平衡施肥对海南早稻经济性状和产量的影响

张冬明++王绥干++吴光辉++陈胜++吴宗礼++张永发

摘要：采用“3414”完全随机区组设计，开展早稻田间肥效试验，研究施肥对早稻经济性状及产量的影响。结果表明，氮是影响早稻分蘖数的关键因素，钾是影响早稻有效穗率、株高、有效穗长、每穗粒数、结实率、着粒密度的关键因素。施肥对早稻具有极显著的增产效应，氮肥的增产效果最好，最高增产18.00%，纯增收入1 278.4元/hm2；磷肥最高增产10.40%，纯增收入732.8元/hm2；钾肥最高纯增收入455.1元/hm2，增产11.30%。通过配置肥料效应模型，结合试验实际情况，确定早稻氮、磷、钾最佳配比为N∶P2O5∶K2O=0.30∶1.00∶0.73。

关键词：平衡施肥；早稻；经济性状；产量

中图分类号：S511.3+1；S147.21+1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）09-1623-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.09.007

Effects of Balanced Fertilization on Yield and Economic Characters of Early-Season Rice

ZHANG Dong-ming1，2，3，WANG Sui-gan4，WU Guang-hui4，CHEN Sheng4，WU Zong-li4，ZHANG Yong-fa2，4

（1.Agricutral Environment and Soil Research Institute， Hainan Academy of Agricultural Sciences， Haikou 571100， China；

2.Scientific Observing and Experimental Station of Arable Land Conservation （Hainan）， Ministry of Agriculture， Haikou 571100， China；

3.Hainan Key Laboratory of Arable Land Conservation， Haikou 571100， China；

4.Agricutral Technical Extension and Service Center of Haikou City， Haikou 570206， China）

Abstract： Field trials of fertilizer to early-season rice were carried out by using the “3414” completely random block design to observe early-season rice economic characters and yield. The results showed that N fertilization was a key impact factor of early-season rice tiller number，and P fertilization was a key factor of the rate of early rice and effective ear，plant height， effective ear length，grain number per panicle，seed setting rate，grain density. The fertilization significantly increased the yeild of early-season rice，the effect of N fertilization on yield and economic was the largest， compared with control，the highest yield-increase rate was 18.00% with the net income increased by 1 278.4 CNY per hectare， the highest yield-increase rate of P was 10.40% with the net income increased by 732.8 CNY per hectare， while the highest net income of K increased by 455.1 CNY per hectare with the yield-increase rate was 11.30%. The optimal N，P，K ratio of early-season rice was 0.30∶1.00∶0.73 according to fertilizer effect with the actual situation testing.

Key words： balanced fertilization； early-season rice； eeconomic character； yield

施肥是提高水稻（Oryza sativa L.）單产的重要手段之一，也是整个稻作栽培体系中不可或缺的环节[1，2]。但目前在中国农业生产中，施肥存在很大的盲目性，过量施肥不仅会造成肥料资源大量浪费、增加生产成本，同时还会影响农产品品质及造成环境污染，而施肥不足又不能发挥作物的增产优势[3，4]。

早稻测土配方施肥是在测定土壤养分含量的基础上，通过对土壤养分丰缺的诊断，结合早稻需肥规律，提出合理的施肥配方及科学的施肥技术。在早稻生产中要实现高产，必须根据早稻生长发育过程中对氮、磷、钾等养分的需求规律进行合理施肥。有关研究表明，通过“3414”肥料效应田间试验，可以掌握不同施肥处理的优化施肥量和施肥方法，摸清土壤养分校正系数、土壤供肥能力、不同作物养分吸收量和肥料利用率等基本参数[5，6]。为巩固测土配方施肥技术在海南省的推广，于2015年在海口市琼山区云龙镇进行了早稻田间肥效试验，以期为构建早稻施肥模型、提出最佳施肥配方提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验在海南省海口市琼山区云龙镇儒林村向北田洋进行，土壤为潴育型水稻土，前茬作物为水稻。试验前土壤有机质含量为28.89 g/kg，碱解氮含量为89.09 mg/kg，有效磷含量为2.05 mg/kg，速效钾含量为42.72 mg/kg，pH 6.72。供试氮肥为含N 46.4%的尿素（海南富岛），磷肥为含P2O5 16%的过磷酸钙（广东湛江）），钾肥为含KO2 60%的氯化钾（俄罗斯产）。供试水稻品种为特优Ⅱ优128，全生育期为143 d。

