石灰性田种植超级水稻最大施肥效应研究初报

廖新莲等

摘要：为探索石灰性田氮磷钾肥料投入量对超级水稻最大施肥效应的影响，引导农民科学施肥，采用田间小区试验，研究了石灰性田种植超级水稻最大施肥效应。经过回归分析，建立了超级水稻产量（y）与氮、磷、钾施用量（X1、X2、X3）的肥料效应函数模型，加上线性平台拟合和肥料互作效应与地力丰缺分析，结合目标产量、相关物价和施肥效益等情况综合分析与评估。初步结果表明，石灰性田种植超级水稻最大施肥效应肥料投入：N 184.5 kg/hm2、P2O5 69.0kg/hm2、K2O 162.0 kg/hm2，最大施肥效应产量8146.5kg/hm2，比N0P0K0处理（CK）增产稻谷3409.65kg/hm2，增长71.98%，增加施肥效益5753.72元/hm2，产投比为3.37。

关键词：石灰性田；超级水稻；肥料；最大施肥；效应

中图分类号：S511 文献标识码：A 文章编号：1003-4374（2015）03-0017-06

Primary report on the effects of the maximum fertilization application for super rice in calcareous paddy field

Liao Xin-lian et al

（Qingtang Township Agricultural Technology Extension Service Station， Hezhou， Guangxi 542617， China）

Abstract： In order to research the influence of input amount of NPK fertilizers on the effect of maximum fertilization for super rice， guide farmers to apply fertilizer， the field trials are conducted to study the effects of super rice cultivation with maximum fertilization. The model of super rice yield（y）and NPK fertilizer response function （X1、X2、X3） is established through the regression analysis， combined with linear platform fitting，fertilizer animation effects and soil nutrient analysis， present comprehensive analysis and assessment under target yield， relative prices and fertilizer efficiency. Preliminary results show that the input for maximum fertilization in calcareous field cultivation are including： N184.5 kg/hm2、P2O5 69.0kg/hm2、K2O 162.0 kg/hm2， the output of yield is 8146.5kg/hm2， compare with the contrast of N0P0K0 treatment （CK）， increase rice yield 3409.65kg/hm2 with 71.98% growth rate， increase the profit RMB5753.72 yuan/hm2，the ratio of production against input is 3.37.

Key words： Calcareous field；super rice；fertilizer；the maximum fertilization；effect

农业科学研究表明，水稻所需营养的2/3靠地力提供[1]，当土壤中养分不能满足水稻生长发育的需求时，须靠施肥来补充[2]。化肥对世界粮食生产的贡献达40%-60%[3]。但是，在超级水稻的生产过程中并不是肥料投入量越多，超级水稻产量越高，经济效益越好，而是存在一个化肥的最大施肥效应肥料投入量的问题。为了研究钟山县石灰性田氮磷钾肥料投入量对超级水稻最大施肥效应的影响，引导农民科学施肥，提高肥料利用效率，降低农业生产成本，促进农业节本增收和农民增产增收[4]，防止污染环境提供科学依据。2013年早造，在钟山县公安镇公安村委大岭村委大岭寨石灰性田做了超级水稻氮、磷、钾（肥料）“3414”最大施肥效应田间小区试验。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验在钟山县公安镇公安村委大岭寨岑延康的责任田上进行，供试土壤为石灰性田，耕层土壤pH值7.08，有机质41.89g/kg，全氮2.08 g/kg，有效磷38.8 mg/kg，速效钾46.0 mg/kg，有效铁80.9mg/kg，有效锰8.5mg/kg，有效铜1.59mg/kg，有效锌1.687mg/kg，有效硫24.26mg/kg。试验地前茬作物为晚稻。

1.2 试验材料

供试超级水稻品种：淦鑫688。供试肥料品种：尿素（含N 46%，浙江宁波远东化工集团有限公司生产）；普通过磷钙（含P2O5 12%，广西鹿寨化肥有限责任公司生产）；氯化钾（含K2O 60%，加拿大生产）。肥料施用方法：100%磷肥、50%氮肥、50%钾肥作基肥施用；30%氮肥、30%钾肥作分蘖肥；10%氮肥、20%钾肥作壮蘖肥；10%氮肥作壮粒肥。

