减氮减药栽培对滩涂水稻产量和效益的影响

颜淑云，于洪喜，袁嘉琦，周根友，陈澎军，汪 波*

（1.江苏海安市老坝港滨海新区农业农村和社会事业局，江苏 海安 226600；2.江苏农垦农业环境与产品质量检测中心，江苏 南京 210019；3.江苏沿江地区农业科学研究所，江苏 南通 226012；4. 滨海盐碱地生态改良与可持续利用工程技术创新中心，江苏 南通 226300）

中国沿海滩涂总面积达217万hm2，居世界前列［1-3］。滩涂开发利用可提高耕地储备面积，是有效解决我国人均耕地少、保障粮食安全、推进农业现代化的重要途径之一。水稻是我国重要的粮食作物，其产量直接影响我国的粮食安全。因此，利用水稻水生性强的特点来进行滩涂种植，发展滩涂耐盐水稻产业，对于缓解争地矛盾、提高滩涂产出、优化农业生产结构、改善生态环境、增加农民收入等方面具有重要的战略意义［4］。江苏沿海滩涂总面积68.7万hm2，占全国1/4以上，且仍以每年1334 hm2的速度上升，加之该地区淡水资源丰富，沿海滩涂开发利用具有得天独厚的条件，是我国东部地区最具潜力、最有价值的土地后备资源［1,4］。土壤盐碱是滩涂区域水稻生长最重要的限制因素，江苏滩涂总体呈现土壤盐碱含量高、有机质含量低、缺氮、贫磷、富钾的现状。水稻产量与养分吸收利用密切相关，因此，科学合理施肥是有效改良土壤、培肥盐碱地土壤肥力、促进水稻增产的重要途径。目前，江苏沿海滩涂耐盐水稻生产以正常田块的常规栽培技术规程为主，过度依赖化肥农药，肥料利用率低，致使土壤盐渍化加重、病虫害多发，最终导致农作物减产、滩涂环境恶化、对农业经济和生态环境造成严重的破坏［5-8］。

氮肥和农药的用量相伴而生，重施氮肥致使水稻田间壅蔽、茎秆纤细，造成病虫害多发、防治困难，需要更多的农药防治，这就意味着增加氮肥用量势必会提高农药的用量，形成“肥药双增”的恶性循环［5］，不仅会导致生产成本上升，影响农民的种粮积极性，还给粮食生产安全和生态环境带来巨大威胁，严重制约着农业可持续发展。因此，采用科学合理的栽培技术，优化栽培措施，科学精准地施肥用药，提高利用效率，构建滩涂耐盐水稻“肥药双减”的栽培模式，对保护滩涂生态环境、保障粮食安全均具有重要意义［9-11］。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

2021年，本试验区位于江苏省海安市老坝港滩涂围垦区，地处我国东部沿海地区，拥有丰富的泥沙沉积物来源，属于亚热带海洋性季风气候，降雨主要集中在6—8月，雨热同季，四季分明，年均降水量为1051.0 mm，年均气温14.6 ℃。围垦后土地主要用于农、渔业开发，以及少量林业和工业。主要种植作物有水稻、小麦、油菜、玉米和大豆，采用一年两季轮作模式。研究区土壤发育为海相沉积物母质，土壤质地以粉砂为主，土壤类型为典型的粉砂淤泥质海岸盐渍土。0～20 cm深度的土壤理化性质：pH值8.14，有机质含量11 g/kg，全氮含量1.2 g/kg，碱解氮含量40 mg/kg，有效磷含量18 mg/kg，速效钾110 mg/kg，电导率4.2 dS/m。

1.2 试验设计

试验采用机插穴盘育秧，供试品种为南粳5055，共设10个处理（表1）。稻田常规施药（C）根据当地种植农户用药习惯喷施，防治方式为人工防治，根据当地习惯进行防治，分别为秧田期2次、分蘖期1次、拔节期1次、孕穗期1次、扬花期1次，合计为6次。减药处理（J）根据植保部门病虫情报为主，病虫害防治：在水稻秧田期1次、分蘖期1次、孕穗期1次、扬花期1次，合计为4次。结合田间病害发生情况进行防治，掌握水稻生长期病虫害发生规律，充分利用病虫害预测预报体系，以期完善精准施药技术、病虫草害防治技术。

