張明來

（福建省上杭縣土壤肥料技術(shù)站，福建上杭364200）

長(zhǎng)期以來，中國(guó)普遍以較高的化肥投入來維持水稻高產(chǎn)，由此帶來的化肥效率下降引起了國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注。相比1978年，2013年的化肥施用量增加約5.4倍［1］，但作物產(chǎn)量相對(duì)于化肥過量投入響應(yīng)不顯著［2］，直至2016年全國(guó)實(shí)施化肥減量增效措施，化肥施用量開始回落［3］。其中平衡施肥是水稻化肥減量增效的重要舉措［4］。因此，弄清楚平衡施肥如何影響水稻產(chǎn)量和化肥利用率，有利于水稻化肥減施增效。福建省上杭縣是農(nóng)業(yè)大縣、產(chǎn)糧大縣，水稻是上杭縣主栽農(nóng)作物。上杭縣稻田土壤為典型的低山丘陵黃泥田，面積達(dá)10 542 hm2，占全縣水稻面積的40.8%。但是當(dāng)?shù)厮旧a(chǎn)過程中習(xí)慣過量施用氮、磷、鉀肥，造成肥料利用率偏低。這不僅增加水稻生產(chǎn)的肥料成本，也增加了稻田面源污染的潛在風(fēng)險(xiǎn)。為改善這種習(xí)慣施肥狀況，2020年在上杭縣開展了晚稻氮、磷、鉀肥利用率試驗(yàn)，旨在確定晚稻氮、磷、鉀肥的較佳施肥方案，為上杭縣的黃泥田土壤類型晚稻種植科學(xué)施肥提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地基本情況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于上杭縣官莊鄉(xiāng)回龍村，東經(jīng)116°34′、北緯25°35′，海拔461 m；土壤類型為黃泥田，成土母質(zhì)為沖積坡積物，土壤質(zhì)地為中壤，前季作物為早稻。試驗(yàn)前采集基礎(chǔ)土樣的主要養(yǎng)分 性狀如表1所示。

1.2 供試材料

供試肥料：尿素（含N 46%）、過磷酸鈣（含P2O512%）和氯化鉀（含K2O 60%）。稻稈腐熟劑含有效活菌數(shù)≥0.5億，由廣西鴻生源環(huán)?？萍加邢薰咎峁?。水稻品種荃優(yōu)822。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)處理1無氮區(qū)（N0P2K2）、處理2無磷區(qū)（N2P0K2）、處理3無鉀區(qū)（N2P2K0）和處理4平衡施肥區(qū)（N2P2K2）等4個(gè)處理，3次重復(fù)，田間隨機(jī)排列，小區(qū)面積20 m2（5 m×4 m）。平衡施肥處理（N2P2K2）的施肥比例為N∶P2O5∶K2O＝1∶0.36∶0.82，各處理的設(shè)置和施肥量見表2。施肥方法：磷肥全部作基肥，氮鉀肥分基肥和插后10 d分蘗肥各占40%、穗肥20%。

表2 試驗(yàn)各處理施肥量

1.4 小區(qū)布置

小區(qū)間筑小田埂25 cm（寬）×25 cm（高）。重復(fù)間留農(nóng)事操作溝，溝寬0.5 m，用農(nóng)膜入土包裹小田埂圍肥水，各小區(qū)對(duì)角設(shè)單獨(dú)進(jìn)出水口，單排單灌。四周保留寬1.5 m做保護(hù)行。

1.5 農(nóng)事操作

2020年7月19 日早稻收割，全喂式收割機(jī)粉碎稻草全量還田，每667m2撒施2.5 kg腐熟劑，淺水浸漚7 d；7月26日農(nóng)扶拖拉機(jī)旋耕整地溶田，7月27—28日筑小田埂圍肥水；7月2日播種，7月29日施基肥，機(jī)插秧，每667m2栽植1.12萬叢，叢插2粒谷，專人插秧保證基本苗數(shù)和深度一致；8月8日噴施阿維菌素（所有病蟲害無人機(jī)防治）；8月9日施分蘗肥，其中氮肥40%、鉀肥40%；8月23日噴施三環(huán)唑；8月30日施穗肥，其中氮肥20%、鉀肥20%；9月11日噴施三環(huán)唑。11月5日實(shí)割測(cè)產(chǎn)，實(shí)割前各小區(qū)隨機(jī)取20叢調(diào)查有效穗數(shù)，采集5叢考察每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率及千粒重。小區(qū)產(chǎn)量單收單計(jì)，各小區(qū)分別取2.5 kg濕谷晾曬干后計(jì)算曬干率，最后計(jì)算各小區(qū)干谷產(chǎn)量。

