姜新有，周江明

(浙江省江山市農(nóng)技推廣中心，浙江 江山 324100)

20世紀(jì)40年代，隨著闊葉雜草除草劑2，4-D的問世，現(xiàn)代免耕農(nóng)業(yè)開始興起。50年代進入我國，并因其有省工節(jié)本、減少水土流失及降低環(huán)境污染等優(yōu)點，在水稻生產(chǎn)上得到快速發(fā)展。隨即我國很多學(xué)者開展了免耕稻的施肥技術(shù)研究。鐘干清［1］在晚稻上研究了不同施肥方式對免耕稻產(chǎn)量的影響，結(jié)果顯示采用復(fù)合肥料及基肥∶分蘗肥∶穗肥∶粒肥分別占30∶30∶30∶10時產(chǎn)量和經(jīng)濟效益最高。吳建富等［2］通過研究連作免耕拋秧晚稻的氮鉀施用技術(shù)，認(rèn)為氮(N)、鉀(K2O)肥用量分別為 150 kg·hm－2和 160 kg·hm－2時，免耕拋秧稻的效果最佳。陽小民［3］研究了緩釋肥料對免耕直播水稻的影響，認(rèn)為緩釋肥料對單季稻兩優(yōu)培九有減少化肥流失、提高有效分蘗及產(chǎn)量的功效。周曉舟等［4］則研究了免耕稻測土配方施肥的增產(chǎn)效果;秦華東等［5］、梁東方等［6］研究了基肥中化肥的最佳比例等。然而在諸多免耕稻施肥技術(shù)研究中，對于氮、磷、鉀系統(tǒng)性的優(yōu)化施肥技術(shù)則鮮有報道，免耕稻精確、經(jīng)濟施肥并使免耕稻生產(chǎn)向超高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效轉(zhuǎn)變，是個值得深討的問題。為此，以2個單季稻為材料，開展了免耕稻氮、磷、鉀優(yōu)化施肥技術(shù)研究，旨在為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供高產(chǎn)節(jié)本高效的施肥技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2008年在江山市長臺鎮(zhèn)華豐村(新二優(yōu)6號)和賀村鎮(zhèn)友愛村(兩優(yōu)培九)進行，土質(zhì)壤土，其理化性狀見表1。前茬為油菜。水稻供試品種為當(dāng)前浙江省推廣應(yīng)用較為普遍的超級稻新二優(yōu)6號和兩優(yōu)培九，前者屬于多粒大粒型，后者為多穗型。肥料以尿素、過磷酸鈣和氯化鉀作為氮、磷、鉀源。

1.2 處理設(shè)計

田間試驗采用裂區(qū)設(shè)計，主區(qū)為氮和磷，副區(qū)為鉀肥，均設(shè)3個水平。施純氮(N)為75，150，225 kg·hm－2和 磷(P2O5)45，90，135 kg·hm－2，用N1、N2、N3和P1、P2、P3表 示;施鉀(K2O)75，150，225 kg·hm－2，用 K1、K2、K3表示。重復(fù)3次，小區(qū)面積15 m2，主區(qū)各處理隨機排列，副區(qū)各處理間也隨機排列。各小區(qū)起埂隔離，埂上覆膜，實行單獨排灌水。氮肥的基肥∶分蘗肥∶穗肥比例為60∶20∶20;磷肥全部用作基肥;鉀肥作基肥和表1供試土壤的理化性狀穗肥各占50%。

表1 供試土壤的理化性狀

2個水稻品種均在5月15－16日播種，6月1日移植，葉齡為3葉，本田移植密度為1.5萬穴·hm－2，單本栽插，10月5日(新二優(yōu)6號)和11日(兩優(yōu)培九)收割。田間管理除移植前用除草劑除草外，其他與常規(guī)移植管理相同。

1.3 測定項目與統(tǒng)計分析

水稻成熟收割前1 d取有代表性的植株進行考種，小區(qū)實收測產(chǎn)，并取部分樣品分析水分折算干谷率。試驗數(shù)據(jù)用 DPS統(tǒng)計分析和 Matlab7.0作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子

