早籼稻机插秧同步侧深施肥模式研究

吕和平 吴晨阳 潘志军 周兵 吴小文 张小红 余绪来 许有尊 吴文革

（1 庐江县农业技术推广中心，安徽 庐江 231500；2庐江县金牛镇农机管理站，安徽 庐江 231521；3 安徽省农业科学院水稻研究所，合肥 230031）

水稻机插秧同步侧深施肥技术和新型缓（控）释（失）肥料的推广应用，给传统施肥方式存在的诸多问题[1-3]的解决和肥料减量施用[4-5]带来了希望。近年来，对单季稻（中稻和单季晚稻）机插秧同步侧深施肥技术的应用研究报道较多[6-9]，而在双季早稻上的应用研究报道相对较少[10]。本试验以常规早籼稻浙辐203 为供试对象，通过实施机插秧同步侧深施肥的2 种施肥模式和3个施肥量水平组合，并与机插秧常规高产栽培模式和省工栽培模式进行比较，研究不同施肥模式和施肥量水平对早籼稻产量、产量构成、大田茎蘖发育动态、肥料效率、生产成本和收益等指标的影响，以期筛选和优化早籼稻机插秧同步侧深施肥的高产高效模式，为我国沿江双季稻区早籼稻高产高效生产提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验于 2019年在庐江县郭河镇广寒村（117°6′38″E，31°17′24″ N）进行，试验田前茬为双季晚稻（冬闲），田块土壤肥力均匀，肥力水平上等。土壤为河流冲积物发育形成的潴育型水稻土亚类沙泥田土属沙泥田土种。耕层土壤质地为中壤，pH 值6.5，有机质 35.4 g/kg，全N 2.22 g/kg。

1.2 试验材料

供试品种：浙辐203。

供试肥料：“红四方”牌常规三元复合肥，总养分含量为 45%（15%N-15%P2O5-15%K2O）；“金正大”牌水稻控释肥，总养分含量为48%（25%N-11%P2O5-12%K2O）；中化牌尿素，含 N 量 46%；中化牌氯化钾，K2O 含量为60%。

供试机械：插秧机为井关PZ80D-25 型，机插同步侧深施机械是在同一插秧机上加装（湖南）龙舟2FH-8型水稻插秧同步精量施肥机（螺旋式）。

1.3 试验设计

试验设2 种施肥模式（A）与3个施肥量水平（B）组成的6个处理组合和3个对照（CK），共计9个处理。2种施肥模式：A1，常规肥料同步侧深施肥，基施77% N、65% K 和全量P，穗期人工补施23% N 和35% K，全量养分用普通三元复合肥、尿素和氯化钾配齐；A2，水稻专用控释肥为主同步侧深施肥，基施全量N、P 和65%K（N、K 养分少量不足用尿素和氯化钾配齐），穗期人工补施35% K（氯化钾）。3个施肥量水平：B1，当地早稻机插高产栽培的常用施肥量（纯N 195 kg/hm2，P2O582.5 kg/hm2，K2O 165 kg/hm2）；B2，肥料减施 15%（纯 N 166.5 kg/hm2，P2O570.5 kg/hm2，K2O 141.0 kg/hm2）；B3，肥料减施 30%（纯 N 136.5 kg/hm2，P2O558.5 kg/hm2，K2O 115.5 kg/hm2）。CK1，机插秧常规高产栽培模式，用普通肥和高产栽培（肥料用量同B1），全部养分用普通三元复合肥、尿素和氯化钾配齐，分次人工撒施，P 全部基施，N 肥50%基施、27%作分蘖肥、23%作穗肥，K肥65%基施、35%作穗肥；CK2，机插秧省工模式，肥料品种和用量同CK1，全部作基肥一次性人工撒施；CK3，空白对照，全生育期不施肥。为便于机插秧侧深施肥操作，试验采用大区实施，每个处理区长50 m、宽8.1 m（4 机幅），面积 405 m2，内设 3 次重复。区间做土埂，用塑料薄膜伸入犁底层10 cm 包裹土埂防窜渗；各处理区独立排灌，试验区四周设保护行2.5 m 以上。各处理机插行株距为25.0 cm×11.3 cm（35.2 万丛/hm2），每丛插4～6 苗，插深2.5 cm。同时，在试验区周边建立机插秧和机插秧侧深施肥示范区，进行生产过程的机械作业和人工用量考察记载。

