淮北地区水稻化肥减量增效施肥技术探讨

汪源 许轲 赵晨 陈芹 许方甫 姜恒鑫 霍中洋*

（1扬州大学/江苏省作物栽培生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/水稻产业工程技术研究院/扬州大学农业农村部长江流域稻作技术创新中心，江苏 扬州225009；2江苏徐淮地区淮阴农科所，江苏 淮安223001；3东海县农业技术推广中心，江苏 东海222300；第一作者：chinawendell＠126.com；*通迅作者：huozy69＠163.com）

水稻是江苏的主要粮食作物之一，常年播种面积220万hm2。化肥施用对水稻增产丰收和粮食安全发挥了巨大作用，但化肥大量投入也对粮食主产区产生了一系列不良影响，如农业面源污染严重、水体富营养化、土壤养分非均匀化加剧、农产品品质下降和温室气体排放增加等，使作物产量难于实现可持续增长[1]。近年来，随着绿色农业的发展和“一控两减三基本”目标的提出，在水稻生产上推广化肥减量增效技术尤为重要，水稻精确定量施肥技术、水稻侧深施肥技术等的研发应用，使水稻生产化肥用量逐年递减，化肥利用率显著提高，但总体上化肥用量仍然处于高位，而且我国主要农作物氮肥平均利用率仅为34.4 %，远低于发达国家的50%～70%[2-4]。为此，2020年在测土配方施肥的基础上，开展了丰卉尿素、吉多素、增效控失肥组配在直播稻、机插稻上的应用效果试验，以期提出一种全新化肥减量增效施用方法，为淮北地区水稻化肥减量增效和水稻产量品质提升提供新的技术。

1 材料与方法

1.1 试验点概况

试验于2020年5月至10月在江苏省东海县驼峰乡后乌墩村稻田（34°58′N，118°82′E）进行。该试验点位于淮北地区，境内多平原，有鲁南河自西向东流经全境，属北亚热带温湿气候区，雨水充沛，日照充足。土壤为砂浆黏土，地力中等，前茬小麦，产量6 857.85 kg/hm2。土壤含氮2.29 g/kg，碱解氮4.46 mg/kg，速效磷70.1 mg/kg，速效钾538 mg/kg。气象数据见表1。

表1 2020年水稻季温度、光照时长和降雨量

1.2 试验材料

供试肥料：增效控失肥（N-P2O5-K2O：23-8-15，以下称控失肥）由中盐安徽红四方股份有限公司生产；丰卉尿素由南京正美实农化有限公司生产并提供；吉多素为湖北吉多素生态农业科技有限公司生产（5 kg/袋，SiO2≥20%、CaO≥26%、MgO≥8%、P2O5≥12%）；常规复合肥（N-P2O5-K2O：15-15-15）由江苏奔牛肥业有限公司提供；常规尿素（含N46%）购自本地市场。

供试品种：连粳15号，属中熟中粳稻，由江苏省连云港市农科院选育；南粳5718，属中熟中粳稻，由江苏省农业科学院粮食作物研究所、江苏神农大丰种业科技有限公司选育，优质食味稻品种。

1.3 试验设计

试验设2种栽培方式：直播（连粳15号）和机插（南粳5718）。直播稻和机插秧根据施肥的不同各设4个处理，随机区组排列，小区面积13 m2，塑料薄膜包埂，防渗漏。机插秧播种时间5月21日，移栽时间6月15日，基本苗90万/hm2，秧龄25 d，10行区；直播稻播种时间6月15日，基本苗150万/hm2，人工模拟机条播，10行区。各处理具体肥料运筹见表2。