2個水稻品種的試驗結(jié)果(表2和表3)表明，氮磷鉀對免耕單季稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因子有顯著的影響。氮肥對單季稻產(chǎn)量及其各產(chǎn)量因子影響均達到極顯著水平，其中有效穗隨著氮用量的增加而增加，N3最高，平均為216.0萬·hm－2，分別比N2和N1增10.8%和32.7%;對穗粒數(shù)的影響呈單峰曲線關(guān)系，以N2最高，過低的氮肥影響了穎花的發(fā)育，造成穎花數(shù)量下降，過高的氮肥則因有效穗大幅度的增加而影響了穎花數(shù)。氮肥偏高不利于結(jié)實率和粒重的提高，過量的氮營養(yǎng)使水稻營養(yǎng)生長過旺，表現(xiàn)出貪青多病、養(yǎng)分轉(zhuǎn)化效率低，使結(jié)實率和粒重均呈現(xiàn)下降趨勢。氮肥對水稻產(chǎn)量的影響與穗粒數(shù)一樣，以 N2最高，平均為8 518.8 kg·hm－2，顯著高于N1和N3。表明免耕單季稻施氮要適量，過低使有效穗減少，產(chǎn)量下降。過高雖然提高了有效穗數(shù)，卻使穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重下降而減產(chǎn)。

表2 氮、磷、鉀對免耕單季稻新二優(yōu)6號產(chǎn)量及構(gòu)成因子的影響

表3 氮、磷、鉀對免耕單季稻兩優(yōu)培九產(chǎn)量和構(gòu)成因子的影響

磷肥的增加能極顯著提高免耕稻有效穗、穗粒數(shù)，這可能和施磷促進氮肥的吸收、增加穎花數(shù)有關(guān)，其中新二優(yōu)6號有效穗和穗粒數(shù)隨著磷用量的增加而增加，兩優(yōu)培九有效穗以P2處理最高。磷對結(jié)實率的影響在2個水稻品種中呈相反的關(guān)系，這可能和土壤中磷素含量的高低有關(guān)，種植兩優(yōu)培九的試驗田土壤磷較缺泛，結(jié)實率隨著施磷量的增加而提高，而種植新二優(yōu)6號的試驗田磷含量豐富，施入磷肥造成有效穗和穎花數(shù)過高，而結(jié)實率下降。千粒重對磷肥不甚敏感，影響較小。磷肥對產(chǎn)量的影響，主要表現(xiàn)在缺磷造成產(chǎn)量下降，過量施磷對產(chǎn)量也沒有顯著性影響。試驗以P2產(chǎn)量最高，新二優(yōu)6號和兩優(yōu)培九分別為8 257.1 kg·hm－2和 7 442.5 kg·hm－2，分 別 比 P1增2.3%和3.5%，與P3基本沒差異。表明磷肥主要是通過影響有效穗、穗粒數(shù)而促進產(chǎn)量的形成。

鉀肥對免耕單季稻有效穗的影響沒有氮磷大，在低鉀條件下(K1、K2)，有效穗沒有顯著性差異，但過量鉀的施入使有效穗下降，這可能鉀含量過高，對氮磷吸收產(chǎn)生拮抗作用，使水稻吸收氮磷量減少所致［7－12］;在缺鉀田塊(兩優(yōu)培九)，施鉀對穗粒數(shù)無影響，但極顯著影響結(jié)實率和產(chǎn)量，其中K2、K3處理的結(jié)實率和產(chǎn)量顯著高于K1。而在不缺鉀田塊(新二優(yōu)6號)，過量的鉀因?qū)Φ邹卓乖斐伤肓?shù)下降，對結(jié)實率和產(chǎn)量均無顯著影響。由此表明，在缺鉀田里，鉀肥主要是通過影響有效穗、結(jié)實率而影響產(chǎn)量，但在鉀含量豐富的田里，施鉀無增產(chǎn)效果，說明要重視測土配方施肥技術(shù)的應(yīng)用，減少因盲目施肥造成的化肥浪費。

2.2 產(chǎn)量回歸模型

2.2.1 回歸模型

以化肥施用量 N(x1)、P2O5(x2)和 K2O(x3)為自變量，以單季稻產(chǎn)量(y)為因變量進行二次多項式回歸，得2個水稻品種與氮、磷、鉀肥料之間的回歸方程。新二優(yōu)6號:

二優(yōu)培九:

對該兩效應(yīng)方程進行F檢驗，P=0.000 1，回歸關(guān)系均達極顯著水平，說明該兩方程能夠很好的反映施肥量與產(chǎn)量之間的關(guān)系，對免耕單季稻產(chǎn)量有良好的預(yù)測作用。

進一步對各偏回歸系數(shù)進行F檢驗(P=0.1)(表4)，除新二優(yōu)6號方程中 x3、x32、x1x3、x2x3和二優(yōu)培九方程中x3、x1x2、x1x3和x2x3系數(shù)不顯著外，其他均達顯著水平。因此，剔除不顯著項后，2個擬合方程變?yōu)?

