“薯—稻—稻”轮作模式下双季稻施肥减量研究

李小波 刘晓津 赖玉嫦 索海翠 王丽 安康

摘 要 针对冬种马铃薯收获后土壤肥力残留较多，早晚稻施肥量大，造成肥料浪费和利用率低下的现状，开展田间试验，研究“薯-稻-稻”轮作模式下早晚双季稻施肥减量对其农艺性状、产量、肥料利用率和种植效益等的影响。结果表明，当早、晚双季稻的施肥量减少至农民习惯施肥量（T1）的80%（即T2）时，对水稻产量、品质和种植效益及肥料利用率影响不大；但当施肥量减少至农民习惯肥量（T1）的60%（即T3）时，对双季水稻产量、品质和种植效益及肥料利用率影响较大。因此，建议在冬种马铃薯收获后的田块种植早、晚双季稻，其合理施肥量应减少至农民习惯施肥量的80%。

关键词 冬种马铃薯；水稻；减量施肥；产量；利用率；品质

中图分类号 S365 文献标识码 A

Abstract According to the present status of fertilization waste and low utilization rate caused by a large amount of fertilizer residue in previous winter potato soil and heavy fertilization of early and late rice， the experiment was carried for studying the effect of agronomic traits， yield， fertilizer utilization rate and benefit when fertilizer reduction of early and late rice based on the‘potato-rice-ricerotation system. The results showed that， while reducing the amount of fertilizer（T2）to 80% of the conventional fertilizer（T1）， there was little effect in the yield， quality， benefit and fertilizer utilization rate； But when reducing the amount of fertilizer（T3）to 60% of the conventional fertilizer（T1）， there was great effect in the yield， quality， benefit and fertilizer utilization rate. We recommended 80% of the conventional fertilizer was the rational fertilizer amount for early and late rice based on the‘potato-rice-ricerotation system.

Key words Winter potato； Rice； Reduction fertilization； Yield； Utilization rate； Quality

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.10.005

在当前农业生产发展中，施用化肥是提高农作物产量最迅速和最有效的方法之一[1]。目前中国氮肥生产、进口和消耗量居世界第一，磷肥的消耗量居世界第二，钾肥消耗量为世界第四位。据联合国粮农组织（FAO）的统计，在提高作物单产中，化肥所起的作用占40%～60%[2]。中国的食物基本能自给自足，很大的原因也是化肥生产的持续增长[3]。化肥对中国农作物的增产作用已高达40%左右[4]，对水稻增产的贡献率为35.4%[5]。然而长期以来，由于人们更多注重于施肥的产量效应，而对农业面源污染、食品安全等重视不够，如氮素和磷素通过水体径流、大气挥发、硝化-反硝化、渗漏流失等途径损失[6]，从而对周边环境造成了水体富营养化、土壤板结、地下水硝酸盐超标等严重威胁[7]，这也对人类的健康构成了威胁，因此减少肥料的施用量和提高肥料利用率成为急待解决的问题。

冬种马铃薯在广东“薯-稻-稻”三熟制耕作模式中作为重要的经济作物和粮食作物，对确保粮食安全，提升种植效益和农民脱贫致富起到了积极作用。然而，广东冬种马铃薯生产中存在的问题之一是化学肥料过量施用。根据笔者调查，冬种马铃薯的纯N施用量超过了350 kg/hm2，K2O的施用量超过450 kg/hm2，这种肥料施用方式既无法保证马铃薯的安全生产，又降低了肥料的利用率，还造成了环境污染。因此，为进一步提高冬种马铃薯收获后土壤中残留肥料的利用率，降低双季水稻施肥量，特设计双季稻施肥减量试验，旨在探明在此条件下双季水稻的最佳施肥量，为指导广东乃至华南“薯-稻-稻”三熟区水稻合理施肥提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料