表2 各处理基肥和追肥种类、氮磷钾养分比例及用量

1.4 测定项目及方法

1.4.1 茎蘖动态及生育期

记录各个处理的主要生育时期（播种期、移栽期、拔节期、始穗期、成熟期）的茎蘖数和具体日期。

1.4.2 产量

收获前每小区调查100丛，计算有效穗数；各小区按平均穗数取10丛调查每穗粒数、结实率与测定千粒重，计算理论产量，成熟后实收测产。

1.4.3 稻米品质

水稻成熟收获后脱粒晒干，后每个处理（含重复）各取净稻谷500 g，依照GB/T17891-2017测定稻米的糙米率、精米率、整精米率、垩白度、直链淀粉含量、蛋白质含量等。

1.4.4 土壤基本肥力状况

在试验前1年作物收获后收集耕层土壤（0～20 cm）样品，用“S”形采样法，采集15个样点，混合均匀，把根系去除后带回室内风干保存。土壤样品测定pH、有机质含量、全氮含量、阳离子交换量、碱解氮含量、有效磷含量和速效钾含量 等7项指标，测试方法均参照《土壤农化分析》。

1.5 数据处理

用Microsoft Excel软件进行数据录入与计算，用SPSS 23.0软件统计分析。

2 结果与分析

2.1 对淮北粳稻生育期和茎蘖动态的影响

2.1.1 对生育期的影响

由表3可知，全生育期不同施肥处理间存在明显差异。连粳15号作直播，A1、A2、A3处理分别比CK1短4 d、2 d和3 d；南粳5718作机插，B1、B2、B3处理分别较CK2短4 d、1 d、2 d。说明适当减少氮肥用量能够促进水稻早熟，同时增加硅、钙、镁等微量元素对生育期的缩短也有一定作用。本试验中，“控失肥+丰卉尿素+吉多素”配合施用更有利于水稻早熟，这对下茬作物适期播种极为有利。

表3 不同新型肥料组配方式对淮北地区粳稻主要生育期的影响

2.1.2 对茎蘖动态的影响

从表4可见，不同处理间主要生育期的茎蘖动态差异显著，拔节期、始穗期茎蘖数表现为CK1＞A2＞A3＞A1、CK2＞B2＞B3＞B1，成熟期穗数也表现相同趋势。由此表明，施用常规尿素和复合肥对促进分蘖比施用控失肥和丰卉尿素的效果要明显。

表4 不同新型肥料组配方式对淮北地区粳稻主要生育期茎蘖动态的影响 （单位：10·4hm-2）

2.2 对淮北粳稻产量及构成因素的影响

从表5可见，处理间产量差异显著。连粳15作直播，产量以A1处理最高，为9.43 t/hm2，分别较A2、A3和CK1增加0.16、0.38、0.51 t/hm2，A1、A2、A3分别较CK1增产5.7%、3.9%、1.5 %。南粳5718作机插，产量以B1处理最高，为10.71 t/hm2，分别较B2、B3、CK2增加0.17、0.40、0.62 t/hm2，B1、B2、B3分别较CK2增产6.1%、4.5%、2.2%。由此表明，在本试验范围内，“控失肥+丰卉尿素+吉多素”处理增产效果好于“控失肥+常规尿素+吉多素”和“复合肥+丰卉尿素+吉多素”处理。

从表5可见，不同肥料组配对参试品种单位面积有效穗数、穗粒数、总颖花量、结实率、千粒重等产量构成因素均有不同程度影响。连粳15号作直播，单位面积穗数表现为CK1＞A2＞A3＞A1，每穗粒数表现为A1＞A2＞A3＞CK1，总颖花量表现为A2＞A1＞CK1＞A3，结实率表现为A1＞A2＞A3＞CK1，千粒重表现为A1＞A3＞A2＞CK1。表明施用常规复合肥和尿素有利于增加单位面积穗数，控失肥、丰卉尿素、吉多素等配合使用增加穗粒数、提高结实率和千粒重效果明显。南粳5718作机插表现为相同的趋势，有效穗数表现为CK2＞B2＞B3＞B1，穗粒数表现为B1＞B3＞B2＞CK2，总颖花量表现为CK2＞B2＞B3＞CK2，结实率表现为B1＞B3＞B2＞B1，千粒重表现为B1＞B2＞B3＞CK2。

