南方粳稻化肥减量增效施用方法研究

方克明，肖 欣，秦蕾影，江 麟，汪 璐，张 露，王美玲，章 明，罗文汉，江 红，黄花香，钟国民

（1江西省景德镇市农业科学研究所，江西景德镇 333000；2江西省林业资源监测中心，南昌 330046；3江西省景德镇市农产品质量安全检测中心，江西景德镇 333000；4江西省景德镇市农业技术推广中心，江西景德镇 333000；5江西省鹰潭市余江区农业农村粮食局，江西鹰潭 335200）

0 引言

水稻是中国的主要粮食作物，分为籼稻和粳稻2种气候生态型[1]，在中国地理分布上形成了以秦岭—淮河为界的“南籼北粳”种植格局[2]。粳稻较籼稻不仅耐寒耐肥、产量高，而且米质优、适口性好[3-5]。从20世纪50年代中国就开始“北粳南移”的探讨[3]。20世纪80年代以来，随着人们生活水平的提高，粳米因米质优、口感佳而受到越来越多消费者的喜爱，粳米消费量不断上升，南方已成为中国粳米最大的消费区[6]。与此同时，南方诸多省份加快了“籼改粳”的种植调研[7-9]、品种选育[10-12]和试种示范[13-15]步伐。江苏、浙江、安徽等地原来以籼稻为主的产区，经逐步推行“籼改粳”，粳稻所占比例大幅提升。“籼改粳”对调优水稻品种结构、改变粮食消费格局、提高稻米产业收益、确保水稻生产安全具有重要意义[16]。江西省作为南方重要的全国粮食生产大省和籼稻主产区。为适应大米品类需求市场变化，稳固江西省粮食主产区地位，保障国家粮食安全，增加粮农收入，江西省农业部门从2009年起开始探索“北粳南移”，开展引种试验和丰产示范，推进“籼改粳”工程，创新推广“早籼-晚粳”种植模式[6,17-19]，到2016年全省粳稻种植面积达到一定规模。江西省景德镇市同步开展粳稻引进试种、科研试验和示范推广工作，并取得进展[20]。

化肥是农作物的营养来源，施用化肥是粮食安全的重要保障。但是，各地在化肥施用过程中普遍存在程度不等的过量和不合理施用现象[21]。化肥过量施用及不合理施用会导致对大气、土壤、水体的污染，对作物品质及食物链造成影响[22-23]。2015年，农业部在全国部署开展化肥使用量零增长行动[24]，旨在走出一条高产高效、节本增效、环境友好的可持续发展之路[25]。江西省景德镇市于2015年对全市农作物化肥使用情况进行了调研，发现水稻存在化肥施用过量及不合理现象，并提出了化肥使用量零增长对策[26]。2016年，江西省景德镇市农业部门在浮梁县鹅湖镇桥溪村开展了晚粳稻化肥减量增效施用方法的比较试验，旨在通过比较推荐施肥方法与农户习惯施肥方法的产量效益，探索晚粳稻化肥减量增效施用技术，形成‘籼改粳’高产高效栽培集成技术，为有效推进“籼改粳”工程和粳稻化肥减量增效提供科学依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 供试土壤与材料

试验在浮梁县鹅湖镇桥溪村试验农户责任田中进行。供试稻田土壤为潴育型灰麻泥田。土壤pH 4.56、有机质48.9 g/kg、水解氮215.6 mg/kg、有效磷75 mg/kg、速效钾125 mg/kg。供试粳稻品种为‘甬优1538’，播种时间6月24日，栽插时间7月24日，每穴栽1粒谷苗，9月9日始穗，11月19日收割测产，全生育期147天。供试化肥45%白俄罗复合肥2.2元/kg，尿素1.6元/kg，氯化钾3.2元/kg。

