不同施肥处理对鄂东南双季稻产量及养分吸收利用的影响

王振等

摘 要：试验以双季稻为材料，研究了不同施肥处理对鄂东南双季水稻产量及养分吸收利用的影响。结果表明，与不施肥处理（CK）相比，习惯施肥、测土施肥和控释氮肥处理的双季稻周年产量分别增产18.0%、20.9%和12.8%。施肥处理双季稻的株高、有效穗数和每穗实粒数也有明显增加，而千粒重和结实率无显著变化。与CK相比，各施肥处理明显提高了双季稻各器官对N、P、K的吸收累积量。不同养分的吸收累积量在双季稻不同器官中的分布存在差异，N和P表现为子粒大于秸秆，K则表现为秸秆大于子粒。施肥降低了N、P、K在子粒中的分配比例。双季稻的肥料利用率结果显示，测土施肥处理肥料偏生产力和农学利用率均最高；与习惯施肥处理和控释氮肥处理相比，早稻肥料偏生产力和农学利用率分别提高了28.7%、8.6%和62.5%、48.6%，晚稻分别提高了19.7%、6.4%和17.6%、90.5%。

关键词：测土施肥；控释氮肥；双季稻；产量

中图分类号：S147.35；S511.4+2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）06-1289-05

Effects of Different Fertilization Treatments on the Yield and Utilization of Nutrients for Double-cropping Rice in Southeast Hubei Province

WANG Zhen1，LI Peng-fei2，WANG Yang2，YOU Qiu-xiang1，SONG Hong-zhi1，WANG Shao-hua1，

XING lie-huo1，MO Jing-hua1，LIU Guang-wen1，LI Xiao-kun2

（1. Wuxue Bureau of Agriculture， Wuxue 435400， Hubei， China；2. College of Resources and Environment， Huazhong Agricultural University/Key Laboratory of Arable Land Conservation （Middle and Lower Reaches of Yangtse River），

Ministry of Agriculture， Wuhan 430070， China）

Abstract： Effects of different fertilization on the yield， nutrient uptake， and fertilizer utilization efficiency of double-cropping rice in southeast Hubei province were studied. The results showed that compared with that of the treatment without fertilizer （CK）， the annual yield of the treatment of conventional fertilization， soil-test-fertilization and controlled release fertilizer increased by 18.0%， 20.9% and 12.8%， respectively. The plant height， effective panicles and grains per panicle of double-cropping rice with fertilization treatments increased significantly. There was no significant changes of thousand grain weight and seed setting rates. The amount of N，P，K accumulation with fertilization treatments increased significantly in various organs of double-cropping rice compared with CK. The distribution of N，P，K absorption was different in different organ. The amount of N and P accumulation in various organs was in the order of grain>straw， while that of K accumulation was in the order of straw>grain. The allocation of N，P，K in grain decreased by fertilization. Results showed that the factor productivity and agronomic nutrient efficiency of double-cropping rice with soil-test-fertilization were the highest among all treatments. Compared with the conventional fertilization and controlled release fertilizer， the factor productivity and agronomic nutrient efficiency of the early rice increased by 28.7%，8.6% and 62.5%，48.6%， respectively. The factor productivity and agronomic nutrient efficiency of the late rice increased by 19.7%，6.4% and 17.6%，90.5%， respectively.

Key words： soil-test-fertilization； controlled release fertilizer； double-cropping rice； yield

水稻是中国最重要的粮食作物，全国水稻年播种面积约占粮食种植面积的27%，而年稻谷产量占粮食总产量的43%左右[1]。湖北省是中国水稻主产区之一，全省水稻种植面积占粮食总播种面积的50%以上，总产占粮食总产的70%左右，商品粮占80%[2-3]。武穴市作为湖北省鄂东南双季稻区的主产地之一，是国家商品粮重要生产基地。据游艾青等[4]调查发现双季稻与水稻生产同增同减的正相关趋势明显，而水稻生产的稳定性直接关系到国家粮食的安全及社会的和谐稳定。因此，发展双季稻是确保粮食稳产的关键。而现代农业依靠大量施用化肥，掠夺性的使用土壤来提高水稻产量[1]，不仅给人类生存环境带来了不可逆转的负面影响，也给水稻生产的持续稳定发展带来了威胁。要实现粮食特别是水稻的持续稳定增产，首要解决的关键技术问题便是科学施肥技术[5]，因此研究双季稻科学施肥技术具有重要意义。

