黃益孝 周家昊 陳照明 王強(qiáng) 馬軍偉 葉靜

摘要： 為探究秸稈還田條件下化肥減量配施緩釋肥對(duì)單季稻產(chǎn)量、氮素吸收利用的影響，于2019年在浙江金華、平湖2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)開展單季稻種植化肥減量施肥研究，以確定適合長(zhǎng)三角地區(qū)秸稈還田條件下單季稻種植的化肥減量施肥方式。試驗(yàn)設(shè)置6個(gè)處理：不施氮肥（N0處理）、常規(guī)施肥（N1處理，基肥 ∶ 分蘗肥 ∶ 穗肥施用比例為4 ∶ 3 ∶ 3；純氮施用量為225.0 kg/hm2） 和4個(gè)化肥減量施肥處理［N2處理，常規(guī)施肥減氮，氮肥運(yùn)籌同N1處理；SF1、SF2、SF3處理，緩釋肥處理，基肥 ∶ 分蘗肥 ∶ 穗肥施用比例分別為7 ∶ 3 ∶ 0、7 ∶ 0 ∶ 3、7 ∶ 0 ∶ 0； 純氮施用量為187.5 kg/hm2］，磷鉀肥施用量一致。采集成熟期水稻植株，測(cè)定計(jì)算單季稻產(chǎn)量、植株生物量、氮含量、吸氮量和氮肥利用率等指標(biāo)，并對(duì)上述指標(biāo)進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析和產(chǎn)量效益分析。結(jié)果表明，（1）與N1處理相比，SF處理水稻籽粒產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)產(chǎn)甚至增產(chǎn)，但等氮條件下金華試驗(yàn)點(diǎn)只有SF2處理相比于常規(guī)施肥減氮處理的單季稻籽粒產(chǎn)量?jī)H提高1.43%；而平湖試驗(yàn)點(diǎn)SF處理的籽粒產(chǎn)量提高幅度為0.46%～9.38%。（2）N1處理無(wú)論是在秸稈生物量方面還是植株總生物量方面均高于其他處理，其次是SF2處理；金華試驗(yàn)點(diǎn)SF3處理的籽粒氮含量較N1處理提高了19.9%；金華、平湖SF3處理的秸稈氮含量分別較N1處理顯著提高20.0%、13.7%。（3）金華、平湖試驗(yàn)點(diǎn)SF3處理的植株吸氮量分別較N1處理顯著增加15.2%、28.5%。在金華試驗(yàn)點(diǎn)，SF處理表觀利用率、氮素吸收效率和氮肥偏生產(chǎn)力（除SF3處理外）均顯著高于N1處理；在平湖試驗(yàn)點(diǎn)，SF處理的氮肥表觀利用率、氮素吸收效率、氮肥偏生產(chǎn)力也顯著高于N1處理，氮肥農(nóng)學(xué)利用率只有SF2處理顯著提高37.2%。（4）Pearson相關(guān)性分析結(jié)果顯示，單季稻產(chǎn)量、秸稈生物量、氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力相互之間存在顯著正相關(guān)，籽粒氮含量、秸稈氮含量、植株吸氮量、氮肥表觀利用率和氮素吸收效率相互之間存在顯著正相關(guān)。（5）金華試驗(yàn)點(diǎn)凈增收益大小為SF2處理>N1處理>N2處理>SF1處理=SF3處理；而平湖試驗(yàn)點(diǎn)凈增收益大小為SF2處理>N1處理>SF3處理>SF1處理>N2處理。綜上，采用緩釋肥基施+穗肥追施尿素的2次施肥模式（SF2處理，氮肥減量16.7%）為宜，兼顧節(jié)氮省工省力等多重效益，具體施肥量應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)際確定。

關(guān)鍵詞： 秸稈還田；化肥減量；緩釋肥；產(chǎn)量；氮素利用；效益分析

中圖分類號(hào)：S511.4+10.6 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2024）02-0057-08

水稻是我國(guó)三大糧食作物之一，2022年我國(guó)水稻種植總面積為2 945.01萬(wàn)hm2，產(chǎn)量為20 849.5萬(wàn)t，已連續(xù)多年蟬聯(lián)世界之首［1］。21世紀(jì)以來(lái)，人類越發(fā)重視土壤健康和環(huán)境保護(hù)，化肥減施策略已成為農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。氮素作為水稻生長(zhǎng)發(fā)育的必需元素之一，在水稻栽培中的施用量最多，氮肥施用過少會(huì)造成減產(chǎn)，施用過多也會(huì)導(dǎo)致減產(chǎn)并對(duì)生態(tài)環(huán)境造成污染［2］。緩釋肥是能根據(jù)作物需肥規(guī)律緩慢釋放養(yǎng)分的一類新型肥料，在水稻栽培中得到了廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，我國(guó)相繼出臺(tái)《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》《到2025年化肥減量化行動(dòng)方案》等相關(guān)化肥減量政策，有力促進(jìn)了緩釋肥等新型智能肥料在水稻栽培中的推廣應(yīng)用。

