不同肥料配施对冷浸田单季稻产量及肥料效率的影响

谢小聪 施黎云 陈 凯 徐欣欣 王慧荣 陈建民

（泰顺县农业农村局，浙江泰顺 325500）

冷浸田是一类特殊的中低产田，我国冷浸田面积达200万hm2以上，主要分布在江南山丘谷地、平原湖沼低洼地带，由于长期受水浸渍，是以地下水位高、还原性有毒物质多、有效养分含量低、土体构型发育不良等“冷、烂、毒、瘦”为主要特征的一类水田，在浙江省也有少量分布[1-2]。冷浸田土壤有机质含量高，其相应的氮素含量也处于较高水平，增产潜力巨大，对其改造治理对保证国家粮食安全具有重大意义。养分供应是制约冷浸田水稻产量的重要因子，由于冷浸田土壤有效磷、速效钾水平普遍较低，增施磷钾肥增产效果明显。以往对冷浸田施肥多集中于土壤磷素与钾素研究[3-5]，但就冷浸田不同肥料配施对提高产量与效率的影响鲜见报道。为此，本研究于2021年以浙江省泰顺县主要类型冷浸田为研究对象，通过不同肥料配施研究冷浸田单季稻产量及施肥效应，以期为促进冷浸田水稻生长和肥料合理施用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验在泰顺县泗溪镇企石村（北纬 27°27′08″，东经 120°00′53″）进行，试验地前茬作物为马铃薯，耕层土壤（0～20 cm）基本理化性状：pH 值 5.84、电导率31.5μS/cm、有机质35.6g/kg、全氮1.93g/kg、水解性氮151 mg/kg、有效磷73.6 mg/kg、速效钾 57.1 mg/kg。供试水稻品种为中浙优8号。

1.2 试验设计

试验共设4个处理，分别为无氮区（PK）、无钾区（NP）、无磷区（NK）、平衡区（NPK）。 3 次重复，12 个小区，随机区组排列，小区面积30 m2。各处理田块间设置塑料薄膜包裹田埂，单排单灌，避免串灌串排，试验区域外围设置保护行，各小区其他田间管理措施一致。

氮肥、磷肥和钾肥折纯施用量分别为210、60、120 kg/hm2。磷、钾肥作基肥一次性施入，氮肥分3次施用，基肥、分蘖肥和孕穗肥各占40%、40%、20%。

水稻于2021年4月22日播种育苗，6月12日移栽，9月27日收获，田间管理按当地常规栽培措施进行。

1.3 取样与分析

采用人工收获，记录整个小区的籽粒和秸秆产量。收获的同时取植株样品，经烘干、粉碎后用于植株养分分析。

土壤、植株中各养分含量均按土壤农化常规分析方法测定[6]。其中，土壤养分有机质测定采用重铬酸钾容量法，全氮测定采用凯氏定氮法，水解性氮测定采用碱解扩散法，有效磷测定采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法，速效钾测定采用乙酸铵浸提-火焰光度计法，电导率测定采用电位法（水土比例1∶5），pH值测定采用电位法（水土比例1∶2.5）；植株经硫酸-过氧化氢消煮，采用半微量蒸馏法测氮、钒钼黄比色法测磷、火焰光度计法测钾。

1.4 有关参数的计算

水稻收获指数（HI）是水稻收获时籽粒产量与地上部生物量的比值，即作物同化产物在籽粒和营养器官上的分配比例，反映了作物群体光合同化物转化为经济产品的能力，是评价作物品种产量水平和栽培成效的重要指标。

肥料偏生产力（PFP）是指单位投入的肥料所能生产的水稻籽粒产量，计算公式如下：

式中，Y为施肥后所获得的水稻籽粒产量，F代表肥料投入量。

养分内部利用率（IE）是指水稻籽粒产量与地上部吸氮量的比值，表示水稻每吸收单位养分所获得的水稻籽粒产量，计算公式如下：

式中，Y是水稻籽粒产量，U为水稻收获时地上部养分吸收量。

肥料表观利用率（RE）指施肥水稻地上部养分吸收量与不施该肥水稻地上部养分吸收量之差占施肥量的百分率，计算公式如下：

式中，UF为水稻收获时施肥处理地上部养分吸收量，U0为水稻收获时不施某种肥料处理地上部该养分吸收量，F为肥料投入量。

1.5 统计分析

试验数据采用Excel软件进行整理、SAS统计软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 籽粒产量

由表1可知，处理P K水稻籽粒产量平均为7 477 kg/hm2，其他处理较处理PK水稻籽粒产量提高了2.7%～18.9%，其中处理NK、NPK增产达到了显著水平，表明施氮可以提高水稻产量。各施氮处理间产量没有显著差异。处理PK产量占处理NPK的84.1%，说明在本试验条件下氮肥的增产贡献率为15.9%，而磷肥和钾肥的增产贡献率只有2.6%和13.6%。处理NPK水稻有效穗数与处理NK相当，但比处理PK显著高45.0%。各处理间收获指数、千粒重和穗粒数没有显著差异。

表1 不同施肥处理水稻籽粒产量及其构成

2.2 水稻氮含量及其吸氮量

由表2可以看出，处理PK水稻籽粒氮含量为9.63 g/kg，其他处理籽粒氮含量较处理PK提高了23.6%～32.9%，其中处理NPK达到显著水平。与处理PK相比，施氮处理的秸秆氮含量显著提高了78.5%～101.1%，但各施氮处理间秸秆氮含量没有显著差异。处理NPK水稻籽粒吸氮量与处理NK相当，分别比处理NP和PK显著高24.1%和57.5%。处理NK籽粒吸氮量比处理PK显著高43.8%。水稻秸秆吸氮量变化趋势与籽粒吸氮量相似。在施氮条件下，水稻籽粒中的氮占地上部吸氮量的65.5%，而在不施氮条件下，氮收获指数提高到75.7%。

