粉垄栽培水稻减施化肥的产量及经济效益

甘秀芹，周灵芝，刘 斌，周 佳，李艳英，申章佑，吴延勇，韦本辉 

（广西农业科学院 经济作物研究所，广西 南宁 530007）

粉垄栽培水稻减施化肥的产量及经济效益

甘秀芹，周灵芝，刘 斌，周 佳，李艳英，申章佑，吴延勇，韦本辉

（广西农业科学院 经济作物研究所，广西 南宁 530007）

以特优582为供试材料，以常耕零施化肥（CK0）和常耕常规全量施用化肥（CK1）为对照，设置以粉垄常规全量施用化肥为基数进行6种减施化肥处理：粉垄零施肥（A0）、粉垄常规全量施用化肥（A1）、粉垄减施10%（A2）、粉垄减施20%（A3）、粉垄减施30%（A4）和粉垄减施40%（A5），对水稻分蘖动态、干物质积累量、叶绿素相对含量、相关产量性状和产量、效益等进行调查和分析。结果表明：粉垄A0产量比CK0增加7.98%；A1产量比CK1增产252.0 kg/hm2，增幅4.19%；A3产量最高，为6 366.0 kg/hm2，比A1、CK1分别增加1.62%、5.81%，与A1、CK1差异不显著，但其经济效益最好，达11 355.0元/hm2，比A1、CK1分别增多1 215和1 821元/hm2，增幅分别为12.0%、19.1%。由此，粉垄栽培水稻减施化肥10%～20%具有可行性；从兼顾统筹产量、效益和改善土壤污染等出发，提出在粉垄条件下水稻生产可进行减施化肥20%～30%的初步意见。

粉垄栽培；水稻；减施肥料；产量；经济效益

水稻是我国第一大口粮作物，在我国农业生产中占据举足轻重的地位。施肥对确保我国粮食安全发挥了巨大的作用，其对水稻增产的贡献率为35.4%；水稻生产上，农民习惯施用氮、磷肥的量偏高，施钾量较低[1]。2013年，我国耕地化肥施用量为437.7 kg/hm2，是国际公认化肥施用安全上限225 kg/hm2的1.94倍[2]。不合理的施用肥料，不仅造成成本增加、土壤负荷加重，还会导致水体富营养化等农业面源污染[3-4]。

粉垄耕作是一种新式耕作方法，该技术利用粉垄机械对耕地进行不同深度的耕作，土壤粉碎均匀一致且下层生土不上翻[5]。韦本辉等[6]研究发现，在零施肥条件下，粉垄耕作的玉米和花生比拖拉机耕作的产量分别提高了12%和8%。甘蔗[7]、玉米[8]和小麦[9]等作物粉垄耕作后，在同等施肥条件下，其产量均比拖拉机耕作有所提高。唐茂艳等[10]也发现，在同样施肥条件下，粉垄耕作水稻中后期有叶色过浓“贪青”现象。众多研究报道为粉垄耕作栽培水稻减化施肥提供了可能性。而粉垄栽培水稻减施化肥对水稻产量的影响，目前尚无研究报道。

试验通过观察粉垄水稻在减施化肥时茎蘖动态、植株干物质积累、产量构成因子和产量等方面的表现，分析其成本和效益，旨在为粉垄水稻减施化肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试验地概况

试验于2016年上半年在广西南宁市西乡塘区坛洛镇同富村进行，试验土壤属第四纪红土发育的黄泥田，前作为水稻，其基本理化性状见表1（土壤粉垄前后取样时取整个耕层土壤）。供试水稻品种为特优582（桂审稻2009010号），由广西农业科学院水稻所提供。粉垄深耕深松由广西五丰机械有限公司的自走式粉垄深耕深松机械完成。供试肥料为施肥为硫酸钾型复合肥（N、P2O5、K2O含量各15%，挪威雅苒国际有限公司产，4.4元/kg）、钾肥（K2O含量 60%，加拿大产，3.6元/kg）、尿素（N 含量46%，广西河池化工股份公司产，2.7元/kg）。

