湖北省稻虾共作典型区域水稻施肥现状评价

彭成林，袁家富，马朝红，杨小红，佀国涵，李金华，刘 威，谢媛园

（1.湖北省农业科学院植保土肥研究所，武汉430064；2.长江大学/主要粮食作物产业化湖北省协同创新中心，湖北 荆州434025；3.农业农村部潜江农业环境与耕地保育科学观测实验站，湖北 潜江433116；4.潜江市农业技术推广中心，湖北 潜江433100）

为了解决化肥过量和不合理施用问题，农业农村部制定了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》，国家科学技术部启动了国家重点研发计划化学肥料和农药减施增效综合技术研发重点专项，分区域、分作物集成组装化肥农药减量增效的技术模式，创建不同模式下化肥减量增效示范区，带动科学施肥技术的推广［1，2］。稻虾［水稻（Oryza sativaL.）-克氏原螯虾（Procambarus clarkii）］共作模式是中国长江中下游地区一种新型的稻田种养复合生态模式，在稻田生态系统中引入克氏原螯虾不仅能够大幅提高水、肥和能量的利用率，增强稻田生态系统的稳定性及抗外界冲击的能力［3，4］，而且促进了系统中物质循环，阻止了稻田物质流的外溢，使稻田生态系统结构与功能得到改善和提高［5］。该模式于2001年起源于湖北省潜江市，从最初的稻虾连作模式发展成稻虾共作生态模式［6］，2019年湖北省的稻虾共作面积约46万hm2，其中潜江市的共作面积就达5.3万hm2。目前，有关稻虾共作模式水稻施肥现状的调查和评价尚未见报道。

抽样调查法已成为很多国家进行估计、预测、分析的一种重要统计方法，它以部分调查单位的指标数据推断总体的指标数据［7］。为此，对农户和新型经营主体采用抽样调查法，分析湖北省稻虾共作典型区域——潜江市的水稻施肥现状，对减肥增效技术项目国家行动实施以来的效果进行科学评价，以及对湖北省稻虾共作区域水稻合理施肥提供针对性建议，意义重大。

1 调查内容与数据分析

2019—2020年，选择湖北省潜江市渔洋镇、熊口镇、老新镇、浩口镇、龙湾镇、后湖管理区、白鹭湖管理区等稻虾共作区域开展进村入户问卷调查。在综合考虑农户代表性的同时，尽可能多地调查合作社等新型经营主体。每个乡镇随机调查3～15户，共计调查55户。调查内容主要包括农户基本信息、水稻秸秆还田情况、水稻所施肥料种类、肥料用量、施肥时间，调查使用统一的调查表，由调查人员根据调查表亲自询问被调查对象，详细记录并填写调查表。

对调查资料进行分类录入，试验数据采用DPS 2000软件的单因素LSD检验法进行方差分析；用Microsoft Excel 2010进行其他数据的处理和计算。

2 结果与分析

2.1 水稻施肥种类

2016—2020年，所有调查对象水稻秸秆均全量还田；水稻种植中基肥的肥料品种主要为复合肥，养分含量分别为15∶15∶15、16∶16∶16、17∶17∶17、23∶10∶12、21∶9∶12、26∶10∶15等，过磷酸钙有少数农户施用；追肥的肥料品种主要为尿素和氯化钾，基肥、追肥均以撒施为主，只有少数农户施用有机肥和微肥，分别只占5.5%和18.2%，微肥或有益元素主要是锌和硅，且主要集中在个别乡镇，是否施用取决于当地肥料经销商的供应和推荐。

2.2 稻虾共作不同年限水稻养分施用量

表1 至表3的调查结果表明，稻虾共作模式水稻氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）的平均施用量分别为135.5、59.5、68.5 kg/hm2，相对于基础年份分别下降27.4%、34.2%和32.0%；随共作年限的增加，氮、磷、钾的施用量均表现出下降的趋势。关于氮施用量，稻虾共作第1～5年每年相对于上一年平均减少8.0%，其中共作第1～3年的施用量相对于上一年的差异达到显著水平，共作第6年及以上的施用量相对于第5年减少6.6%，相对于基础年份减少39.0%。关于磷的施用量，稻虾共作第1～5年每年相对于上一年度平均减少12.5%，其中共作第1年、第4年、第5年施用量相对于上一年度减少幅度均达10%以上，共作第6年及以上的施用量相对于第5年减少21.6%，相对于基础年份减少60.2%。关于钾的施用量，稻虾共作第1～5年每年相对于上一年度平均减少9.6%，其中共作第1年、第2年的施用量相对于上一年度减少幅度均达10%以上，共作第6年及以上的施用量相对于第5年减少13.1%，相对于基础年份减少48.1%。