供试水稻品种为杂交水稻‘齐华占，氮肥为尿素（46%，安徽吴源化工集团有限公司生产）、复合肥（16 ∶ 8 ∶ 21，广东福利龙复合肥有限公司生产）。试验地位于惠东农业科学研究所内种植冬种马铃薯有代表性的田块（东经114°59'，北纬22°58'），海拔32 m，属南亚热带季风气候，年均降水量1 690 mm，年均蒸发量1 675 mm，年均温度22 ℃，年均光照2 040 h。试验区土壤为冬种马铃薯收获后土壤，质地为粘壤土。试验前土壤基本性状为：pH 5.94、有机质16.65 g/kg、全氮0.92 g/kg、碱解氮81.41 mg/kg、全磷0.91 g/kg、速效磷70.48 mg/kg、全钾14.55 g/kg、速效钾213.52 mg/kg。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 早晚稻试验均设4个处理（具体施肥量见表1），即农民习惯施肥量（T1）；80%习惯施肥量（T2）；60%农民习惯施肥量（T3）；不施肥处理（T0），4次重复，小区面积为28.75 m2，随机排列。早晚水稻每小区均种植690穴，每穴2株。小区间田基用尼龙膜覆盖，防止肥料渗漏，各小区单灌单排。早稻试验于2015年4月13日插秧，2015年7月14日收获；晚稻试验于2015年8月13日插秧，2015年11月12日收获。

1.2.2 测定项目与方法 （1）试验地养分测定和早晚双季水稻农艺性状、产量。试验地养分测定按常规方法[8]；早、晚双季水稻农艺性状（如：分蘖数、实粒数、空瘪粒数、千粒重等）和小区产量测定参考黄旭[9]的方法。

（2）植株与籽粒全氮含量。植株与籽粒的N含量测定参考李酉开[10]、胡娟[11]等的方法。植株吸氮量=植株生物量×植株含氮量；籽粒吸氮量=籽粒产量×籽粒含氮量[9]。

（3）肥料利用率。①化肥利用率（也称表观利用率或回收率，ARE）=（U-U0）/F；②农学效率（AE）=（Y-Y0）/F；③肥料生产效率（PE）=Y/F；④氮素吸收效率（NUPE）=U/F。式中，Y为施用某特定化肥下作物的产量（kg/hm2），Y0为对照（不施该特定化肥下作物的产量，kg/hm2），F代表化肥的投入量（kg/hm2），U为施用某特定化肥下作物收获期地上部养分吸收总量（kg/hm2），U0为对照（不施该化肥下作物收获期地上部养分吸收总量，kg/hm2）[10，12]。

（4）稻米品质分析。稻米糙米率、精米率、整精米率、水分、垩白度、垩白粒率、长/宽测定方法参考中华人民共和国国家标准《GB/T17891-1999优质稻谷》[13]和直链淀粉、蛋白质含量采用Infratec

1241grain analyzer（FOSS-TECATOR）测定[14]等。

1.2.3 种植效益分析 统计各小区人工、种子、肥料、农药等成本投入，根据小区稻谷产量和价格计算小区产值，最终获得种植效益。

1.3 数据分析

数据采用Excel 2003和DPS 15.10处理与分析。

2 结果与分析

2.1 肥料减量对早晚双季水稻产量和农艺性状的影响

从表2可以看出，早晚稻的株高、分蘖数、实粒数、千粒重、小区产量等指标呈现随着肥料的施用量降低而下降的变化趋势。早、晚双季稻肥料施用量减量至习惯施肥量的80%时，株高、分蘖数、实粒数、千粒重、小区产量等指标与T1处理差异不显著；而当早、晚双季稻肥料施用量减量至T1处理的60%时，实粒数、小区产量与T1处理相比明显降低。说明T2处理施肥量对早晚双季稻来说是较佳的施肥量。