1.2 试验方法

试验以常耕零施化肥（CK0）和常耕常规全量施用化肥（CK1）为对照，设置以粉垄常规全量施用化肥为基数的6种减施化肥处理：粉垄零施肥（A0）、粉垄常规全量施用化肥（A1）、粉垄减施10%（A2）、粉垄减施20% （A3）、粉垄减施30% （A4）和粉垄减施40%（A5）。于3月4日干田时进行粉垄耕作整地，深度28 cm，移栽前1 d灌水至干土吸饱水并保持水深约3 cm；移栽前1 d进行常规耕作：在稻田灌水后用传统拖拉机一次性进行浆耙耕作，深度15 cm。试验随机区组排列，3次重复，小区面积32 m2（4 m×8 m）。小区之间筑小田埂，田埂覆盖农膜并入土30 cm，防止肥水渗流；重复之间及试验区周围设排灌水沟，每小区实行单排单灌。

试验常规全量施用化肥水平为：N 225.0 kg/hm2、P2O5112.5 kg/hm2和K2O 270.0 kg/hm2。其中基肥：施用复合肥630.0 kg/hm2，传统种植的拖拉机耙田时放入，粉垄整地的在稻田回水后施入；第一次追肥（混施稻田除草剂）：抛秧后7 d，施用尿素120.0 kg/hm2和氯化钾120.0 kg/hm2；第二次追肥：抛秧后12 d，施用尿素124.5 kg/hm2和氯化钾142.5 kg/hm2；第三次追肥在幼穗分化前7 d（5月12日），施用复合肥120.0 kg/hm2。其他减施化肥处理按相应减施量进行。

水稻3月14日播种，采用塑盘浆播育秧；4月6日秧苗3叶一心时抛秧，人工精确数960蔸/小区（抛栽密度为30万蔸/hm2），2～3苗/蔸；常规管理，水分干湿交替，除施肥外所有的田间管理措施一致，7月12日收获。

1.3 测定项目与方法

每小区定2个点，每点10蔸，从抛栽当天起每7 d调查1次分蘖数，直至抽穗；成熟收获时调查穗数和株高。择期用叶绿素仪SPAD（柯尼卡美能达SPAD-502plus）测定各处理主茎最上一片全展叶中部（避开叶脉）的叶绿素相对含量，每个小区测量10株取平均值。分蘖期、抽穗期和收获期，根据调查的分蘖平均数每小区挖取3蔸代表性植株（以水稻植株基部为中心点挖30 cm×30 cm×30 cm土块），清洗干净于105℃杀青30 min，80℃烘干称重（收获期样品处理时将穗部与其他部位分开烘干、称重）。水稻成熟期每小区取3蔸代表性植株，风干后考种，调查穗长、穗粒数、实粒数和结实率等性状；千粒重从各水区实收稻谷中取样称重。每小区实行单打、单收、单称，折干计算产量。

1.4 统计分析

试验数据用Excel 2007进行整理，用SPSS 17.0软件进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 粉垄耕作下的稻田土壤主要理化性状

从表1可看出，除了pH值外，粉垄后稻田土壤有机质、全氮、全磷、全钾、水解氮、有效磷和速效钾的含量比粉垄前下降，这可能是因为粉垄加深了近1倍的土壤耕作层，土壤养分分布在整个耕作层相当于被稀释，导致其浓度含量下降。

表1 粉垄耕作前后土壤主要理化性状变化

2.2 不同粉垄栽培施肥量处理下的水稻茎蘖动态变化

图1表明，除处理A4的最高苗数出现在移栽后第28天外，所有粉垄处理的最高苗数出现在移栽后第42天。CK1和CK0的最高苗数分别出现在移栽后第28天和第35天。A1和CK1最高苗数分别为457.5和492.6万穗/hm2；A0和CK0最高苗数分别为281.1和198.9万穗/hm2。

