水稻3414肥效试验分析

陈兴维　车建中

[摘 要] 在重庆市长寿区新市街道新市村灰棕紫泥水稻土上开展水稻3414肥效试验，结果表明，667 m2施氮11.66 kg、五氧化二磷4.42 kg、氧化钾5.27 kg，可获得较为理想的产量，即510.55～529.31 kg/667 m2，在此基础上继续施用增产效益不明显。由此可见，在本地区进行水稻生产时采取合理的氮磷钾比例配方施肥能够有效提高水稻产量，降低生产成本。

[关键词] 水稻；氮；磷；钾；产量；肥料效应

[中图分类号] S511.062 [文献标识码] A [文章编号] 1674-7909（2017）21-55-5

1 试验目的及意义

水稻是重庆市长寿区主要的粮食作物，水稻在长寿区粮食生产中占据重要的地位。长期以来，由于科技、资金投入有限，不同程度地缺乏科学文化知识，对于农业生产至今没有形成一套科学完善的施肥制度，普遍存在乱施滥用、盲目施肥的现象。按照农业部《测土配方施肥技术规范》和“3414”肥效田间试验总体方案要求，2007年长寿区按照农业部、重庆市农业局的安排布置，在有代表性的新市街道地区进行了水稻平衡施肥“3414”小区试验，通过试验获得水稻肥料效应方程和产量效应方程，研究出本地区水稻最佳施肥量和施肥方法，结合土壤养分测定，评价目前施肥方案的合理性，为提出本地区水稻最佳的氮、磷、钾肥配比和施用量，提高肥料效益、经济效益提供科学的理论依据。

2 材料与方法

2.1 试验区概况及土壤理化性状

试验区位于长寿区新市街道新市村，东经107°6′33″，北纬29°56′55″，海拔327 m。土壤类型为水稻土土类，淹育型水稻土亚类，灰棕紫泥土属，大土泥田土种；土壤质地为壤土，剖面构型为A-P，耕层厚度30 cm，地块面积0.17 hm2，代表面积533.33 hm2，具有一定的代表性。试验区灌溉能力较好，肥力水平均匀。供试土壤的基本理化性状见表1。

2.2 作物品种与肥料

供试水稻品种为岗优88号，为本区主推品种。育秧方式属地膜育秧，种植密度为（20+40）cm×20 cm。肥料品种为：氮-尿素（氮46%），磷-过磷酸钙（五氧化二磷12%），钾-氯化钾（氧化钾60%）。

2.3 试验处理

试验采用“3414”完全方案设计，即是氮、磷、钾3因素4水平14个处理。4水平为：0水平指不施肥，作为对照处理；1水平指低肥处理；2水平指代表当地可能的最佳施肥量；3水平为高肥处理，施肥量为1水平的3倍，各小区氮磷钾肥料用量见表2。小区面积为13.34 m2，于2007年4月25日移栽，2007年8月17日收获。3次重复，随机排列，小区间用土作埂，上覆塑料薄膜，作埂土取于小区外土壤，保持了小区耕作层的原状。重复间设保护行，稻田小区之间严禁串灌。

表1 试验区土壤养分指标

[指标 含量 指标 含量 pH 4.9 全钾（g/kg） 19.100 有机质（g/kg） 14.600 碱解氮（mg/kg） 134.00 全氮（g/kg） 1.110 有效磷（mg/kg） 3.01 全磷（g/kg） 0.274 速效钾（mg/kg） 63.50 ]

2.4 施肥方法

试验中，70%氮肥作基肥，磷、钾肥全部作基肥，施用方法是氮磷钾混合均匀后耙田入泥，氮肥30%栽秧后7 d追肥，其他管理措施一致。

2.5 分析方法

2.5.1 取样方法。试验前取试验地耕层土壤样品，取11个点混合均匀取一个样品约1 kg，试验结束后在每个处理小区内取耕层土样1个，室内风干，并取1、2、4、6、8处理植株和籽粒样品，风干后进行养分分析。