1.4 机插同步测深施肥试验区的设定施肥量达标控制方法

由于机插秧同步侧深施肥机械的施肥定量精度无法与试验处理设计值完全吻合，为保障各处理区的肥料实际施入量等于试验处理设计值，本试验采取2 项调控措施：①事先精准调试机械。经反复调试，使施肥机械每个施肥口的出肥量稳定达到试验处理设计量的96%～99%，方可投入试验操作。②分区称量试验设计肥料。将侧深施肥所需肥料充分混合均匀后，再均分到已经调试和清理好的施肥机械每个肥料斗中，再开始进行机插秧同步侧深施肥。当小区栽完时，将施肥机械各个料斗和导管中的少量剩余肥料（约1%～4%）取出集中，再人工均匀撒施到小区田面，以保证各区实际施肥量等同试验处理设计量。

1.5 试验过程

试验采用大棚旱床培育毯状秧苗，3月25日播种，暗化出苗后移至大棚秧床。秧田期管理同常规。试验田于4月15—23日整田、筑土埂包膜划小区。4月25日平整小区，后留薄皮水层，进行施肥，对照区人工施肥，施肥后用小型旋耕机械耖和肥料。4月26日机插秧和同步侧深施肥，移栽秧苗平均叶龄为3.44 叶。试验相关处理于5月8日施蘖肥，6月1日（平均叶龄10.6）施穗肥。各小区田间管水同机插栽培常规。7月26日分区收获。生育期间强化病虫害防治，各小区未发生明显的病虫危害。

1.6 主要考察记载内容及方法

栽后每个重复小区调查5 点共100 丛，测算栽插苗数，并标定有代表性2个点共20 丛样本，连续观察记载茎蘖动态、出叶速度等；收割前，每区调查5 点共200 丛，计数有效穗，取10 丛均样考察产量结构、经济性状和茎节发育情况等；分小区收获，测标准水分实产。同时，在试验区周边的试验处理同类型示范区，同步记载生产过程的机械作业和人工用量等。

1.7 数据处理

各个处理数据均为3 次重复结果，采用Excel 2020 软件记录数据和绘图，采用SPSS Statistics17.0 软件进行数据统计分析，采用最小显著极差法（LSD）进行差异显著性检验（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同处理的产量性状表现差异

从表 1 看出，侧深施肥处理 A1B1、A1B2、A2B1、A2B2 产量较高，分别较 CK1 增产 0.59%、1.09%、-2.28%、-2.08%，均未达到显著水平；分别较CK2 增产5.84%、6.36%、2.82%、3.04%，A1B1、A1B2 的增幅达极显著水平，A2B1 和A2B2 的增幅未达显著水平。A1B3较CK1 减产3.69%，达显著水平；较CK2 增产1.34%，未达显著水平；较A1B1、A1B2 显著减产，与A2B1、A2B2、A2B3 相 比 差 异 不 显 著 。A2B3 较 CK1 减 产6.48%，达极显著水平；较CK2 减产1.59%，未达显著水平；较 A1B1、A1B2 极显著减产，较 A2B1 和 A2B2 显著减产。A 处理 2个水平间（A1、A2）产量差异弱显著（无差别概率为 0.0421）；B 处理 3 水平间（B1、B2、B3）差异存在显著水平（无差别概率为 0.0270），其中，B1、B2 均较 B3 极显著增产，B1 与 B2 产量无显著差异；2个试验处理因子（A、B）对产量的互作效应不显著。

表1 不同处理产量和产量性状表现的差异分析结果

处理因子间方差分析结果表明，有效穗数、每穗粒数、结实率、千粒重间和理论产量等产量性状表现值在不同处理间差异达到极显著水平。在A 处理2个水平（A1、A2）间，每穗粒数、结实率、千粒重和理论产量表现为A1＞A2，经LSD 检验，只有千粒重、理论产量的差异达显著水平，其余性状差异不显著；有效穗数A1＜A2，LSD 检验差异不显著。在 B 处理 3 水平（B1、B2、B3）间，有效穗数、每穗粒数、千粒重、结实率和理论产量平均值表现为B1＞B2＞B3。经LSD 检验，有效穗数、理论产量在3个处理水平间的差异未达显著水平；每穗粒数在 B1 与 B3 间差异显著，B1 与 B2、B2 与 B3 间差异不显著；千粒重在B1 与B3 间差异达极显著，B1与B2 间差异显著，B2 与B3 间差异不显著；结实率B1＜B2＜B3，经 LSD 检验，各处理间差异未达显著水平。2个试验处理因子（A、B）对有效穗数、每穗粒数、千粒重和理论产量的互作效应不显著，对结实率的互作效应达显著水平。