经方差分析得知，整个生育期中，A1、A2和A3的分蘖数与CK1差异不明显；表明粉垄耕作下即使减施化肥20%，对水稻分蘖的影响也是不明显的。收获时A1比CK1有效穗多0.3万穗/hm2；A0比CK0有效穗多38.1万穗/hm2；差异均不明显。表明粉垄耕作下，水稻前期的分蘖整体比对照稍滞后，但粉垄水稻后期发力，在同等施肥条件下，最终粉垄的有效穗比对照多。

图1 不同粉垄栽培施肥量处理的水稻茎蘖变化情况

2.3 不同粉垄栽培施肥量处理下的水稻干物质积累

从表2可知，分蘖期所有粉垄处理的干物质量均比CK1少；除A2外，其余粉垄处理与对照的差异达显著水平。

表2 不同施肥量下的水稻干物质积累 （kg/hm2）

抽穗期，A1、A2、A3的干物质量均比CK1多，但差异不显著。其中，A1干物质量为16 104 kg/hm2，CK1为 13 845 kg/hm2，A1比 CK1增 多 2 259 kg/hm2，增幅16.32%。

成熟期，除A1外，粉垄其他处理的干物质量均比CK1少。A1的干物质量为20 553 kg/hm2，CK1为19 120 kg/hm2，A1比CK1增多1 433 kg/hm2，增幅7.49%，差异不显著。穗干重占总干物质重的比例为A4＞A2＞A0＞A3＞CK0＞CK1＞A1A5。

A0在分蘖期的干物质积累量比CK0少；在抽穗期和成熟期均比CK0多；在3个调查时期A0与CK0的干物质积累量差异均不显著。

2.4 不同粉垄栽培施肥量处理下的水稻叶片叶绿素相对含量（SPAD）

表3表明，在分蘖期，A1～A5的SPAD值均比CK1高，增幅1.78%～7.74%，差异不显著。抽穗期，A1～A3的SPAD值均比CK1高，增幅1.59%～2.38%，差异不显著。成熟期，A1～A5的SPAD值均比CK1高，增幅1.37%～8.28%，差异不显著。在整个调查时期，粉垄耕作下A3（减施化肥20%）的叶片SPAD值与CK1相当或略高。A0的SPAD值在分蘖期和成熟期均比CK0高，两者在抽穗期和成熟期的SPAD值差异显著。

表3 叶片叶绿素相对含量（SPAD）

2.5 不同粉垄栽培施肥量处理的产量与产量性状比较

从表4可看出，在穗数、株高、穗长、每穗粒数、实粒数、结实率和产量等性状上，A1～A3与CK1的差异不显著。CK1的千粒重最大，为25.17 g，与A3、A4差异不明显，与A1、A2、A3和A5的差异达显著水平。结实率以A3最高，为80.6%，比CK1（80.1%）略高，比A1（73.5%）高7.1个百分点，但差异不显著。

A3的产量最高，为6 366.0 kg/hm2，比A1和CK1分别增加97.5和349.5 kg/hm2，增幅分别为1.62%和5.81%，差异不显著。A1比CK1增加252.0 kg/hm2，增幅4.19%；A0比CK0增加292.5 kg/hm2，增幅7.98%；差异均不显著。

2.6 不同粉垄栽培施肥量处理的经济效益比较

从表5可看出，经济效益以A3（减施化肥20%）最好，为11 355.0元/hm2，比A1和CK1分别增多1 215和1 821元/hm2，增幅分别为12.0%和19.1%。产投比以A5（减40%）最高，为4.03，其余依次是A4＞A3＞A2＞A1＞CK1。零施肥时，粉垄水稻的产量和经济效益分别比常规耕作零施肥增加292.5 kg/hm2和702元/hm2，增幅均为7.97%。