2.5.2 化学分析方法。土壤样品分析采用的是全国农业技术推广服务中心主编的《土壤分析技术规范》第2版；植株样品分析采用的是中国农业大学出版社鲍士旦主编的《土壤农化分析》第2版。

2.5.3 统计分析方法。采用重庆市数字农业重点实验室开发研制的“农业试验统计分析系统”软件进行分析。“3414”试验设计可以应用14个处理进行氮、磷、钾三元二次效应方程的拟合，还可分别进行氮、磷、钾中任意二元或一元效应方程的拟合。首先选择三元二次效应方程模型来模拟作物产量与施肥量之间的数量关系，如果三元二次效应方程擬合不成功，再选择二元或一元二次效应方程进行拟合。最后计算出最佳施肥量、经济效益等参数。

3 结果与分析

3.1 氮磷钾肥不同配比对水稻产量的影响

氮磷钾肥不同配比下水稻产量见表2。

3.1.1 多元回归设计3414运行结果。多元回归方程为：

Y=352.7+84.23N+108.77P-9.50K-5.6NP+28.44NK+3.92PK-31.44N2-35.84P2-14.33K2 （1）

回归平方和U=28 589.41，剩余平方和Q=1 122.094，检验值F=11.323 83（F0.05=5.999，F0.01=14.659），剩余标准差S.D.S=16.748 8，相关系数R=0.980 9，方程检验值F达到了显著性水平，说明产量与氮、磷、钾的施用量呈显著相关（见表2）。根据肥料效应方程分析，确定了氮、磷、钾最高和最佳施肥量、产量及其氮、磷、钾比例。即最高经济产量为510.29 kg/667 m2，最佳经济产量为502.92 kg/667 m2；最高产量施肥量为667 m2应施氮12.0 kg、五氧化二磷4.5 kg、氧化钾6.0 kg，最佳产量施肥量为667 m2应施氮9.0 kg、五氧化二磷4.5 kg、氧化钾3.0 kg，氮肥以667 m2施9.0 kg为最佳，1 kg纯氮增产水稻9.52 kg，增产值16.18元。磷肥以667 m2施五氧化二磷4.53 kg较适宜，1 kg五氧化二磷增产水稻16.84 kg，增产值28.63元。鉀肥以667 m2施氧化钾3.0 kg较适宜，1 kg氧化钾增产水稻8.23 kg，增产值14.00元。

3.1.2 氮磷钾的单因素肥料效应。通过方程（1），可以得到氮磷钾三因素的单因素效应方程，结果如下：

Y=352.7+84.23N-31.44N2 （2）

Y=352.7+108.77P-35.84P2 （3）

Y=352.7-9.50K-14.33K2 （4）

通过单因素效应方程（2）（3）（4），可以作氮磷鉀三种肥料的单因互效应图，见图1。

图1结果表明，氮磷钾是影响水稻产量的主要因素，在0～2.5个施肥水平范围内，氮磷钾三因素中影响效益是磷>氮>钾。但是，随着施肥水平的提高，氮磷钾的影响效果呈现降低的趋势。

由于方程钾的一次项系数为负，为非典型效应方程，所以应进一步对方程进行拟合。

3.2 一元二次方程的拟合

根据处理2、3、6、11在最佳PK条件下计算氮肥用量，利用处理4、5、6、7在同一NK条件下计算磷肥用量，利用处理8、9、6、10在同一NP条件下计算钾肥用量。此外，对方程进行拟合，可以看出氮、磷、钾肥施用量与产量的拟合程度均达到了极显著相关关系（见表4）。

由一元二次方程及边际效益的计算结果可以看出（见表5），最高产量为510.59～529.32 kg/667 m2，最佳产量为510.55～529.31 kg/667 m2，最高肥料用量氮、磷、钾分别为11.85、4.46、5.36 kg，最佳施肥量氮、磷、钾分别为11.66、4.42、5.27 kg。

3.3 施用氮磷钾肥的增产效果和经济效益分析

根据表2的水稻实产结果，对氮磷钾肥施用条件下的产量和经济效益分别进行分析。在经济效益分析中，氮磷钾肥的价格分别按氮4.1元/kg、五氧化二磷3.5元/kg、氧化钾4.0元/kg计算，水稻籽粒价格按1.7元/kg计算。