表2 不同施肥处理对水稻氮含量和吸氮量的影响

2.3 水稻磷含量及其吸磷量

由表3可知，施磷肥可促进水稻对磷的吸收，处理NPK水稻籽粒磷含量和吸磷量比处理NK分别显著高27.8%和30.9%。各施磷处理间水稻籽粒磷含量和吸磷量没有显著差异。各处理间水稻秸秆磷含量和吸收量也没有显著差异。施磷条件下，水稻籽粒中的磷占地上部吸磷量的73.9%，而在不施磷条件下，磷收获指数降到66.8%。

表3 不同施肥处理对水稻磷含量和吸磷量的影响

2.4 水稻钾含量及其吸钾量

由表4可知，在所有处理中，处理NP水稻籽粒和秸秆中钾含量均是最低的，表明施钾肥可以促进水稻对钾的吸收。与处理NP相比，处理NPK和处理PK秸秆钾含量显著提高了27.4%和21.1%。各施钾处理籽粒和秸秆中钾含量没有显著差异。处理NPK籽粒吸钾量和秸秆吸钾量分别比处理NP显著高29.8%和59.5%，但与处理NK、PK没有显著差异。处理NP秸秆吸钾量与处理NK、PK没有显著差异，但三者比处理NPK显著低37.3%、24.9%和32.4%。在施钾肥条件下，水稻籽粒中的钾占地上部吸钾量的12.7%，这说明水稻所吸收的钾主要储存在秸秆中，秸秆还田可将水稻吸收的80%以上的钾重新返还到土壤中。

表4 不同施肥处理对水稻钾含量和吸钾量的影响

2.5 肥料效率

由表5可知，由于水稻对氮素的不断吸收，处理PK土壤每年氮素亏缺95.1 kg/hm2，施氮肥土壤每年氮素均有盈余，其中处理NP盈余量达76.6 kg/hm2，其后依次为处理NK、NPK。处理NPK氮肥表观利用率为40.3%，分别比处理NK、NP高9.5个百分点、22.1个百分点。在所有处理中，处理PK氮素内部利用率最高，为78.7 kg/kg，比施氮处理高33.4%～58.4%。而施氮处理氮素内部利用率平均为54.3 kg/kg，这说明在施氮肥条件下每生产100 kg籽粒，需要水稻吸收氮1.84 kg。表5数据还表明，每施1 kg氮肥，偏施氮磷肥和氮钾肥分别可以生产籽粒36.6、41.2 kg，而平衡施肥可提高到42.3 kg[7]。

表5 不同施肥处理氮素表观平衡和氮肥效率

由表6可知，由于水稻对磷素的不断吸收，造成处理NK稻田土壤每年磷素亏缺62.2 kg/hm2，施磷肥可减少土壤每年磷素亏缺，甚至PK还有盈余。处理NPK磷肥表观利用率为28.2%，而偏施肥造成磷肥效率显著下降，甚至出现负值，说明偏施肥严重影响了水稻对磷肥的吸收和利用。在所有处理中以处理NK磷素内部利用率最高，为324.3 kg/kg，比施磷处理高了0.25%～25.65%。在施磷肥条件下每生产100kg籽粒，需要吸收磷0.349 kg。表6数据还表明，每施1 kg磷肥，偏施氮磷肥和磷钾肥分别可以生产籽粒128.0、124.6 kg，而平衡施肥可提高到 148.1 kg。

表6 不同施肥处理磷素表观平衡和磷肥效率

由表7可知，由于水稻对钾素的不断吸收，造成处理NP稻田土壤每年钾素亏缺111.3 kg/hm2，施钾肥可以缓解土壤钾素亏缺。处理NPK钾肥表观利用率为42.7%，而钾肥与氮磷肥配施钾肥利用效率明显降低。在所有处理中，钾素内部利用率以处理NP最高，为84.9 kg/kg，比处理NPK高了36.7%。在施钾肥条件下每生产100 kg籽粒，需要吸收钾1.38 kg。表7数据还表明，每施1 kg钾肥，偏施氮钾肥和磷钾肥分别可以生产籽粒72.2、62.3 kg，而平衡施肥可提高到74.1 kg。

表7 不同施肥处理钾素表观平衡和钾肥效率

3 结论与讨论

在本试验条件下，氮肥仍然是限制水稻产量的最主要因素，氮肥对水稻增产贡献率远高于磷肥和钾肥。施氮肥能显著提高水稻群体有效穗数，从而提高水稻籽粒产量；而施氮磷钾肥对水稻收获指数、穗粒数和千粒重没有显著影响。在一般施肥条件下，作物所吸收的绝大部分氮和磷被存储在籽粒中，而秸秆还田可以将水稻吸收的80%以上的钾返还到土壤中。在平衡施肥条件下，籽粒产量8 888 kg/hm2。氮肥、磷肥和钾肥的表观利用率分别为40.3%、28.2%和42.7%。每施1 kg氮肥、磷肥和钾肥，可以生产籽粒 42.3、148.1、74.1 kg。 每生产 100 kg籽粒，需要水稻吸收氮肥、磷肥和钾肥分别为1.840、0.349、1.380 kg[8]。