2.2 不同处理的群体茎蘖发育动态表现

从图1 看出，各处理间大田群体茎蘖数变化曲线的峰值和升降速度差异明显，展现了各处理水平的田间群体茎蘖数发育特征和实际变化规律。根据田间主茎出叶速度记载数据分析，供试品种在本试验处理水平下，除CK3 外，其余各处理的主茎出叶速度和主茎伸长节间数差异不大，主茎叶片总数平均值均在12.75±0.19 之间，主茎伸长节间数平均值为 4.15±0.15，有效分蘖的理论临界叶龄为8.50±0.12（对应日期为5月19日±1 d）；CK3 处理的平均主茎叶片总数为12.30，主茎伸长节间数平均值为4.00，有效分蘖的理论临界叶龄为8.30（对应日期为5月22日）。

图1 各处理田间群体茎蘖发育动态

依据田间定点观测记载数据，结合图1 茎蘖动态曲线拟合分析，将各处理群体茎蘖发育动态的主要指标分析汇总结果列于表2。从表2 可以看出，栽后缓苗天数以 A1B1 和 CK2 最长，CK1 和 CK3 最短，A1＞A2，B1＞B2＞B3。栽后死苗率 CK2 最高达 44.1%，CK1 最低为5.8%，CK3 为9.6%；侧深施肥处理的死苗率都很高，达 21.4%～25.3%，其中，A1 处理略高于 A2 处理，B 处理各水平间差异不明显。大田分蘖始期和高峰苗日期，A1 处理明显迟于A2 处理，均迟于CK1。A2 处理和CK1、CK3 的大田有效分蘖终止期与理论临界叶龄基本重合，A1 处理和CK2 较理论临界叶龄日延后2～4 d。大田分蘖数为 A1＞A2，B1＞B2＞B3；分蘖成穗占比为A2＞A1，B2＞B1＞B3；总成穗率和分蘖成穗率均为 A1＞A2，B3＞B2＞B1。

表2 各处理田间群体茎蘖发育动态指标记载结果分析汇总

上述结果表明，早稻毯苗机插适当运筹基肥、蘖肥和穗肥（CK1），可缩短栽后缓苗期，降低栽后死苗率，实现早分蘖、早够苗，增加总有效穗数。全量肥料一次性基施（CK2）或大量基施（A1、A2 处理），会产生不同程度的肥害烧苗问题，造成栽后死苗比率大幅上升、缓苗时间延长，分蘖始期、高峰苗日期和有效分蘖终止期相对延后；采用机插同步侧深施肥，能够大幅减轻前述负面影响（与CK2 比），尤其是应用专用控释肥效果更好（A2 与A1 比），但仍需完全解决存在的肥害烧苗问题。

2.3 投入、产出效益（效率）比较

2.3.1 投入、产出测算

由于试验区面积相对较小，试验中的机械、人工作业效率和投入量，不能代表大田生产的真实水平，为此，在试验田周边设立了与试验同类处理的早稻常规毯苗机插和同步侧深施肥大面积生产示范区，全程记载各农艺环节的生产资料和机械、人工投入情况，重点考察机插秧、同步侧深施肥、各期肥料施用的机械和人工等实际使用量，用作本试验同类处理的替代值，据此统计测算结果见表3。试验区产值为各处理的实产稻谷按2019年度国家早籼稻保护价（2.40 元/kg）测算；商品肥料总用量，为试验各处理的大田期实际用量，肥料费用按各商品肥料在当地市场的均价[45%（15-15-15）复合肥 2 350 元/t，48%（25-11-12） 水稻专用控释肥3 000 元/t，46%尿素 2 250 元/t，60%氯化钾 2 650 元/t测算]。机械作业用时，仅为机插秧或机插同步侧深施肥的作业时间，按示范区的实际作业用时测算；机械作业费，按当地机插秧和机插同步侧深施肥作业的社会化服务平均价格（包含机手劳务费）测算；因在本试验肥料处理水平范围内，施肥量对机插同步侧深施肥的作业效率影响不大，各处理未作区分测算。用工，包括机插秧和同步侧深施肥的起秧、运秧、上机添秧、拌肥、加肥以及各期肥料人工施用等插秧、施肥农艺环节的全部用工，不含插秧机机手及其他农艺环节用工；工资额按当地稻田劳务工资的中值（100 元/工日）测算。

表3 各处理的投入、产出调查测算结果统计（按1 hm2 面积算）

2.3.2 投入、产出效益（效率）比较

由于本试验设计的处理差异仅在机插秧和施肥两个环节，各处理和CK 在其他生产和田间管理环节的农艺措施及其机械、人工、物资等方面的投入都基本一致。因此，可采用差减法[11]估算产值、经济效益等指标的试验处理效应值。各处理的稻谷产值、机插秧和施肥成本，以及按NOVOA 等[12-13]方法估算的NPK 肥料农学效率，分别与CK1 和CK2 进行差减比较，结果见表4。

