“一替一减”“二替一减”“三替一减”对水稻产量和氮磷钾化肥利用率的影响

马晓燕，钱荣祥，姚 琴

（泰兴市农业技术推广中心，江苏 泰州 225400）

1 试验目的

新型肥料增效物质与化肥协同是提高肥效、改善土壤环境、降低肥料投入的重要方式[1]。生物有机肥是一种以农业废料、禽畜粪便、微生物等为主要原料，经科学加工处理形成的新型复合肥料[2]，具备营养元素全、土壤污染小、使用方便、抗病虫害、价格适宜、土壤改良效果好、化肥利用率高等优势，合理使用对促进农业健康与可持续发展有积极影响[3]。侧深施肥技术将水稻插秧与施肥操作融为一体，在保证机械插秧精准到位的基础上对水稻施肥进行科学管控，促进肥料作用最大化发挥，从而实现减肥增效，同时减少人力成本[4]。

针对水稻生产中肥料结构、施肥方式和肥料运筹等问题，开展“一替一减”（不同类型新型肥料替代普通肥料作基肥，并免追分蘖肥以减少施肥次数）、“二替一减”（不同类型新型肥料替代普通肥料作基肥、以机械侧深施肥替代人工撒肥，并免追分蘖肥以减少施肥次数）、“三替一减”（有机肥部分替代化肥、新型肥料替代普通肥料作基肥、以侧深施肥替代人工撒肥，并免追分蘖肥以减少施肥次数）试验，希望为水稻施肥工作提供指导，促进水稻施肥科学化、合理化发展[5]。

2 试验方案

2.1 时间与地点

本次试验在泰兴市分界镇沿界村开展，当地冬温夏热，四季鲜明。根据该地区水稻种植情况，将试验时间确定为2021 年6—11 月。

2.2 试验材料

为保证试验结果能够为农业实践提供帮助，选用当地广泛种植的水稻品种为试验品种，即“南粳5055”。种植土壤以高沙土为主，土壤pH 值为6.86，含有机质22.8 g/kg、碱解氮124.4 mg/kg。

试验所用化肥主要有尿素（含46.2%的氮）、过磷酸钙（含12%的五氧化二磷）、氯化钾（含60%的氧化钾）、缓控释复混肥（26-12-12）等。

2.3 试验方法

田间试验设7 个处理，分别是无氮、无磷、无钾、配方施肥、“一替一减”（缓控释复混肥+一基一追）、“二替一减”（缓控释复混肥+机械侧深施+一基一追）、“三替一减”（部分有机替代无机+缓控释复混肥+机械侧深施+一基一追）。无氮、无磷、无钾和配方施肥处理为小区设计，小区面积24 m2，3 次重复；其余处理均为大区设计，大区面积370 m2。复混肥作基肥。在水稻种植管理期间，一次性施用基肥，根据水稻生长需求实时追加尿素。不同试验条件下，化肥养分量和运筹情况见表1。

表1 化肥养分量和运筹情况

2.4 田间管理与取样测试

有机肥、磷钾肥和“一替一减”中复混肥均作基肥为人工撒施，然后旋耕混入土壤；“二替一减”“三替一减”处理中的复混肥采用机械侧深施肥。小区采用人工插秧、大区采用机插秧（同步侧深施肥），保持24 万穴/hm2。分别在水稻移栽之后15 d、37 d 施加分蘖肥、拔节孕穗肥。水稻管理期间做好浇灌、病虫害防治等工作。前茬作物为小麦，秸秆还田。在水稻收获之前开展取样测量工作，通常情况下，需要从试验区选择3 个及以上取样点采集样本。样本采集过程中，尽量不损伤植株，保证齐地剪断，同时准确控制水稻植株之间的行间距。样本采集后进行室内集中测量分析，测量内容主要包括水稻产量、全氮、全磷、全钾等情况，氮、磷、钾测定方法分别为凯氏滴定法、钼蓝比色法、火焰光度计法。

2.5 数据统计分析

利用专用软件统计数据，计算养分利用率（施用区与不施用区氮磷钾养分摄取量之差，在该养分总使用量中的占比）、农学效率（氮磷钾施用产量与未施用产量之差，在施用量中的占比）、偏生产力（施用氮磷钾产量在氮磷钾施用量中的占比）等。

3 结果讨论

3.1 水稻产量及其构成情况

相对于配方施肥而言，无氮、无磷、无钾处理下，水稻产量分别减少26.7%、2.4%和5.8%。相同施氮量下，与配方施肥比较，“一替一减”“二替一减”“三替一减”的穗数均大幅减少，但穗粒数、结实率都有所增加，“一替一减”“二替一减”千粒重都有所增加，见表2。“一替一减”处理的水稻产量达9 139.5 kg/hm2，比配方施肥增产2.5%。“二替一减”处理的水稻产量比配方施肥略减3.5%，这可能与基肥类型、土壤保水保肥能力、侧深施肥作业效果保障有关。“三替一减”处理的水稻产量比配方施肥略减1.9%，这可能与有机肥替代比例、基肥类型、土壤保水保肥能力和侧深施肥作业效果保障等多种因素有关。