表5 不同新型肥料组配方式对淮北粳稻产量及产量构成因素的影响

2.3 对淮北粳稻稻米品质的影响

从表6可见，各处理的糙米率差异不显著，但控失肥、复合肥与丰卉尿素配合施用处理糙米率低于控失肥、复合肥与常规尿素配合施用处理；各处理整精米率，连粳15号作直播，以氮肥用量最大的CK1最高，南粳5718作机插以CK2最高，A1和B1处理较低；垩白粒率表现为CK1＞A2＞A3＞A1、CK2＞B2＞B3＞B1，垩白度表现为CK1＞A3＞A2＞A1、CK2＞B3＞B2＞B1，两种方式基本一致；直链淀粉含量表现为CK1＞A2＞A3＞A1、CK2＞B2＞B3＞B1，蛋白质含量表现为CK1＞A2＞A3＞A1、CK2＞B2＞B3＞B1。可见，氮肥用量增加对提高糙米率、整精米率和蛋白质含量有一定效果，而控失肥、丰卉尿素、吉多素等配合使用对降低垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量也起到一定作用，能够改善稻米外观和食味品质。这与以往的研究发现氮肥用量提高可以显著提高稻米加工品质和外观品质，但显著降低食味品质相一致[5]。

表6 不同新型肥料组配方式对淮北粳稻稻米主要品质指标的影响 （单位：%）

2.4 对淮北土壤基本肥力状况的影响

从表7可见，施用复合肥各处理的土壤pH值低于施控失肥的处理，各处理耕层土壤含盐量与pH值变化基本一致；各处理土壤全氮、碱解氮随氮肥用量的增加而增加；各处理土壤有机质变化不明显；各处理有效磷，直播稻以A3处理最大，机插稻以B3处理最大，CK1、CK2分别次之，A1与A2、B1与B2相差不大；各处理土壤速效钾、缓效钾，施复合肥的处理均高于施控失肥处理；配施吉多素处理土壤有效硅、交换性钙、交换性镁含量均高于对照。

表7 不同新型肥料组配方式对淮北土壤基本肥力状况的影响

2.5 对淮北粳稻经济效益的影响

从表8可以看出，A1、A2、A3处理分别较CK1增产5.7%、3.9%、1.4%，B1、B2、B3处理分别较CK2增产6.2%、4.5%、2.2%。A1、A2、A3处理单位面积产值分别比CK1高1332.15、898.95、331.05元，B1、B2、B3处理单位面积产值分别比CK2高1 611.45、1188.3、581.85元。各处理肥料投入成本不同，其他成本投入相同（分直播、机插），直播各处理总成本A3＞A1＞A2＞CK1，机插各处理总成本B3＞B1＞B2＞CK2。从产投比看，A3、B3处理最小，A2、B2处理最大。从各处理的经济效益来看，直播以A1处理最大，较CK1增加7.7%，A2处理次之，较CK1增加6.6%，A3处理较CK1降低5.2%；机插各处理经济效益与直播各处理表现一致，B1处理最大，较CK2增加9.0%，B2处理次之，较CK2增加8.6%，B3处理较CK2降低2.3%。表明控失肥与丰卉尿素、常规尿素、吉多素组配施用增产增效明显，而复合肥与丰卉尿素、吉多素组配虽然增产但效益下降，这与肥料投入成本增加有关。