表1 各处理的施氮方式、氮肥种类、氮肥用量和施药次数

试验设计P2O5、K2O施用量均为3 kg/667 m2，磷、钾肥以基肥形式一次性施入。试验不设重复，每个处理面积为10 m×10 m=100 m2，处理之间用田埂分隔，上覆黑色薄膜，埂宽0.3 m，不同处理间留有宽2 m的保护行，每处理间单独进排水。施氮量为换算后的纯氮量，基施氮肥折算为化肥或有机肥，等氮量施入，有机肥氮含量以速效氮计算。此外，其中以处理3（N100CPC）为常规对照（CK）。田间管理措施和指标测定必须在同一天内完成。在苗数达到计划有效穗数的85%时开始晒田控苗，其余田间管理按当地高产栽培技术措施进行。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 产量及其构成因子的考察 成熟期每个处理取30穴代表性稻株，测定每穗总粒数、结实率、千粒重。各处理均按实收计产。

1.3.2 水稻病虫害的调查 本试验调查在田间自然发病情况下水稻病虫害发生对氮肥和施药次数响应的差异，以期为滩涂水稻病虫害防控提供参考与理论依据。病虫害的调查参照《农药田间药效试验准则》的方法进行［12］。

二化螟：每处理采取对角线5点取样，每点20穴，共100穴。计算枯心率。

差别化模式是指根据购房面积提供全额住房公积金贷款和组合贷款，目的是解决职工基本住房需求。以湖南益阳为例，该市自2014年1月起开始实施差别化贷款政策，如购房者为解决基本需求购买面积在120 m2（非中心城区130 m2）以下住房的，由公积金中心提供全额贷款。如超出该面积，由公积金中心联合指定商业银行为购房者提供组合贷款，双方出资比例为1∶1，总额度不超过70万元，贷款利率分别执行公积金和商业银行各自标准。

稻纵卷叶螟：每处理采取5点取样法，每点5穴，共计25穴，调查记录样点内稻纵卷叶螟卷苞，计算卷叶率。

稻飞虱：每处理采用5点取样法，每点5穴，共计25穴，用盆拍法统计盆内稻飞虱数，计算稻飞虱总头数。

水稻纹枯病：每处理均采取5点平行跳跃式取样，每点调查相连的10穴，每处理调查50穴，记录病穴数和病级。

稻瘟病或穗穗颈瘟：每处理对角线 5点取样，每点调查5穴，进行病情分级。计算病情指数。

1.3.3 各项成本统计 主要包括：种子、肥料、农药、用工、机械费、灌溉费、地租等费用。

1.4 计算公式

枯心率(%)=枯心数/总调查株数×100%

卷叶率(%) =卷叶数/总叶数×100%

病情指数=∑各级病穗数×相对级数值/(调查总穗数×9)×100

氮肥农学利用率(%)＝（施氮区产量－空白区产量）/施氮量×100%

氮肥偏生产力(kg/kg)＝稻谷产量/施氮量

1.5 统计分析

采用 Excel 2003软件处理数据和绘表，进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理的减氮减药对产量及产量构成的影响

由表2可以看出，不同减氮减药措施对水稻产量和产量构成的影响不同。在常规用药下，产量及产量构成的影响大小表现为常规施肥＞基肥有机肥替代减氮＞机插秧侧深施肥减氮＞常规施肥减氮＞不施氮肥，表明在滩涂施入有机肥替代减少氮肥用量情况下，可保证减氮不减产，机插秧侧深施肥减氮产量略有降低，常规施肥减氮后减产明显，减产3.59%；在常规减药下，产量及产量构成的影响大小表现为基肥有机肥替代减氮＞机插秧侧深施肥减氮＞常规施肥＞常规施肥减氮＞不施氮肥，表明在滩涂水稻种植中，减药会导致常规施肥减产。基肥有机肥替代减氮表现为稻株抗病虫能力强，可能是因为有机肥中含有多种微量元素有利于提高滩涂耐盐水稻的抗性。机插侧深施肥由于前期肥效缓慢释放，植株不会出现旺生长。常规施肥由于施肥量大，植株快速生长易造成田间壅蔽，导致病害虫多发。常规施肥减氮则由于氮肥减量后氮肥量不足，导致植株生长缓慢，产量降低。

