嘉丰优2号新组合高产高效氮磷钾肥料配比试验

林飞荣 贝道正 陶永刚 林海忠 朱静琦 屠昌鹏 杨巍 刘也楠 米敏 刘伟明

摘    要：为了探索单季杂交晚稻新组合嘉丰优2号在浙江台州的高产高效栽培技术，采用“3414”试验设计开展了嘉丰优2号新组合氮、磷、钾肥料效应试验。结果表明，嘉丰优2号实际单产在无肥区（处理1）和无氮区（处理2）无显著差异（P>0.05），二者均显著低于其他处理（P<0.05），其他处理间差异均不显著（P>0.05），其中以氮、磷、钾均为2水平（202.5—90.0—150.0 kg·hm-2）的處理6产量最高，较无氮区（处理2）、无磷区（处理4）、无钾区（处理8）分别高31.73%、6.34%和6.43%说明氢肥对产量的效应高于磷、钾肥;相关分析表明，实际产量与有效穗数极显著正相关（P<0.01），而与每穗实粒数和结实率显著负相关（P<0.05）;从高产高效要求出发，综合氮、磷、钾肥料效益模型和生产实际，嘉丰优2号在当地作单晚种植的N、P2O5、K2O用量分别以201.0～210.0 kg·hm-2、90.0～97.5 kg·hm-2、112.5～120.0 kg·hm-2为宜。

关键词：单季杂交晚稻;嘉丰优2号;氮肥;磷肥;钾肥

中图分类号：S14-33;S511          文献标识码：A           DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2019.10.008

Abstract：  In order to explore the high productive and efficient cultivation technology of Jiafengyou No.2 new combination for single late planting in Taizhou， Zhejiang province， the experiment was conducted with "3414" design to study the effects of N， P， K fertilizers on Jiafengyou No.2. The results showed that the yield of Jiafengyou No. 2 had no significant difference between no fertilizer and no N fertilizer treatment （P>0.05）， but the two treatments were significant lower than the other treatments （P<0.05），and there was no significant difference among the other treatments （P>0.05）; the treatment of the 2nd level （N 202.5 kg·hm-2， P 90.0 kg·hm-2， K 150.0 kg·hm-2） had the highest yield， which the yield was 31.73%， 6.34% and 6.43% higher than the treatments of no N fertilizer， no P fertilizer， and no K fertilizer， respectively. The correlation analysis indicated that the yield had significantly positive relationship with effective panicle （P<0.01）， but significantly negative related with filled grains per panicle and seed setting rate （P<0.05）. According to N， P， K fertilizer benefit model combine with the actual production， the optimum application amounts of N， P2O5 and K2O for Jiafengyou No.2 single late planting should be 201.0～210.0 kg·hm-2， 90.0～97.5 kg·hm-2， 112.5～120.0 kg·hm-2， respectively.

Key words： single hybrid late rice; Jiafengyou No.2; nitrogen fertilizer; phosphate fertilizer; potash fertilizer

氮、磷、钾是水稻正常生长所必需的三大营养元素，如何合理确定三者用量及配比以实现水稻产量和品质的提升，是水稻栽培中需解决的一个重要问题。王伟妮等[1]研究表明，氮、磷、钾肥施用可显著提高水稻产量，同时改善部分米质性状，其中3种肥料配施的增产效果显著优于任两种肥料配施。为探明氮、磷、钾肥对水稻产量及品质的影响，开展“测土配方施肥”，从2005年开始，通过“3414”肥料试验分析推荐水稻施肥方案已逐渐被有关学者采纳，现已较多地应用于水稻[2-4]、甘蔗[5-6]、玉米[7-8]、棉花[9]、油菜[10-12]、芋[13-14]、马铃薯[15-16]、小麦[17]、甘薯[18-19]等农作物的肥料效应研究，笔者也曾尝试将“3414”试验方案应用于西兰花对氮、磷、钾养分需求效应的研究中[20-21]，优化施肥方案可为菜农减少习惯施肥量8%以上，取得了比较好的效果。

嘉丰优2号（浙审稻2017012）系浙江省嘉兴市农业科学院与浙江可得丰种业有限公司合作选育的单季籼粳杂交稻（偏籼型）新组合。2017年冬荣获浙江省“最好吃大米”称号，2018年5月获得“首届全国优质稻品食味品质鉴评”金奖[22]。嘉丰优2号产量高，中抗稻瘟病，米质优，符合当前稻米绿色生产和消费需求，具有良好的市场应用前景。

近年，台州市开始引进嘉丰优2号进行试种示范，为探索该组合在当地种植的高产高效栽培技术，发挥其增产潜力，特采用“3414”肥料效应试验方案进行田间试验，研究氮、磷、钾养分对单季杂交稻嘉丰优2号的主要性状及产量等指标的影响，以实现高产高效之目的。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验在浙江省台州市黄岩区澄江街道凉棚岭村实施。土壤类型为水稻土—脱潜潴育水稻土亚类—青紫泥田土属—青紫泥田土种。经检测，该地块有机质含量54 g·kg-1，全氮含量0.3%，有效磷含量2.5 mg·kg-1，速效钾含量76 mg·kg-1，地力等级评定为一等二级类型。前茬为冬闲田。

