新型肥料在水稻轻简化施肥中的稳产效应评估

怀 燕，陈照明，杨梢娜，方文英，汤学军，孟忠雷，王 强

（1浙江省农业技术推广中心粮油科，杭州 310020；2浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所，杭州 310021；3舟山市农林科学研究院，舟山 316000；4杭州市余杭区农业技术推广中心，杭州 330110；5临海市农业技术推广中心，浙江 台州 317000；6平湖市农业技术推广中心，浙江 嘉兴 314200）

0 引言

随着水稻规模化生产的推进和农业劳动力成本的提高，轻简化施肥技术成为水稻生产的现实需求[1]。普通复合肥养分释放快，氮素在土壤中容易通过各种途径损失，难以保证水稻全生育期的养分需求，水稻生产中通常通过分次施肥的方式提高氮肥的利用率[2-3]。在农业农村部化肥“零增长”背景下，基于氮肥减量、水稻稳产和减少施肥次数要求的轻简化施肥方式对于肥料产品具有更高的要求。

缓释氮肥具有养分释放慢、养分供应周期长等优点，在水稻轻简化施肥中得到了广泛的应用[4-5]。已有研究表明缓释氮肥一次性施肥能促进水稻根系发育，增强水稻生长后期净光合速率[6-7]。陈建生等[8]研究表明，水稻一次性施肥在氮肥减施22.1%时，比分次施肥平均增产8.22%。Xia[9]基于文献整合分析的方法对中国水稻主产区水稻试验的结果进行汇总分析，结果表明与常规分次施肥相比，缓释肥一次性施肥水稻的产量和氮肥利用率分别提高了9.3%和36.6%，氨挥发、氧化亚氮排放、氮素淋溶和径流损失分别降低69.1%、48.9%、15.3%和43.2%。

水稻适宜氮肥施用量和施用方式受到土壤基础地力、水稻品种、肥料特性和施肥方式等因素的影响。已有研究中基于不同类型缓释肥品种的研究结果中存在一定的差异。如魏海燕等[10]研究表明，缓释肥轻简化施肥在‘南粳9108’上增产5.2%～5.9%，并且可减少施肥2～3次，但在‘甬优2640’上增产效应不明显，主要是缓释肥集中在前中期的肥效难以满足‘甬优2640’大穗型品种全生育期养分需求。浙江省水稻生产具有土壤类型复杂、水稻品种多、产量差异大等特点，筛选适宜的肥料品种，对于浙江省水稻轻简化施肥技术的研究和推广具有重要意义。为此，本研究选择浙江省市场销售的典型肥料产品，通过多点大区对比试验，评估了不同类型肥料产品轻简化施肥对‘籼粳杂交稻’和‘晚粳稻’产量的影响，拟为浙江省水稻轻简化施肥提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验设5个处理：（1）无肥区(CK)，不施肥；（2）常规施肥(FF)，供试肥料为复合肥或配方肥；（3）树脂包膜缓释肥(RCF)轻简化施肥，供试肥料为沃夫特缓释肥，N、P2O5、K2O含量分别为22%、10%、12%；（4）聚氨酯包膜缓释肥(PCF)轻简化施肥，供试肥料为稻坚强缓释肥，N、P2O5、K2O含量分别为26%、10%、15%；（5）木质素缓释肥(LSF)轻简化施肥，供试肥料为万里神农木质素缓释肥，N、P2O5、K2O含量分别为15%、4%、6%。常规施肥处理施氮量根据各试验区域高产栽培推荐施氮量确定，‘籼粳杂交稻’和‘晚粳稻’各处理施肥量和氮肥运筹比例见表1。为了评估不同肥料的氮素供应特性，除无肥区外，其他施肥处理磷肥和钾肥投入量均为60 kg/hm2和120 kg/hm2，确保磷和钾不成为养分限制因子。各处理磷肥和钾肥不足部分用过磷酸钙和氯化钾补足，作为基肥施用。

表1 试验点信息和施肥量表

1.2 试验方法

2018年在浙江省典型单季稻种植区域布置多点试验。‘籼粳杂交稻’试验地点位于临海、永康和余杭，供试水稻品种分别为‘甬优538’、‘甬优12’和‘嘉丰优2号’，‘晚粳稻’试验地点位于舟山和平湖，舟山供试水稻品种为‘秀水134’，平湖2个试验点供试水稻品种分别为‘秀水14’和‘秀水121’。试验为大区对比试验，每个处理大区面积200 m2。