表2 不同处理对产量及产量构成的影响

同一氮肥处理下表现为用药＞减药，即减少用药次数均会造成减产，但不同处理间的降幅不同，表现为不施氮肥＞基肥有机肥替代减氮＞机插秧侧深施肥减氮＞常规施肥减氮＞常规施肥，表明减少用药次数会对产量造成负面影响，但是减药对不同施氮处理的影响不同，表现为施氮量越低，减产幅度越小，常规施氮下减产最高达5.98%，不施氮肥减产幅度仅为1.35%。

2.2 不同处理对氮肥利用效率影响

由表3可以看出，减氮提高了滩涂耐盐水稻的氮肥利用效率和氮肥偏生产力，而减药则降低了氮肥利用效率，不同减氮栽培措施下表现为基施有机肥替代减氮＞机插秧侧深施肥减氮＞常规施肥减氮＞常规施肥，表明滩涂基施有机肥更能提升氮肥利用效率，缓控肥具有类似的功效，通过养分的缓慢释放减少氮肥的损失而提高氮肥利用效率。常规施肥减氮中氮肥优先满足籽粒的生长需求，减少无效养分的消耗，虽有流失但养分利用效率有所提升。常规施肥中氮素充足则易造成水稻植株旺长，且损失量较多，导致氮肥利用效率偏低。

表3 不同处理对氮肥利用效率的影响

2.3 不同处理对病虫害发生的影响

由表4可以看出，病虫害在各处理区均有不同程度的发生，但减氮和常规用药处理的为害率最低。表现为减氮降低了病虫害发生率，而减少打药次数提高病虫害的发生率。试验表明，氮肥施用过多易造成病虫害多发，用药次数越多越有利于控制病虫害发生。但用药次数增多对于生产成本、生态环境和经济效益的影响也必须考虑，用药次数和病虫害发病情况表现为效益递减的趋势，因此要根据经济效益来决定何种用药才能达到效益最大化。

表4 不同处理对病虫害发生的影响

2.4 不同处理对经济效益的影响

由表5可以看出，各处理间生产成本主要受肥料、农药、用工、病虫害防治作业等成本的影响。生产成本表现为N85OPC＞N85OPJ＞N100CPC＞N85CPC＞N85CSC＞N100CPJ＞N85CPJ＞N85CSJ＞N0C＞N0J，N85OPC的生产成本最高（1682.7元/667 m2），其次是N85OPJ（1612.7元/667 m2），N0J的生产成本最低（1299.2元/667 m2）。同一氮肥水平下减药比常规用药成本低很容易理解。基施有机肥替代生产成本最高，主要是由于有机肥料成本高、有机肥用量大、用工成本上升。机插秧侧深施肥中肥料和秧苗同时施入，减少了基肥和分蘖肥施用的用工成本，生产成本也比较低。

表5 不同处理下经济效益估算表

单位产量产值主要受产量影响，具体表现为N100CPC、N85OPC＞N85OPJ、N85CSC＞N85CSJ＞N85CPC＞ N100CPJ＞N85CPJ＞N0C＞N0J，N100CPC和N85OPC的产值最高（1688.5元/667 m2），N85OPJ和N85CSC的产值次之（1664.7元/667 m2），N0J的产值最低（823.1元/667 m2）。收益随产量的变化而变化，常规氮肥常规用药和减氮15%配施有机肥作基肥常规用药的收益最高，不施氮肥减量用药的收益最低。同一氮肥处理常规用药比减量用药的收益高。

净收益由产值和生产成本共同决定，其中N85CSJ最高（166.8元/667 m2），N0C最 低（-536.3元/667 m2）。本试验以机插侧深施肥减氮的净收益表现最好，常规施肥次之，不施氮肥最差，严重亏损。由此看出，为实现净收益最大化，滩涂区域应推行以机插侧深施肥减氮为主的栽培技术。同一氮肥处理的不同用药处理间，净收益表现为机插侧深减氮和基肥有机肥替代减氮处理的减药处理明显高于常规用药，而常规施肥和常规减氮中减药处理的净收益低于常规用药，表明减氮减药要协同运用才能达到减量不减产，实现节能增效的目的。