为了减少化肥施用量，提高化肥利用率，进而减少对环境产生的负效应，目前中国正在推广一种环境友好型施肥技术，即测土配方施肥技术[6]。测土配方施肥是根据作物对土壤养分的需求规律、土壤养分的供应能力和肥料效应，经济合理地施用肥料[7]。另一方面，在水稻生产中，由于农村劳动力结构的变化，大量青壮年劳动力进城务工[8]，水稻尤其是双季稻的轻简化施肥需求迫切。为此，本试验通过在鄂东南地区研究测土施肥与习惯施肥、控释氮肥对双季稻生产的影响，旨在探索该地区适合双季稻生产的最佳施肥技术与方法，以期为双季稻的经济合理施肥提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2012年3～11月在湖北省武穴市大金镇周干村大田条件下进行，地处长江中游北岸，气候温和，光照充足，雨量丰沛。供试稻田土壤为花岗片麻岩发育的水稻土，前茬作物为油菜。供试土壤基本理化性状为pH 4.87、有机质22.8 g/kg、全氮1.49 g/kg、有效磷47.0 mg/kg、速效钾 52.6 mg/kg。供试早稻为两优302，晚稻为丰源优299。

1.2 试验设计

试验设4个处理，分别为：①不施肥（CK）；②习惯施肥；③测土施肥；④控释氮肥。试验采用大区，无重复，大区面积为100 m2，各区间做田埂并铺设防渗膜防止窜水窜肥。习惯施肥处理的早稻N、P2O5和K2O用量分别为180、90和90 kg/hm2，测土施肥处理的早稻N、P2O5和K2O用量分别为165、45和90 kg/hm2，控释氮肥处理的早稻N、P2O5和K2O用量分别为165、60和75 kg/hm2。晚稻的养分用量同早稻。

供试肥料分别采用尿素（N 46%），控释氮肥（高聚物包膜控释尿素，N 44%），过磷酸钙（P2O5 12%）和氯化钾（K2O 60%）为肥源。其中习惯施肥处理按照当地农民习惯进行，即氮肥基肥60%+蘖肥30%+穗肥10%，钾肥蘖肥50%+穗肥50%；测土施肥处理的肥料用量是根据基础土壤养分含量，结合养分丰缺指标和目标产量而定，即氮肥基肥50%+蘖肥30%+穗肥20%，钾肥基肥50%+蘖肥25%+穗肥25%；控释氮肥处理钾肥基肥70%+穗肥30%；控释肥和磷肥均一次性基施。

早、晚稻均采用旱育秧和大田移栽。早稻于3月18日播种，4月22日移栽，7月22日收获；晚稻于6月22日播种，7月26日移栽，11月1日收获。早晚稻移栽密度为28 万穴/hm2。施肥时间为早稻基肥5月15日，蘖肥5月23日，穗肥6月15日；晚稻基肥7月26日，蘖肥8月1日，穗肥9月5日。在水稻整个生育过程中，各处理除肥料用量不同外，其他田间管理均采用当地常规管理方法。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 土壤基本养分性状的测定 早稻移栽前采集耕层（0～20 cm）土壤样品测定pH、有机质、全氮、有效磷和速效钾。土壤pH用电位法，有机质用外加热重铬酸钾容量法，全氮用自动凯氏定氮仪，有效磷用0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼锑抗比色法，速效钾用1.0 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度法进行测定[9]。

1.3.2 考种与测产 于水稻成熟期，各小区抽取3个点分别收获计产，稻谷晒干后称干重并测定水分含量，然后换算出含水量为14%的稻谷产量。另外，各小区取3个样方，每个样方随机取8蔸水稻植株齐地收割，考种并测定地上部干物质量，稻谷和稻草分别称重，计算谷草比，然后根据谷草比换算稻草产量。

1.3.3 植株氮、磷、钾含量测定 分别取稻谷和稻草样品烘干、磨碎、过筛，用H2SO4-H2O2联合消煮，采用流动注射分析仪测定全氮和全磷含量，火焰光度计测定全钾含量[9]。

1.3.4 有关参数的计算[10-16] 肥料偏生产力（Partial factor productivity from applied，PFP）=施肥后所获得的作物产量/（施N量+施P2O5量+施K2O量）；农学利用率（Agronomic efficiency，AE）=（施肥区产量-无肥区产量）/（施N量+施P2O5量+施K2O量）；肥料贡献率（Fertilizer contribution rate，FCR）=（施肥区产量-无肥区产量）/施肥区产量×100%；土壤贡献率=1-肥料贡献率。

1.3.5 数据统计分析 试验数据均采用Microsoft Office Excel 2003软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对双季稻的产量效应

