精确施肥对水稻产量及氮肥利用率的影响

郑网宇，陈功磊，冯冰，汪吉东

（1.丹阳市土壤肥料技术指导站，江苏 丹阳 212300；2.江苏省农业科学院农业资源与环境研究所，江苏 南京 210000；3.农业农村部江苏耕地保育科学观测实验站，江苏 南京 210014）

精确农业，是美国在20世纪80年代初提出来的概念，其涉及到精确播种、精确施肥、水分管理、作物病虫害防治和杂草防治、精确收获等多个农业生产环节[1]。精确施肥是实施精确农业的重要内容之一，是以作物生长模型、作物营养专家系统为支持，以高产、优质、环保为目的的变量处方施肥理论和技术[1，2]。水稻是我国主要农作物，其长期存在施肥不平衡，肥料施用量高，肥料投入结构不合理等现象。施肥量增加导致成本提高，肥料利用率低，进而导致农业面源污染。实施水稻精确施肥技术，既可显著降低氮肥用量，也可有效提高水稻产量，改善稻米品质，提高水稻综合生产能力，并保护环境、减少污染[3]。以往，前人已针对水稻作物开展了部分精确施肥研究[3-6]。然而，针对在不同的土壤肥力特性，水稻作物的精确施肥的效果如何，还不太明确。本研究针对不同土壤供肥能力，开展精确施肥对水稻作物的产量、100kg籽粒产量吸N量和肥料利用率的影响，为验证精确施肥效果，构建水稻精确施肥模型提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2013年-2016年度，在镇江市丹阳市13个乡镇97个试验点实施。供试土壤类型有黄泥土、粉沙土。供试水稻品种主要有武粳15、镇稻413、武运粳23等。供试肥料品种为尿素（含N46%）、过磷酸钙（含P2O512%）、氯化钾（含K2O60%）。

1.2 试验设计

2013、2014年设无氮区、精确施肥区、习惯施肥区3个处理；2015、2016两年增设无磷区、无钾区、精确施肥区、有机无机配合区等处理。小区面积无氮区、无磷区、无钾区一般为30～60m2，其它处理66～200m2。各处理间支埂包膜隔离（埂宽30 cm、高30 cm）隔离，四周设1～2m保护行，无氮对照区置于进水口附近。精确施肥区，按目标产量和地力等级确定氮肥用量，磷钾肥按高产要求使用（表1）。无氮区，为不施N肥，P、K肥同精确施肥区；无磷区，为不施P肥，N、K肥同精确施肥区；无钾区，为不施K肥，N、P肥同精确施肥区；习惯施肥区，为N、P、K均按当地习惯施用。肥料运筹按氮肥基蘖肥50%（基肥60%、分蘖肥40%），穗肥40%（分二次用，倒4叶施促花肥80%、倒2叶施保花肥20%）；磷钾肥一次性作基肥。

表1 测土配方施肥区肥料用量表（kg/667m2）

2 结果与分析

2.1 不同土壤基础肥力水平对水稻产量的影响

不同土壤基础肥力水平的各试验区水稻产量情况，见表2、表3。97个试验点无氮基础地力水稻平均产量为433.2kg/667m2，不同土壤类型无氮基础肥力对水稻产量有一定差异，粉沙土种植水稻的平均产量为395.2kg/667m2，黄泥土平均产量448.7kg/667m2，黄泥土明显高于粉沙土。粉沙土试验点28个，高等地力（≥450kg/667m2）试验点4个，占14%，水稻平均产量505.0kg/667m2；中等地力（400～450kg/667m2）试验点10个，占36%，水稻平均产量420.3kg/667m2；低等地力（350～400kg/667m2）试验点8个，占29%，水稻平均产量374.7kg/667m2；极低等地力（＜350kg/667m2）试验点6个，占21%，水稻平均产量307.3kg/667m2。黄泥土试验点69个，高等地力试验点15个，占22%，平均产量529.8kg/667m2；中等地力试验点19个，占28%，平均产量470.3kg/667m2；低等地力试验点24个，占35%，平均产量420.9kg/667m2；极低等地力试验点11个，占15%，平均产量361.2kg/667m2。

表2 主要土壤类型无氮区基础肥力对水稻产量的影响（kg/667m2）

无磷、无钾区基础肥力对水稻产量的影响，见表3。无磷基础地力试验区共17个，水稻平均产量550.3kg/667m2，其中高等地力试验点3个，水稻平均产量621.1kg/667m2；中等地力试验点6个，水稻平均产量569.0kg/667m2；低等地力试验点6个，水稻平均产量529.7kg/667m2；极低等地力试验点2个，水稻平均产量449.9kg/667m2。无钾基础地力试验区共17个，水稻平均产量550.3kg/667m2，其中高等地力试验点6个，水稻平均产量624.2kg/667m2；中等地力试验点5个，水稻平均产量569.5kg/667m2；低等地力试验点3个，水稻平均产量525.7kg/667m2；极低等地力试验点3个，水稻平均产量452.7kg/667m2。

表3 无磷、无钾区基础肥力对水稻产量的影响 （kg/667m2）

2.2 精确施肥对水稻产量的影响

本试验条件下，不同处理对水稻产量的影响，见表4。习惯施肥试验区水稻平均产量为556.3kg/亩，精确施肥试验区水稻平均产量达584.1kg/667m2，比习惯施肥试验区增产5.0%。其中，高等地力试验区水稻平均产量达602.3kg/667m2，和目标产量吻合率达87.9%；中等地力试验区水稻平均产量达582.8kg/667m2，和目标产量吻合率91.8%；低等地力试验区水稻平均产量达567.2kg/667m2，和目标产量吻合率97%。

表4 不同处理对水稻产量的影响（kg/667m2）

2.3 不同产量极差百公斤籽粒吸氮量和氮肥当季利用率

试验期间，各试验区水稻不同产量极差百公斤籽粒吸氮量和氮肥当季利用率情况见表5。随水稻产量水平提高，水稻植株总吸N量呈逐渐增加趋势。其中，亩产650kg及以上的水稻植株总吸N量最高，达14.2kg/667m2。随水稻产量水平提高，施肥区百公斤籽粒吸氮量呈逐渐下降趋势。施肥试验区水稻作物氮肥当季利用率平均为25.9%。当水稻产量＞600kg/667m2时，氮肥利用率最高，达29.3%。不同处理氮肥利用率有明显差异，精确施肥区平均28.2%，习惯施肥区平均23.7%，精确区比习惯区高4.5个百分点。

表5 不同产量极差百公斤籽粒吸氮量和氮肥当季利用率汇总表

3 结语

（1）不同土壤肥力水平显著影响水稻作物产量。不同土壤类型无N基础地力产量有明显差异，黄泥土平均产量为448.7 kg/667m2，粉沙土平均产量为395.2 kg/667m2。不同产量极差总吸N量随产量增加而增加，施肥区平均12.2 kg/667m2，无N区平均7.2 kg/667m2。百公斤籽粒吸N量随产量增加而减少。

（2）精确施肥能够提高水稻产量，提高肥料利用率。精确施肥区平均产量、平均氮肥利用率分别为584.1 kg/667m2、28.2%，比习惯区增产5.0%、提高4.5个百分点。

（3）不同土壤肥力显著影响精确施肥的效果。地力越低，水稻实际产量与所设计的目标产量吻合率越高。