1.2 方法

1.2.1 试验方案 试验采用目前国内外应用较为广泛的二次回归“3414”完全试验实施方案，设氮、磷、钾3因素4水平，14个处理，3次重复，随机区组排列。小区面积30 m2，株行距17 cm×23 cm，试验区面积为0.2 hm2。磷肥100%、氮肥30%和钾肥10%作基肥，在插秧前施入；氮肥60%、钾肥30%作分孽肥，在秧苗返青后施入；氮肥10%和钾肥60%作穗肥，在移栽后33 d施入，常规管理，试验的结构矩阵、处理方案见表1。

1.2.2 调查项目 早稻收获前进行田间调查，每小区选取有代表性的5蔸，测定分蘖数、有效穗数、有效穗长、株高、茎粗、每穗粒数、千粒重等，收获时各小区单独记产。

1.3 数理统计

试验数据图表都在Excel 2007和SAS 9.2软件上进行处理与分析。

2 结果与分析

2.1 氮、磷、钾肥对早稻经济性状的影响

由表2可知，在施用等量磷、钾肥基础上，随着氮肥施用量的增加，分蘖数、有效穗率、株高均呈逐渐增加的趋势，均在高氮水平时达到最大，与不施氮处理相比，分别增长10.08%、14.16%、4.21%；有效穗长、每穗粒数、结实率、着粒密度、千粒重均呈先增加后降低的趋势，在中氮水平（103.50 kg/hm2）时有效穗长、每穗粒数、结实率达到最大，分别比不施氮处理增长8.31%、5.51%、9.22%。着粒密度与千粒重在低氮水平（51.75 kg/hm2）时为最佳，与不施氮处理差异较小。施用氮肥对茎粗的影响不明显。

在施用等量氮、钾肥基础上，随着磷肥施用量的增加，分蘖数、有效穗率、株高、有效穗长、每穗粒数、结实率、着粒密度均呈先增加后降低的变化趋势，在中磷水平（110.40 kg/hm2）时分蘖数、有效穗率、有效穗长、每穗粒数达到最大，分别比不施磷处理增长0.46%、6.62%、1.78%、2.15%；株高、结实率、着粒密度在低磷水平（55.20 kg/hm2）时达到最大，分别比不施磷处理增长1.84%、3.90%、0.89%。施用磷肥对茎粗、千粒重没有明显的影响。

氮、磷用量一定时，随着钾肥施用量的增加，分蘖数、有效穗率、株高、有效穗长、每穗粒数、结实率、着粒密度总体上均呈逐渐增加的变化趋势，除有效穗长，均在高钾水平（270 kg/hm2）时达到最大，分别比不施钾处理增长4.38%、10.09%、6.98%，17.02%、17.53%、9.41%。钾肥对茎粗、千粒重影响不明显。

对氮、磷、钾肥的施用效果分别进行极差分析，结果表明，氮是影响早稻分蘖数的关键因素，钾是影响早稻有效穗率、株高、有效穗长、每穗粒数、结实率、着粒密度的关键因素。

2.2 不同施肥处理对早稻产量的影响

通过各施肥处理早稻产量的方差分析可得， F=2.906>F0.01=2.904，说明各施肥处理间早稻产量差异达极显著水平。由图1可知，处理10、11极显著高于处理13、4、2、8、14、1，处理6、9极显著高于处理1，但处理11与10之间、处理6与9之间差异不显著，处理13、4、2、8、14、1之间差异也不显著。单就早稻产量而言，处理11最高，为6 072.10 kg/hm2，比不施肥处理增产1 257.60 kg/hm2，增产26.12%；其次是处理10，为6 027.90 kg/hm2，比不施肥处理增产1 213.35 kg/hm2，增产25.20%；处理6早稻产量位居第三，为5 723.05 kg/hm2，比不施肥处理增产908.55 kg/hm2，增产18.87%。