与CK处理相比，各施肥处理早、晚稻产量均有很大的提高（表1）。其中，早稻增产幅度为21.4%～32.1%，晚稻增产幅度为7.6%～14.8%，周年产量增幅为12.8%～20.9%。早稻测土施肥处理产量最高，为6 449 kg/hm2，分别比习惯施肥处理和控释氮肥处理提高了421 kg/hm2和521 kg/hm2，增幅分别为7.0%和8.8%；而习惯施肥和控释氮肥处理产量相当。晚稻习惯施肥处理产量最高，为9 515 kg/hm2，测土施肥处理产量与其无明显差异，二者分别比控释氮肥处理提高了593 kg/hm2和554 kg/hm2，增幅为6.2%和6.6%，但差异不大；早、晚稻周年产量仍以测土施肥处理最高，分别比习惯施肥和控释氮肥处理提高了2.5%和7.2%。

2.2 不同施肥处理对双季稻的产量构成因子的影响

从表2可以看出，与CK相比，施肥有增加早稻株高的趋势，各施肥处理的株高分别提高了14.3%、33.4%和11.2%，测土施肥处理的株高明显高于习惯施肥和控释氮肥处理，后两者株高相当；从早稻有效穗数的变化上看，与CK相比，各施肥处理每公顷有效穗分别增加了73.4%、92.2%和82.8%，而测土施肥处理每公顷有效穗分别比习惯施肥和控释氮肥处理增加了10.8%和5.1%；三种施肥处理的每穗实粒数比CK分别增加了27.6%、19.5%和80.5%，其中控释氮肥处理较习惯施肥和测土施肥分别增加了41.4%和51.0%，后两者每穗实粒数相当，这说明控释氮肥可有效提高早稻的穗粒数；从早稻千粒重和结实率看，各施肥处理均比CK有不同程度的降低，但影响不大。晚稻各施肥处理的株高均比CK略有提高，但变化不大；与CK相比，晚稻各施肥处理每公顷有效穗数分别增加了29.5%、29.5%和63.1%，控释氮肥处理较习惯施肥和测土施肥大有提高，而后两者相当，这说明控释氮肥可有效提高晚稻的有效穗数；晚稻每穗实粒数分别比CK增加了7.5%、1.3%和9.6%，习惯施肥和控释氮肥处理相当，均高于测土施肥。与CK相比，施肥对晚稻千粒重影响较小，而测土施肥能提高晚稻结实率。

2.3 不同施肥处理对双季稻植株地上部养分吸收与分配的影响

表3结果表明，与CK相比，施肥提高了水稻各器官吸N量。从地上部总吸N量来看，各施肥处理均高于CK处理。对于早稻来说，测土施肥处理植株地上部N吸收量处于最高，为168.8 kg/hm2，但与控释氮肥处理差异不大，二者均高于习惯施肥处理，分别高12.1%和7.3%；而N在不同器官中的分配率差异较大，表现为子粒大于秸秆，如N在子粒中的分配率为54.9%～64.6%，在秸秆中的分配率为35.4%～45.1%；最高产量时，即测土施肥处理N的分配率为子粒59.5%，秸秆40.5%。晚稻测土施肥处理植株地上部N吸收量最高，为159.6 kg/hm2，较习惯施肥和控释氮肥处理分别高4.8%和11.3%。而N在不同器官中的分配率差异较大，仍表现为子粒大于秸秆，但N在子粒中的分配率更高，为63.7%～73.9%，在秸秆中的分配率为26.1%～36.3%；最高产量时，即习惯施肥处理N的分配率为子粒63.7%，秸秆36.3%。

与CK相比，施肥提高了早、晚稻植株地上部吸P量，均以测土施肥处理最高，各施肥处理间没有较大差异。各施肥处理子粒吸P量均要高于秸秆的吸P量，说明成熟期植株磷素主要分布在子粒中。从植株地上部吸K量看，各施肥处理较CK均有增加，早稻分别增加了17.6%、25.3%和34.7%，晚稻分别增加了33.2%、55.3%和29.5%。秸秆和子粒中K的吸收量也均高于CK，而秸秆中K的吸收量要高于子粒，说明成熟期植株钾素主要分布在秸秆中。早稻控释氮肥处理秸秆K吸收量最高，为118.7 kg/hm2，而子粒K吸收量差异不大；K在不同器官中的分配率为秸秆79.3%～82.9%，子粒17.1%～20.7%。晚稻测土施肥处理秸秆K吸收量高于其他施肥处理；习惯施肥与控释氮肥处理相当。K在不同器官中的分配率为秸秆60.7%～71.5%，子粒28.5%～39.3%。