合理施肥是實(shí)現(xiàn)水稻穩(wěn)產(chǎn)、保障糧食安全的重要措施之一，也是提升土壤肥力、減少環(huán)境污染的有效途徑之一［3］。當(dāng)前，許多學(xué)者針對(duì)水稻栽培中的化肥減量施用，特別是氮肥減量施用進(jìn)行了相關(guān)研究，并獲得了一些成果?；蕼p量未超過30%不會(huì)導(dǎo)致水稻生長(zhǎng)受阻或減產(chǎn)［4-5］，甚至還會(huì)帶來(lái)增產(chǎn)［6］。在我國(guó)進(jìn)行的3 300組水稻大田栽培試驗(yàn)結(jié)果表明，相比常規(guī)施肥減少14.7%～18.1%的氮肥投入，水稻產(chǎn)量反而增加10.8%～11.5%［7］。也有研究發(fā)現(xiàn)，在油菜秸稈還田條件下，水稻當(dāng)季氮磷鉀養(yǎng)分施用量均為常規(guī)施肥用量的75%時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)目標(biāo)［8］。合理減施肥料不僅能夠維持水稻產(chǎn)量，也能減少肥料的養(yǎng)分流失，提高肥料利用率［5-6，9］。研究發(fā)現(xiàn)，在余姚、臨海和龍泉3個(gè)地區(qū)平均減氮19.3%、減磷31.8%的情況下，水稻產(chǎn)量平均增加5.88%，氮肥偏生產(chǎn)力分別比常規(guī)施肥提高50.26%、28.93%和44.29%［10］。緩釋肥能促進(jìn)水稻生長(zhǎng)，增加水稻生物量，提高氮肥利用效率，緩釋肥輕簡(jiǎn)化施肥技術(shù)是一類實(shí)用性較強(qiáng)的氮肥管理技術(shù)［11-12］，緩釋肥合理施用也是水稻栽培中化肥減量施用并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)的重要措施之一［13］。已有研究發(fā)現(xiàn)，氮肥減量16.7%時(shí)，緩釋肥作基肥施用能實(shí)現(xiàn)水稻穩(wěn)產(chǎn)，使氮肥利用率提高2.9%～9.0%［11］。同樣地，緩釋肥減量20%撒施處理的早稻產(chǎn)量與常規(guī)施肥間沒有顯著差異［13］。而黃思怡等研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)施肥相比，控釋尿素在減氮10%～20%的條件下仍可實(shí)現(xiàn)雙季稻穩(wěn)產(chǎn)甚至增產(chǎn)［14］。也有研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)施肥相比，減氮20%的緩釋肥基施+穗肥追施尿素處理的水稻氮素干物質(zhì)積累差異不明顯，氮肥表觀利用率、農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力分別平均提高了17.42%、49.81%和29.40%［15］。目前，關(guān)于水稻種植中緩釋肥施用的研究，普遍側(cè)重于不同類別緩釋肥的增產(chǎn)效果或緩釋肥與尿素的施用比例對(duì)產(chǎn)量及氮素利用率的影響等方面，而針對(duì)化肥減量與緩釋肥配施的研究較少，特別是對(duì)長(zhǎng)三角地區(qū)秸稈還田條件及基追比等方面的研究更是缺乏。因此，本研究選擇市售緩釋肥和常規(guī)化肥，設(shè)置4種化肥減量施肥處理，于2019年在金華、平湖2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)開展田間小區(qū)試驗(yàn)，并明確其適宜減施量及施用方法，旨在為長(zhǎng)三角地區(qū)水稻種植過程中的化肥減量配施緩釋肥的推廣應(yīng)用及實(shí)現(xiàn)化肥減量減排、節(jié)本增效的目標(biāo)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