1.2 试验处理与内容

试验共设4个处理。处理A为空白对照，不施化肥；处理B为试验农户自身粳稻习惯施肥；处理C为推荐施肥方法1；处理D为推荐施肥方法2。推荐施肥方法1和推荐施肥方法2为化肥减量配方施肥方法。各施肥处理具体时间、化肥品种及用量见表1。处理B、处理C和处理D均施肥3次。基面肥中，各处理施肥时间相同，栽后3天施入；分蘖肥中，处理B为栽后9天施入，处理C、处理D为栽后12天施入。孕穗肥中，处理B为栽后17天施入，处理B的孕穗肥与分蘖肥施时仅相隔8天，孕穗肥可视为后分蘖肥。处理B的施肥方法类似于前期“一头轰”施肥方法。处理C、处理D为栽后33天，比处理B后16天，处理C和处理D的孕穗肥施时为水稻倒2～3叶抽出时。处理C与处理D施肥时间相同，但肥料品种、用量及运筹不同。

表1 各处理施肥方法

1.3 试验设计与管理

供试田块中，每处理1个小区，小区面积33.3 m2，小区间筑坝隔开，各处理小区随机区组设计，重复3次。每棵栽1粒谷苗，栽插规格23 cm×23 cm，约栽18.9万蔸/hm2。试验小区四周种植粳稻作保护行，保护行不施化肥。供试田块用水直接从主沟渠中进入保护行，各小区用水直接从保护行流入。小区间隔离坝筑高一些，防止小区间肥水相混。各小区用水原则上只进不出，保障小区间肥水不相混。施肥时若田干则先灌水再施肥，肥水保障7天内不流出。各处理除施肥方法处理不同外，其他田间管理措施一致。

1.4 数据采集与统计

试验前在供试田块取土检测土壤肥力指标。收割前每小区取10蔸禾逐蔸考察农艺性状，其平均值为小区值。11月18日人工收割，每小区测产秤湿谷重，单晒后于11月20日秤干谷重。询问记录稻谷收购价和化肥价格。各处理产量、农艺性状、及经济效益方差分析采用DPS 7.05软件，其他统计分析采用Excel 2010软件。

2 结果与分析

2.1 不同处理对稻谷产量的影响

从表2可以看出：（1）处理B比处理A增产稻谷5873.75 kg/hm2，处理B相对于处理A的总偏生产力（即单位氮磷钾养分量的稻谷增产量）为9.64，处理A稻谷平均产量占处理B稻谷平均产量比即土壤地力贡献率[27]为42.62%，一方面说明粳稻在不施化肥情况下稻谷产量较低，另一方面也说明施用化肥对粳稻增产作用大、效果好。（2）处理C相对于处理A的总偏生产力为13.34。处理C比处理B稻谷平均产量增产608.75 kg/hm2、增产5.95%，氮磷钾养分总量减少123.9 kg/hm2、节省20.31%，其中氮素节省20.68%、磷素节省33.35%、钾素节省6.69%，处理C比处理B节肥增产。在化肥施用方法上，处理C比处理B施肥量总量少，但在施肥时间上有较大差异，处理C比处理B分蘖肥晚3天、孕穗肥晚16天。处理C的孕穗肥钾素用量比处理B多14.65%。处理B化肥用量多，但主要集中在分蘖期间，虽有利于分蘖，但前期苗小、肥料利用有限，后期肥料供应不足，影响籽粒结实。由此可见，处理C比处理B节肥增产，其主要原因是与处理C的分蘖肥和孕穗肥施用时间比处理B后移，其次与处理C孕穗肥增钾有关。（3）处理D相对于处理A的总偏生产力为12.39。处理D比处理B稻谷平均产量增产297.5 kg/hm2、增产2.91%，氮磷钾养分总量减少111.9 kg/hm2、节省18.35%，其中氮素节省16.27%、磷素节省46.68%、钾素增加6.64%。在化肥施用方法上，处理D比处理B施肥量总量少，特别是分蘖肥氮肥减少，但处理D比处理B施肥时间后移，处理D孕穗肥比处理B钾多。由此可见，处理D比处理B增产的原因与处理C情况基本相同。（4）处理C比处理D增产稻谷311.25 kg/hm2、增产2.95%，化肥养分量减少12 kg/hm2，节肥2.41%，其中氮素节省5.26%、磷素节省12.5%、钾素增加25%。在化肥施用方法上，处理C比处理D分蘖肥氮多34.5kg/hm2，处理C比处理D孕穗肥磷多45kg/hm2，由此可见，处理C比处理D产量高，可能与处理C分蘖肥氮肥较重有关，是否与后期施磷有关需要进一步试验验证。

