金湖县丘陵地水稻3414肥效试验

张志才

(金湖县农业技术推广中心，江苏 金湖 211600)

金湖县位于淮河下游、江苏中部偏西地区，耕地面积5.0万hm2，其中丘陵地面积为1.18万hm2，占耕地面积的23.6%，耕作制度以稻麦轮作为主。丘陵地土壤结构性差，肥力水平低，当地农民长期盲目施肥，不仅影响水稻产量，而且增加种植成本，降低经济效益。为当地水稻配方施肥提供科学依据，于2021年度在该县丘陵区3个乡镇分别进行了水稻3414肥效试验，探索丘陵地氮磷钾不同用量对水稻农艺性状、穗粒结构、产量及经济效益的影响，构建肥料效应函数模型。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地块土壤为黄棕壤，质地轻粘，肥力中等，排灌方便，耕层厚度20 cm，有机质22.44 g/kg、全 氮1.24 g/kg、有 效 磷12.66 mg/kg、速效钾137.93 mg/kg。前茬作物小麦，产量水平5 700 kg/hm2。

1.2 材料

水稻：淮稻5号，为当地水稻主推品种。

肥料：氮肥为江苏南化集团生产的尿素，含N 46.0%；磷肥为江苏双昌生产的过磷酸钙，含P2O512.0%；钾肥为俄罗斯生产的氯化钾，含K2O 60.0%。

1.3 试验设计

试验采用3414完全试验设计方案，即设3个因素，4个水平，14个处理。3因素为氮、磷、钾；4个水平分别为0水平，不施肥；2水平，为当地最佳施肥量；1水平为2水平×0.5；3水 平 为2水 平×1.5。小 区 面 积33.3 m2，小区随机区组排列，3次重复［1］。各处理的组合及施肥量见表1。

表1 水稻3414试验设计及施肥处理 kg/hm2

1.4 试验过程

小麦收获后耕翻耙平，构筑小区，田埂包裹农膜，灌水泡田48 h后按试验设计施用基肥，并翻耙入土。水稻采用肥床旱育秧，2021年5月7日播种，6月12日移栽。移栽时叶龄5.2，移栽密度25 cm×13.3 cm。分蘖肥、穗肥分别于移栽后7 d、倒4叶及倒2叶期施用［2］。氮肥运筹：基蘖肥与穗肥比例为5.5∶4.5，其中基肥∶分蘖肥为7∶3，促花肥∶保花肥为7∶3；磷钾肥均作为基肥一次性施用。各处理小区采用相同病虫草害防治方法。

1.5 调查统计

每小区定3点，每点10穴，每隔5～10 d调查1次苗情。分蘖期考察株高、叶龄、茎蘖数；成熟期考察植株性状、穗粒结构、产量等。成熟时每小区割5 m2，单收单打、晒干、称重、计实产［3］。

1.6 数据分析

通过3414试验统计分析软件，分别建立NPK3种肥料中的1种在另外2种固定为2水平时的效应方程，NP、NK、PK中任意2种肥料在另外1种肥料固定为2水平时的效应方程，NPK不同施用量与产量的效应方程，并分别计算出最高产量、最佳产量及其施肥量。

2 结果与分析

2.1 氮磷钾施用量对水稻农艺性状及穗粒结构的影响

从表2可知不同氮磷钾用量对水稻农艺性状及穗粒结构的影响。

2.1.1 氮 由表2中处理2、3、6、11数据可知，在P、K施肥量均为2水平的情况下，水稻的株高、最高茎蘖数、有效穗数均随施氮量的增加而增加，与游国玲等［4］报道的结果相似；每穗实粒数随施氮量的增加先增加后下降；结实率及千粒重均为不施氮的处理2（N0P2K2）最高，分别为95.29%、29.86%；过量施氮的处理11（N3P2K2）最低，分别为91.68%、27.11%。

2.1.2 磷 由表2中处理4～7数据可知，在N、K施肥量均为2水平的情况下，水稻的株高、最高茎蘖数、有效穗数均随施磷量的增加而增高；每穗总粒数、实粒数、千粒重均随施磷量的增加先增加后下降，但不同施磷量处理间的千粒重差异不大；结实率以处理5（N2P1K2）最高，为94.22%，处理6（N2P2K2）次之，为93.26%。

2.1.3 钾 由表2中处理6、8～10数据可知，在N、P施肥量均为2水平的情况下，水稻的株高、最高茎蘖数随施钾量的增加而增加；有效穗、实粒数、千粒重、结实率均随施钾水平的增加先增加后下降，但不同施钾量处理间的千粒重和结实率差异不大。

表2 氮磷钾不同用量水稻的农艺性状及穗粒结构

2.2 氮磷钾施用量对水稻产量的影响

由表3可知氮磷钾不同施用量对水稻产量的影响。

表3 氮磷钾不同施用量水稻的产量

2.2.1 氮磷钾单因素对水稻产量的影响

1）氮用量。由处理2、11数据可知，水稻产量随施氮量的增加而增加，但当氮施用量达到一定量时，增施氮肥不再有增产作用。施氮（N）120 kg/hm2、240 kg/hm2、360 kg/hm2的产量分别较处理2（施氮0 kg/hm2）增产2 481.0 kg/hm2、3 933.0 kg/hm2、3 510.0 kg/hm2，分别较处理2提高42.28%、67.02%、59.82%。