田間試驗(yàn)地點(diǎn)有2個(gè)，分別位于浙江省金華市婺城區(qū)蔣堂鎮(zhèn)（地理位置29.050 708° N，119.450 693° E）和浙江省嘉興市平湖市（地理位置30.722 962° N，121.044 551° E）。前者地處于金衢盆地腹部，平均海拔48 m，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，7—9月為降水集中月份，年均降水量為14 000 mm，年平均氣溫為17.9 ℃，日照時(shí)數(shù)達(dá)2 062 h，無(wú)霜期為263 d；后者地處于長(zhǎng)三角腹地，平均海拔2.8 m，屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，4—9月為降水集中月份，年均降水量為1 170 mm，氣溫為16.0 ℃，日照時(shí)數(shù)超過 2 000 h，無(wú)霜期為225 d。本試驗(yàn)于2019年選擇常年水旱輪作種植區(qū)進(jìn)行小區(qū)試驗(yàn)，供試土壤類型均為水稻土，其中金華試驗(yàn)點(diǎn)的種植模式為稻—油輪作，耕層（0～20 cm）土壤基本理化性狀如下：pH值為6.13，有機(jī)質(zhì)、全氮含量分別為24.30、1.23 g/kg，有效磷、速效鉀含量分別為65.25、86.00 mg/kg； 平湖試驗(yàn)點(diǎn)的種植模式為稻—麥輪作，耕層（0～20 cm） 土壤的基本理化性狀如下：pH值為5.42，有機(jī)質(zhì)、全氮含量分別為 41.30、2.30 g/kg， 有效磷、速效鉀含量分別為49.17、166.00 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2019年6—11月進(jìn)行，設(shè)置如下處理：N0處理，不施氮肥；N1處理，常規(guī)施肥（基肥 ∶ 分蘗肥 ∶ 穗肥為4 ∶ 3 ∶ 3）；N2處理，常規(guī)施肥減氮（氮肥運(yùn)籌同N1處理）；SF1處理，緩釋肥基施+分蘗肥追施尿素（基肥 ∶ 分蘗肥 ∶ 穗肥為7 ∶ 3 ∶ 0）；SF2處理，緩釋肥基施+穗肥追施尿素（基肥 ∶ 分蘗肥 ∶ 穗肥為7 ∶ 0 ∶ 3）；SF3處理，緩釋肥+尿素作基肥一次性施用（緩釋肥 ∶ 尿素為7 ∶ 3）等6個(gè)處理。其中N1處理的氮肥用量（以N計(jì)）為225 kg/hm2，N2、SF處理的氮肥施用量（以N計(jì)）均在N1處理的基礎(chǔ)上減量16.7%，為187.50 kg/hm2。各處理均秸稈還田，磷肥（以P2O5計(jì)）、鉀肥（以K2O計(jì)）均作基肥一次性施用，施用量分別為60、90 kg/hm2。各處理氮肥運(yùn)籌和施用量見表1。

2個(gè)試驗(yàn)小區(qū)的布置均采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)3次重復(fù)；各小區(qū)面積均為20 m2。為防止水肥串流，小區(qū)間均用30 cm×30 cm（寬×高）的田埂隔開并用塑料薄膜覆蓋在田埂上。供試水稻分別為當(dāng)?shù)刂魍茊渭倦s交稻品種甬優(yōu)538（金華試驗(yàn)點(diǎn)）和浙優(yōu)21（平湖試驗(yàn)點(diǎn)），分別由寧波市種子有限公司、浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物與核技術(shù)利用研究所提供。供試緩釋肥商品名為稻堅(jiān)強(qiáng)，N、P2O5、K2O含量分別為26%、10%、15%，由青陽(yáng)縣茂施農(nóng)業(yè)科技有限公司提供。在緩釋肥處理中，對(duì)于磷、鉀養(yǎng)分不足的部分，投入過磷酸鈣和氯化鉀補(bǔ)足。試驗(yàn)用普通尿素、過磷酸鈣和氯化鉀等肥料均為市售產(chǎn)品。各處理農(nóng)事操作和病蟲害防治措施遵循當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培技術(shù)規(guī)程。

金華試驗(yàn)點(diǎn)分別于6月9日、6月23日和7月30日施基肥、分蘗肥和穗肥，10月30日收獲；平湖試驗(yàn)點(diǎn)分別于6月12日、6月26日和8月2日施基肥、分蘗肥和穗肥，11月2日收獲。

1.3 樣品采集與處理

1.3.1 土壤樣品 小麥（油菜）收獲后至水稻種植前（2019年6月初），在金華、平湖2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)分別用土鉆按“S”形取樣法采集耕層（0～20 cm）土壤樣品，混合并用四分法分取至少1.0 kg混合土樣，剔除石礫、根系后帶回室內(nèi)自然風(fēng)干，研磨并過1.000、0.149 mm孔篩后，測(cè)定土壤基礎(chǔ)肥力指標(biāo)。