表2 各处理氮磷钾养分施用与稻谷产量情况

2.2 不同处理对水稻农艺性状的影响

从表3中可以看出：（1）在株高方面，处理A的株高最低，表明不施化肥影响植株长高。处理C、处理D株高值比处理B大，表明2种推荐施肥方法与农户习惯施肥方法相比有利于植株长高。（2）在每蔸有效穗数方面，处理A的每蔸有效穗数最少，表明不施化肥影响分蘖。处理B每蔸有效穗数最多，表明农户习惯施肥方法能促进分蘖，这与其前期氮肥施用量较多有关。处理C比处理D每蔸有效穗数略多，也与前期氮肥施用量较多有关，表明前期多氮有利于促进分蘖。（3）在每蔸实粒数方面，处理C和处理D分别比处理B多189.4粒和179.7粒，表明2种推荐施肥方法比农户习惯施肥方法能增加每蔸实粒数，这是推荐施肥方法产量高的主要因素。（4）在每穗实粒数方面，处理B每蔸实粒数多于处理A，但每穗实粒数却相反，表明农户习惯施肥方法不利于每穗实粒数增加，每蔸实粒数多主要是因为分蘖多穗数多。处理C、处理D的每穗实粒数比处理B分别增加25.9粒和35.3粒，与每蔸实粒数增加是一致的。表明2种推荐施肥方法比农户习惯施肥方法能增加每穗实粒数，这是前者比后者增产的主要原因所在。（5）在结实率方面，处理A的结实率值最高，这是因为不施肥致早熟，空粒数少。处理C、处理D比处理B结实率高，主要是因为2种推荐施肥方法比农户施肥方法的实粒数要多。（6）在千粒重方面，处理A稻谷千粒重最轻，表明不施肥、营养供应不足，不利于后期籽粒灌浆增重。处理B稻谷千粒重最重，这与农户习惯施肥方法施肥较多、实粒数较少、结实率较低、营养物质较集中供应有关。（7）从各处理产量与农艺性状关系来看，处理A稻谷产量最低，主要是每蔸穗数最少、每蔸实粒数最少和千粒重最轻所致；处理B即农户施肥方法的稻谷产量较低，主要是每蔸实粒数较少、每穗实粒数较少所致；处理C即推荐施肥方法1的稻谷产量最高，主要是每蔸有效穗数较多、每蔸实粒数最多、千粒重较重所致；处理D即推荐施肥方法2的稻谷产量较高，主要是每蔸实粒数较多、每穗实粒数最多所致。

表3 不同处理对水稻农艺性状的影响

2.3 不同处理对水稻经济效益的影响

从表4中可以看出：（1）处理B比处理A增加净收入11271.95元/hm2，增105.89%，增收达到极显著水平，表明粳稻施用化肥比不施用化肥能带来更显著的经济收益，在本试验条件下施用化肥是粳稻增产增收的主要措施。（2）处理C比处理B增加净收入2070.35元/hm2，增9.45%，达到显著水平。处理C投产比值最高达6.39，比处理B投产比高36.54%，表明推荐施肥方法1比农户习惯施肥方法能带来更显著的经济收益。（3）处理D比处理B增加净收入1280.90元/hm2，增5.84%，也达到显著水平。处理D投产比较高为6.01，比处理B投产比高28.41%，表明推荐施肥方法2的化肥施用方法比农户习惯施肥的化肥施用方法的经济效益好。