表1 稻虾共作不同年限水稻施氮（N）量

2.3 稻虾共作不同年限水稻养分基、追肥用量及比例

由表4可知，稻虾共作模式水稻基肥氮占总施氮量的43.5%～55.0%，基肥磷占总施磷量的96.1%～100.0%，基肥钾占总施钾量的78.0%～93.7%，说明稻虾共作模式有1/2左右的氮、几乎全部的磷和绝大部分的钾都作为基肥施用，所有共作处理基肥氮、磷、钾的施用量随共作年限的增加均表现出下降的趋势，共作6年及以上水稻基肥氮、磷、钾的用量相对于基础年份分别减少51.3%、61.0%和57.5%。随共作时间的延长，总磷和总钾相对于总氮的比例也表现出下降的趋势。

2.4 稻虾共作不同年限水稻施肥方法

关于施肥方法，稻虾共作有72.5%～82.1%的农户选择施基肥、分蘖肥各一次的方法，均高于基础年份，稻虾共作有7.1%～27.5%的农户选择施基肥、分蘖肥和穗肥各一次的方法，均低于基础年份的40.0%，另外稻虾共作6年及以上有10.7%的农户不施基肥，只施分蘖肥和穗肥。

表2 稻虾共作不同年限水稻施磷（P2O5）量

表4 稻虾共作不同年限养分基、追肥施用量及比例

3 讨论

3.1 水稻施肥种类的变化

韩宝吉等［8］对2009—2010年湖北省水稻主产县（市）的1 027个农户水稻施肥状况进行了调查，结果表明，湖北省水稻种植中基肥的肥料品种主要为复合肥、碳酸氢铵和过磷酸钙，其中复合肥占60.0%左右，追肥的肥料品种主要为尿素和氯化钾，基、追肥都以撒施为主，只有极少数农户施用过有机肥和微肥，投入肥料中N∶P2O5∶K2O的比例为1.00∶0.35∶0.37。本研究表明，关于稻虾共作水稻基本使用复合肥作为基肥，碳酸氢铵已全面停止使用。本研究中基础年份水稻投入肥料中N∶P2O5∶K2O的比例为1.00∶0.48∶0.54，稻虾共作模式投入肥料中N∶P2O5∶K2O的比例为1.00∶（0.32～0.47）∶（0.46～0.52），磷、钾相对于氮的比例比上述2009—2010年的结果有所提高，这主要与近几年来高浓度复合肥，特别是高磷钾型复合肥的大量施用有很大关系。

3.2 稻虾共作区不同年限水稻养分施用量的变化

土壤基础肥力是影响作物产量的重要因素［9］。郑盛华等［10］认为水稻基础肥力贡献率随基础肥力升高而升高。在稻虾共作模式下，水稻秸秆的持续全量还田、水草的种植、饲料残饵、小龙虾的蜕壳及排泄物、水稻水肥管理措施等综合因素均影响了土壤肥力。相关研究结果表明，相对于中稻单作，稻虾共作模式改善了土壤结构，增加了土壤养分，水稻产量显著提高［11，12］。佀国涵等［13］认为稻虾共作模式降低了N和P的输出/输入比，促进了土壤中N和P的累积。彭成林等［14］研究表明长期稻虾共作模式（连续11～12年）能够大幅增加水稻产量，提高氮肥利用效率，采用线性+平台模型确定在长期稻虾共作模式和中稻单作模式下直播水稻氮肥合理用量分别为102.4、139.6 kg/hm2，长期稻虾共作模式的直播水稻合理施氮量较中稻单作模式降低26.6%。本研究稻虾共作模式水稻氮、磷、钾的平均施用量相对于基础年份均大幅下降，且随共作年限的增加，氮、磷、钾的施用量均表现出下降的趋势，进一步证明了长期稻虾共作模式对土壤肥力提升产生了持续影响，从而能减少肥料施用量。

4 小结

稻虾共作模式水稻氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）的平均施用量分别为135.5、59.5、68.5 kg/hm2，相对于基础年份分别下降27.4%、34.2%和32.0%。随共作年限的增加，氮、磷、钾的施用量均表现出下降的趋势；稻虾共作第1～5年氮、磷、钾的施用量相对于上一年度分别平均减少8.0%、12.5%和9.6%；共作第6年及以上相对于第5年分别减少6.6%、21.6%和13.1%，相对于基础年份分别减少39.0%、60.2%和48.1%。稻虾共作模式水稻有1/2左右的氮、几乎全部的磷和绝大部分的钾都作为基肥施用；随共作时间的延长，总磷和总钾相对于总氮的比例也表现出下降趋势。稻虾共作有72.5%～82.1%的农户选择施基肥、分蘖肥各一次的方法，均高于基础年份；稻虾共作有7.1%～27.5%的农户选择施基肥、分蘖肥和穗肥各一次的方法，均低于基础年份的40.0%；稻虾共作6年及以上有10.7%的农户不施基肥，只施分蘖肥和穗肥。