1.3.2 植株樣品 待水稻成熟后（2019年10月30日、11月2日），各小區(qū)水稻單收單打，稱取約500 g稻谷烘干后計(jì)算含水率，并按14%的含水率標(biāo)準(zhǔn)折算稻谷產(chǎn)量。同時(shí)各小區(qū)隨機(jī)取水稻植株3蔸于尼龍網(wǎng)袋中，帶回實(shí)驗(yàn)室洗凈后放于烘箱中于105 ℃殺青30 min，再置于75 ℃烘干至恒質(zhì)量，用于測(cè)定籽粒、秸稈干物質(zhì)質(zhì)量和氮養(yǎng)分含量。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.4.1 土壤基礎(chǔ)肥力 土壤肥力指標(biāo)的測(cè)定參考鮑士旦主編的《土壤農(nóng)化分析》［16］， 其中pH值采用玻璃電極法（土水比為1 ∶ 2.5）測(cè)定，有機(jī)質(zhì)含量采用元素分析儀測(cè)定， 全氮含量采用半微量凱氏法測(cè)定，有效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提- 鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀含量采用1.0 mol/L NH4Ac浸提-火焰光度計(jì)法測(cè)定。

1.4.2 水稻植株產(chǎn)量與氮含量 水稻采收時(shí)，每個(gè)小區(qū)單獨(dú)稱量計(jì)產(chǎn)。根據(jù)測(cè)得的籽粒、秸稈干物質(zhì)質(zhì)量，計(jì)算谷草比。植株樣品氮養(yǎng)分含量的測(cè)定參照嚴(yán)田蓉等的方法［17］，采用德國(guó)Elementar VarioIsotope全自動(dòng)元素分析儀進(jìn)行測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

植株吸氮量（kg/hm2）=干物質(zhì)量×氮含量； ?（1）

氮肥表觀利用率= 施氮處理植株吸氮量-未施氮處理植株吸氮量 當(dāng)季氮素（純氮）施用量 ×100%； ?（2）

氮肥農(nóng)學(xué)利用率（kg/kg）= 施氮單季稻產(chǎn)量-未施氮單季稻產(chǎn)量 當(dāng)季氮素（純氮）施用量 ； ?（3）

氮素吸收效率（kg/kg）= 植株吸氮量 當(dāng)季氮素（純氮）施用量 ； ?（4）

氮肥偏生產(chǎn)力（kg/kg）= 單季稻籽粒產(chǎn)量 當(dāng)季氮素（純氮）施用量 。 ?（5）

所有數(shù)據(jù)均用Microsoft Excel 2021、IBM SPSS Statistics 27.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與作圖，用Origin Pro 2023軟件進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，用Duncans法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同化肥減量施肥處理對(duì)單季稻產(chǎn)量的影響

由圖1可以看出，于金華、平湖2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行不同化肥減量施肥處理的單季稻產(chǎn)量趨勢(shì)有一定相似性。與不施氮肥處理（N0處理）相比，金華、平湖2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的不同施肥處理均能顯著提高單季稻產(chǎn)量，且各施肥處理間的差異不顯著。金華試驗(yàn)點(diǎn)能夠使產(chǎn)量提高17.5%～26.0%，平湖試驗(yàn)點(diǎn)能夠使產(chǎn)量提高16.0%～26.9%。其中，2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)均以SF2處理的產(chǎn)量最高。與常規(guī)施肥處理（N1處理）相比，SF處理的水稻籽粒產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)產(chǎn)甚至增產(chǎn)，但在等氮條件下，與常規(guī)施肥減氮處理（N2處理）相比，金華試驗(yàn)點(diǎn)只有SF2處理的單季稻籽粒產(chǎn)量?jī)H提高了1.43%，而平湖試驗(yàn)點(diǎn)緩釋肥處理的籽粒產(chǎn)量提高范圍為0.46%～9.38%。以上結(jié)果說明，化肥減量配施緩釋肥處理能維持水稻籽粒結(jié)實(shí)以達(dá)穩(wěn)產(chǎn)效果，緩釋肥基施+追施穗肥具有一定的增產(chǎn)趨勢(shì)。