1.6 采樣與養(yǎng)分測(cè)定

試驗(yàn)前采集基礎(chǔ)土樣，試驗(yàn)結(jié)束后采集各小區(qū)土樣。每個(gè)采樣分點(diǎn)的取土深度和采樣量、上下層的比例保持一致，采樣深度為0～18 cm，梅花形多點(diǎn)混合，四分法取混合樣1 kg，剔除草根等雜物。風(fēng)干后的土樣按分析項(xiàng)目要求分別研磨過篩，其中用于堿解氮、有效磷、速效鉀測(cè)定的土樣過2.0 mm篩，有機(jī)質(zhì)測(cè)定的過0.25 mm篩，充分混勻后，裝入樣品瓶中備用。

采用電位法測(cè)定基礎(chǔ)土樣懸液的pH，重鉻酸鉀容量法—外加熱法測(cè)定土壤中有機(jī)質(zhì)，堿解氮的測(cè)定采用堿解擴(kuò)散法，全磷采用氫氧化鈉熔融—鉬銻抗比色法，有效磷采用碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗比色法，速效鉀采用乙酸氫鈉浸提—火焰光度法［5］。

植株養(yǎng)分含量的測(cè)定：收獲時(shí)取稻谷和稻草鮮樣各1 kg在105℃下殺青30 min，在75℃下48 h烘干至恒重，備用。樣品冷卻后用磨樣機(jī)磨碎，過0.5 mm篩，樣品制備量不少于100 g。經(jīng)濃H2SO4和H2O2消煮，有機(jī)物被氧化分解，有機(jī)氮和磷轉(zhuǎn)化成銨鹽和磷酸鹽，鉀也全部釋出。消煮液經(jīng)定溶后，用于全氮、全磷、全鉀含量的測(cè)定。全氮采用蒸餾滴定法測(cè)定，全磷采用鉬銻抗比色法測(cè)定，全鉀采用火焰光度法測(cè)定［6］。

1.7 數(shù)據(jù)分析

采用Excel2007和DPS7.5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)晚稻產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

表3結(jié)果顯示，不同施肥處理對(duì)晚稻產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響較大。與平衡施肥（N2P2K2）處理相比，無氮處理、無磷處理和無鉀處理株高分別降低9 cm、3 cm和1 cm，每667m2有效穗數(shù)分別減少3.5萬、1.8萬和0.5萬，每穗粒數(shù)分別減少32粒、18粒和13粒，結(jié)實(shí)率分別降低6個(gè)百分點(diǎn)、3個(gè)百分點(diǎn)和2個(gè)百分點(diǎn)，千粒重分別降低1.3 g、0.7 g和0.5 g。由此可見，缺氮、缺磷、缺鉀在一定程度上會(huì)降低上杭丘陵地區(qū)黃泥田晚稻的有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重。

表3 不同施肥處理對(duì)水稻農(nóng)藝性狀的影響

2.2 不同施肥處理對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

各施肥處理測(cè)產(chǎn)結(jié)果（表4）表明，產(chǎn)量最高的處理為平衡施肥（N2P2K2），其次為無鉀（N2P2K0），第3為無磷（N2P0K2），無氮（N0P2K2）處理產(chǎn)量最低。新復(fù)極差測(cè)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，平衡施肥處理、缺鉀處理、缺磷處理產(chǎn)量均與缺氮處理的差異達(dá)到極顯著水平，說明施用氮肥對(duì)提高水稻產(chǎn)量至關(guān)重要。平衡施肥、缺鉀、缺磷這3個(gè)處理的產(chǎn)量雖有所不同，但處理間的差異均不顯著，說明在供試土壤條件下施磷鉀肥對(duì)產(chǎn)量的影響不明顯。

表4 各處理晚稻實(shí)割稻谷和稻稈產(chǎn)量

2.3 不同施肥處理對(duì)晚稻經(jīng)濟(jì)效益的影響

從不同施肥處理對(duì)晚稻經(jīng)濟(jì)效益的計(jì)算結(jié)果（表5）看出，處理1、2、3、4稻谷產(chǎn)量和產(chǎn)值依次遞增，與平衡施肥（N2P2K2）處理相比，3個(gè)缺素處理肥料成本均有減少，處理1、2每667m2收益分別減少227元、25元，而處理3的每667m2收益最高，比處理4增收28元。

表5 各處理水稻收益比較

2.4 肥料利用率分析

2.4.1 氮肥利用率 植株氮素吸收及氮肥利用率（表6）結(jié)果表明，以水稻籽粒產(chǎn)量、稻稈產(chǎn)量以及植株全氮化驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)和單位產(chǎn)量養(yǎng)分吸收量為參數(shù)，按“肥料利用率=（平衡施肥處理籽粒產(chǎn)量×籽粒氮素吸收量+平衡施肥處理秸稈產(chǎn)量×秸稈氮素吸收量-缺氮處理籽粒產(chǎn)量×籽粒氮素吸收量+缺氮處理秸稈產(chǎn)量×秸稈氮素吸收量）/氮肥施用量×100%”公式計(jì)算，得到氮肥利用率為40.09%。