2.2.2 主因素分析

3種肥料對免耕單季稻產(chǎn)量的直接影響(表4)，其大小依次為氮、磷、鉀。即氮肥的對水稻產(chǎn)量的影響最大，直接通徑系數(shù)為6.17和6.25，表明氮肥施用量每提高1個標(biāo)準(zhǔn)單位，水稻產(chǎn)量將平均增加6.17和6.25個標(biāo)準(zhǔn)單位;磷肥的通徑系數(shù)分別為1.31和1.16，對水稻產(chǎn)量的貢獻低于氮肥;鉀肥對水稻產(chǎn)量的作用最差，每提高一個標(biāo)準(zhǔn)單位，水稻產(chǎn)量僅平均增加0.34和0.67個標(biāo)準(zhǔn)單位，在當(dāng)前鉀肥價格較高的情況下，從經(jīng)濟效益來看，應(yīng)適當(dāng)減少鉀肥的施用量。

2.2.3 單因子效應(yīng)

將免耕單季稻回歸模型中3個自變量中的任意2個固定在適宜值(中間水平)，也就是 N為150 kg·hm－2、P2O5為 90 kg·hm－2、K2O 為 150 kg·hm－2時，可以得到剩余1個自變量與目標(biāo)函數(shù)的關(guān)系，即氮肥、磷肥、鉀肥和免耕稻產(chǎn)量關(guān)系的單因子效應(yīng)方程。新二優(yōu)6號單因子效應(yīng)方程為:

表4 水稻產(chǎn)量回歸方程系數(shù)顯著性的測驗結(jié)果

同理，得到氮肥、磷肥、鉀肥和兩優(yōu)培九產(chǎn)量的單因子效應(yīng)方程為:

將各單因子效應(yīng)方程用Matlab7.0軟件繪成圖(圖1)，可直觀看出，氮、磷、鉀的產(chǎn)量單因子效應(yīng)曲線均為開口向下的拋物線，在施肥量較少的情況下，施肥對水稻產(chǎn)量有促進作用，但超過一定施肥量后，產(chǎn)量反而隨施肥量增加而下降。氮肥的拋物線上升和下降最為明顯，其次為磷肥，鉀肥的曲線較平緩，這也從另一方面說明了氮、磷、鉀肥對水稻產(chǎn)量的影響度。在本試驗條件范圍內(nèi)，各因子效應(yīng)方程均存在最大值。

新二優(yōu)6號:

兩優(yōu)培九:

結(jié)果表明，免耕單季稻在施肥過程中應(yīng)該注意肥料的合理施用量，否則將會導(dǎo)致肥料的浪費和經(jīng)濟效益的降低。

圖1 氮磷鉀養(yǎng)分對單季稻產(chǎn)量的影響

2.2.4 互作效應(yīng)分析

從表2和表3可看出，試驗中氮肥與磷肥、氮肥與鉀肥及磷肥與鉀肥對單季稻產(chǎn)量的影響存在交互作用，其中新二優(yōu)6號氮磷和兩優(yōu)培九氮磷、氮鉀交互偏回歸系數(shù)達顯著水平以上。說明氮和磷、氮和鉀交互效應(yīng)對免耕稻產(chǎn)量產(chǎn)生顯著影響，即在綜合施肥條件下，產(chǎn)量的變化，不單純是各因子單獨效應(yīng)的線性累加，還存在交互效應(yīng)。分別將產(chǎn)量回歸模型中一個因子固定在中間水平，即得另2個因子交互效應(yīng)方程。新二優(yōu)6號:

兩優(yōu)培九:y12=1 142.71+75.71 x1+22.63x2－0.23x12－0.093 x22－0.030x1x2;

對產(chǎn)量方程作圖(圖2－4)可知，各因子交互作用所形成的圖是一個拋物面，產(chǎn)量先升高后降低，養(yǎng)分過高過低均不利于產(chǎn)量的提高，它們存在一個理想的互作區(qū)間。通過作產(chǎn)量等高線圖可知，新二優(yōu)6號產(chǎn)量大于9 100 kg·hm－2時，氮磷互作區(qū)間為 N 146.1～199.8 kg·hm－2、P2O545.0～135.0 kg·hm－2，氮鉀互作區(qū)間為N 147.6～198.3 kg·hm－2、K2O75.0 ～225.0 kg·hm－2，磷鉀互作區(qū)間為 P2O579.9～135.0 kg·hm－2、K2O75.0～1 90.1 kg·hm－2。同理，兩優(yōu)培九產(chǎn)量大于8 200 kg·hm－2時，氮磷互作區(qū)間為 N 148.5～168.2 kg·hm－2、P2O581.0 ～111.8 kg·hm－2，氮鉀互作區(qū)間為 N 134.8～184.3 kg·hm－2、K2O 102.4～225.0 kg·hm－2，磷鉀互作區(qū)間為 P2O561.1～134.0 kg·hm－2、K2O 103.8 ～225.0 kg·hm－2。

