上杭县低山丘陵地区黄泥田晚稻施肥效应

张明来

（福建省上杭县土壤肥料技术站，福建上杭364200）

长期以来，中国普遍以较高的化肥投入来维持水稻高产，由此带来的化肥效率下降引起了国内外广泛关注。相比1978年，2013年的化肥施用量增加约5.4倍［1］，但作物产量相对于化肥过量投入响应不显著［2］，直至2016年全国实施化肥减量增效措施，化肥施用量开始回落［3］。其中平衡施肥是水稻化肥减量增效的重要举措［4］。因此，弄清楚平衡施肥如何影响水稻产量和化肥利用率，有利于水稻化肥减施增效。福建省上杭县是农业大县、产粮大县，水稻是上杭县主栽农作物。上杭县稻田土壤为典型的低山丘陵黄泥田，面积达10 542 hm2，占全县水稻面积的40.8%。但是当地水稻生产过程中习惯过量施用氮、磷、钾肥，造成肥料利用率偏低。这不仅增加水稻生产的肥料成本，也增加了稻田面源污染的潜在风险。为改善这种习惯施肥状况，2020年在上杭县开展了晚稻氮、磷、钾肥利用率试验，旨在确定晚稻氮、磷、钾肥的较佳施肥方案，为上杭县的黄泥田土壤类型晚稻种植科学施肥提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地基本情况

试验地点位于上杭县官庄乡回龙村，东经116°34′、北纬25°35′，海拔461 m；土壤类型为黄泥田，成土母质为冲积坡积物，土壤质地为中壤，前季作物为早稻。试验前采集基础土样的主要养分 性状如表1所示。

1.2 供试材料

供试肥料：尿素（含N 46%）、过磷酸钙（含P2O512%）和氯化钾（含K2O 60%）。稻秆腐熟剂含有效活菌数≥0.5亿，由广西鸿生源环保科技有限公司提供。水稻品种荃优822。

1.3 试验设计

试验设处理1无氮区（N0P2K2）、处理2无磷区（N2P0K2）、处理3无钾区（N2P2K0）和处理4平衡施肥区（N2P2K2）等4个处理，3次重复，田间随机排列，小区面积20 m2（5 m×4 m）。平衡施肥处理（N2P2K2）的施肥比例为N∶P2O5∶K2O＝1∶0.36∶0.82，各处理的设置和施肥量见表2。施肥方法：磷肥全部作基肥，氮钾肥分基肥和插后10 d分蘖肥各占40%、穗肥20%。

表2 试验各处理施肥量

1.4 小区布置

小区间筑小田埂25 cm（宽）×25 cm（高）。重复间留农事操作沟，沟宽0.5 m，用农膜入土包裹小田埂围肥水，各小区对角设单独进出水口，单排单灌。四周保留宽1.5 m做保护行。

1.5 农事操作

2020年7月19 日早稻收割，全喂式收割机粉碎稻草全量还田，每667m2撒施2.5 kg腐熟剂，浅水浸沤7 d；7月26日农扶拖拉机旋耕整地溶田，7月27—28日筑小田埂围肥水；7月2日播种，7月29日施基肥，机插秧，每667m2栽植1.12万丛，丛插2粒谷，专人插秧保证基本苗数和深度一致；8月8日喷施阿维菌素（所有病虫害无人机防治）；8月9日施分蘖肥，其中氮肥40%、钾肥40%；8月23日喷施三环唑；8月30日施穗肥，其中氮肥20%、钾肥20%；9月11日喷施三环唑。11月5日实割测产，实割前各小区随机取20丛调查有效穗数，采集5丛考察每穗粒数、结实率及千粒重。小区产量单收单计，各小区分别取2.5 kg湿谷晾晒干后计算晒干率，最后计算各小区干谷产量。

1.6 采样与养分测定

试验前采集基础土样，试验结束后采集各小区土样。每个采样分点的取土深度和采样量、上下层的比例保持一致，采样深度为0～18 cm，梅花形多点混合，四分法取混合样1 kg，剔除草根等杂物。风干后的土样按分析项目要求分别研磨过筛，其中用于碱解氮、有效磷、速效钾测定的土样过2.0 mm筛，有机质测定的过0.25 mm筛，充分混匀后，装入样品瓶中备用。

采用电位法测定基础土样悬液的pH，重铬酸钾容量法—外加热法测定土壤中有机质，碱解氮的测定采用碱解扩散法，全磷采用氢氧化钠熔融—钼锑抗比色法，有效磷采用碳酸氢钠浸提—钼锑抗比色法，速效钾采用乙酸氢钠浸提—火焰光度法［5］。

植株养分含量的测定：收获时取稻谷和稻草鲜样各1 kg在105℃下杀青30 min，在75℃下48 h烘干至恒重，备用。样品冷却后用磨样机磨碎，过0.5 mm筛，样品制备量不少于100 g。经浓H2SO4和H2O2消煮，有机物被氧化分解，有机氮和磷转化成铵盐和磷酸盐，钾也全部释出。消煮液经定溶后，用于全氮、全磷、全钾含量的测定。全氮采用蒸馏滴定法测定，全磷采用钼锑抗比色法测定，全钾采用火焰光度法测定［6］。

1.7 数据分析

采用Excel2007和DPS7.5软件进行数据处理与统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对晚稻产量构成因素的影响

表3结果显示，不同施肥处理对晚稻产量构成因素的影响较大。与平衡施肥（N2P2K2）处理相比，无氮处理、无磷处理和无钾处理株高分别降低9 cm、3 cm和1 cm，每667m2有效穗数分别减少3.5万、1.8万和0.5万，每穗粒数分别减少32粒、18粒和13粒，结实率分别降低6个百分点、3个百分点和2个百分点，千粒重分别降低1.3 g、0.7 g和0.5 g。由此可见，缺氮、缺磷、缺钾在一定程度上会降低上杭丘陵地区黄泥田晚稻的有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重。

