不同施肥方式对水稻产量及肥料利用率的影响

吴晨光 张冬明

不同施肥方式对水稻产量及肥料利用率的影响

吴晨光1张冬明2,3,4

（1. 海口市农业技术推广中心 海南海口 570206；2. 海南省农业科学院农业环境与土壤研究所 海南海口 571100；3. 农业农村部海南耕地保育科学观测试验站 海南海口 571100；4. 海南省耕地保育重点实验室 海南海口 571100）

为了进一步推广测土配方施肥技术，特对海口市水稻氮磷钾肥的利用率进行试验，对比分析了常规施肥与测土配方施肥2种不同施肥方式下水稻氮肥、磷肥、钾肥的利用效果。结果表明，测土配方施肥氮（N）肥利用率为40.27%，磷（P2O5）肥利用率为27.67%，钾（K2O）肥利用率为41.35%；配方施肥（N2P2K2）的水稻平均产量最高，为504.01 kg/亩（1亩≈667 m2），有效穗长最高（25.91 cm）、瘪粒数（29粒）最低，稻秆重（41.84 g）、稻谷重（42.75 g）、结实率（83.99%）以及稻秆的氮、磷、钾、钙含量，稻米的氮、钾含量最高。数据证明，通过实施测土配方施肥技术，可以有效提升水稻对氮磷钾肥的利用率，促进水稻生长发育，是海口市水稻产值效益的一大重要保障。

配方肥；水稻；产量；养分吸收；肥料利用率

水稻是重要的粮食作物，其能否高产在很大程度上取决于生长过程中是否有充足的养料供给[1]。据统计，化肥在中国对水稻产量的贡献率在29.6%～38.7%，对粮食作物具有显著的增产效应[2]。一直以来，由于生产者缺乏对土壤的了解，粮食生产过程中滥用化肥、盲目施肥，导致肥料利用率低，并且未利用的肥料还对土壤造成不同程度的污染。而配方施肥可有效缓解此类问题，配方施肥是根据土壤肥力和作物养分需求规律进行养分合理配比的一种科学施肥技术[3]。众多研究表明，配方施肥在水稻增产增效、提高肥料利用率和改善生态环境方面成效显著[3-4]。肥料施入土壤后都不能全部被作物吸收利用，其中一部分由于淋失、挥发或被土壤固定而成为作物不可利用的形态。肥料利用率是作物所能吸收肥料养分的比率，用以反映肥料的利用程度。一般而言，肥料利用率越高，技术经济效果就越大。肥料利用率不是固定不变的，受肥料的种类、性质、土壤类型、作物种类、气候条件、田间管理等因素影响而有差别[5-6]。其中施肥管理包括肥料配比、施肥方式和施肥时间等对肥料利用率的直接影响。为保持生态平衡，推进农业的可持续发展，促进粮食安全。提高肥料利用率、减少肥料损失是当前农业生产中亟需解决的重要问题。氮、磷、钾是植物生长所需的重要营养元素，在水稻生产过程中，不同氮磷钾肥用量和比例直接影响其产量和品质。研究表明，合理施用化肥能有效提高肥料利用率，增加水稻产量[7-10]。胡中泽等[11]发现，配方施肥处理后水稻籽粒、秸秆产量为9 753、8 744 kg/hm2，分别比常规施肥高125、129 kg/hm2，配方施肥处理籽粒氮、磷、钾含量分别为1.12%、0.26%和0.39%，高于常规施肥处理。吴晶等[10]通过测土配方施肥，年均降低氮磷施用量分别为135和46.5 kg/hm2，且稻麦产量并未显著降低，稻麦平均产量分别可达8 490和6 480 kg/hm2。同时，通过稻季增施钾肥24 kg/hm2，土壤全钾和速效钾含量高于常规施肥，进一步降低了钾元素亏缺导致的减产风险。