表4 早稻机插测深施肥的投入、产出的效率和效益比较

由表 3 和表 4 看出，A1B1 和 A1B2 的产值高于CK1，其余各处理全部低于CK1，多数高于CK2，处理间差异与前述的产量差异一致。投入上，机插秧同步侧深施肥处理的作业用时较CK 处理多14.5%；插秧和施肥环节用工全部少于CK1，差别在于人工施肥次数和施肥量。成本上，除A2B1 高于CK1 外，其余处理均不同程度低于CK1；A2 高于A1，是因A2 使用的水稻专用控释肥价格较常规肥料高，抬升了成本；B 处理中，B1＞B2＞B3，是因肥料用量存在差异。

NPK 肥料农学效率比较表明：CK1 的NPK 肥料农学效率为 9.94 kg/kg，已达到较高水平[13]，A1B3、A2B3、A1B2、A2B2 和 A1B1 高于 CK1，A2B1 低于 CK1；各处理全部高于CK2。本试验CK2 最低，表明把全部肥料作基肥一次性撒施的肥料报酬最差；A1＞A2，表明该处理在后期补施穗肥能提高肥料报酬；B3＞B2＞B1，表明降低施肥量可提高肥料报酬。

经济收益比较表明：最好的是A1B2 处理，分别较CK1、CK2 增收 631.84 元/hm2和 1 505.23 元/hm2；其次是 A1B1，分别较 CK1、CK2 增收 186.05 元/hm2和1 059.44 元/hm2；其余处理虽较CK2 不同程度增收，但均较CK1 减收。表明早稻机插侧深施肥，在减少肥料总量15%的情况下经济收益最好。最差的是CK3，表明不施肥或把全部肥料作基肥一次性撒施的经济收益都较差。A 处理中，A1 平均收益大幅高于A2，表明采用价格相对较低的常规肥料，进行基、蘖肥全量侧深基施并在后期补施穗肥，比选择价格较高的专用肥料进行一次性侧深基施的经济收益好很多。B 处理中，B2＞B1＞B3，表明早稻机插侧深施肥，将肥料总量减少15%的处理经济收益高于全量施和30%减量施。

3 小结与讨论

本试验结果表明，A1 施肥模式产量水平、产值、经济收益和肥料农学效率均高于A2 模式，高于或接近CK1，显著高于CK2；其生产成本显著低于A2 和CK1。A1 模式下的群体有效穗数、结实率、千粒重和总成穗率、分蘖成穗率均高于A2 模式；A2 模式的产量水平、产值、经济收益和肥料农学效率要高于CK2，显著高于CK3。这些结果表明，早稻机插栽培，应用A1 模式选用常规肥料，比选用专用控释肥料能降低生产成本，增加大田分蘖成穗和有效穗数，提高结实率和粒质量，进而提高产量、效益和肥料报酬率[14]。

3个施肥量水平比较结果表明，减肥15%的处理（B2）产量、产值和经济收益高于全量施肥处理（B1），显著高于减肥30%的处理（B3），产量超CK1。因此建议在生产上，早稻机插秧实施同步侧深施肥，肥料减量的下限可设定在15%以上，上限以选择20%左右为宜[4]，不宜达30%。

对各处理群体茎蘖发育动态研究发现，机插秧同步侧深施肥，在栽后易出现严重肥害烧苗现象，栽后死苗率达 21.4%～25.3%，是 CK1 的 3.7～4.4 倍。主要原因是肥料全量或大部分基施，数量较大，现有施肥机械埋肥不彻底，部分露肥，导致田面肥料浓度过大，出现烧根烧苗问题[5]，造成栽后死苗比率大幅上升、缓苗时间延长，分蘖始期、高峰苗日期和有效分蘖终止期相对延后，导致其大田群体茎蘖消长变化规律与常规机插秧生产有明显差异。对此建议，继续加强早稻毯苗机插侧深施肥的整田标准、机械装备改进优化、适用肥料产品、肥料合理运筹和配套农艺技术等方面研究[15-19]。

依据本试验结果，筛选出早籼稻高产高效栽培的最佳组合模式为A1B2，其单产水平达9 065.3 kg/hm2，分别较CK1、CK2 增产1.09%和6.36%；经济收益分别较 CK1、CK2 增加 601.14 元/hm2和 1 571.42 元/hm2；施肥总量较CK1 和CK2 减少 15%；用工较CK1 减少1.72 工日/hm2，较 CK2 只多 0.23 工日/hm2；生产成本较CK1、CK2 分别降低 367.56 元/hm2和 269.76 元/hm2。该施肥模式具体为：普通肥减量15%（实际养分用量为纯N 166.5 kg/hm2，P2O570.5 kg/hm2，K2O 141.0 kg/hm2，用普通三元复合肥、尿素和氯化钾配齐），机插秧同步侧深施用 77% N、100% P 和 65% K，人工撒施 23% N 和35% K 作穗肥。