表3 不同施肥处理对水稻农艺性状的影响

2.2 不同施肥处理对水稻产量的影响

各施肥处理测产结果（表4）表明，产量最高的处理为平衡施肥（N2P2K2），其次为无钾（N2P2K0），第3为无磷（N2P0K2），无氮（N0P2K2）处理产量最低。新复极差测验统计分析结果显示，平衡施肥处理、缺钾处理、缺磷处理产量均与缺氮处理的差异达到极显著水平，说明施用氮肥对提高水稻产量至关重要。平衡施肥、缺钾、缺磷这3个处理的产量虽有所不同，但处理间的差异均不显著，说明在供试土壤条件下施磷钾肥对产量的影响不明显。

表4 各处理晚稻实割稻谷和稻秆产量

2.3 不同施肥处理对晚稻经济效益的影响

从不同施肥处理对晚稻经济效益的计算结果（表5）看出，处理1、2、3、4稻谷产量和产值依次递增，与平衡施肥（N2P2K2）处理相比，3个缺素处理肥料成本均有减少，处理1、2每667m2收益分别减少227元、25元，而处理3的每667m2收益最高，比处理4增收28元。

表5 各处理水稻收益比较

2.4 肥料利用率分析

2.4.1 氮肥利用率 植株氮素吸收及氮肥利用率（表6）结果表明，以水稻籽粒产量、稻秆产量以及植株全氮化验结果数据和单位产量养分吸收量为参数，按“肥料利用率=（平衡施肥处理籽粒产量×籽粒氮素吸收量+平衡施肥处理秸秆产量×秸秆氮素吸收量-缺氮处理籽粒产量×籽粒氮素吸收量+缺氮处理秸秆产量×秸秆氮素吸收量）/氮肥施用量×100%”公式计算，得到氮肥利用率为40.09%。

表6 植株氮素吸收及氮肥利用率

2.4.2 磷肥利用率 植株磷素吸收及磷肥利用率结果显示，以水稻籽粒产量、茎叶产量以及磷化验结果数据和单位产量养分吸收量为依据，按“肥料利用率=（平衡施肥处理籽粒产量×籽粒磷素吸收量+平衡施肥处理秸秆产量×秸秆磷素吸收量-缺磷处理籽粒产量×籽粒吸收量+缺磷处理秸秆产量×秸秆磷素吸收量）/磷肥施用量×100%”公式计算，磷肥利用率结果为13.98%（表7）。

表7 植株磷素吸收及磷肥利用率

2.4.3 钾肥利用率 根据水稻籽粒产量、茎叶产量以及植株全钾化验结果数据和单位产量养分吸收量计算钾肥利用率（表8），按“钾肥利用率=（平衡施肥处理籽粒产量×籽粒钾素养分吸引量+平衡施肥处理秸秆产量×秸秆钾素养分吸收量-缺钾处理籽粒产量×籽粒钾素吸收量+缺钾处理秸秆产量×秸秆钾素吸收量）/钾肥施用量×100%” 计算，钾肥利用率为44.26%。

表8 植株钾素吸收及钾肥利用率

3 结论与讨论

相对于无氮或无磷或无钾处理而言，上杭县黄泥田晚稻平衡施肥处理均有较高的产量、有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重。在试验条件下，三大营养元素的施肥效应为氮肥＞钾肥＞磷肥，氮、磷、钾肥利用率分别为40.09%、13.98%、44.26%。说明肥料利用率除磷肥外已达到较高水平。当然气候环境因素对肥料利用率影响亦不可忽视，继续提高肥料利用率需重视增加有机物质投入，如增施有机肥、种植绿肥等，推广缓释肥，不断优化施肥结构和方式。

黄泥田是一种渗育型水稻土，广泛分布于南方低山丘陵地区，土壤磷、钾养分缺乏，属于中低产田［7］。本试验结果表明，平衡施肥（N2P2K2）处理条件下黄泥田的晚稻籽粒产量均不同程度高于不施氮、不施磷和不施钾处理。同时，根据试验前供试土壤理化性状化验结果，碱解氮、有效磷、速效钾缺乏也会降低水稻每穗粒数、结实率、千粒重及有效穗数，进而影响水稻产量。在福建省闽侯县灰泥田试验也有类似发现，缺氮、缺磷、缺钾处理比平衡施肥处理降低了水稻结实率、千粒重和有效穗等主要产量构成指标值［4］。研究结果显示，N2P2K2处理氮、磷、钾肥利用率分别为40%、14%和44%。根据《中国三大粮食作物肥料利用率研究报告》可知，中国水稻氮、磷、钾利用率分别为35%、25%及41%。因此，试验区平衡施肥处理黄泥田水稻氮、磷肥尤其是磷肥利用率偏低，说明磷肥利用率提升潜力大。这是由于黄泥田土壤属于红壤性水稻土，土壤磷易被铁、铝固定，形成难溶性磷酸盐，造成作物磷利用率低［8］。在闽侯县灰泥田水稻氮、磷、钾肥利用率分别为39%、16%和46%，与供试黄泥田水稻接近［4］。然而，王飞等（2019）研究表明，等量施肥条件下黄泥田水稻氮肥利用率比灰泥田低5%［9］。这种矛盾的结论可能与供试水稻品种有关。同时，因本试验水稻肥料利用率研究结果仅为开展1 a的试验数据，尚不能精确反映上杭县黄泥田的水稻肥料利用率，需要在上杭县进行多年多点多品种水稻的田间试验求证。