水稻作为海口市的主要粮食作物之一，提高水稻产量的同时减少化肥施用极为重要。本试验在优化施肥配方下，摸清水稻对氮、磷、钾肥的利用率，为合理制定施肥配方提供科学依据。进一步推进测土配方施肥工作，摸清不同成土母质发育的农田水稻化肥利用率，优化海口市水稻施肥指标体系，为拓展不同作物肥料利用率和施肥指标体系研究提供借鉴，同时也为不同地区推广科学施肥提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验地概况 本试验于2022年1月至5月，在海南省海口市琼山区红旗镇七水田洋进行，该区域地处海南岛北部地区，属于热带季风海洋性气候，阳光充足，雨量充沛，年平均降水量为1 274.4 mm，年平均气温为25.7℃；土壤为砂壤土，0～20 cm土壤基本理化性状为：pH 5.27，有机质16.77 g/kg，全氮0.75 mg/kg，有效磷19.81 mg/kg，速效钾52.71 mg/kg。

1.1.2 试材 试验作物为水稻（Y两优3088），氮肥为尿素（N 46%），磷肥为钙镁磷肥（P2O516%），钾肥为氯化钾（K2O，60%）。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 试验设5个处理，包括空白对照（N0P0K0）、配方施肥（N2P2K2）、配方施肥无氮（N0P2K2）、配方施肥无磷（N2P0K2）、配方施肥无钾（N2P2K0），每个处理重复3次，各处理施肥量见表1。

表1 试验方案 单位：kg/亩

试验地面积为2.0亩（1亩≈667 m2），小区面积24 m2（4 m×6 m），移植规格为20 cm×20 cm，每丛插2苗，各小区移植苗数均等，区组之间间隔120 cm，小区间田埂高过田面20 cm，用塑料膜包住田埂，并深入地面15 cm防止窜水窜肥。

1.2.2 田间管理 肥料用量参照当地农技推广部门的建议施用，配方施肥：N 9.5 kg/亩，P2O54.0 kg/亩，K2O 9.5 kg/亩。氮肥为尿素（N 46%），磷肥为钙镁磷肥（P2O516%），钾肥为氯化钾（K2O，60%）。磷肥全部做基肥一次性施入；化肥做追肥，氮肥按植后7 d 40%、25 d 35%、35 d 25%比例施用；钾肥按植后7 d 40%、25 d 20%、35 d 40%比例施用。其他生产管理措施同常规一致。水稻于2022年12月中下旬播种，1月中下旬移栽，2022年5月收割。

1.2.3 土壤样品采集与分析 试验前和试验后按照“S”型采样法于试验小区均匀采集0～20 cm耕层混合土样，土壤样品带回实验室，经过风干、过筛后，按照常规分析方法测定土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、交换性钙、镁等含量。

1.2.4 水稻样品采集与分析 在分蘖拔节期调查水稻分蘖数和株高，在收获期各小区选择具有代表性的水稻，沿着地面割断，带回室内进行考种。

成熟期各小区实收测产，取1 000 g左右稻谷带回实验室烘干，换算含水率，以13.5%的标准含水率计算稻谷产量。另外，从每个小区由对角线取5株水稻作为考种样品，调查穗数、每穗粒数、结实率和千粒重。收割时各小区采取稻谷和植株样品，经处理后测定全氮、全磷和全钾等养分。