表6 植株氮素吸收及氮肥利用率

2.4.2 磷肥利用率 植株磷素吸收及磷肥利用率結(jié)果顯示，以水稻籽粒產(chǎn)量、莖葉產(chǎn)量以及磷化驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)和單位產(chǎn)量養(yǎng)分吸收量為依據(jù)，按“肥料利用率=（平衡施肥處理籽粒產(chǎn)量×籽粒磷素吸收量+平衡施肥處理秸稈產(chǎn)量×秸稈磷素吸收量-缺磷處理籽粒產(chǎn)量×籽粒吸收量+缺磷處理秸稈產(chǎn)量×秸稈磷素吸收量）/磷肥施用量×100%”公式計(jì)算，磷肥利用率結(jié)果為13.98%（表7）。

表7 植株磷素吸收及磷肥利用率

2.4.3 鉀肥利用率 根據(jù)水稻籽粒產(chǎn)量、莖葉產(chǎn)量以及植株全鉀化驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)和單位產(chǎn)量養(yǎng)分吸收量計(jì)算鉀肥利用率（表8），按“鉀肥利用率=（平衡施肥處理籽粒產(chǎn)量×籽粒鉀素養(yǎng)分吸引量+平衡施肥處理秸稈產(chǎn)量×秸稈鉀素養(yǎng)分吸收量-缺鉀處理籽粒產(chǎn)量×籽粒鉀素吸收量+缺鉀處理秸稈產(chǎn)量×秸稈鉀素吸收量）/鉀肥施用量×100%” 計(jì)算，鉀肥利用率為44.26%。

表8 植株鉀素吸收及鉀肥利用率

3 結(jié)論與討論

相對(duì)于無氮或無磷或無鉀處理而言，上杭縣黃泥田晚稻平衡施肥處理均有較高的產(chǎn)量、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重。在試驗(yàn)條件下，三大營(yíng)養(yǎng)元素的施肥效應(yīng)為氮肥＞鉀肥＞磷肥，氮、磷、鉀肥利用率分別為40.09%、13.98%、44.26%。說明肥料利用率除磷肥外已達(dá)到較高水平。當(dāng)然氣候環(huán)境因素對(duì)肥料利用率影響亦不可忽視，繼續(xù)提高肥料利用率需重視增加有機(jī)物質(zhì)投入，如增施有機(jī)肥、種植綠肥等，推廣緩釋肥，不斷優(yōu)化施肥結(jié)構(gòu)和方式。

黃泥田是一種滲育型水稻土，廣泛分布于南方低山丘陵地區(qū)，土壤磷、鉀養(yǎng)分缺乏，屬于中低產(chǎn)田［7］。本試驗(yàn)結(jié)果表明，平衡施肥（N2P2K2）處理?xiàng)l件下黃泥田的晚稻籽粒產(chǎn)量均不同程度高于不施氮、不施磷和不施鉀處理。同時(shí)，根據(jù)試驗(yàn)前供試土壤理化性狀化驗(yàn)結(jié)果，堿解氮、有效磷、速效鉀缺乏也會(huì)降低水稻每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重及有效穗數(shù)，進(jìn)而影響水稻產(chǎn)量。在福建省閩侯縣灰泥田試驗(yàn)也有類似發(fā)現(xiàn)，缺氮、缺磷、缺鉀處理比平衡施肥處理降低了水稻結(jié)實(shí)率、千粒重和有效穗等主要產(chǎn)量構(gòu)成指標(biāo)值［4］。研究結(jié)果顯示，N2P2K2處理氮、磷、鉀肥利用率分別為40%、14%和44%。根據(jù)《中國(guó)三大糧食作物肥料利用率研究報(bào)告》可知，中國(guó)水稻氮、磷、鉀利用率分別為35%、25%及41%。因此，試驗(yàn)區(qū)平衡施肥處理黃泥田水稻氮、磷肥尤其是磷肥利用率偏低，說明磷肥利用率提升潛力大。這是由于黃泥田土壤屬于紅壤性水稻土，土壤磷易被鐵、鋁固定，形成難溶性磷酸鹽，造成作物磷利用率低［8］。在閩侯縣灰泥田水稻氮、磷、鉀肥利用率分別為39%、16%和46%，與供試黃泥田水稻接近［4］。然而，王飛等（2019）研究表明，等量施肥條件下黃泥田水稻氮肥利用率比灰泥田低5%［9］。這種矛盾的結(jié)論可能與供試水稻品種有關(guān)。同時(shí)，因本試驗(yàn)水稻肥料利用率研究結(jié)果僅為開展1 a的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，尚不能精確反映上杭縣黃泥田的水稻肥料利用率，需要在上杭縣進(jìn)行多年多點(diǎn)多品種水稻的田間試驗(yàn)求證。