表4 不同处理对水稻经济效益的影响

3 结论

试验显示，未施用化肥粳稻稻谷产量占农户施肥方法稻谷产量比（即土壤地力贡献率）为42.62%，表明施用化肥对粳稻增产贡献较明显，为此，施用化肥对获取粳稻高产至关重要。

试验显示，本试验2种推荐施肥方法皆比农户习惯施肥增产增收效果好。其中以推荐施肥方法1的节肥增产效果较好，比农户习惯施肥方法氮磷钾养分总量节省123.9 kg/hm2、节省20.31%，平均增产608.75 kg/hm2、增产5.95%，增加经济效益2070.35元/hm2、达到了显著水平。推荐施肥方法1的总偏生产力为13.34、投产比值为6.39，比农户习惯施肥方法分别增38.4%和36.54%。农户施肥方法的稻谷产量较低，主要是每蔸实粒数和每穗实粒数较少所致。推荐施肥方法1的稻谷产量最高，主要是每蔸有效穗数较多、每蔸实粒数最多、千粒重较重所致。

试验表明，粳稻分蘖力不强，施肥前重后轻方法不利于粳稻高产，为此，分蘖肥和孕穗肥特别是孕穗肥不宜施得过早。粳稻粒数多，孕穗肥应增施钾肥。2种推荐施肥方法较农户习惯施肥方法具有明显的节肥、增产、增收效果，可在当地粳稻化肥减量增效生产中加以推广应用和不断完善，助推化肥减量增效和南方粳稻发展。

4 讨论

4.1 施肥时间对粳稻产量的影响

本试验中，农户施肥方法化肥用量较多，但2次追肥即分蘖肥和孕穗肥时间都集中在分蘖期。农户施肥方法比推荐施肥方法1和推荐施肥方法2稻谷产量低，主要与农户施肥方法中分蘖肥和孕穗肥前移有关。孕穗肥施肥时间推后的产量高，说明对于粳稻而言，孕穗肥时间推后效果更好，有利于促进粳稻生长后期的光温资源的充分利用。这与陈忠平等[28]提出的穗肥于倒3叶或倒2叶抽出时施用是基本一致的。与闵思桂等[29]研究提出的穗肥在倒6叶到倒5叶之间使用略有不同，但穗肥适当后移做法却是一致的。化肥前期施得多且比重大，一方面前期肥多而苗小，化肥利用率不高，另一方面后期施肥少，影响水稻后期生殖生长。孙广朝等[30]研究指出，在粳稻生产上绝大部分农户仍沿用杂交籼稻的“一炮轰”施肥方法，或只施底肥和分蘖肥，造成后期养分不足，影响产量。本试验处理B即农户施施肥方法与此类似从而影响产量，说明对于粳稻来说，粳稻生育期较长、后期光温资源利用潜力大，后期化肥施用较为重要和关键。因此，要获取粳稻高产，孕穗肥中的化肥施用时间不宜太靠前。

4.2 施氮量对粳稻产量的影响

本试验推荐施肥方法1的施氮量为216 kg/hm2，稻谷产量为10845 kg/hm2。杨梢娜等[31]在浙北平原的研究表明，杂交晚粳稻‘浙优12’的合理水稻施氮量为N 234.8～241.0 kg/hm2，相应的经济生态最佳产量为9796.4～9801.9 kg/hm2。成臣等[32]于 2016—2017 年在江西省上高县开展了施氮量对晚粳‘甬优1538’产量品质及氮素吸收利用的影响试验研究，最高产量施氮量分别为287.5 kg/hm2（最高产量10630 kg/hm2）、230.0 kg/hm2（最高产量10870 kg/hm2）。孙广朝等[14]研究中以杂交粳稻‘9优418’为试材，最高产量9846 kg/hm2，其施氮量为226.5 kg/hm2，以底肥+蘖肥+穗肥3次施肥最佳，这与本试验推荐施肥方法中的产量水平、氮素用量水平和3次施肥都是接近的。表明不同地方、品种、施肥条件，施氮量对粳稻产量效果会有不同。