2.3 氮、磷、钾肥的产量效应与经济效应

由表3可以看出，在施用等量磷、钾肥的基础上，不同施氮水平处理间早稻产量差异达极显著水平。施氮为155.25 kg/hm2时，与不施氮处理相比，稻谷增产926.4 kg/hm2，增产率为18.00%，纯增收入 1 278.4元/hm2，此时产投比为2.23。在施用等量氮、钾肥的基础上，不同施磷水平处理间早稻产量差异均不显著。施磷110.40 kg/hm2时，与不施磷处理相比，稻谷增产539.2 kg/hm2，增产率为10.40%，纯增收入732.8元/hm2，此时产投比为2.12；施磷165.60 kg/hm2时，与施磷110.40 kg/hm2相比，早稻产量随肥料投入的增加而减产207.9 kg/hm2，每公顷减少纯收入588.5元，此时产投比为0.28。在施用等量氮、磷肥的基础上，不同施钾水平处理间早稻产量差异均不显著。施钾90 kg/hm2时，与不施钾处理相比，稻谷增产579.9 kg/hm2，增产率为11.30%，纯增收入455.1元/hm2，此时产投比为0.53；施钾180 kg/hm2和270 kg/hm2时，与不施钾处理相比，虽能增产593.7 kg/hm2和898.5 kg/hm2，但純增收入却因肥料投入的增加而减少，表现为亏缺。单就产投比而言，氮、磷、钾肥均在低水平时为最佳。

2.4 氮、磷、钾肥的互作效应分析

2.4.1 不同磷、钾肥对氮肥效果的影响 氮、磷、钾彼此间存在一定的相互作用，互相影响施肥效果的发挥[2]。由图2可知，施用等量钾肥时（K2O 180 kg/hm2），每公顷氮用量从51.75 kg增加到103.50 kg时，低磷（55.20 kg/hm2）和中磷（110.40 kg/hm2）水平的早稻每公顷分别增产170.6 kg和255.3 kg；施用等量磷肥时（P2O5 110.40 kg/hm2），每公顷氮用量从51.75 kg增加到103.50 kg时，低钾（90 kg/hm2）和中钾（180 kg/hm2）水平的早稻每公顷分别增产493.05 kg和255.30 kg。结果表明，早稻在中磷、低钾水平时最有利于氮肥效果的发挥。

2.4.2 不同氮、钾肥对磷肥效果的影响 磷肥的施用效果受氮、钾肥用量及其组合的影响[2]。由图3可知，施用等量钾肥时（K2O 180 kg/hm2），每公顷磷用量从55.20 kg增加到110.40 kg时，低氮（51.75 kg/hm2）和中氮（103.50 kg/hm2）水平的早稻每公顷分别增产98.85 kg和183.60 kg；每公顷施等量氮时（103.50 kg），磷用量从55.20 kg/hm2增加到110.40 kg/hm2时，低钾和中钾水平的早稻每公顷分别增产772.95 kg和183.60 kg。结果表明，早稻在中氮、低钾水平时磷肥的增产效果最好。

2.4.3 不同氮、磷肥对钾肥效果的影响 钾肥的增产效果只有在与氮、磷肥配合的条件下才能得到发挥[2]。由图4可知，在施用等量磷肥（P2O5 110.40 kg/hm2）的条件下，每公顷钾用量从90 kg增加到180 kg时，低氮和中氮水平的早稻每公顷分别增产251.55 kg和13.80 kg；在施用等量氮肥的条件下，每公顷钾用量从90 kg增加到180 kg时，低磷和中磷水平的早稻每公顷分别增产603.15 kg和13.80 kg。结果表明，早稻在低氮、低磷水平时最有利于钾肥效果的发挥。