1.3 考种和测产

水稻成熟期每个大区等距离分成3段，分别在每段区域取5株考种样品。收割时每个大区分别按3段区域来测定产量，取平均值为各处理产量。

1.4 数据分析

土壤基础地力用不施任何肥料时的作物产量来评价[11]，本研究用无肥区(CK)水稻产量表示。

氮肥利用效率评估各指标分别按照公式计算[12]。

式中，YCK为无肥区(CK)处理的产量，YNPK为施肥区（常规施肥，FF）处理的产量。

用Excel 2010软件进行数据分析和作图。各处理水稻产量、产量构成因子、农学利用率和偏生产力用SPSS 19.0进行两因素无重复方差分析，显著性水平P＜0.05。

2 结果与分析

2.1 试验点基础地力和产量贡献率

良好的土壤基础地力是水稻生产中减少化肥施用量和轻简化施肥的基础，通常以无肥区的产量代表稻田的基础地力。由表2可见，‘籼粳杂交稻’和‘晚粳稻’各3个试验点无肥区平均产量分别为9792.0 kg/hm2和7705.0 kg/hm2，基础地力产量贡献率分别为81.9%和75.5%，都处于较高水平，表明各试验点都具有较好的肥力基础。‘晚粳稻’试验区基础地力贡献率低于‘籼粳杂交稻’试验区，除了舟山试验点土壤基础地力较差外，可能也和‘晚粳稻’养分利用效率低于‘籼粳杂交稻’有关。

表2 试验点基础地力和产量贡献率

2.2 轻简化施肥对水稻产量的影响

不同肥料品种轻简化施肥对水稻产量的影响见图1。‘籼粳杂交稻’试验中氮肥施用量比常规施肥减少12.8%，轻简化施肥各处理除了RCF处理水稻产量略低于FF处理外，PCF和LSF处理水稻产量都高于FF处理，但FF处理与轻简化施肥各处理间水稻产量差异都不显著。试验结果表明‘籼粳杂交稻’应用RCF、PCF或LSF等肥料产品进行轻简化施肥，施氮量在218 kg/hm2时，不会影响水稻产量。

‘晚粳稻’试验中轻简化施肥处理氮肥施用量比FF处理减少了36.1%，水稻产量也显著低于FF处理。由图1可见，RCF、PCF和LSF各处理水稻产量为7876.0～8978.0 kg/hm2，比 FF 处 理减少了 12.0%～22.8%，表明177 kg/hm2的氮肥施用量已不能满足‘晚粳稻’稳产的需求。RCF、PCF和LSF等不同肥料处理在低施氮量下水稻产量反应有一定的差异，PCF处理水稻产量虽然显著低于FF处理，但显著高于LSF处理，而RCF处理水稻产量介于PCF和LSF处理之间。3种肥料在低施氮量下的稳产效应为PCF＞RCF＞LSF。

图1 轻简化施肥对水稻产量的影响

2.3 轻简化施肥对水稻生长和产量构成因子的影响

不同肥料品种轻简化施肥对‘籼粳杂交稻’生长和产量构成因子的影响见表3。除了LSF处理有效穗数显著高于CK处理外，其他处理间最高苗数、有效穗和成穗率间都没有显著差异，表明轻简化施肥对水稻生长和孕穗没有产生明显的影响。水稻每穗总粒数、结实率和千粒重等指标间也没有明显的差异。

表3 轻简化施肥对籼粳杂交稻生长和产量构成因子的影响

‘晚粳稻’试验中不同肥料品种对水稻生长和产量构成因子有一定的影响（表4）。与FF处理相比，RCF和LSF处理显著降低了水稻有效穗数和成穗率，PCF处理有效穗数和成穗率也低于FF处理，但差异不显著。由于轻简化施肥各处理不施分蘖肥，可能导致水稻分蘖期养分供应不足，是影响水稻有效穗数和成穗率的主要原因。不同处理间每穗总粒数、结实率和千粒重等指标间没有显著的差异，表明轻简化施肥各处理孕穗期施氮量能满足水稻后期生长的氮素需求。

表4 轻简化施肥对晚粳稻生长和产量构成因子的影响

2.4 轻简化施肥对水稻氮肥农学利用率和偏生产力的影响

氮肥农学利用率是指单位施氮量所增加的作物籽粒产量，是评价氮肥增产效益的常用指标。由表5可见‘，籼粳杂交稻’试验中轻简化施肥各处理农学利用率都高于FF处理，其中LSF处理与FF处理间差异达显著水平。‘晚粳稻’试验中RCU、PCF处理农学利用率与FF处理间差异不显著，LSF处理农学利用率显著低于其他处理，主要是由于平湖2个试验点LSF产量明显下降，影响了平均农学利用率。