表4 不同粉垄栽培施肥量处理的产量与产量性状

表5 不同施肥条件下水稻效益的比较

3 讨 论

杨惠杰等[11]研究结果表明，水稻移栽后30 d内的干物质积累量与产量无显著相关，而移栽后30 d—齐穗期和齐穗期—成熟期的干物质积累量，与稻谷产量呈极显著正相关。王龙等[12]提出水稻超高产栽培的群体质量指标特征之一是抽穗后干物质积累多。范淑秀等[13]也认为干物质积累总量是获得高产的物质基础。高产和超高产品种的物质生产优势表现在生育中期和后期，高产品种的籽粒产量主要依赖于生育后期叶片的光合作用。因此提高水稻产量需提高后期叶片的光合能力，即保持后期较高的叶绿素含量，是获得高产的重要保证。试验研究结果与前人的研究报道相一致：粉垄水稻全量施肥处理在抽穗期和成熟期干物质积累均超过对照；抽穗期A2和A3的干物质也比对照多，成熟期A3的干物质比对照少，但其穗干物质重占总干物质重比例却比对照大；成熟期所有粉垄处理的叶片叶绿素相对含量（SPAD）均比对照高。因此，粉垄栽培水稻具备高产的物质基础，为最终的增产奠定了理论依据。

研究中粉垄水稻在早期的生长和分蘖中比常规耕作滞后，这与唐茂艳等[10]的研究结果一致。这可能是因为粉垄抛秧田面没有常规耕作所特有的一层泥浆，水稻根系下扎、返青需要更长的时间；而且粉垄水稻前期的生长主要体现在发根上[5]，因此，其茎蘖的生长表现滞后。但粉垄水稻有发达的根系为根基，在后期的生长发育中有较多的干物质积累量和叶片叶绿素相对含量（SPAD）等，因而最终比常规耕作表现出更强的优势。

研究发现，粉垄垂直钻头旋磨将土块切割成细小颗粒，土壤养分更容易被激活释放，增加土壤有效养分的供给[8,10]。试验粉垄零施肥的水稻产量比常规耕作零施肥增产近8%，与韦本辉等[6]在粉垄不施肥玉米、花生上的表现一致，表明粉垄耕作可能将多年沉积在耕层下面的土壤养分活化，从而在零施肥或适当减施化肥时亦能促进水稻的生长发育并最终获取更高的产量。

研究中以粉垄减施化肥20%（A3）的水稻产量最高（6 366.0 kg/hm2），经济效益最好，比对照效益提高19.1%，表明粉垄减施化肥20%，可降低生产投入成本，达到增产增收的目的。粉垄减施化肥40%（A5）的产投比最高（为4.03），但该处理水稻产量较低（4 936.5 kg/hm2），产量比对照减少17.9%，经济效益比对照只降低6.6%，从现有农业格局产能和保障国家粮食安全着眼，尚不宜采用此方式，但如果今后农业可利用资源增加、人口粮食平衡安全、从解决土壤污染源清除和提高农产品质量的需求上出发，则可适当考虑采用此方式，或在此方式与A3方式之间寻找更合理的平衡点，值得进一步研究。

试验田有机质含量低（16.4 g/kg），农户的常规施用化肥量比较大，既增加了投入成本，也给环境带来了压力。今后可以对粉垄+绿肥、粉垄+秸杆还田等模式进一步探讨，研究粉垄耕作下配施有机肥减施化肥的效果，在种地提高产量的同时，不忘用地养地，培肥地力，保证土地生产的可持续性。

4 结 论

研究结果表明，粉垄耕作栽培水稻，在比常规耕作常规施用化肥减施20%时产量最高，经济效益最好；还可以在减施化肥20%～40%之间，寻求产量、效益和生态环境改善的最佳平衡点的化肥减施量。因此，粉垄栽培减施化肥在水稻生产上具有可行性，各地可根据地力情况进行探索减施化肥的幅度，最好能结合配施有机肥或绿肥，以达到效益最大化。

[1] 张福锁，王激清，张卫峰，等. 中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径[J]. 土壤学报，2008，45（5）：915-924.

[2] 史常亮，郭 焱，朱俊峰. 中国粮食生产中化肥过量施用评价及影响因素研究[J]. 农业现代化研究，2016，37（4）：671-679．

[3] 欧阳威，蔡冠清，黄浩波. 小流域农业面源氮污染时空特征及与土壤呼吸硝化关系分析[J]. 环境科学，2014，35（6）：2411-2418.