2.2 不同化肥減量施肥處理對(duì)單季稻植株生物量的影響

不同化肥減量施肥處理單季稻植株的生物量呈現(xiàn)出不同情況。如圖2所示，與N0處理相比，2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的施肥處理均能顯著提高單季稻秸稈生物量、植株總生物量。與N1處理相比， 在金華試驗(yàn)

點(diǎn)，其他施肥處理的植株總生物量均顯著降低，但秸稈生物量只有SF3處理顯著降低；而在平湖試驗(yàn)點(diǎn)，N2、SF3處理的秸稈生物量顯著降低，N2、SF1、SF3處理的植株總生物量顯著降低。整體來(lái)看，N1處理的效果最佳，其次是SF2處理，無(wú)論是秸稈生物量還是植株總生物量均高于其他處理。上述結(jié)果表明，化肥減量施肥的植株生物量可能不及常規(guī)施肥，但在籽粒產(chǎn)量方面具有很大優(yōu)勢(shì)。

2.3 不同化肥減量施肥處理對(duì)單季稻植株氮含量的影響

不同化肥減量施肥處理單季稻植株氮含量存在一定差異。由表2可以看出， 在金華試驗(yàn)點(diǎn)，SF3

處理的籽粒氮含量顯著高于其他各處理，分別較N0、N1處理提高26.0%、19.9%；而在平湖試驗(yàn)點(diǎn)，所有施肥處理的籽粒氮含量顯著高于N0處理，較N0處理提高22.0%～37.8%，但各施肥處理間差異不顯著。在秸稈氮含量上，2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)表現(xiàn)出的趨勢(shì)具有一致性，所有施肥處理的秸稈氮含量均顯著高于N0處理，SF3處理的秸稈氮含量均顯著高于其他各處理。金華、平湖2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)SF3處理的秸稈氮含量分別較N0處理提高52.1%、38.2%，分別較N1處理提高20.0%、13.7%。以上結(jié)果說明，不同化肥減量施肥處理能夠維持水稻生育期所需的氮素積累，緩釋肥處理效果與常規(guī)施肥處理相當(dāng)，特別是緩釋肥+尿素一次性施用處理的植株氮含量提升最顯著。

2.4 不同化肥減量施肥處理對(duì)單季稻植株氮素利用率的影響

由表3可知，化肥減量施肥處理的單季稻植株吸氮量、氮素利用率得到了很大提升，所有施肥處理的植株吸氮量均顯著高于N0處理，緩釋肥處理（SF處理）的植株吸氮量也顯著高于N1、N2處理，其中金華試驗(yàn)點(diǎn)SF3處理的植株吸氮量顯著高于其他各處理，較常規(guī)施肥處理（N1處理）增加15.2%。在平湖試驗(yàn)點(diǎn)，SF2、SF3處理的植株吸氮量顯著高于其他各處理，分別較常規(guī)施肥處理（N1處理）增加26.4%、28.5%。在本研究中，氮素利用率用表觀利用率、農(nóng)學(xué)利用率、吸收效率和偏生產(chǎn)力來(lái)表征。在金華試驗(yàn)點(diǎn)，緩釋肥處理（SF處理）的表觀利用率顯著高于N1、N2處理，且SF3處理的表觀利用率顯著高于其他各處理，超過常規(guī)施肥處理（N1處理）2倍。在平湖試驗(yàn)點(diǎn)，緩釋肥處理（SF處理）的表觀利用率也顯著高于N1、N2處理，且SF2、SF3處理的表觀利用率顯著高于其他各處理，均超過常規(guī)施肥處理（N1處理）2倍。在金華試驗(yàn)點(diǎn)，各處理間的農(nóng)學(xué)利用率差異均不顯著，而在平湖試驗(yàn)點(diǎn)，緩釋肥處理（SF處理）的農(nóng)學(xué)利用率顯著高于N2處理，只有SF2處理的農(nóng)學(xué)利用率顯著高于N1處理，提高37.2%。在金華試驗(yàn)點(diǎn)，化肥減量施肥處理（N2、SF處理）的氮素吸收效率均顯著高于N1處理，其中緩釋肥處理（SF處理）的氮素吸收效率也顯著高于N2處理，且SF3處理的氮素吸收效率顯著高于其他施肥處理，較N1處理提高37.9%。在平湖試驗(yàn)點(diǎn)，化肥減量施肥處理（N2、SF處理）的氮素吸收效率均顯著高于N1處理，其中緩釋肥處理（SF）的氮素吸收效率也顯著高于N2處理，但SF2、SF3處理的氮素吸收效率顯著高于其他施肥處理，分別較N1處理提高51.5%、54.4%。在金華試驗(yàn)點(diǎn)，N2、SF1、SF2處理的氮肥偏生產(chǎn)力顯著高于N1處理，分別提高18.6%、15.0%、18.8%；而在平湖試驗(yàn)點(diǎn)，化肥減量施肥處理（N2、SF處理）的氮肥偏生產(chǎn)力均顯著高于N1處理，且僅有SF2處理的氮肥偏生產(chǎn)力顯著高于N2處理，提高8.3%。以上結(jié)果表明，化肥減量施肥，特別是緩釋肥能有效提高單季稻植株吸氮量，提高氮肥表觀利用率、農(nóng)學(xué)利用率、吸收效率和偏生產(chǎn)力，其中以緩釋肥基施+穗肥追施尿素處理（SF2處理）和緩釋肥+尿素一次性施用處理（SF3處理）的效果最佳。