一般通过差减法来计算，公式如下。

1.2.5 配方肥氮磷钾肥料利用率 配方肥利用率以氮肥利用率为例，计算公式如下：

配方施肥区作物吸N总量=配方施肥区籽粒产量×籽粒N养分含量+配方施肥区茎叶产量×茎叶N养分含量

无氮肥区作物吸N总量=无氮肥区籽粒产量×籽粒N养分含量+无氮肥区茎叶产量×茎叶N养分含量

氮肥利用率=（配方施肥区作物吸N总量‒无氮施肥区作物吸收N总量）/施肥N素总量× 100%

1.2.6 数据分析 通过Excel 2013进行数据的整理和制表，采用SAS 9.1.3软件对测定结果进行方差分析，各处理的比较采用LSD法。

2 结果与分析

2.1 不同施肥水平对水稻产量的影响

由表2可知，随着配方施肥处理中氮钾元素的缺失，水稻产量显著下降。不同的施肥处理对水稻产量具有显著（<0.05）差异，其中配方施肥产量>配方施肥无磷>配方施肥无钾>配方施肥无氮>空白对照。不同施肥处理中，配方施肥（N2P2K2）的水稻平均产量最高，为485.58 kg/亩，较空白对照（N0P0K0）的产量显著增加了220.57 kg/亩，显著增长83.23%；较配方施肥无氮处理（N0P2K2）的产量显著增加了147.51 kg/亩，显著增长43.63%；较配方施肥无钾处理（N2P2K0）的产量显著增加了122.23 kg/亩，显著增长33.64%；较配方施肥无磷处理（N2P0K2）增加33.89 kg/亩，增长7.50%，差异不显著。由此可见，在本试验条件下，配方施肥和配方施肥无磷均可显著提高水稻的产量，且优于配方施肥无氮（N0P2K2）、配方施肥无钾（N2P2K0）处理。

表2 不同施肥水平对水稻产量的影响

2.2 不同施肥水平对水稻农艺性状的影响

从表3可以看出，水稻的有效穗数、有效穗长、饱粒数/穗、瘪粒数、千粒重、稻秆重、稻谷重、结实率随着配方施肥处理中氮、磷、钾元素的缺失，均出现明显变化。缺氮、磷、钾均使水稻的瘪粒数增加，稻秆重、稻谷重以及结实率降低；缺氮处理使水稻的有效穗长显著（<0.05）下降；缺磷处理使水稻的饱粒数/穗显著（<0.05）降低。不同施肥处理中，配方施肥处理（N2P2K2）的水稻的有效穗长最高（25.91cm）、瘪粒数（29粒）最低、稻秆重（41.84 g）、稻谷重（42.75 g）以及结实率（83.99%）最高，较空白对照显著增长，分别为有效穗数（33.33）、饱粒数/穗（20）、千粒重（18.58）、有效穗长（5.60%）、稻秆重（5.60%）、稻谷重（6.60%）以及结实率（18.61%），瘪粒数显著降低（39.58%）。

由此可见，在本试验条件下，配方施肥的使用有利于提高水稻的6种农艺性状（有效穗长、饱粒数/穗、瘪粒数、稻秆重、稻谷重、结实率），配方施肥缺素处理不利于提高稻秆重、稻谷重和结实率，以及减少水稻瘪粒数。

2.3 不同施肥水平对水稻稻秆养分含量的影响

由表4可知，不同配方施肥处理对水稻稻秆的氮、磷、钾、钙含量有显著（<0.05）影响，配方施肥处理（N2P2K2）的水稻全氮含量最高，为0.77%，显著高于配方施肥无氮（N0P2K2）、配方施肥无磷（N2P0K2）、配方施肥无钾（N2P2K0）、空白处理，其中较空白处理显著提高45.28%；配方施肥处理（N2P2K2）的稻秆全磷含量最高，显著高于配方施肥无磷（N2P0K2）与空白处理，其中较空白处理增长高达40%，说明增施磷肥有利于提高稻秆的全磷含量；配方施肥处理（N2P2K2）的稻秆全钾含量最高，显著高于配方施肥无钾（N2P2K0）与空白处理，其中较空白处理增长高达20.20%，说明增施钾肥有利于提高稻秆的全钾含量；配方施肥处理（N2P2K2）的稻秆全钙含量最高，显著高于空白处理，其中较空白处理增长高达12.5%，说明施本试验设计中的任意一种肥料均有利于提高稻秆的全钙含量。方差分析结果显示，不同施肥处理对稻秆的全镁含量影响均不显著，表明不同配方施肥处理对稻秆的镁含量影响较小。由此可见，配方施肥（N2P2K2）有利于提高水稻稻秆的氮、磷、钾、钙含量。