表8 不同新型肥料组配方式对淮北粳稻经济效益的影响

3 结论与讨论

3.1 新型肥料组配与化肥减量增效

本试验中采用的“红四方”增效控失肥，是中国科学院合肥物质科学研究院针对减少复混（合）肥料施用后挥发、径流和淋溶等损失而研制的一种基于内质分子网的新型复合肥料，在复混（合）肥料生产过程中添加化学养分控失剂生产出来。控失剂是利用一种天然材料和生物高分子材料精准复配后经辐射改性而成，可以通过其特有的理化性质控制肥料养分损失，具有肥料持续时间长、养分利用率高等优点[6]。丰卉尿素由常规尿素和含有多种活性基团的有机质组合而成，它可根据作物所需营养规律释放养分，流失少、肥效长，可以提高农作物品质、口感、产量、抗逆性。姚义等[7]认为，在生产中“丰卉”尿素较常规尿素施用量减量20%～40%仍可取得较高产量水平。吉多素是一种中微量元素肥料，富含硅、钙、镁、磷及钼、锌，可以调节土壤酸化、降低土壤盐渍化，增强农作物抗逆性和改善品质。因此，用上述新型肥料组配可以有效降低化肥用量，促进农作物产量和品质提高。

A1、A2、A3处理氮肥用量分别较CK1减少26.25、9.00和17.25 kg/hm2，减少幅度分别为9.2%、3.2%和6.1%；磷肥用量A1、A2处理均较CK1减少46.50 kg/hm2，减幅达41.3%，A3处理较CK1增加18 kg/hm2，增幅为16%；钾肥用量A1、A2处理均较CK1减少22.5 kg/hm2，减幅为20%，A3处理与CK1用量一致。B1、B2、B3处理氮肥用量分别较CK2减少43.50、26.25、34.50 kg/hm2，减幅分别为13.6%、8.2%、10.3%；磷肥用量B1、B2处理均较CK2减少46.50 kg/hm2，减幅达41.3%，B3处理较CK2增加18.00 kg/hm2，增幅为16.0%；钾肥用量B1、B2处理均较CK2减少22.50 kg/hm2，减幅为20.0%，B3处理与CK2用量一致。由此可知，“控失肥+丰卉尿素+吉多素”配合使用，直播条件下，在氮肥减少9.2%、磷肥减少41.3%、钾肥减少20.0%的情况下，仍能较对照增产5.7%；“控失肥+常规尿素+吉多素”在氮磷钾适当减少的情况下，仍可增产3.9%；A3处理在氮、磷、钾均增加的情况下，较A1、A2处理减产，且效益低于CK1。南粳5718作机插各处理表现与连粳15作直播各处理具有一致性。本试验范围内，A3、CK1和B3、CK2存在磷、钾肥投入超量问题。因此，过量的磷、钾肥并不能对当季水稻产量提高起促进作用，但各处理配合施用吉多素，能有效提高土壤中有效硅、交换性钙、交换性镁、有效磷的含量。

3.2 不同新型肥料组配与稻米品质提升

随着人们生活水平的提高，稻米作为主要口粮，越来越注重蒸煮食味品质、营养品质和卫生品质，这些指标均可通过栽培技术进行调节。生产中氮肥的大量使用，在一定范围能够提高水稻产量，增加稻米蛋白质含量，提高营养价值，但往往造成大米的食味变差，适口性变劣[8]。本试验结果表明，无论是连粳15号直播，还是南粳5718机插，氮肥用量增加，糙米率、整精米率、垩白粒率、垩白度、直链淀粉含量、蛋白质含量增加，而垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量增加会造成外观和食味品质下降。因此，控失肥、丰卉尿素、吉多素组配的各处理较对照氮肥减量，中微量元素增加，可以改善连粳15号和南粳5718的外观和食味品质。

总之，本试验结果表明，“控失肥+丰卉尿素+吉多素”“控失肥+常规尿素+吉多素”和“复合肥+丰卉尿素+吉多素”配合使用较仅施常规复合肥和尿素的处理均能不同程度增产和改善稻米品质，但“复合肥+丰卉尿素+吉多素”配合使用其施肥成本增加，效益要低于对照。而“控失肥+丰卉尿素+吉多素”和“控失肥+常规尿素+吉多素”这两种组配方式能够将化肥减量增效与水稻产量提高和品质提升有机结合，具有较好的示范推广价值。