2.5 單季稻產(chǎn)量、生物量和氮素吸收利用的Pearson相關(guān)性分析

為進(jìn)一步分析植株生物量、氮含量和氮素利用與單季稻產(chǎn)量間的關(guān)系，選取不同施肥處理下單季稻產(chǎn)量、生物量和氮素吸收利用等10個(gè)指標(biāo)進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，根據(jù)顯著性繪制熱圖。由圖3可知，單季稻產(chǎn)量、秸稈生物量、氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力相互之間呈顯著正相關(guān)，說明不同化肥減量施肥處理單季稻產(chǎn)量主要受秸稈生物量、氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力的影響；籽粒氮含量、秸稈氮含量、植株吸氮量、氮肥表觀利用率和氮素吸收效率相互之間呈顯著正相關(guān)，說明不同化肥減量施肥處理單季稻籽粒氮含量主要受秸稈氮含量、植株吸氮量、氮肥表觀利用率和氮素吸收效率的影響。綜合此前單一指標(biāo)結(jié)果與相關(guān)性分析結(jié)果，化肥減量施肥可以維持單季稻產(chǎn)量和籽粒氮含量以保證其品質(zhì)。

2.6 不同化肥減量施肥處理成本與效益分析

根據(jù)單季稻稻谷收購(gòu)價(jià)、化肥市場(chǎng)售價(jià)和施肥用工成本，表4給出了不同施肥處理的成本與效益。從增產(chǎn)量上看，2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)各施肥處理產(chǎn)量都實(shí)現(xiàn)了增產(chǎn)，金華試驗(yàn)點(diǎn)增產(chǎn)量大小排序?yàn)镾F2處理>N1處理>N2處理>SF1處理>SF3處理；而平湖試驗(yàn)點(diǎn)增產(chǎn)量大小排序?yàn)镾F2處理>N1處理>SF1處理>SF3處理>N2處理，2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)均以SF2處理的增產(chǎn)量最高，N1處理次之。值得注意的是，新增毛收益雖然與增產(chǎn)量呈正相關(guān)函數(shù)關(guān)系，但是由于各施肥處理的化肥成本和人工成本不同，也就導(dǎo)致凈增收益呈現(xiàn)明顯差異。與N0處理相比，所有施肥處理的凈增收益均實(shí)現(xiàn)正增長(zhǎng)， 其中金華試驗(yàn)?點(diǎn)的凈增收益排序?yàn)镾F2處理>N1處理>N2處理>SF1處理=SF3處理，而平湖試驗(yàn)點(diǎn)的凈增收益排序?yàn)镾F2處理>N1處理>SF3處理>SF1處理>N2處理。 以上結(jié)果表明，化肥減量施肥均能實(shí)現(xiàn)收益增加，特別是緩釋肥基施+穗肥追施尿素處理凈增收益高于常規(guī)施肥，有利于實(shí)現(xiàn)單季稻的穩(wěn)產(chǎn)與增產(chǎn)。