2.4 不同施肥处理对双季稻肥料利用率的影响

从表4可以看出，双季稻的总肥料偏生产力均以测土施肥处理最高，早、晚稻分别比习惯施肥和控释氮肥高28.7%、8.6%和19.7%、6.4%，测土施肥处理的偏生产力略高于控释氮肥处理，但差异不大。双季稻氮、磷、钾肥农学利用率以测土施肥处理最高，早、晚稻分别比习惯施肥和控释氮肥处理高62.5%、48.6%和17.6%、90.5%。肥料对早稻产量的贡献率变幅为17.6%～24.3%，习惯施肥和控释氮肥处理差异不大，二者均低于测土施肥处理；肥料对晚稻产量的贡献率变幅为7.1%～12.9%，以习惯施肥处理的肥料贡献率最高，测土施肥与其相当，二者均高于控释氮肥处理。

3 结论与讨论

不施肥处理产量的高低在一定程度上反映了土壤基础地力水平[17]，把无肥区（CK）的产量视为土壤（地力）对产量的贡献。本试验CK处理早稻产量为4 882 kg/hm2，其施肥处理相对应的土壤贡献率变幅为75.7%～82.4%，晚稻产量为8 288 kg/hm2，其施肥处理相对应的土壤贡献率变幅为87.1%～92.9%，本试验CK处理产量晚稻比早稻高3 406 kg/hm2，这可能与试验初的土壤基础地力水平较高、灌溉、降雨或大气沉降、生物固氮、生物残体[18]以及双季稻生育期有关。

随着测土配方施肥项目的实施及推广，我国农民虽然从过去“一炮轰”的一次性施肥方式缓慢转变为分次施肥的方式，但是依旧未改变肥料投入越多，产量效益越高的观念，农民肥料投入量仍然较高，产生的环境负效应日益严重。另外，由于我国农民的知识水平不高，农田田块分散、面积小，进行逐一农户田块的测土配方施肥和专用肥设计是不现实和不经济的，而将测土配方施肥的研究成果与肥料企业结合，直接生产适合农民需要的肥料，即区域配方肥[18，19]，从而避免农民盲目施肥，并以其为载体将测土配方施肥推而广之，是新时期测土配方施肥需要考虑的重要课题。

从总体看，施肥后各处理产量均有所提高，其周年产量和增产幅度均为测土施肥>习惯施肥>控释氮肥，说明根据测土施肥的研究成果确定一定区域内或田块所需氮磷钾养分配方、用量、肥料组合以及施肥方式，从而推荐指导农民施用，是有一定效果的。本试验结果表明，通过测土配方施肥能够改善水稻农艺性状，提高肥料利用率，避免盲目施肥，减少肥料的浪费，产量高，效益好[20，21]。

袁隆平[22]认为，可通过提升植株高度的株型发展模式来实现水稻产量的不断提高，即稻谷的产量随株高的增加而增加，本试验晚稻株高要普遍高于早稻，而产量也表现出同样的现象，晚稻产量>早稻产量，这与袁隆平的研究相一致。一般认为，保证足够的实粒数，即每穗实粒数和有效穗数的乘积，才能保障单位面积水稻获得高产[23]。但是，本试验结果控释氮肥处理有效穗数和每穗实粒数均较高，却未达到理想的高产，这可能是控释氮肥处理氮磷钾肥配比中钾肥用量低于其他施肥处理，影响了水稻对其他元素的吸收和利用，从而造成控释氮肥处理的产量低于其他施肥处理[24]。但从生产上来说，一次性施用控释尿素比分次施用尿素要减少许多劳动力和肥料成本的投入，明显增加水稻有效穗数，每穗实粒数，与陈建生等[25]、谢春生等[26]研究结果一致。

在保证产量不降低的前提下，从简化施肥技术、降低劳动强度、提高劳动生产率、减少生产成本的角度[27]来考虑，施用控释肥是一种推广资源节约型施肥技术、落实测土配方施肥技术的行之有效的方法，也必将成为未来农业生产中的一种可能的选择[28]，有待进行的重点研究。

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在保证产量不降低的前提下，从简化施肥技术、降低劳动强度、提高劳动生产率、减少生产成本的角度[27]来考虑，施用控释肥是一种推广资源节约型施肥技术、落实测土配方施肥技术的行之有效的方法，也必将成为未来农业生产中的一种可能的选择[28]，有待进行的重点研究。

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在保证产量不降低的前提下，从简化施肥技术、降低劳动强度、提高劳动生产率、减少生产成本的角度[27]来考虑，施用控释肥是一种推广资源节约型施肥技术、落实测土配方施肥技术的行之有效的方法，也必将成为未来农业生产中的一种可能的选择[28]，有待进行的重点研究。

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