1.3 试验设计

试验采用“3414”二次回归D-最优设计，设氮、磷、钾三个因素，0、1、2、3四个水平，共14个处理[5]见表1。

1.4 试验过程

3月26日播种，4月29日用小型农机把试验田土壤耙平整，30日划分小区，小区长6.00m，宽3.34m，面积20.0m2。处理间筑高20cm，宽30cm田埂，田埂用薄膜包裹防渗。试验重复之间留20cm深，30cm宽的排灌沟。试验区四周设保护行。3次重复，随机区组方式排列。4月30日按照试验方案施基肥。5月1日移栽，每蔸插2苗，插植规格为26cm×15cm，每个小区栽植493蔸。5月8日、6月7日和6月25日按照试验方案分别追施分蘖肥、壮蘖肥和壮粒肥。其他各项田间管理措施均按常规方法进行。7月3日抽穗，8月9日成熟，8月10日选择具有代表性第二重复，每小区按“X”形定5点，每点随机取2蔸，每小区取10蔸进行室内考种。8月11日分小区收获、晾晒计产。

2 结果与分析

2.1 氮磷钾对超级水稻植株性状的影响

从田间观察可以看出，不施肥料N0P0K0（CK）处理超级水稻生长缓慢，植株矮小，新叶淡绿、老叶黄化、暗绿、呈浅黄色，苗数少，有明显的缺肥现象；N0P2K2处理超级水稻生长较慢，稻株较矮，叶色青黄，有明显的缺氮现象；N3P2K2处理超级水稻生长较快，稻株茎叶密蔽，叶色浓绿，较易发生稻纵卷叶虫、稻飞虱和水稻纹枯病为害，后期不能正常转黄，表现为略过量施氮现象；N2P2K0处理和N1P2K1处理的超级水稻生长较慢，稻株稍矮，禾苗高矮参差不齐，叶色比其他配方施肥处理浅色，出现缺钾或略缺氮缺钾现象；除此之外，其他处理超级水稻生长和稻株群体结构表现基本接近。

2.2 氮磷钾对超级水稻经济性状的影响

2.2.1 不同施氮水平对超级水稻经济性状的影响 不同施N水平对超级水稻的株高、有效穗每穗粒数、结实率、千粒重影响较大。从2、3、6、11处理（见表2）可以看出，株高随着施N量的增加呈先增高而后降低；有效穗随着施N量的增加而增多；每穗实粒随着施N量的增大而呈先增多而后减少；结实率随着施N量的增大而降低；千粒重随着施N量的增大而呈先增重而后减轻。综合分析与评价，6处理施N（195.0 kg/hm2）水平对超级水稻的经济性状表现比较好。

2.2.2 不同施P2O5水平对超级水稻经济性状的影响 不同施P2O5水平对超级水稻的株高、有效穗每穗粒数、结实率、千粒重影响较大。从4、5、6、7处理（见表2）可以看出，株高随着施P2O5量的增加而呈先增高而后降低；有效穗随着施P2O5量的增加而呈先增多而后减少；每穗实粒、结实率随着施P2O5量的增加而呈先增多而后减少；千粒重随着施P2O5量的增加而先增重而后减轻。综合分析与评价，5处理施P2O5（37.5 kg/hm2）水平对超级水稻的经济性状表现比较好。

2.2.3 不同施K2O水平对超级水稻经济性状的影响 不同施K2O水平对超级水稻的株高、有效穗每穗粒数、结实率、千粒重影响较大。从8、9、6、10处理（见表2）可以看出，株高、有效穗、每穗实粒随着施K2O量的增加而增加；千粒重随着施K2O量的增加而先增重而后减轻。综合分析与评价，10处理施K2O（225.0 kg/hm2）水平对超级水稻的经济性状表现比较好。