氮肥偏生产力指单位投入的肥料氮所能产生的作物籽粒产量，在一定程度上反应了生产一定产品需要付出的化肥代价，对施肥的宏观决策有一定指导意义[12]。‘籼粳杂交稻’和‘晚粳稻’试验中3种缓释肥轻简化施肥处理肥料偏生产力都显著高于FF处理（表5）。不同肥料品种间氮肥偏生产力有一定的差异。LSF处理在‘籼粳杂交稻’试验中氮肥偏生产力显著高于RCF处理，但在晚粳稻试验中差异不显著。PCF处理在‘籼粳杂交稻’试验中氮肥偏生产力与RCF和LSF处理间差异都不显著，但在晚粳稻试验中显著高于PCF和LSF处理。

表5 不同肥料品种轻简化施肥对水稻氮肥农学利用率和偏生产力的影响

‘籼粳杂交稻’和‘晚粳稻’试验中氮肥农学利用率和偏生产力计算结果表明不同肥料品种的氮肥利用效率除了受到肥料特性影响外，还跟施氮量和水稻品种等有关，RCF、LSF在‘籼粳杂交稻’和‘晚粳稻’试验中氮肥农学利用率和偏生产力存在一定的差异，而PCF在试验中的效应较稳定。

3 讨论

基础地力产量和基础地力产量贡献率是衡量土壤基础地力的综合指标[13]，土壤基础地力产量同时也是确定适宜施肥水平和化肥减施量的重要依据[14-15]。土壤基础地力的提高可以降低作物产量对外源肥料的依赖，实现作物的高产稳产。本试验中‘籼粳杂交稻’和‘晚粳稻’基础地力产量贡献率分别为81.9%和75.5%，高于浙江省平均基础地力水平[16-17]，代表了区域高产栽培水平的水稻产量和土壤地力水平状况，是轻简化施肥技术应用的重要基础。鉴于土壤基础地力对作物产量的重要贡献，水稻生产中在确定适宜施氮量和减施比例的同时，更应加强土壤基础地力的培育，提高水稻产量的稳定性和可持续性。

轻简化施肥技术通过减少施肥次数和提高施肥效率来解决农业生产中劳动力短缺的问题。但研究表明轻简化施肥技术的应用效果受到施氮量和肥料品种的影响。本试验中‘籼粳杂交稻’轻简化施肥各处理水稻产量与常规施肥间都没有显著差异，主要是因为预设氮肥施用量已满足‘籼粳杂交稻’氮素需求。轻简化施肥各处理氮肥施用量为218 kg/hm2，比区域常规施氮肥减少了12.8%，试验中水稻产量构成因子与常规施肥间没有显著的差异，氮肥农学利用率和偏生产力都有明显的提高，表明基于现阶段的栽培水平和产量水平，‘籼粳杂交稻’生产中还有一定的减氮空间。‘晚粳稻’试验中3种肥料轻简化施肥处理氮肥施用量比常规施肥减少了36.1%，水稻产量都显著低于常规施肥处理，一方面表明177 kg/hm2的施氮量难以满足晚粳稻养分需求，同时也对于评估不同肥料的稳产效应提供了条件。试验中PCF处理水稻减产幅度小于RCF和LSF处理，有效穗数和成穗率也高于RCF处理和LSF处理，表明PCF具有更好的养分缓释特征，能保证水稻全生育期的养分供应。RCF处理和LSF处理显著降低了晚粳稻有效穗数和成穗率，表明在低施肥量下，水稻生长后期养分供应明显不足。水稻轻简化施肥中应根据土壤基础地力和目标产量，确定适宜的氮肥施用量，并选择适宜的肥料品种，从而保证水稻稳产增效。

4 结论

‘籼粳杂交稻’试验中218 kg/hm2施氮量时树脂包膜缓释肥(RCF)、聚氨酯包膜缓释肥(PCF)和有机缓释肥(LSF)等新型肥料品种轻简化施肥处理水稻产量和产量构成因子与常规施肥(FF)处理间没有显著差异。‘晚粳稻’试验中177 kg/hm2施氮量时3种新型肥料轻简化施肥都显著降低了水稻产量，RCF和LSF处理显著降低了水稻有效穗数和成穗率；轻简化施肥提高了‘籼粳杂交稻’的氮肥偏生产力和农学利用率，并且提高了‘晚粳稻’的氮肥偏生产力。轻简化施肥效果受到施氮量和肥料品种的影响，聚氨酯包膜缓释肥(PCF)在不同水稻类型和试验点上的效应优于树脂包膜缓释肥(RCF)和有机缓释肥(LSF)。