表3 不同施肥水平对水稻农艺性状的影响

表4 不同施肥水平对水稻稻秆养分含量的影响 单位：%

2.4 不同施肥水平对水稻稻米养分含量的影响

由表5可知，不同配方施肥处理对水稻稻米中氮、钾、钙的含量具有显著影响（<0.05）。配方施肥处理（N2P2K2）的稻米全氮含量最高，为1.44%，显著高于配方施肥无氮、磷、钾肥及空白处理，较空白处理增长达24.13%；稻米中全磷的含量没有显著差异；配方施肥处理（N2P2K2）的稻米全钾含量最高，显著高于配方施肥无钾（N2P2K0）与空白处理，其中较空白处理增长达38.88%，说明增施钾肥有利于提高稻米的全钾含量；空白处理（N0P0K0）的稻米全钙含量最高，显著高于缺氮、钾肥处理，其中配方施肥无氮（N0P2K2）处理较空白处理降低了16.67%，说明增施本试验设计中的任意一种肥料均不利于提高稻米的全钙含量。方差分析结果显示，不同施肥处理对稻米的全镁和全磷含量影响均不显著，表明不同施肥处理对稻米的全镁和全磷含量影响较小。由此可见，配方施肥（N2P2K2）有利于提高水稻稻米的氮、钾、钙含量。

2.5 配方肥氮磷钾肥料利用率

配方施肥下氮肥、磷肥和钾肥利用率见表6。试验结果表明，在氮、磷、钾合理配比的情况下，即施肥量N为9.5 kg/亩、P2O5为4.0 kg/亩、K2O为9.5 kg/亩时，配方施肥N、P2O5和K2O养分利用率分别为40.27%、27.67%和41.35%，有利于提高肥料利用率。

表5 不同施肥水平对水稻稻米养分含量的影响 单位：%

表6 不同施肥水平对水稻养分含量的影响 单位：%

3 讨论与结论

3.1 讨论

3.1.1 不同施肥方式对水稻产量与农艺性状的影响 配方施肥（N2P2K2）的水稻平均产量最高，为485.58 kg/亩，增长83.23%。随着配方施肥处理中氮、钾元素的缺失，水稻产量下降，磷肥缺失对水稻的产量无明显影响，表明水稻产量限制的养分因子中氮素最为重要，其次为钾。在大田生产中，应增加氮肥，适量增加钾肥，稳定施用磷肥，优化氮磷钾的施用比例，提高水稻产量。由此可见，合理的施肥配比可以显著提高水稻的产量，具有减轻地力损耗，提高肥料贡献率的巨大优势，耗损地力的那部分通过肥料贡献率得以补偿[12]。氮、磷、钾元素的缺失明显影响水稻的农艺性状，配方施肥有利于提高水稻的8个农艺性状（有效穗数、有效穗长、饱粒数/穗、瘪粒数、稻秆重、千粒重、稻谷重、结实率），并且瘪粒数、稻秆重、稻谷重、结实率的农艺性状效果显著优于其他3种处理，有利于提升水稻的品质。相关研究表明，分析N、P、K对有效穗数、穗粒数和千粒重的影响，可以间接反映出N、P、K肥对水稻生长时期的影响[13]，表明配方施肥技术在生长时期发挥了重要作用，提高了氮、磷、钾肥的利用效率。