2.2.4 不同氮磷钾配比对超级水稻经济性状的影响 不同氮磷钾配比对超级水稻经济性状的影响较大。从1（CK）、2（PK）、4（NK）、8（NP）、6（NPK）处理（见表2）可以看出，NPK处理、NK处理及NP处理比PK处理能显著促进超级水稻植株长高，有效穗增加、每穗实粒数增多。以NPK处理最好，其次是NK处理，再次是NP处理，最后是PK处理。由此可见，N是决定超级水稻植株、有效穗和每穗实粒数增高（多）的主要因素，其次是K2O，最后才是P2O5。

2.3 氮磷钾对超级水稻的施肥效应模型及增产效应分析

2.3.1 不同施氮水平对超级水稻肥效应模型及增产效应分析 不同施氮水平对超级水稻的增产效应影响较大。从2、3、6、11处理（见表3）可以看出，超级水稻的产量、纯收入、产投比随着施N量的增加而呈先增加，而后又有所下降。产量表现为6处理>11处理>3处理>2处理；纯收入表现为6处理>3处理>11处理>2处理；产投比表现为3处理>6处理>11处理>2处理。由此可见，在一定范围内，随着施氮量的增加，经济效益提高，当施氮量达到一定水平，再增施氮肥，经济效益反而下降。因此，适宜的氮肥用量和运筹比例是获得高产和高效的有力保证[6]。

对2、3、6、11四个不同施N水平处理结果进行回归分析，求得稻谷产量（Y1）与N肥施用量（X1）的效应方程：Y 1 =5332.2+26.3815X1-0.0624866X12（R2=0.99**，F值=229.9643*，F0.05=0.046578）。可见，决定系数R2= 0.99，达到极显著水平，F值=229.9643>F0.05=0.046578也达到显著水平，说明N施用量与超级水稻产量存在显著回归关系，用本方程计算出超级水稻最高产量8116.8kg/hm2，最高施氮量211.05g/hm2；最佳产量8096.25 kg/hm2，最佳施氮量为193.05 kg/hm2。

2.3.2 不同施磷水平对超级水稻的肥效应模型及增产效应分析 不同施磷水平对超级水稻的增产效应影响较大。增施一定量的磷能使超级水稻增产增收，过大的施磷量可使超级水稻产量降低、净收入下降和产出投入比变小。从4、5、6、7处理（见表3）可以看出，产量表现为6处理>7处理>5处理>4处理；纯收入表现为6处理>5处理>7处理>4处理；产投比表现为5处理>4处理>6处理>7处理。符合肥料投入报酬递减规律。由此可见，肥料用量并非越多越好，磷肥多施则会导致水稻减产[7]。过量施P2O5，磷素在土壤中可以被固定而无效化[8]，会降低磷的利用率和纯收益[9]。

对4、5、6、7四个不同施磷水平处理结果进行回归分析，求得稻谷产量（Y2）与P2O5肥施用量（X2）的效应方程：Y2=7498.2+13.972X2-0.0848X22（R2=0.99**，F值=35.6115*，F0.05=0.117669）。可见，决定系数R2=0.99，达到极显著水平，F值=35.6115>F0.05=0.117669，达到显著水平，说明磷施用量与超级水稻产量存在显著回归关系，用本方程计算出超级水稻最高产量8073.75 kg/hm2，最高施磷量82.35 kg/hm2；最佳产量8056.35kg/hm2，最佳施磷量68.10kg/hm2。

2.3.3 不同施钾水平对超级水稻肥效应模型及增产效应分析 不同施钾水平对超级水稻的增产效应影响较大。从8、9、6、10处理（见表3）可以看出，超级水稻产量随钾肥施用量的增加而增加，表现为10处理>6处理>9处理>8处理；纯收入随钾肥施用量的增加而呈先增加后减少，表现为10处理>9处理>6处理>8处理；产投比随钾肥施用量的增加而呈先增大而后变小，表现为9处理>6处理>8处理>10处理。由此可见，超级水稻的产量及效益增量随着钾肥施用量的增加先增加后降低，符合报酬递减规律[10]。