4.3 氮素运筹方式对粳稻产量的影响

本试验推荐施肥方法1的氮素运筹比例为30%:50%:20%，推荐施肥方法2的氮素运筹比例为40%:30%:30%。成臣等[33]在江西上高县开展的氮肥运筹对南方双季晚粳稻产量及品质的影响研究中，同为‘甬优1538’，在施氮量255kg/hm2条件下，3次施肥采用的氮运筹模式为40%:20%:40%，稻谷产量为11.32～11.70t/hm2。许轲等[34]在江西省上高县开展的双季晚粳稻氮肥精确运筹研究中，粳稻品种为‘常优5号’和‘甬优8号’，在总施纯氮量225 kg/hm2条件下，采用基蘖肥:穗肥为6:4或7:3的氮肥运筹方案，最高产量为9985 kg/hm2。在邹伟清等[35]的三控条件下双季晚粳‘甬优1538’高产优质配套栽培技术研究中，相同的是氮素施用量接近，分蘖肥与穗肥施用时间接近，不同的是氮素按基肥:分蘖肥:穗肥=4:2:4比例运筹。在乔中英等[36]的氮肥运筹与栽插密度对籼粳杂交稻‘甬优1538’产量形成和米质的影响研究中，前后期施氮比例6:4产量显著高于8:2。胡雅杰等[37]的改进施氮运筹对水稻产量和氮素吸收利用的影响研究中认为，通过适当提高基肥比例（基肥:分蘖肥:穗肥=4:3:3）可实现提高水稻产量、干物质积累、氮素积累量和氮肥利用效率。可见，各地粳稻化肥氮素用量运筹模式不同。为此，有必要进一步开展粳稻化肥氮素运筹模式比较试验，筛选出适宜不同地区粳稻种植的化肥减量增效氮素运筹模式。

4.4 磷钾肥施用方法对粳稻产量的影响

本试验中农户施肥方法比2种推荐施肥方法稻谷产量低，除与农户施肥方法中分蘖肥和孕穗肥前移有关外，与2种推荐施肥中孕穗期增施钾肥也有关。闵思桂等[29]研究指出，钾肥在拨节至抽穗期施用能明显提高产量，这一结论与本试验中孕穗肥增施钾肥增产是一致的，因此粳稻孕穗期间注重钾肥施用很关键。从推荐施肥方法1与推荐施肥方法2比较来看，推荐施肥方法1比推荐施肥方法2的产量略高，前者施磷量偏多，推荐施肥方法1的产量较高是否与后期施磷有关，需要进一步开展粳稻孕穗期增磷试验以验证其增产效果。

4.5 施肥处理对粳稻产量构成因子的影响

成臣等[32]于2016—2017年在江西省上高县开展了施氮量对晚粳‘甬优1538’产量品质及氮素吸收利用的影响研究，其氮处理4的产量构成因子数据与本试验表3推荐施肥方法1中农艺性状数据相比，有效穗数和每穗实粒数偏多，千粒重偏轻。邹伟清等[35]于2016—2017年在江西省新余市渝水区开展的“三控”条件下双季晚粳‘甬优1538’高产优质配套栽培技术研究，其中的百亩示范点调查结果数据与本研究表3中推荐施肥方法1的农艺性状数据相比，每穗实粒数数据相近，但本研究推荐施肥方法1中的千粒重偏高、有效穗数偏少、结实率偏低。江西区域种植粳稻比较表明，各地粳稻‘甬优1538’产量构成因素或农艺性状会因化肥施用方法不同等因素而有差异。