通过回归分析，建立氮用量与产量的关系模型为Y=5 825.700 0+28.135 0X-0.050 4X2。（式中，Y为产量，X为施N量，R2=0.996 2）。根据模型计算出最大施氮（N）量为279.02 kg/hm2，最高产量为9 750.9 kg/hm2；最佳施氮（N）量为257.97 kg/hm2，最佳产量为9 728.5 kg/hm2。

2）磷用量。由处理4～7数据可知，水稻产量随磷用量的增加而增加，但当磷施用量达到一定量时，产量不再随之增加。施磷（P2O5）37.5 kg/hm2、75 kg/hm2、112.5 kg/hm2处理的产量分别较处理4（施磷0 kg/hm2）增产1 039.5 kg/hm2、1 756.5 kg/hm2、1 039.5 kg/hm2，分别较处理4提高12.92%、21.83%、12.92%。

通过回归分析，建立磷（P2O5）用量与产量关系模型为Y=7 988.925 0+45.358 0X-0.312 3X2（式中，Y为产量，X为施磷量，R2=0.960 6）。根据该模型计算得出最大施磷（P2O5）量为72.63 kg/hm2，最高产量为9 636.0 kg/hm2；最佳施磷（P2O5）量为68.00 kg/hm2，最佳产量为9 629.3kg/hm2。

3）钾用量。由处理6、8～10数据可知，水稻产量随钾用量的增加而增加，但当钾肥施用量达到一定量时，产量不再随钾用量增加而增加。施 钾（K2O）60 kg/hm2、120 kg/hm2、180 kg/hm2处理产量分别较处理8（施钾0 kg/hm2）增产1 093.5 kg/hm2、1 875.0 kg/hm2、1 212.0 kg/hm2，分别较处理8提高13.80%、23.66%、15.29%。

通过回归分析，可建立钾用量与水稻产量的关系模型为Y=7 869.375+29.318 8X-0.122 0X2（式中，Y为产量，X为施钾量，R2=0.964 6）。根据模型计算得出最大施钾（K2O）量为120.18 kg/hm2，最高产量为9 631.1 kg/hm2；最佳施钾（K2O）量为107.96 kg/hm2，最佳产量为9 612.9 kg/hm2。

2.2.2 氮磷钾双因素互作对水稻产量的影响选用处理2～7、11、12的数据，求得K在2水平时NP二元二次肥料效应方程为Y=4 042.500 0+28.011 4X1+46.603 6X2-0.048 0X12-0.300 7X22-0.011 3X1X2，R2=0.993 4。式中，Y、X1、X2分别为水稻产量和氮（N）、磷（P2O5）施用量，单位为kg/hm2。根据模型计算得出最佳用量为氮（N）261.51 kg/hm2，磷（P2O5）67.75 kg/hm2，最佳产量为9 569.4 kg/hm2；最大用量为氮（N）283.09 kg/hm2，磷（P2O5）72.16 kg/hm2，最大产量为9 688.7 kg/hm2。在NP为0水平时，水稻产量为4 042.5 kg/hm2，可见在NP交互作用下产量最大，可提高5 646.2 kg/hm2。

选用处理2、3、6、8～11、13的数据，求得P在2水平时NK的二元二次肥料效应方程为Y=4 892.069 0+23.955 8X1+22.067 3X2-0.048 0X12-0.117 6X22+0.026 5X1X2，R2=0.993 2。式中，Y、X1、X2分别为水稻产量和氮（N）、钾（K2O）施用量，单位为kg/hm2。根据模型计算得出最佳用量为氮（N）258.03 kg/hm2，钾（K2O）110.21 kg/hm2，最佳产量为9 637.0 kg/hm2；最大用量为氮（N）284.48 kg/hm2，钾（K2O）125.87 kg/hm2；最大产量为9 688.4 kg/hm2。在NK为0水平时，产量为4 892.1 kg/hm2，可见在NK交互作用下产量最大，可提高4 796.3 kg/hm2。

选用处理4～10、14的数据，求得N在2水平时PK的二元二次肥料效应方程为Y=7 071.155 2+32.703 6X1+21.490 9X2-0.2911X12-0.114 1X22+0.083 0 X1X2，R2=0.967 0。式中，Y、X1、X2分别为水稻产量和磷（P2O5）、钾（K2O）施用量，单位为kg/hm2。根据模型计算得出最佳用量为磷（P2O5）66.19 kg/hm2，钾（K2O）105.17kg/hm2，最佳产量为9536.0kg/hm2；最大用量为磷（P2O5）73.39 kg/hm2，钾（K2O）120.85 kg/hm2，最大产量为9 569.8 kg/hm2。在NP为0水平时产量为7 071.2 kg/hm2，可见在PK交互作用下产量最大，可提高2 498.6 kg/hm2。