3.1.2 不同施肥方式对水稻养分含量的影响 养分积累不仅能促进水稻正常的生长发育，也有利于将无机养分转化为有机养分、提高肥料利用率。王伟妮等[14]认为，氮磷钾均缺乏不仅显著影响相应元素的吸收，也会影响到其他元素的吸收。在本试验中，不同施肥处理对水稻稻秆中氮、磷、钾、钙含量具有重要影响，配方施肥（N2P2K2）稻秆的全氮、全磷、全钾含量最高以及稻米全氮、全钾含量最高，影响水稻对三大元素吸收的关键因子是氮，这可能与本试验条件下缺氮导致产量大幅下降有关。4种施肥处理的稻秆全钙含量均明显高于空白处理，增施本试验设计中的任意一种肥料均有利于提高稻秆的全钙含量，不同施肥处理对稻秆的镁含量影响较小。5种施肥处理条件下，稻米的全磷含量没有显著差异；不同施肥处理对稻米的全镁和全磷含量无明显影响，表明不同施肥处理对水稻稻米的全镁和全磷含量影响较小。配方施肥N、P2O5和K2O均具有较高的养分利用率，分别为40.27%、27.67%和41.35%，较高的养分利用率不仅与施肥比例有重要关系，还可能与水分条件、土壤类型、农艺措施、作物品种、肥料用量等密切相关[15]。在现有的生产技术条件下，要追求粮食生产与肥料利用效率的平衡，除适当降低不合理施肥量外，还需要全面改善水稻生产中的各种农艺措施，如肥料类型、施肥方式、施肥时间、水分管理、土壤培育、耕作制度。

3.2 结论

综合考虑水稻产量、农艺性状、养分利用率、水稻稻秆和稻米养分等指标，在本试验条件下，配方施肥N2P2K2，即N 9.5 kg/亩，P2O54 kg/亩，K2O 9.5 kg/亩的施用效果最佳，不仅能提高水稻产量和品质，还能获得氮肥、磷肥、钾肥的高利用率，节约肥料，有利于保护环境，为海口市优化完善施肥技术指标体系提供理论依据。对土壤进行科学化统筹管理，有利于实现资源的可持续性利用。

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Effects of Different Fertilization Methods on Rice Yield and Fertilizer Utilization Rate in Haikou

WU Chenguang1ZHANG Dongming2,3,4

(1. Popularizing Agricultural Technique Service Center of Haikou, Haikou, Hainan 570206, China; 2. Agricultural Environment and Soil Research Institute, Hainan Academy of Agricultural Sciences, Haikou, Hainan 571100, China; 3. Scientific Observing and Experimental Station of Arable Land Conservation (Hainan), Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Haikou, Hainan 571100, China; 4. Hainan Key Laboratory of Cultivated Land Preservation, Haikou, Hainan 571100, China)

To promote the technology of soil testing and formula fertilization, we tested the utilization rate of nitrogen, phosphorus, and potassium fertilizer for rice in Haikou, Hainan Province. The utilization effects of nitrogen fertilizer, phosphorus fertilizer, and potassium fertilizer for rice under two different fertilization methods, conventional fertilization and formula fertilization, were compared and analyzed. The results showed that the utilization rates of nitrogen (N) fertilizer, phosphorus (P2O5) fertilizer, and potassium (K2O) fertilizer were 40.27%, 27.67%, and 41.35%, respectively. The average rice yield under formula fertilization (N2P2K2) was the highest, with 504.01 kg×mu‒1. The length of the effective panicle was the highest (25.91 cm), the number of deflated grains was the lowest (29 grains), the heavy quality of the rice stalk (41.84 g), the weight of the rice stalk (42.75 g), the seed setting rate (83.99%), the contents of nitrogen, phosphorus, potassium, and calcium in rice stalk and nitrogen and potassium in rice were the highest. The data proved that the application of soil testing and formula fertilization technology could effectively improve the utilization rate of nitrogen, phosphorus, and potassium fertilizer in rice and promote the growth and development of rice, which was a vital guarantee for the output value of rice in Haikou, Hainan Province.

formula fertilizer; rice; yield; nutrient absorption; fertilizer utilization rate

S512.1

A

10.12008/j.issn.1009-2196.2023.09.001

2023-01-28；

2023-02-28

海南省2022年农业资源及生态保护补助资金项目（No.琼财农【2022】361号）；海口市2022年农药化肥减量补助项目（No.海农【2022】302号）；海南省省属科研院所技术开发专项（No.KYYS-2019-05）。

吴晨光（1969—），男，学士，中级农艺师，主要研究方向为农技推广与植物保护，E-mail：1950592553@qq.com。

（责任编辑 龙娅丽）