对8、9、6、10四个不同施钾水平处理结果进行回归分析，求得稻谷产量（Y3 ）与K2O肥施用量（X3）的一元二次效应方程：Y3=6627.9+16.882X3 -0.04173X32 （R2=0.96*，F值=11.5511*， F0.05=0.203691） ，可见，决定系数R2= 0.96，达到显著水平， F值=11.5511>F0.05= 0.203691 ，也达到显著水平 。说明钾施用量与超级水稻产量存在显著回归关系，用本方程计算出超级水稻最高产量8335.2kg/hm2，最高施钾量202.20kg/hm2；最佳产量8293.5 kg/hm2，最佳施钾量170.70kg/hm2。

2.3.4 氮磷钾肥料投入量对超级水稻肥效应模型及经济效益分析 氮磷钾肥料投入量对超级水稻增产量、纯收入、产投比等影响较大。从表3可以看出，超级水稻产量变幅范围在4736.8-8375.4kg/hm2之间。与CK（N0P0K0，产量4736.8kg/hm2）相比，N2P2K3处理产量最高8375.4 kg/hm2，增产3638..6kg/hm2，增长76.81%；N2P2K2处理次之8033.7 kg/hm2，增产3296.9kg/hm2，增长69.60%。从经济效益的角度来看，纯收入变幅范围在-10.35-5632.09元/hm2之间。与CK相比，N2P1K1处理纯收入最高，为5632.09元/hm2，其次N2P2K3处理，为5538.29元/hm2。产投比变幅范围在0.99-3.80之间，其中，最大的是N1P2K1处理，为3.80，其次N2P2K1处理，为3.79。N1P2K2、N1P1K2和N1P2K1处理分别为氮、氮磷、氮钾肥施用不足区，获得纯收入均为中等；N3P2K2处理为氮肥施用最大区，其纯收入为中等（4195.85元/hm2），产投比为小（2.41），表明氮肥投入与产出并非成正比；N2P3K2处理为磷肥施用最大区，其纯收入为中等（5186.57元/hm2），产投比为较小（2.95），表明磷肥投入也与产出并非成正比；N2P2K3处理为钾化肥最大投入区，其纯收入为较大（5538.29元/hm2），产投比为较小（2.73），说明本试验的最高施钾量仍未达到超级水稻生长发育所需的最佳施钾量。由此可见，氮磷钾配合施用对超级水稻种植收益影响较大，不合理施肥最终造成投入增加，但产量和收益并不随之增加[11]，甚至得不偿失。由此可见，从超级水稻产量、纯收入、产投比等综合分析与评价，N2P2K2处理的施肥效应较好，产量和纯收入较高，产投比适宜。

对石灰性田种植超级水稻氮、磷、钾（肥料）“3414” 最大施肥效应田间小区试验研究结果进行回归分析，获得稻谷的产出量（Y）与氮（X1）磷（X2）钾（X3）投入量的三元二次回归方程为： Y=4743.17+25.7302X1+4.2313X2+4.2229X3-0.06782X12-0.131103X22-0.041X32-0.125X1X2+0.2955X1X3+1.7029X2X3（R2=0.99**，F值=72.295*， F0.05=0.000455）。对上述方程进行极值判别和典型分析[12]，可知方程存在极大值，可用于边际分析，用本方程计算得超级水稻最高产量为8536.65kg/hm2，最高施肥量：N 224.1 kg/hm2、 P2 O5 136.65kg/hm2 、K2O 294.45kg/hm2；最佳产量为8255.4kg/hm2，最佳施肥量：N 192.75kg/hm2 、P2O5 72.9kg/hm2、 K2O 166.65kg/hm2。