由此可知，NP交互作用对水稻产量影响最为明显、NK交互作用次之，PK交互作用较小。在促进水稻生长发育的氮磷钾三因素中，氮对水稻产量影响大于磷钾，施氮能显著提高水稻产量，与曹伟等［5］报道相似。

2.2.3 氮磷钾不同配比对水稻产量的影响由表3可知，处理6产量最高，各处理的产量依次为处理6＞处理11＞处理10＞处理5=处理7＞处理9＞处理14＞处理3＞处理13＞处理4＞处理12＞处理8＞处理2＞处理1。经F检验，各处理间产量差异达极显著水平（F=320.825 3，F0.01=2.842）。通过LSR检验，处理1（对照）与其他处理产量相比均达极显著水平，说明在该土壤肥力下，施用不同配比的氮磷钾对水稻产量有较大影响，合理搭配施用氮磷钾才能实现水稻高产。

为进一步明确氮磷钾不同配比与水稻产量的关系，将各处理的平均产量与施肥量进行回归，得出氮磷钾施用量与产量的回归方程为Y=5 193.808 7+20.351 6X1+23.234 1X2+7.563 3X3-0.045 4X12-0.274 1X22-0.107 5X32+0.012 4X1X2+0.041 1X1X3+0.122 0X2X3

式中，Y、X1、X2、X3分别为水稻产量和氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）施用量，单位为kg/hm2。对回归模型进行检验，Multiple相关系数为0.997 8，RSquare复测定系数为0.995 6，标准误差为156.741 0。回归分析的相关系数及复测定系数均大于R0.05（0.918 6），说明氮磷钾施用量与产量有显著的相关关系，同时回归方差F=99.574 9＞F0.05（5.999），说明氮磷钾施用量与产量效应方程具有可靠的拟合度。

由回归方程得出最大施肥量为氮（N）296.93 kg/hm2，磷（P2O5）79.65 kg/hm2，钾（K2O）137.21 kg/hm2，此时水稻产量最高，为9 659.4 kg/hm2。2021年11月水稻市场均价为2.60元/kg，肥料市场均价：N为5.52元/kg，P2O5为7.52元/kg，K2O为7.75元/kg（以下同），根据肥料市场价格及氮磷钾施用量与产量效应方程推算出最佳施肥量为氮（N）259.14 kg/hm2，磷（P2O5）67.25 kg/hm2，钾（K2O）109.08 kg/hm2，此 时 最 佳 产 量 为9 559.4 kg/hm2。

2.3 氮磷钾不同用量对水稻经济效益的影响

由表4可知，处理6的经济效益最高，其后依次是处理14＞处理9＞处理5＞处理11＞处理7＞处理10＞处理3＞处理13＞处理12＞处理8＞处理4＞处理2＞处理1。除处理2以外，其他各处理的经济效益均比处理1有较大提高，增量为5 131.8～9 134.7元/hm2。

表4 氮磷钾不同用量的水稻经济效益

处理4与处理9投入肥料成本分别为2 254.8元/hm2、2 353.8元/hm2，两处理肥料成本相近，但处理9经济效益比处理4增加2 436元/hm2；处理6、处理11肥料投入成本分别为2 818.8元/hm2、3 481.2元/hm2，处理6投入比处理11减少662.4元/hm2，但经济效益却提高1 762.2元/hm2。可见，氮磷钾的不同用量对水稻的经济效益有较大影响，氮磷钾比例不匹配不仅造成肥料浪费，增加成本，还会导致经济效益降低。因此，科学搭配施用氮磷钾才能提高水稻经济效益，与吴俊杰等［6］报道相似。

3 结论

施用氮磷钾均能增加株高、茎蘖数；适量氮肥能增加每穗粒数和产量，氮肥过量则会降低产量，而结实率、千粒重均随施氮量的增加而下降；每穗粒数、千粒重均随施磷量的增加先升后降，但千粒重差异不大；有效穗、实粒数、千粒重、结实率均随施钾量的增加先升后降，但千粒重、结实率差异不大。

水稻施用氮磷钾均能增产。氮磷钾三因素中，氮对水稻产量影响大于磷、钾；施氮能显著提高水稻产量；氮、磷、钾施用量均存在一个合理阈值，随着施用量增加，肥料的增产量由大变小。

氮磷钾的不同用量对水稻的经济效益有较大影响，氮磷钾比例不匹配不仅造成肥料浪费，增加成本，还会导致经济效益降低，科学搭配施用氮磷钾才能提高水稻经济效益。

试验初步建立了金湖县丘陵地水稻肥料效应函数模型，为更准确的配方施肥提供依据。综合考虑产量、经济费用等因素，结合当地农业生产实际，该县丘陵地水稻最佳施肥量为氮（N）259.14 kg/hm2，磷（P2O5）67.25 kg/hm2，钾（K2O）109.08 kg/hm2，该条件下的水稻最佳经济产量为9 559.4 kg/hm2。