3 討論

3.1 化肥減量配施緩釋肥對(duì)水稻籽粒產(chǎn)量和植物生物量的影響

據(jù)報(bào)道，相比于常規(guī)施肥，緩釋肥等新型肥料可以提高水稻的籽粒產(chǎn)量，增產(chǎn)率為4.6%～17.5%［18-19］。在本研究中，化肥減量配施緩釋肥處理水稻籽粒產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)產(chǎn)甚至增產(chǎn)，這與前人的研究結(jié)果［11，13-15］基本相似。但在等氮條件下，相比于常規(guī)施肥減氮處理，金華試驗(yàn)點(diǎn)只有SF2處理（緩釋肥基施+穗肥追施尿素）的單季稻籽粒產(chǎn)量?jī)H提高了1.43%，而平湖試驗(yàn)點(diǎn)緩釋肥處理的籽粒產(chǎn)量提高了0.46%～9.38%。增產(chǎn)率存在差異的原因可能是本試驗(yàn)中緩釋肥均作減氮處理，而常規(guī)施肥減氮處理中氮肥分3次施用，緩釋肥處理減少了追肥次數(shù)導(dǎo)致緩釋肥處理增產(chǎn)不明顯。緩釋肥處理中SF2處理（緩釋肥基施+穗肥追施尿素）的增產(chǎn)效果最好，在金華試驗(yàn)點(diǎn)相比于常規(guī)施肥的籽粒產(chǎn)量提高了33.3 kg/hm2，原因可能是在整個(gè)水稻生育期內(nèi)，緩釋肥養(yǎng)分釋放與植株吸收養(yǎng)分基本同步，水稻群體質(zhì)量明顯改善，在減氮條件下實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)產(chǎn)。后期追施穗肥后，養(yǎng)分分解釋放與水稻需肥關(guān)鍵期相契合，有利于防止葉片早衰［20］，提高了分蘗成穗率和后期光合性能，更利于水稻增產(chǎn)［15］。此外，化肥減量配施緩釋肥也可以影響水稻的植株生物量。本研究結(jié)果表明，在常規(guī)施肥條件下，無(wú)論是秸稈生物量還是植株總生物量均高于其他處理，但等氮條件下SF2處理（緩釋肥基施+穗肥追施尿素）的效果最佳。原因可能是常規(guī)施肥處理的氮肥過量施用，導(dǎo)致前期營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)旺盛，莖葉生物量大。緩釋肥雖然能夠在整個(gè)生長(zhǎng)周期中提供穩(wěn)定的養(yǎng)分供應(yīng)，有利于水稻莖葉生長(zhǎng)，但畢竟總氮素養(yǎng)分少于常規(guī)施肥，提前進(jìn)入生殖生長(zhǎng)階段，上述產(chǎn)量情況也證實(shí)這一點(diǎn)。因此，化肥減量配施緩釋肥有助于降低水稻的秸稈生物量，使得營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段與生殖生長(zhǎng)階段更為協(xié)調(diào)，最終實(shí)現(xiàn)水稻的穩(wěn)產(chǎn)甚至增產(chǎn)。

3.2 化肥減量配施緩釋肥對(duì)水稻植株氮素吸收和利用率的影響

有研究發(fā)現(xiàn)，施用緩釋肥也能提高氮素吸收和氮肥利用率［11，15，18］。在本研究中，相比于常規(guī)施肥處理，緩釋肥處理的植株吸氮量明顯提高，其中金華試驗(yàn)點(diǎn)SF3處理（緩釋肥+尿素一次性施用）的植株吸氮量較常規(guī)施肥顯著增加15.2%。在平湖試驗(yàn)點(diǎn)，SF2處理（緩釋肥基施+穗肥追施尿素）、SF3處理（緩釋肥+尿素一次性施用）的植株吸氮量分別顯著增加26.4%、28.5%，這與張金萍等研究得出的緩釋氮占基肥比例達(dá)到60%時(shí)各生育期植株吸氮量均與常規(guī)處理差異不顯著甚至更高的結(jié)果［3］基本相似。氮肥表觀利用率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮素吸收效率和氮肥偏生產(chǎn)力是衡量氮素利用效率的重要指標(biāo)，在一定程度上可以反映施肥量與作物產(chǎn)量及吸氮量的關(guān)系［14，21-22］。在本研究中，金華試驗(yàn)點(diǎn)緩釋肥處理的表觀利用率、氮素吸收效率和氮肥偏生產(chǎn)力（除緩釋肥+尿素一次性施用外）均顯著高于常規(guī)施肥，而平湖試驗(yàn)點(diǎn)緩釋肥處理（SF）的氮肥表觀利用率、氮素吸收效率、氮肥偏生產(chǎn)力也顯著高于常規(guī)施肥，農(nóng)學(xué)利用率只有SF2處理（緩釋肥基施+穗肥追施尿素）顯著高于常規(guī)施肥，提高了37.2%，這與大多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)的緩釋肥能夠提高肥料利用率的結(jié)果一致。有研究結(jié)果顯示，同等肥力條件下緩釋肥相比于常規(guī)施肥的肥料利用率更高，且緩釋肥氮減量10%甚至20%也有利于提高氮肥利用率、氮肥偏生產(chǎn)力［23］。王小燕等的研究也表明，與常規(guī)尿素處理相比，施用控釋摻混尿素可顯著提高氮肥偏生產(chǎn)力［24］?；蕼p量配施緩釋肥能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)甚至增產(chǎn)，部分原因可能是緩釋肥的施用提高了氮肥的農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力。Pearson相關(guān)性分析結(jié)果顯示，在化肥減量配施緩釋肥條件下，單季稻產(chǎn)量主要受氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力的影響，單季稻籽粒氮含量主要受氮肥表觀利用率和氮素吸收效率的影響，這與前人的研究結(jié)果［14，22］基本相似?？偟膩?lái)說，化肥減量配施緩釋肥施肥方式能夠增加水稻植株對(duì)氮素的吸收，提高氮肥利用率，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)甚至增產(chǎn)。