通过对水稻氮肥的试验效果分析（见表6），施用氮肥显著地提高了水稻产量，增产率可达23.36%～41.97%，在施氮量0～12 kg/667 m2范围内，随着施氮量的增加，产量相应提高，纯收入增加。结果表明，氮肥的施用能明显提高产量并能增加经济效益。

通过对水稻磷肥的试验效果分析（见表7），施用磷肥显著地提高了水稻产量，增产率可达17.24%～21.55%，在施磷量0～6 kg/667 m2范围内，随着施磷量的增加，产量相应提高，纯收入相应增加。结果表明，磷肥的施用能明显提高产量并能增加经济效益。

通过对水稻钾肥的试验效果分析（见表8），施用钾肥显著地提高了水稻产量，增产率可达6.24%～17.07%，在施钾量0～6 kg/667 m2范围内，随着施钾量的增加，产量相应提高，纯收入相应增加。结果表明，钾肥的施用能明显提高产量并能增加经济效益。

4 建立土壤养分丰缺指标

根据土壤养分丰缺指标法（75%和95%），建立土壤养分丰缺指标。用缺素区产量占全肥区产量的百分数即相对产量的高低来计算土壤养分的丰缺状况。当相对产量≤50%时，为极低；当相对产量为50%～75%时，为低；当相对产量为75%～95%时，为中；当相对产量≥95%时，为高。本试验条件下土壤丰缺指标见表9。

缺氮的相对产量=处理2的相对产量/处理6的相对产量×100%=70.44%，50%<70.44%<75%，说明土壤全氮的含量指标为低；缺磷的相对产量=处理4的相对产量/处理6的相对产量×100%=82.27%，75%<82.27%<95%，说明土壤速效磷的含量指标为中；缺钾的相对产量=处理8的相对产量/处理6的相对产量×100%=85.42%，75%<85.42%<95%，说明土壤速效钾的含量指标为中。

5 肥料利用率

水稻植株和籽粒中的氮磷钾含量具体体现了水稻对养分的吸收情况，也是计算试验肥料利用率的重要依据。水稻植株和籽粒氮磷钾含量、籽粒产量及茎秆产量见表10，水稻各部分吸收氮磷钾含量见表11。

由表12可知，每生产100 kg水稻需要氮1.57～3.18 kg，平均需氮量为2.34 kg；每生产100 kg水稻养分需要磷0.52～1.83 kg，平均需磷量为0.76 kg；每生产100 kg水稻养分需要钾1.17～3.28 kg，平均需钾量为1.98 kg。

根据水稻养分吸收量，利用如下公式计算肥料利用率：肥料利用率/%=[施肥区农作物吸收养分量（kg/667 m2）-缺素区农作物吸收养分量（kg/667 m2）]/[肥料施用量（kg/667 m2）×肥料中养分含量/%]×100%。由表12数据计算得到水稻对氮肥的利用率为53.14%，磷肥利用率为70.06%，钾肥利用率为132.61%。

6 结论

①施氮水稻最高经济产量为510.59～529.32 kg/667 m2，最佳经济产量为510.55～529.31 kg/667 m2；最高产量施肥量是667 m2应施氮11.85 kg、五氧化二磷4.46 kg、氧化钾5.36 kg，最佳产量施肥量是667 m2应施氮11.66 kg、五氧化二磷4.42 kg、氧化钾5.27 kg；最高施肥量的比例为1.00∶0.38∶0.45；最佳施肥量的比例为1.00∶0.38∶0.45。

②通过计算土壤养分状况，土壤养分丰缺指标是土壤全氮含量为低，速效磷和速效钾含量为中。

③通过计算肥料利用率可知，水稻对氮肥的利用率为53.14%，磷肥利用率为70.06%，钾肥利用率为132.61%。

④每生产100 kg水稻，需要氮1.57～3.18 kg，平均需氮量为2.34 kg；需要磷0.52～1.83 kg，平均需磷量為0.76 kg；需要钾1.17～3.28 kg，平均需钾量为1.98 kg。