1.2 供试材料

供试杂交稻新组合为嘉丰优2号，作单晚种植。试验用氮肥为尿素，青海盐湖工业股份有限公司生产，含N量46%;磷肥为过磷酸钙，金华市江南化肥厂生产，P2O5含量16%;钾肥为氯化钾，中国化工建设总公司代理进口的原产加拿大氯化钾，K2O含量60%。

供试肥料价格：尿素2.50元·kg-1，即化学纯氮5.43元·kg-1;过磷酸钙0.90元·kg-1，即P2O5为5.63元·kg-1;氯化钾3.00元·kg-1，即K2O为5.00元·kg-1。产品稻谷价格为2.98元·kg-1。

肥料施肥方法：尿素分3次施用，即耙面肥、插秧后7 d、插秧后30 d各施处理用量的50%、40%、10%;过磷酸钙全部作耙面肥施下;钾肥分2次施用，即耙面肥、插秧后30 d各施处理用量的50%。

1.3 试验设计

本试验采用原农业部《测土配方施肥技术规范》推荐的二次回归D—最优设计3因素4水平（“3414”方案）肥料试验设计[23]（表1），设氮、磷、钾养分3个因素，每个因素设（0、1、2、3）4个水平，其中0水平为不施肥，2水平为当地当时的最佳施肥量，本试验的氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）2水平分别为202.5，90.0，150.0 kg·hm-2，共14个处理，随机区组排列，3次重复，共42个小区。试验小区净插秧面积18.018 m2，插秧规格30 cm×22 cm，插151 515丛·hm-2，单本插秧。小区四周均作底部宽30 cm、高25 cm的小田埂，并覆盖黑色地膜防渗漏和杂草产生。重复间及与保护行间均设立50 cm宽进排水沟。

1.4 试验管理及数据采集

每个小区均单独排灌，四周保护行不施任何肥料。试验于5月27日经摧芽后播种，7月1日统一插秧。除试验处理外的其它管理措施同一般高产栽培规范。为保证田间各处理产量尽量不受边际效应影响，小区四周各边均割去边行及向内一行稻株后计算产量。单收单晒。收获前调查有效穗，按丛平均数取样本考查穗部经济性状。用单穗脱粒机脱粒—清水漂洗法分开饱满粒和空秕粒，干燥后分别计数[24]。

1.5 数据处理与分析

试验数据采用Microsoft Excel 2003进行建模和分析。

2 结果与分析

2.1 不同肥料配比对嘉丰优2号的主要经济性状及产量的影响

由表2可知，有效穗数在高氮区（处理11）显著多于其他处理（P<0.05），无肥区和无氮区则显著低于其他各处理（P<0.05）;各处理穗总粒数介于210.59～258.03 粒·穗-1之间，结实率介于87.56%～94.69%，千粒质量介于25.58～26.58 g，处理间均无显著差异（P>0.05）;每穗实粒数在无肥区（处理1）、无氮区（处理2）、低氮区（处理3，12，13）及高钾区（处理10）显著高于高氮区（处理11）（P<0.05）;嘉丰优2号实际单产在无肥区（处理1）和无氮区（处理2）无显著差异（P>0.05），二者显著低于其余12个处理（P<0.05），其余12个处理实际单产介于9 964.5～11 178.0 kg·hm-2，处理间差异均不显著（P>0.05），其中以氮、磷、钾均为2水平（202.5—90.0—150.0 kg·hm-2）的處理6产量最高，较无氮区（处理2）、无磷区（处理4）、无钾区（处理8）分别高31.73%，6.34%和6.43%，说明本试验条件下氮肥对产量效应最大，磷、钾对增产的贡献相近。

2.2 嘉丰优2号主要性状的相关分析

相关分析结果（表3）表明，有效穗数与实际产量极显著正相关（P<0.01），但与每穗总粒数、实粒数和结实率呈极显著（P<0.01）或显著（P<0.05）负相关，每穗总粒数与实粒数极显著正相关（P<0.01），每穗实粒数和结实率均与实际产量显著负相关（P<0.05）。综合而言，嘉丰优2号主要性状之间相互影响，根据本试验结果和多个嘉丰优2号新组合展示、比较试验及栽培试验数据分析，嘉丰优2号以有效穗为180万～200万·hm-2比较容易协调穗、粒、质量之间的关系。

