水肥一体化技术在晚稻上的应用效果初探

胡伟，张紧根，刘建中

(1.浙江省园林植物与花卉研究所，浙江 杭州 311251； 2.海盐县百胜农场，浙江 海盐 314312；3.海盐县农业技术推广中心，浙江 海盐 314300)

水肥耦合效应有助于实现旱地作物对水肥资源的高效利用[1]。水肥一体化是水肥耦合的典型形式，在新疆的旱地水稻滴灌栽培中被推广应用[2]，其对南方水稻同样具有增产、提高光合作用[3]和提高品质的作用[4]，在水稻稻瘟病防治方面亦具有很好的效果，可大幅提高水稻的抗倒伏能力[5]。

水稻作为我国的主粮作物，用水量和节水潜力巨大。同时，水稻生产中肥料易随水渗漏流失或排放污染水体[6]。而且，水肥用量过大还会增加水稻病虫害的发生几率。合理充分利用雨水资源，减少污水排放，提高水肥利用效率对于水稻高效绿色生产和农业面源污染治理具有现实意义[7-8]。然而，在本研究检索范围内还未见针对南方水稻系统的水肥一体化应用技术研究。近年来，粮食价格偏低，而劳动力成本逐年上升，能否增加水稻单位产量和减少劳务用工已经成为决定种粮大户盈亏的重要因素。本研究选取地处浙北平原区海盐县的单季晚稻作为对象，研究水肥一体化微灌技术对水稻产量、品质的影响，并初步评价其节水效果，旨在为南方水稻的节本增效生产提供新的思路。

1 材料与方法

1.1 材料

试验地块位于杭嘉湖平原嘉兴市海盐县新升村百胜农场。该地四季分明，雨水充沛，河网密布。

供试单季晚稻品种为浙江农科种业公司的春优927。播种时间为2018年5月20日，7月5日开始搁田，保持田间干湿交替，防治二化螟等虫害时田间灌满水，11月10日收割。试验田面积6 700 m2，土壤有机质含量较高，有效磷和速效钾偏低，基础地力如下：pH值6.32，有机质23.3 g·kg-1，全氮1.31 g·kg-1，全磷0.49 g·kg-1，水解性氮75.5 mg·kg-1，有效磷8.8 mg·kg-1，速效钾70.9 mg·kg-1，阳离子交换量15.1 cmol·kg-1。

1.2 方法

微灌系统：采用河水水源，利用原有输水管道泵送到地头后再连接微灌系统，无需额外动力，采用φ90PE水带作为主管，主管间距40 m，毛管为φ20三孔出流微喷带，滴孔间距30 cm，微喷带行距1.2 m，进、排水处均安装水表计量。微灌所用肥料均溶解后与灌溉水同施，待田间水层2～3 cm时停止灌水。水稻全生育期内，田间尽可能多地蓄积雨水资源，减少灌溉用水量。

试验设置总养分量相等而施肥、灌溉方式不同的2个处理。处理1为漫灌常规施肥，采用尿素(N 46%)和复合肥(N 15%、P2O515%、K2O 15%)分次撒施，全程施肥5次(返青期、分蘖期、乳熟期分别单施尿素100、150、75 kg·hm-2，拔节孕穗期、抽穗扬花期各施复合肥300 kg·hm-2)，总养分折纯为N 239.5 kg·hm-2、P2O590.0 kg·hm-2、K2O 90.0 kg·hm-2，养分比例为1∶0.38∶0.38。处理2为微灌优化施肥，采用水肥一体化技术方案，在常规施肥基础上减氮增钾，采用微喷灌溉，灌溉时保持田间水层2～3 cm，共施肥7次(相较于处理1，返青期和抽穗扬花期的施肥次数分别增至2次，相同时期的每次肥料施用量相等)，采用尿素、磷酸一铵(N 11%、P2O544%)和粉末状硫酸钾(K2O 52%)，各时期的养分折纯投入量分别为返青期(合计)N 75.0 kg·hm-2、P2O515.0 kg·hm-2、K2O 15.0 kg·hm-2，分蘖期N 45.0 kg·hm-2、P2O545.0 kg·hm-2、K2O 15.0 kg·hm-2，拔节孕穗期N 30.0 kg·hm-2、K2O 30.0 kg·hm-2，抽穗扬花期(合计)N 30.0 kg·hm-2、P2O515.0 kg·hm-2、K2O 37.6 kg·hm-2，乳熟期N 22.5 kg·hm-2、 K2O 45.0 kg·hm-2，合计N 202.5 kg·hm-2、P2O575.0 kg·hm-2、K2O 142.6 kg·hm-2，养分比例为1∶0.37∶0.70。