表2 不同试验及处理的产量和产量组成

3.2 氮肥农学效率和偏生产力

如表3 所示，配方施肥的氮肥农学效率和偏生产力分别为8.8 kg/kg 和33.0 kg/kg。“一替一减”处理的氮肥农学效率和偏生产力分别为9.6 kg/kg 和33.8 kg/kg，比配方施肥分别增加9.1%和2.4%。“二替一减”处理的氮肥农学效率和偏生产力分别为7.6 kg/kg 和31.9 kg/kg，比配方施肥分别减少13.6%和减少3.3%，本试验条件下，“二替一减”处理对农学效率和偏生产力有不利影响。“三替一减”处理的氮肥农学效率和偏生产力分别为10.4 kg/kg 和40.7 kg/kg，比配方施肥增加18.6%和23.4%，本试验条件下，“三替一减”对水稻氮肥农学效率和偏生产力都有明显提升作用。

表3 不同处理方案对水稻氮肥的影响

3.3 氮磷钾化肥的利用情况

3.3.1 氮肥

由表4 可知，无氮处理条件下，籽粒与秸秆的生物量、含氮量以及水稻整体的吸氮量，均低于其他处理条件，可见，氮肥对水稻生长存在较大影响。与配方施肥相比，相同施氮量下，“一替一减”处理的水稻籽粒和秸秆生物量均比配方施肥增加，籽粒和秸秆氮含量均与配方施肥接近，氮肥利用率为41.1%，略高于配方施肥；“二替一减”处理的籽粒生物量均有所下降，秸秆生物量有所增加，同时籽粒氮含量比较接近，秸秆含氮量有所下降，氮肥利用率为37.8%，比配方施肥减少2.9 个百分点；“三替一减”处理的籽粒、籽粒氮含量和秸秆生物量均与配方施肥比较接近，秸秆含氮量均有所下降，氮肥利用率为43.9%，比配方施肥提高3.2 个百分点。

表4 水稻氮素吸收和氮肥利用率的影响

3.3.2 磷肥

由表5 可知，水稻生长过程中需要吸收一定量的磷元素，在无磷条件下，水稻籽粒、水稻秸秆的含磷量最低。相同施氮量下，“一替一减”处理的水稻籽粒和秸秆生物量均高于配方施肥，籽粒含磷量增加，秸秆含磷量有所减少。“一替一减”处理的施磷量比配方施肥多，“一替一减”处理的磷肥利用率为19.5%，比配方施肥减少9.3 个百分点。“二替一减”处理的籽粒生物量有所下降，秸秆生物量有所增加，籽粒含磷量增加，秸秆含磷量下降。由于“二替一减”处理的施磷量比配方施肥增加，磷肥利用率为16.6%，比配方施肥减少12.2个百分点。“三替一减”处理的籽粒和秸秆生物量均与配方施肥比较接近，籽粒和秸秆含磷量均与配方施肥较为接近。由于“三替一减”处理的施磷量比配方施肥多，“三替一减”处理的磷肥利用率为23.2%，比配方施肥减少5.6 个百分点。

表5 水稻磷素吸收量和磷肥利用率

3.3.3 钾肥

在施钾肥情况下，水稻籽粒与秸秆的生物量、含钾量均高于未施钾肥水稻，但整体来看，水稻籽粒生物量受钾肥影响较小。与配方施肥相比，相同施氮量下，“一替一减”处理的水稻籽粒和秸秆生物量均比配方施肥高，籽粒和秸秆含钾量与配方施肥差异较小，钾肥利用率为46.3%，比配方施肥减少2.1 个百分点。“二替一减”处理的籽粒生物量有所下降，秸秆生物量有所增加，秸秆含钾量明显下降，钾肥利用率为35.2%，比配方施肥降低13.2 个百分点。“三替一减”处理的籽粒和秸秆生物量均与配方施肥比较接近，籽粒含钾量增加，秸秆含钾量下降。由于生物量大幅度减少，“三替一减”的钾肥利用率为51.8%，比配方施肥提高3.4 个百分点。

4 结论

在水稻生产中采用“一替一减”施肥技术，产量比配方施肥略增2.5%。采用“二替一减”施肥技术，水稻产量比配方施肥略减3.5%，这可能与侧深施肥实施过程中作业效果以及本试验土壤（保水保肥能力较差）有关。需要注意的是，“一替一减”“二替一减”处理对水稻前期分蘖有明显不利影响，沙质土壤如何保障前期养分供应以促进分蘖还需进一步试验研究。采用“三替一减”施肥技术，水稻产量比配方施肥减少1.9%，这可能与有机肥替代基数和比例、基肥类型、土壤保水保肥能力和侧深施肥作业效果保障等多种因素有关。

“一替一减”的氮肥农学效率和偏生产力比配方施肥分别增加9.1%和2.4%。“二替一减”的氮肥农学效率和偏生产力分别为7.6 kg/kg 和31.9 kg/kg，比配方施肥分别减少13.6%和3.3%。“三替一减”对水稻氮肥农学效率和偏生产力都有明显提升作用，分别比配方施肥增加18.6%和23.4%。

“一替一减”的氮、磷、钾利用率分别为41.1%、19.5%和46.3%，其中氮肥利用率和钾肥利用率与配方施肥基本一致，磷肥利用率有所降低。“二替一减”处理的氮肥利用率为37.8%，比配方施肥减少2.9 个百分点；磷肥利用率为16.6%，比配方施肥减少12.2 个百分点；钾肥利用率为35.2%，比配方施肥降低13.2 个百分点。“三替一减”处理的氮肥利用率为43.9%，比配方施肥高3.2 个百分点；磷肥利用率为23.2%，比配方施肥低5.6 个百分点；钾肥利用率为51.8%，比配方施肥提高3.4 个百分点。