[4] 刘 震，徐明岗，段英华，等. 长期不同施肥下黑土和红壤团聚体氮库分布特征[J]. 植物营养与肥料学报，2013，19（6）：1386-1392.

[5] 韦本辉. 旱地作物粉垄栽培技术研究简报[J]. 中国农业科学，2010，43（20）：4330-4330.

[6] 韦本辉，甘秀芹，陈保善，等. 粉垄整地与传统整地方式种植玉米和花生效果比较[J]. 安徽农业科学，2011，39（6）：3216-3219.

[7] 韦本辉，甘秀芹，申章佑，等. 粉垄栽培甘蔗试验增产效果[J]. 中国农业科学，2011，44（21）：4544-4550.

[8] 靳晓敏，杜 军，沈润泽，等. 宁夏引黄灌区粉垄栽培对玉米生长和产量的影响[J]. 农业科学研究，2013，34（1）：50-53.

[9] 聂胜委，张玉亭，汤丰收，等. 粉垄耕作对潮土冬小麦生长及产量的影响初探[J]. 河南农业科学，2015，44（2）：19-21，43.

[10] 唐茂艳，王 强，陈 雷，等. 水稻粉垄耕作生长及生理特性研究[J].湖北农业科学，2015，54（16）：3854-3856.

[11] 杨惠杰，李义珍，杨仁崔，等. 超高产水稻的干物质生产特性研究[J].中国水稻科学，2001，15（4）：265-270.

[12] 李轶冰，逄焕成，李 华，等. 粉垄耕作对黄淮海北部春玉米籽粒灌浆及产量的影响[J]. 中国农业科学，2013，46（14）：3055-3064.

[13] 范淑秀，陈温福，王嘉宇. 高产水稻品种干物质生产特性研究[J].辽宁农业科学，2005，（3）：6-8.

Yield Reduction and Economic Benefit of Fertilizer Reduction in Rice with  Smash-Ridging Cultivation

GAN Xiu-qin，ZHOU Ling-zhi，LIU Bin，ZHOU Jia，LI Yan-ying，SHEN Zhang-you，WU Yan-yong，WEI Ben-hui
（Institute of Economy Crops, Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning 530007, PRC）

Teyou 582 was used as material in the test, and conventional tillage without fertilization (CK0) and conventional fertilization(CK1) were used as control. The experiment included six fertilization treatments of smash-ridging tillage: smash-ridging tillage without fertilization(A0), conventional fertilization(A1), conventional fertilization decreased by 10%(A2), conventional fertilization decreased by 20%(A3), conventional fertilization decreased by 30%(A4), conventional fertilization decreased by 40%(A5). The tiller dynamics, dry matter accumulation, relative chlorophyll content, relative yield traits, yield and benefit of rice were investigated and analyzed. The result showed: The yield of A0 increased by 7.98% compared with CK0. The yield of A1 increased 252 kg/hm2than CK1 increased by 4.19%.A3 was the highest yield with 6 366 kg/hm2, which was increased by 1.62%, 5.81% than CK1, A1 respectively. The difference between A1 and CK1 was not significant, but its economic benefit was best, up to 11 355 yuan /hm2. The increase was 1 215 and 1 821 yuan/hm2respectively compared with A1 and CK1, and the increase was 12% and 19.1% respectively. Smash-ridging tillage cultivation of rice was feasible reducing fertilizer 10%-20%. Starting from the balance of production, benefit and soil pollution, the preliminary opinion on the application of chemical fertilizer 20%～30% in rice production under the condition of smash-ridging tillage was put forward.

smash-ridging tillage cultivation; rice; reducing fertilizer; yield; economic benefit

S511

A

1006-060X（2017）11-0017-04

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.011.006

2017-09-13

国家科技支撑计划（2014BAD06B05）；国家自然科学基金（41661074）；广西科技重大专项（桂科AA16380017）；广西农科院科技发展基金（2015YT60）

甘秀芹（1976-），女，广西南宁市人，副研究员，主要从事粉垄耕作栽培和薯类作物研究工作。

韦本辉

（责任编辑：肖彦资）