2 结果与分析

2.1 节水效果

根据田间进、排水口水表的监测数据，以及海盐县气象局2018年的降水量资料(近3 a平均降水量为1 601.73 mm)，对水稻生长季，即移栽后至收获期(5月1日至10月30日)的水量进行平衡分析。

由表1可知：处理2田块当季灌水量为 3 588.0 m3·hm-2，较处理1少灌水2 149.5 m3·hm-2。前者的表观耗水量为2 835.7 m3·hm-2，生长季排水量为1 842.0 m3·hm-2，实际用水量为1 746.0 m3·hm-2。相对于漫灌常规施肥而言，微灌优化施肥的用水量明显下降，节水1 315.5 m3·hm-2，节水率达到43.0%。

表1 不同处理晚稻2018年的生长季水量平衡

注：生长季降水量已折算为单位面积的蓄水量。耗水量=生长季降水量+灌水量-排放量(播前、收后土壤储水量视为同等值)；用水量=灌水量-排放量。

但有时会受到短时暴雨的影响，为避免田间蓄水过多淹苗伤苗则需要及时排水，另外水稻全生育期一般需防治病虫害3次以上，蓄满水可将稻飞虱幼虫、螟虫等自稻秆基部迁移至上部，从而增加防治效果，稻田灌、排水量也随之增加，一定程度上降低了微灌的节水效果。

2.2 晚稻产量

由表2可知，处理2与处理1的水稻有效穗数相差不大，处理2的每穗实粒数较处理1增加了12.98粒，千粒重增加了0.76 g，增产6.7%，但方差分析结果显示，以上指标的差异均未达显著水平。

表2 不同处理的水稻产量构成

2.3 水稻经济效益

对灌溉施肥用工进行记录估算，综合投入产出的经济效益，结果如表3所示。

表3 不同处理的效益分析

注：稻谷按2.66元·kg-1计，微溉设施按2 a使用期折算成本。

微灌优化施肥的水肥用工较漫灌常规施肥降低了330元·hm-2，但肥料成本略有增加，且设施投入较高(2 250元·hm-2)，按2 a使用期分摊成本，微灌优化施肥处理的综合收益为28 255元·hm-2，比漫灌常规施肥增加了1 184元·hm-2。可见，在本试验条件下，稻田微灌优化施肥处理能够节水提质增效。

3 讨论

在我国乡村振兴和化肥农药“双减”的大背景下，水肥高效利用作为农业面源污染防控的主要举措而受到广泛重视[5,9]，南方稻田的水肥一体化技术只是在旱稻或水稻旱作上有所应用[10]，本研究所开展的水稻田水肥一体化微灌技术系将北方节水灌溉技术引入南方的创新应用，结果显示，节水效果同样显著，减少了农田用水量。

根据海盐县气象局的降水资料，6—9月降水量(晚稻生长季)2016年为950.9 mm，2017年为779.1 mm，2018年为927.7 mm，平均达到885.9 mm，

约占全年降水量的55.4%，可折算为8 859.0 m3·hm-2的蓄水量。由此可知，该地区的降水总量远超晚稻生育期耗水量，充分蓄积利用雨水资源也应作为稻田节水的重要组成部分。

随着生产资料和劳动力成本的不断增加，用工难、用工贵已成为传统农业发展的主要瓶颈，农业机械化和自动化必将成为发展方向[11]。在本试验中，由于水肥微灌技术初期投入增加，以及稻谷价格偏低，当年的经济效益增长不突出，但相较于传统的漫灌施肥仍表现出省工增效的优点。长远来看，在南方多雨地区，水肥微灌技术具有较大的推广利用价值。