3.3 化肥減量配施緩釋肥對(duì)水稻種植經(jīng)濟(jì)效益的影響

化肥作為工業(yè)革命最偉大的技術(shù)成果之一，全球每年農(nóng)用氮磷鉀純養(yǎng)分的消費(fèi)量高達(dá)2億t左右［25］，對(duì)糧食增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率達(dá)40%以上［26］，在保障全球糧食安全方面發(fā)揮著不可替代的作用［18］。但是近年來(lái)，農(nóng)民為追求高產(chǎn)而盲目過量施肥，使得農(nóng)田生態(tài)環(huán)境中的氮素盈余［27］，氮肥利用率降低，造成資源浪費(fèi)。本研究在探究化肥減量配施緩釋肥對(duì)水稻種植經(jīng)濟(jì)效益時(shí)發(fā)現(xiàn)，緩釋肥基施+穗肥追施尿素處理凈增收益高于常規(guī)施肥，在實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)甚至增產(chǎn)以及少施1次追肥的情況下，提高凈收益，達(dá)到節(jié)本增效的作用。另外，2個(gè)緩釋肥處理的凈增收益不及常規(guī)施肥，但化肥施用量減氮16.7%，減少了環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，這與付文等的研究結(jié)果［28］一致。因此，化肥減量配施緩釋肥具有減肥增效、節(jié)本減污利于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)意義。當(dāng)然，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際中化肥減量要建立在保證產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，否則也會(huì)影響到我國(guó)的糧食安全保障［29］。同時(shí)，也有學(xué)者指出，我國(guó)農(nóng)村人口老齡化問題是我國(guó)未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要挑戰(zhàn)，規(guī)?；r(nóng)業(yè)是未來(lái)農(nóng)業(yè)的趨勢(shì)［30］。這也就意味著農(nóng)村勞動(dòng)力不足，不得不考慮省工的現(xiàn)實(shí)問題，因此考慮到施用緩釋肥采用緩釋肥基施+穗肥追施尿素的2次施肥模式相比于常規(guī)施肥3次施肥模式，在實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)甚至增產(chǎn)以及凈收益增加的基礎(chǔ)上，可以兼顧節(jié)氮省工省力的多重效益。

4 結(jié)論

化肥減量配施緩釋肥施肥方式能夠增加水稻植株對(duì)氮素的吸收，提高了氮肥利用率，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)甚至增產(chǎn)。特別是緩釋肥基施+穗肥追施尿素處理相比于常規(guī)施肥（金華、平湖）產(chǎn)量提高1.43%、9.38%，植株吸氮量顯著增加15.2%、26.4%，氮肥利用率均顯著高于常規(guī)施肥，凈增收益最高。綜合考慮效果、成本以及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，采用緩釋肥基施+穗肥追施尿素的2次施肥模式（氮肥減量16.7%）為宜，兼顧節(jié)氮省工省力等多重效益，具體施肥量應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)際確定。

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收 稿日期：2023-03-28

基金項(xiàng)目：浙江省“尖兵”“領(lǐng)雁”研發(fā)攻關(guān)計(jì)劃（編號(hào)：2023C02015、2023C02005）。

作者簡(jiǎn)介：黃益孝（1994—），男，浙江平陽(yáng)人，研究實(shí)習(xí)員，主要從事植物營(yíng)養(yǎng)及土壤農(nóng)化分析等方面的工作。E-mail：1449529187@qq.com。

通信作者：葉 靜，碩士，副研究員，主要從事作物營(yíng)養(yǎng)與施肥等方面的研究。E-mail：yejing@zaas.ac.cn。