圖2 氮磷互作對單季稻產(chǎn)量的影響

圖3 氮鉀互作對單季稻產(chǎn)量的影響

圖4 磷鉀互作對單季稻產(chǎn)量的影響

2.2.5 利用模型進行決策

統(tǒng)計分析表明，試驗中新二優(yōu)6號最高產(chǎn)量9 060.7 kg·hm－2時 N、P2O5、K2O的用量分別為167.3，96.0，130.8 kg·hm－2，兩優(yōu)培九最高產(chǎn)量為8 450.3 kg·hm－2時 N、P2O5、K2O 的用量分別為 162.2，95.4，168.7 kg·hm－2。利用計算機進行模擬試驗，得出了本試驗條件下免耕稻新二優(yōu)6號產(chǎn)量超過9 100 kg·hm－2施肥范圍應(yīng)該 N 147.6 ～ 198.3 kg·hm－2、 P2O579.9 ～ 135 kg·hm－2、K2O 75 ～190.1 kg·hm－2，同理免耕稻兩優(yōu)培九產(chǎn)量超過8 200 kg·hm－2施肥范圍應(yīng)該 N 148.5 ～ 168.2 kg·hm－2、P2O581.0 ～ 111.8 kg·hm－2、K2O 103.8 ～ 225.0 kg·hm－2。建議免耕單季稻施氮量在150～180 kg·hm－2、施磷量在60～110 kg·hm－2、施鉀量在 100 ～180 kg·hm－2之間，可根據(jù)土壤肥力情況及水稻品種適當(dāng)增減。

3 小結(jié)與討論

氮、磷、鉀是作物生長發(fā)育不可缺少的營養(yǎng)元素，對水稻生長發(fā)育和產(chǎn)量形成有著顯著的影響。試驗結(jié)果顯示，在免耕單季稻施肥上，氮、磷、鉀肥對產(chǎn)量均有顯著的影響，對產(chǎn)量的增產(chǎn)作用大小依次為氮肥＞磷肥＞鉀肥，其中氮肥主要是通過影響有效穗、穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重而促進產(chǎn)量的形成，磷肥主要是通過影響有效穗、穗粒數(shù)而促進產(chǎn)量的形成，鉀肥主要是通過影響有效穗、結(jié)實率而促進產(chǎn)量的形成。它們的施用量對產(chǎn)量的影響符合肥料報酬遞減率，因此實際栽培中要根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)量和地力情況進行平衡施肥，以達節(jié)本增效的目的。

試驗通過模型優(yōu)化，免耕稻新二優(yōu)6號產(chǎn)量超過9 100 kg·hm－2施肥范圍應(yīng)該 N 147.6～198.3 kg·hm－2、P2O579.9 ～ 135 kg·hm－2、K2O 75 ～190.1 kg·hm－2;免耕稻兩優(yōu)培九產(chǎn)量超過8 200 kg·hm－2施 肥 范 圍 應(yīng) 該 N 148.5 ～ 168.2 kg·hm－2、P2O581.0 ～ 111.8 kg·hm－2、 K2O 103.8～225.0 kg·hm－2。面上推薦施氮量 150～180 kg·hm－2、施磷量60 ～110 kg·hm－2、施鉀量100～180 kg·hm－2，這與常規(guī)翻種水稻提倡施用量 N 90.1～329.9 kg·hm－2、P2O560.1～139.9 kg·hm－2、K2O 105.0 ～ 179.1 kg·hm－2［7－8］并沒有很大的差異。

本試驗建立的免耕稻產(chǎn)量和施肥模型及由此得出的最佳施肥組合，都是在本試驗栽培管理條件下獲得的，它們受水稻品種特性、當(dāng)?shù)貧夂?、土壤肥力及栽培措施等因子的制約，在生產(chǎn)上應(yīng)用時應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H進行調(diào)整，以達到最優(yōu)化施肥。

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