationship between nitrogen application rate and rice yield in different rice production areas in China， this paper analyzes the correlation between nitrogen application rate and rice yield in five different regions of China and compares their partial productivity based on the literature data of CNKI database. The results showed that there was a significant positive correlation between nitrogen application and yield of rice within the farmer's habit fertilization level. The national average amount of nitrogen application was 194.5 kg/hm2， and the average yield was 8 427.4 kg/hm2. Zone IV ——the middle and lower reaches of the Yangtze River had the highest yield， and there was a significant positive correlation between nitrogen application rate and rice yield. Zone II ——North China Plain and Central and western regions had the highest nitrogen application rate of 248.6 kg/ha. Zone III—— The southwest region had the highest nitrogen partial productivity （53.5 kg/kg）. Zone II —— the North China Plain and Central and western regions have greater potential to increase rice yield by regulating other measures.

Key words： rice; different production areas; nitrogen application rate; yield