前茬冬作马铃薯的早稻氮肥合理调控初步试验

官利兰，代啟贵，谭卫娜，李水源，陈健章，张新明

（1.恩平市农业科学技术研究所，广东 恩平 529400；2.华南农业大学资源环境学院，广东 广州 510642）

水稻对世界粮食安全起到了至关重要的作用［1］，我国是世界上最大的水稻生产国和消费国［2-3］。广东是全国13个粮食主产省份之一，2015年和2016年广东早稻种植面积分别为 889.33、892.00 km2［4-5］，2016年全省早稻播种面积有所提升［6］。恩平市（22°11′N，112°18′E）地处广东省西南部，珠江三角洲西南端，北靠大陆丘陵，南临南海［7］，是广东省40个产粮大县之一，水稻年播种面积2.8万hm2以上［8］。然而，我国水稻生产氮肥施用量较高而利用率较低，水稻种植过程中过量施用氮肥的现象普遍存在。过量氮肥直接或间接导致水稻倒伏，病虫害加剧，产量、品质和氮肥利用率下降和环境污染等一系列问题［9］。恩平市早稻生产中也存在肥料施用量偏高，特别是氮肥和钾肥投入偏高的现象［10］。同时，前茬作物对作物的产量有重要影响［11-12］。本试验通过对前茬冬作马铃薯的早稻氮肥进行调控，试图确定适宜于该地区该种植模式下早稻适宜的总施氮量及其分配比例，为恩平前茬冬作马铃薯的早稻化学氮肥减量科学调控提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2017年在恩平市农业科学研究所试验基地（22°13′3″N、112°20′37″E）进行，恩平市位于广东省西南部，属南亚热带季风海洋性气候。供试土壤为轻壤质水稻土，pH为4.65，有机质13.46 g/kg，碱解氮146.6 mg/kg，有效磷193.3 mg/kg，速效钾223.4 mg/kg。

1.2 试验方法

试验在等量施用磷肥（P2O5，30 kg/hm2）、钾肥（K2O，60 kg/hm2）和有机肥（1 500 kg/hm2）基础上进行，设置4个氮肥处理：N0（N，0 kg/hm2）、N1（N，60 kg/hm2）、N2（N，90 kg/hm2）、N3（N，120 kg/hm2）；以不施氮肥和有机肥，等量施用磷肥（P2O5，30 kg/hm2）和钾肥（K2O，60 kg/hm2）为对照，各处理施肥情况如表1所示。供试肥料：当地常用商品有机肥（N，2.34%；P2O5，2.13%；K2O，1.93%），尿素（N，46%），过磷酸钙（P2O5，12%），氯化钾（K2O，60%）。采用大区试验，每个处理面积133.34 m2。供试品种为象牙香占。2017年4月23日插秧， 7月27日收获。其他栽培管理措施同当地一般大田水稻。

表1 各处理肥料施用情况（kg/hm2）

1.3 样品采集与测定项目

整地前取基础土壤样品，取土深度为0～20 cm，采用电位法测定pH，重铬酸钾容量法（油浴加热）测定有机质含量，碱解扩散法测定碱解氮含量，0.5 mol/L碳酸氢钠浸提—钼锑抗比色法测定有效磷含量，火焰光度计法测定速效钾含量［13］。水稻收获时每个处理随机选3个1 m2样方测产。

氮素农学利用率（kg/kg）=（施氮区产量-空白区产量）/施氮量

氮素偏生产力（kg/kg）=施氮区产量/施氮量

经济效益（元/hm2）= 水稻产量×单价－成本

劳动成本、水稻单价、肥料成本均按照当地的实际雇工价格、稻谷收购价格和肥料销售价格进行核算［14］。数据处理用Microsoft Excel 2010和 DPS8.01软件［15］。

2 结果与分析

2.1 氮肥调控对水稻产量的影响

由表2可知，前茬作物为冬作马铃薯时，早稻施用有机肥的增产效果显著，增产量达870.45 kg/hm2，增产率达14.03%。施用氮肥的增产效果表现为N1＞N2＞N3，其中N1处理早稻产量为8 126.65 kg/hm2，增产率高达31.01%。N2处理早稻产量显著高于对照，但较N1处理低、为826.80 kg/hm2。而当施氮量增加至N3水平时，其早稻产量与对照间没有显著差异。说明前茬马铃薯的早稻产量受施氮量的影响显著，增产效果随施氮量的减少越趋明显，且抗倒伏能力越强。