2.3 氮、磷、钾肥料效应模型

经对产量（y）与N（纯氮）、P（P2O5）、K（K2O）施用量的三元二次回归分析，获得N、P、K养分对产量的效应模型：

y=8 360.020 5+9.769 2N+15.750 5P+7.198 5K+    0.066 2NP+0.039 9NK-0.120 5PK-0.046 7N2-    0.070 4P2-0.009 5K2 

上述回归模型的相关系数（R）为0.991 1，达极显著水平（P<0.01），故可用来描述N、P、K施用量与产量之间的关系。

利用回归模型分别对N、P、K求偏导数，并令其为0，得：

（1）9.769 2-0.097 4N+0.066 2P+0.039 9K=0

（2）15.750 5+0.066 2N-0.140 8P-0.120 5K=0

（3）7.198 5+0.039 9N-0.120 5P-0.019 0K=0

解联立方程组（1）、（2）、（3），得最高产量所需施肥量为：N=228.7 kg·hm-2，P2O5=116.5 kg·hm-2;K2O=120.2 kg·hm-2;将（1）、（2）、（3）式等号右边的0换成肥料价格与稻谷价格的比值，得最佳经济效益的氮、磷、钾施肥量为：N=189.6 kg·hm-2、P2O5=90.8 kg·hm-2、K2O=113.2 kg·hm-2。可见，以经济效益为目标的氮、磷、钾施肥量总体上比以高产为目标的氮、磷、钾施肥量低，此施肥量与目前生产中推荐的氮、磷、钾施肥量（处理6）比较接近，但还有优化的空间，主要是应适当减少钾肥用量，从而可进一步兼顾高产与高效的统一。

3 结论与讨论

王伟妮等[1]利用“3414”方案研究了氮、磷、钾肥对水稻产量、品质及养分吸收利用的影响，氮、磷、钾肥的施用可显著提高水稻产量，其中以N2P2K2（135.0—45.0—90.0 kg·hm-2）处理产量最高。马坤伟等[2]对水稻“3414”肥料效应田间试验效果分析表明，以氮、磷、钾合理配施处理水稻产量最高，缺氮、缺磷、缺钾的相对产量分别为68.97%，86.03%，82.94%。本试验中，氮、磷、钾施用的各处理均在一定程度上提高了嘉丰优2号水稻的实际产量，其中以氮、磷、钾的2水平处理（202.5—90.0—150.0 kg·hm-2）较对照的增幅（33.98%）最大，与对照和无氮区差异显著（P<0.05），但与其他处理差异均不显著（P>0.05），说明本试验条件下氮肥对嘉丰优2号水稻产量的贡献大于磷肥、钾肥，这与马坤伟等[2]研究结果基本一致。土壤自身养分供應不足是施肥能够影响水稻产量和品质的前提[1]，故在本试验区域相对较好的土壤条件（地力评价为一等二级类型）下，肥料的影响效应被削弱，导致除无氮处理外的其他肥料处理间产量差异未达显著水平;此外，这也与嘉丰优2号的品种特性（如需肥特性）有关，具体原因还有待于进一步验证。

水稻的产量与有效穗数、穗总粒数、穗实粒数、结实率及千粒质量等多个性状有关，且相关关系因品种而异。杂交水稻甬优12表现为每穗总粒、每穗实粒和结实率与产量呈极显著正相关，有效穗和千粒质量与产量极显著负相关[26];杂交水稻甬优8号表现为有效穗与产量呈显著负相关，每穗总粒、每穗实粒和千粒质量与产量呈极显著正相关，结实率与产量呈显著正相关[27];而杂交水稻中浙优1号表现为除有效穗与产量的正相关不显著外，每穗总粒、每穗实粒、结实率和千粒质量与产量均呈极显著正相关[28]。本试验中，嘉丰优2号的产量与有效穗数极显著正相关（P<0.01），而与穗实粒数和结实率显著负相关（P<0.05），氮、磷、钾施肥处理中以高氮区（处理11）有效穗数最高但穗实粒数最低，故其产量虽显著高于对照和无氮区但在各处理中仅排第5位，这也反映出水稻产量的提高是在适量施肥的条件下，氮、磷、钾肥用量过高或过低均会有一定的负面作用，这与王伟妮等[1]等研究结果基本一致。

由此可见，本试验条件下，嘉丰优2号水稻的产量构成因素相互影响，且氮肥对产量贡献高于磷、钾肥，另也有研究报道氮肥对水稻穗数、穗粒数的影响高于磷肥[25]，故如何调整氮肥用量实现穗粒关系的协调是高产栽培的关键。笔者曾较早地通过建立数学模型来探索研究一些作物的栽培技术[29-34]，至今还认为它是一种能够有效提高试验研究效率的方法[35]。本试验中，从高产高效要求出发，综合氮、磷、钾肥料效益模型和生产实际，嘉丰优2号在当地作单晚种植的N、P2O5、K2O用量分别以201.0～210.0 kg·hm-2、90.0～97.5 kg·hm-2、112.5～120.0 kg·hm-2为宜，本方案与当地原来的最佳施肥方案（试验中的2水平）相比，磷肥用量基本持平，氮肥和钾肥用量有所的下降，导致总体肥料投入成本下降。但是当最优设计为饱和设计时，一个试验点可以提供回归模型一个参数，因此最优设计试验更应注意保持试验的准确性[36]，故有关模型所获最优氮磷钾配比的结果还有待于进一步验证。

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