2.3.5 受相关物价的影响最高产量施肥量的效益不是最佳 当每公斤N、P2O5、K2O、稻谷分别为5.43元、5.83元、6.33元、2.4元时，用肥料三元二次回归方程得到最高（佳）产量和最高（佳）施肥量计算施肥效益可知：超级水稻最高产量施肥效益为5242.24元/hm2，产投比2.35；最佳产量施肥效益为5918.11元/hm2，产投比3.34。但是，最高产量的施肥量比最佳产量的施肥量增加肥料投资1350.87元/hm2，只增加稻谷281.25kg/hm2（即675.00元/hm2），实际减少收入675.87元/hm2，产投比下降0.99，得不偿失。由此可见，最高产量的施肥量的效益不是最佳，而是肥料用量的极限量。

2.4 肥料互作效应与地力丰缺分析

从肥料互作效应与地力丰缺分析表（见表4）可以看出，NPK及NK处理的互作效应相对较高，比CK处理分别增产69.60%和58.06%；其次是NP处理的互作效应，比CK处理增产38.06%；PK处理的互作效应最差，比CK处理增产12.11%。同时还可以看出，CK处理占NPK处理产量的59.00%；PK处理占NPK处理产量的66.10%，表明土壤N含量为低水平；NK处理占NPK处理产量的93.20%，表明土壤P2O5含量为中上水平；NP处理占NPK处理产量的81.70%，表明土壤K2O含量为中等水平。可见，在该地力条件下，以N2P2K2处理的产量最高8033.7 kg/hm2。氮磷钾互作效应表现为NPK>NK>NP>PK；在一定范围内，氮、磷、钾对超级水稻的产量影响大小排序为：氮>钾>磷。由此可见，在这种土壤的地力水平上种植超级水稻要适当增加N肥的投入，实行氮磷钾配方施肥，才能获得较高的产量与最佳效益。

2.5 线性加平台拟合

线性加平台拟合成功结果：N，超级水稻最佳产量7879.5 kg/hm2，最佳施N量为167.1kg/hm2（R2=0.59）；P2O5，超级水稻最佳产量8021.25kg/hm2，最佳施磷量为51.45 kg/hm2（R2=0.79）；K2O，超级水稻最佳产量8205.0 kg/hm2，最佳施肥量为148.8kg/hm2（R2=0.55）。

2.6 石灰性田种植超级水稻最大施肥效应肥料投入量

从氮、磷、钾的一元二次方程、氮磷钾三元二次方程和线性加平台拟合成功值，加上肥料互作效应与地力丰缺分析，结合目标产量、相关物价和施肥效益等情况进行综合评估与分析，综合推荐石灰性田种植超级水稻最大施肥效应肥料投入量N 184.5 kg/hm2、P2O5 69.0kg/hm2、K2O 162.0 kg/hm2，最大施肥效应产量8146.5kg/hm2，比N0P0K0处理（CK，产量4736.8 kg/hm2）增产稻谷3409.65kg/hm2，增长71.98%，增加施肥效益5753.72元/hm2，产投比为3.37，超过该施肥水平，虽然产量有所提高，但施肥效益出现负效应。即最大施肥效应肥料投入量是当前生产上的推荐肥料用量。此量不仅降低超级水稻生产成本，提高化肥利用率，增加施肥效益，而且对粮食的安全生产，保护生态环境等均有着重要意义[12]。

3 结论与讨论

3.1 石灰性田种植超级水稻最大施肥效应试验研究初步结论

最大施肥效应肥料投入量为N 184.5 kg/hm2、P2O5 69.0kg/hm2、K2O 162.0 kg/hm2，最大施肥效应产量为8146.5kg/hm2，比N0P0K0处理（CK）增产稻谷3409.65kg/hm2，增长71.98%，增加施肥效益5753.72元/hm2，产投比为3.377，超过该施肥水平，虽然产量有所提高，但施肥效益出现负效应。

3.2 只有肥料合理投放才会获得最大施肥效益

在肥料资源普遍存在不足的情况下，要把有限的肥料资源投入到面积广，增产潜力大的中、低肥（产）田中，才会获得作物大面积最大施肥效益。要克服过去盲目把有限的肥料资源集中投入到面积少，增产潜力小的高肥（产）田的得不偿失的做法。

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