表2 氮肥调控对早稻产量的影响

2.2 氮肥调控对水稻氮素农学效率的影响

从图1可以看出，施氮量越低，氮素农学利用率越高。N1处理的早稻氮素农学利用率达32.06 kg/kg，分别比N2、N3处理高19.87、31.46 kg/kg，差异显著。

图1 氮肥施用量对早稻氮素农学利用率的影响

2.3 氮素施用量对水稻氮素偏生产力的影响

从图2可以看出，早稻氮素偏生产力表现为：N1＞N2＞N3，各处理间差异显著。N1处理氮素偏生产力达85.48 kg/kg，分别比N2、N3处理高27.14、45.01 kg/kg。总而言之，当地前茬作物为冬作马铃薯时早稻施氮量不宜太高，施氮量太高，不利于氮素偏生产力的发挥。

图2 氮肥施用量对早稻氮素偏生产力的影响

2.4 氮素施用量对水稻经济效益的影响

从表3可以看出。N1处理的早稻总收益显著高于其他处理，其次是N2处理，N3处理与对照无显著差异。随着施氮量的增加，肥料成本增加，总成本也相应增加。然而，早稻经济效益是N1处理最高，与其他处理间的差异达到0.05的显著水平，较对照增收1 722元/hm2。说明施氮量为60 kg/hm2时，能显著提高前茬冬作马铃薯的早稻经济效益。

表3 氮肥施用量对早稻经济效益的影响（元/hm2）

3 结论与讨论

氮素施用量对前茬冬作马铃薯的早稻产量有重要影响。本试验中施氮量越高，早稻产量反而下降，可能是由于该种植模式中早稻上一茬作物马铃薯氮肥施用量较高，张新明等［16］调查发现，恩平市冬作马铃薯生产中氮肥总施用量为269.85 kg/hm2，化肥氮用量偏高，施氮量为60 kg/hm2已满足早稻对氮的需求。过量施用氮肥对提高水稻产量、氮肥农学利用效率和氮素偏生产力不利。这一结果与其他研究结果相似，在江西双季稻栽培中，当施氮量超过180 kg/hm2时早稻和晚稻产量不再增加，相反还有所降低。东北地区的水稻施氮量一般在60～180 kg/hm2范围内，水稻产量随着施氮水平的提高而增加，氮肥用量超过180 kg/hm2水稻产量下降［17-19］。随着施氮量增加，成熟期水稻氮素积累量逐渐增加，氮肥回收利用率、氮肥农学利用率和氮收获指数先增加后降低，而氮肥偏生产力、氮素生产效率、氮肥干物质生产效率和土壤氮素依存率则逐渐降低。控制灌溉条件下，根据土壤肥力和温光条件，杂交籼稻F优498氮肥用量以135～180 kg/hm2为宜［20］。随着施氮量增加，氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率和氮偏肥生产力显著下降［21］。

本试验中早稻施氮量为60 kg/hm2时，早稻产量、氮素农学利用效率和氮素偏生产力均显著高于更高施氮量的处理。该施氮量约为当地农民常规施氮量［8］的1/3，这与其他研究结果相比氮肥施用量较低，减量施氮幅度较大。王道中等［22］研究表明，与农民常规施氮量相比，中高肥力水平土壤上减少30%的氮肥、中低肥力水平土壤减少10%的氮肥，水稻产量不会明显下降，而氮素利用率可得到明显提高。适量施用有机肥对提高马铃薯茬早稻产量和经济效益，可能是由于施用有机肥有利于促进土壤的氮矿化过程，对水稻的生长具有重要作用［23］。

不同品种水稻对氮素高效利用的适宜氮肥施用量不同［24］。施肥方式为侧深施肥时，减量5%～10%可提高水稻的产量和肥料的利用效率，达到最佳的施肥水平［25］。因此，不同品种、不同施肥方式、不同前茬作物早稻氮肥施用量的减幅，需要进一步验证。