成本利润率受生产成本和净收益的影响，成本利润率与净收益类似，表现为N85CSJ最高（11.3%），N85CSC次之（8.1%），N0J和N0C均为亏损状态，N0C最低（-39.2%）。机插秧侧深施肥减氮减药的成本利润率最高，不施氮肥的成本利润率最低。同一氮肥水平下不同用药处理间，成本利润率表现为机插侧深减氮、基肥有机肥替代减氮和常规减氮处理的减药处理明显高于常规用药，而常规施肥中减药处理的成本利润率低于常规用药，这充分说明只有在减氮的条件下减药才能提高成本利润率。

3 讨论和结论

沿海滩涂作为耕地重要的后备资源，自农耕文明以来一直受到重视［4］，随着人口增长，人均耕地面积急剧萎缩，粮食安全尤为重要，为解决这一问题，沿海滩涂的开发利用成为研究的热点。为响应国家“藏粮于地，藏粮于技”的战略，提高粮食产能，确保谷物基本自给、口粮绝对安全，越来越多的科研工作者把目光聚焦于沿海滩涂的开发利用［3］。由于沿海滩涂土壤的含盐量高，种植耐盐水稻改良滩涂是一批批学者给出的科学方法［1,3,4］，寓改于用，以用促改，滩涂耐盐水稻优质高效栽培技术已成为当下重要的研究课题之一。

肥料和农药是水稻正常生长中不可或缺的要素，当前，滩涂水稻生产参照内陆高产水稻栽培模式，突出重肥重药，未考虑滩涂土壤特性，更谈不上保护滩涂生态环境。化肥和农药的盲目使用和不合理使用极易造成滩涂土壤盐渍化加重、生态环境污染等问题，从而导致水稻减产和滩涂生物多样性与生态平衡被破坏的恶性循环［5,13］。因此，根据滩涂自身特点及耐盐水稻的生长习性，制定科学合理的滩涂耐盐水稻配套栽培技术具有极其重要的应用价值。

水稻减肥减药的“双减”栽培技术旨在确保其产量的同时，提高氮肥利用效率，优化群体结构和质量，增强抗逆性，降低病虫害发病率，实现水稻增产增收，最终达到提质增效的目的［9-10］。本文以农药化肥减量为目标，参考滩涂水稻化肥减量和农药减量栽培技术［14-15］，根据滩涂水稻特征特性，在氮肥减量的基础上减药，比较分析了各减氮减药措施对水稻生长及其经济效益产生的不同影响，形成了沿海滩涂耐盐水稻农药化肥减量综合管理模式，为滩涂水稻减肥减药不减产，进一步提高经济效益提供了科学依据。

本研究发现，单纯减氮会导致水稻产量降低，但基肥有机肥替换减氮或机插侧深施肥减氮则基本不会，可能是由于基肥有机肥替换减氮或机插侧深施肥减氮能提高氮肥利用率，同时减氮可控制水稻旺长，使其通风透光性好，群体质量提高，抗病能力提升［9］。田间农药减量试验表明，不减氮只减药，会出现病虫多发、减产现象，这是由于不减氮会造成植株旺长，植株群体过大，抗病性降低所致。对比3种减氮模式，基施有机肥减氮的产量与对照相比不减产，其他处理均表现为减产，考虑滩涂土壤结构中有机质含量不高，土壤养分和微量元素含量低［3］，从生态效益来讲推荐基施有机肥替代减氮［16］。但分析净收益，基施有机肥替换减氮在3种减氮模式中表现最差，而机插侧深施肥减氮表现最好，从收益最大化角度来讲，机插侧深施肥减氮栽培措施更值得在生产上推广应用。因此，下一步，我们将继续探索有机肥基施与侧深施肥的优化组合，以期为滩涂水稻种植提供最佳的施肥无酵方案。