2.2 肥料减量对早晚双季水稻吸氮量和氮肥利用效率的影响

从表3可以看出，随着肥料的施用量降低，早稻N利用率逐步提高；而晚稻的N利用率呈现先升后降的趋势，其中T2处理晚稻N肥利用率最高为43.5%，说明适当降低N肥施用量可以在一定程度上提高N肥利用率。早稻的N肥农学效率随着肥料的施用量降低呈现先升后降的趋势，T2处理早稻的N肥农学效率最高为9.96%，比T1高1.19%；晚稻的N肥农学效率呈逐渐减低的趋势，T2处理晚稻的N肥农学效率为6.94%，比T1低1.94%，但差异不显著。早晚稻N生产效率、N吸收效率均随着肥料的施用量降低呈现上升的趋势，但是晚稻的N生产效率、N吸收效率均低于早稻，这可能是由于早稻土壤肥力消耗太多，同时晚稻在生育期内没有得到足够肥料补充的原因引起。

2.3 肥料减量对早晚双季水稻品质的影响

由表4可以看出，随着施肥量的降低，早晚稻糙米率、蛋白质含量不断降低，水分含量不断增加，但不施肥T0处理的水分含量稍低；同时，早稻的整精米率不断增加，而晚稻的整精米率不断降低。T2处理早晚稻的精米率均最高，分别为71.90%和72.75%；垩白度均最高分别为0.18、0.29，垩白粒率也最高分别为5.27%、5.63%。

2.4 肥料减量对早晚双季水稻经济效益的影响

由表5可以看出，早稻各个处理种植效益存在差异，但差异不显著；T1最高为11.76元，T2处理小区种植效益次之，为10.62元，均高于T3和T0。晚稻T1和T2处理小区种植效益分别为6.68元和6.65元，极显著高于不施肥处理，但T1和T2处理效益差异不显著；T3处理小区种植效益为0.84元，极显著低于不施肥处理T0，说明当施肥量降低到一定程度可能会出现报酬减少的现象。

3 讨论与结论

肥料减量处理能够改变水稻的部分农学性状，如株高、分蘖数、实粒数、千粒重、小区产量等降低，本试验部分结果与前人[12，15]研究规律类似。但当施肥量减量至农民习惯施肥的80%时，株高、分蘖数、实粒数、千粒重、小区产量等指标与习惯施肥处理差异不显著。早稻的分蘖数、实粒数、千粒重、小区产量均比晚稻高，可能是由于冬种马铃薯收获后土壤中残留的肥料较多，致使早稻生长发育较为充分的原因。

农田氮素损失是农业面源污染的主要贡献者[16]。前人不少报道均在减氮条件下，以氮肥利用率等指标为研究对象[10，12，17]，本研究表明在一定范围内随着肥料的施用量降低，早稻N利用率逐步提高；而晚稻的N利用率呈现先升后降的趋势，其中T2处理晚稻N肥利用率最高为43.5%，说明适当降低N肥施用量可以在一定程度上提高N肥利用率。

米质即稻米品质，是评价稻米质量和等级的综合标准。本试验研究表明，随着施肥量的降低，早晚稻糙米率、蛋白质含量不断降低，水分含量不断增加，但不施肥T0处理的水分含量稍低；同时，早稻的整精米率不断增加，而晚稻的整精米率不断降低。T2处理早晚稻的精米率均最高，分别为71.90%和72.75%；垩白度均最高分别为0.18、0.29，垩白粒率也最高分别为5.27%、5.63%。

鉴于早晚稻不施肥T0处理的实粒数最低、空瘪粒数最高，且糙米率、精米率、整精米率、蛋白质等指标含量最低，因此在计算小区效益时，T0按照3.4元/kg，其他处理按照3.6元/kg；晚稻T0按照4.2元/kg，其他处理按照4.4元/kg计算，早稻T1处理小区种植效益最高为11.76元，T2处理小区种植效益为10.62元，高于T3处理和T0处理，但各处理间效益差异不显著。晚稻T1和T2处理小区种植效益分别为6.68和6.65元，极显著高于不施肥处理，但T1和T2处理效益差异不显著；T3处理小区种植效益为0.84元，极显著低于不施肥处理，说明当施肥量降低到一定程度可能会出现报酬减少现象。

综上所述，当施肥量减少至农民习惯施肥量的80%时（T2），对早晚稻的产量、品质和种植效益及肥料利用率影响不大，建议早晚稻的合理施肥量降至农民习惯施肥量的80%。

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