2.5 模型拟合与分析

2.5.1 三元二次肥效模型 经统计分析，可得早稻產量与氮、磷、钾肥的三元二次肥效模型为y=319.301 9-12.856 9x1+10.696 9x2+3.727 4x3+1.232 5x1x2+0.663 0x1x3-0.753 0x2x3+0.206 2x12-0.673 1x22+0.016 3x32（y表示早稻产量，x1、x2、x3分别表示N、P2O5、K2O用量，下同）。

回归方程经检验，F=6.164 9>F0.05=5.998 8，达显著水平，说明模型的预测值与实际值拟合效果好，运用此模型能很好地说明施肥与产量之间的关系，可运用该模型进行预测。通过对方程进行极值判断，采用边际分析方法进行寻优，可得早稻最佳施肥量的农艺方案为施N 31.20 kg/hm2、P2O5 105 kg/hm2、K2O 76.35 kg/hm2，此时产量为5 293.2 kg/hm2， N∶P2O5∶K2O=0.30∶1.00∶0.73；最大施肥量的农艺方案为施N 64.80 kg/hm2、P2O5 61.05 kg/hm2、K2O 178.80 kg/hm2，此时产量为5 490.45 kg/hm2，其N∶P2O5∶K2O=1.06∶1.00∶2.93。

2.5.2 二元二次肥效模型 经统计分析，可得氮、磷、钾各两因素的二元二次肥效模型：①氮、磷肥。y=326.699 9+1.771 2x1+7.916 0x2+0.380 7x1x2+0.114 5 x12-0.753 7x22；②氮、钾肥。y=291.532 1+8.949 4x1+5.507 8x3-0.087 7x1x3-0.168 9x12-0.107 8x32；③磷、钾肥。y=181.081 7+29.135 3x2+14.394 9x3-1.381 3x2x3-0.915 0x22-0.074 7x32。

经检验，氮、磷肥效模型达显著水平，氮、钾与磷、钾肥效模型均不显著。通过对氮、磷肥效模型进行极值判别分析[7]，可判定该模型不典型，不能用此模型进行预测。

2.5.3 一元二次肥效模型 经统计分析，可得氮、磷、钾各因素的一元二次肥效模型：①氮肥。y=343.585 0+5.472 4x1+0.037 8x12；②磷肥。y=344.860 0+9.792 1x2-0.693 7x22；③钾肥。y=344.817 0+5.302 8x3-0.127 3x32。

经检验，氮肥肥效模型达显著水平，磷、钾肥效模型均未达到显著水平。通过对氮肥肥效模型进行极值判别分析[7]，可得该模型不典型，不能用此模型进行预测。

3 结论

在本试验条件下，氮、磷、钾肥对早稻经济性状有一定的影响。氮是影响早稻分蘖数的关键因素，钾是影响早稻有效穗率、株高、有效穗长、每穗粒数、结实率、着粒密度的关键因素。

试验结果表明，施肥对早稻产量具有极显著的增产效应，氮肥的增产效果最好，最高增产18.00%，纯增收入1 278.4元/hm2；磷肥最高增产10.40%，纯增收入732.8元/hm2；钾肥最高纯增收入455.1元/hm2，增产11.30%。早稻在中磷、低钾水平时氮肥效果最好，在中氮、低钾水平时磷肥效果最好，在低氮、低磷水平时钾肥效果最好。

在本试验条件下，早稻产量与氮、磷、钾肥的三元二次肥效模型为y=319.301 9-12.856 9x1+10.696 9 x2+3.727 4x3+1.232 5x1x2+0.663 0x1x3-0.753 0x2x3+0.206 2x12-0.673 1x22+0.016 3x32。通过对方程进行规划求解，可得早稻最佳施肥量的农艺方案为施N 31.20 kg/hm2、P2O5 105 kg/hm2、K2O 76.35 kg/hm2，此时产量为5 293.2 kg/hm2，其N∶P2O5∶K2O=0.30∶1.00∶0.73。

本试验土壤的氮、磷、钾分别为中低水平，结果所获得的肥料效应模型和最佳产量以及所对应的最佳施肥量均只能适应大致相同的土壤条件，要应用到其他地区，还需要根据当地的地力条件做进一步的探讨。

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