我国水稻不同产区施氮量与产量分析比较

闫聪硕 杨莉莉 周奇 陈林 支金虎

摘要：为明确我国水稻不同产区施氮量与产量的关系，通过对中国知网数据库相关文献数据进行分析，对我国5 个不同地区水稻施氮量和产量进行相关分析，并对其偏生产力进行比较。结果表明：在农户习惯施肥水平内，我国水稻施氮量与产量呈显著正相关关系，全国平均施氮量为194.5 kg/hm2，平均产量为8 427.4 kg/hm2；IV区—长江中下游地区的产量最高，且施氮量与产量显著正相关；II区—华北平原和中西部地区施氮量最高，达248.6 kg/hm2；III区—西南地区氮肥偏生产力最高，达53.5 kg/kg。II区—华北平原和中西部地区通过调控其他措施来增加水稻产量的潜力较大。

关键词：水稻；不同产区；施氮量；产量

中图分类号：S511；S143.1     文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2023）01-0017-04

水稻是三大粮食作物之一，对解决人类温饱问题发挥重要作用。据世界粮农组织最新统计数据，世界上有140 多个国家种植水稻[1]，通过对近11 a（2010—2020年）平均值排在前20位的国家的水稻种植面积、总产量、单位面积产量进行统计，中国平均种植面积为3 053万hm2，占世界总种植面积的18.8%，居世界第二；水稻总产量较高的国家分别是中国、印度、印尼、孟加拉国等，中国总产量平均为1.39 亿t，占世界总产量的19.0%，居世界第一位；我国单位面积产量平均为6.85 t/hm2，居世界第12 位，虽高于世界平均水平4.52 t/hm2，但与澳大利亚、埃及、美国等相比仍有一定差距。施肥是提高作物产量的一项有效措施，很多研究认为粮食产量增长的50%来自肥料投入[2]，特别是氮肥投入在所有肥料投入中的占比最大[3]。已有很多关于施肥量与水稻产量关系的研究，朱莉等[4]发现低氮条件下水稻产量比高氮条件下水稻产量高；王汝丹等[5]认为杂交水稻产量总体随着氮肥施用量增加而显著提高；胡昌高等[6]研究认为随施氮水平增加，水稻有效穗数逐渐递增，产量也呈递增趋势。这些研究均认为施肥量与水稻产量有一定的相关关系。水稻在我国种植范围很广，30个省市区均有水稻种植。但受气候、种植制度、土壤肥力等因素影响，各个地区的施肥量和单位面积产量差异很大。目前，关于施肥量与水稻产量关系的研究大多集中于某一地点，而少见按水稻种植划分区域进行研究的报道。结合我国水稻种植五大区域，通过查阅文献对其施肥量和产量的关系进行分析，旨在明确不同水稻种植区域施肥量与产量的关系，以期为不同地区水稻生产提供指导。

1 材料与方法

1.1 数据来源

在中国知网数据库中通过搜索主题“水稻”“施肥”文献146 篇，筛选出当地习惯施肥量或常规施肥量并有产量的文章80 篇。鉴于氮肥研究较多，仅统计氮肥施用量与水稻产量数据。

根據韩天富[2]等研究方法，将我国稻田划分为5个不同的种植区，分别为I区：北方和东北地区，包括黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古；II区：华北平原和中西部地区，包括河南、河北、北京、天津、山西、陕西、甘肃、宁夏、新疆；III区—西南地区，包括贵州、云南、四川、重庆；IV区—长江中下游地区，包括安徽、湖南、湖北、江苏、江西、上海、浙江；V区—华南地区，包括福建、海南、广西、广东。分别对5 个不同区域的水稻施肥量和产量进行统计分析。

1.2 计算及作图

数据在Excel和SPSS中进行分析处理，作图用Excel。

2 结果与分析

对80 篇文献中的施氮量（x）与产量（y）进行相关性分析（图1），全国水稻平均施氮量为194.5 kg/hm2，平均产量为8 427.4 kg/hm2，且施氮量与产量拟合的二次方程比一次方程相关性更好，R2达极显著水平，表明随着施氮量的增加产量呈先增加后降低的趋势。

对I区水稻施氮量与水稻产量进行相关性分析，拟合的的二次曲线为y=-0.052 6x2+29.705x+4 898.5（R2 =0.254 1），其相关性系数优于一次方程的相关性系数（图2）。I区平均施氮量为180.1 kg/hm2，平均产量为8 476.2 kg/hm2，施氮量低于全国平均水平，产量高于全国平均水平，表明该区氮肥偏生产力相对较高。

对II区水稻施氮量与水稻产量进行相关性分析（图3），其一次方程较二次曲线更符合实际生产规律。II区华北平原和中西部地区虽然省份最多，但因种植面积较少，总种植面积仅占全国种植面积的3.6%，故相关研究相对较少。该区平均施氮量为248.6 kg/hm2，平均产量为8 468.2 kg/hm2，施氮量高于全国平均水平24.8%，产量仅略高于全国平均水平，表明该区的氮肥偏生产力较低。

对III区水稻施氮量与水稻产量进行相关性分析（图4），拟合的二次曲线方程相关性系数优于一次方程，且相关性系数较高，R2=0.674 9。该区平均施氮量为154.1 kg/hm2，比全国平均施氮量低20.8%；平均产量8 245.8 kg/hm2，低于全国平均水平。

对IV区水稻施氮量与水稻产量进行相关性分析（图5），拟合的二次曲线方程相关性系数大于一次方程，且施氮量与产量之间关系显著（F=0.027）。该区是我国水稻主产区，其种植面积占全国的50.4%，关于该区的水稻施肥量与产量的相关研究最多，其平均施氮量为212.8 kg/hm2，高于全国平均水平；平均产量为8 765.2 kg/hm2，高于全国平均水平，为五大区域中产量最高的区域。

对V区水稻施氮量与水稻产量进行相关性分析（图6），其一次方程较二次曲线方程更符合实际生产规律。该区平均施氮量为161.4 kg/hm2，比全国平均水平低17.0%；平均产量为7 699.3 kg/hm2，在五大区域中最低，比全国平均水平低8.6%。

对不同区域氮肥偏生产力进行分析（图7），表现出III区>V区>I区>全国平均>IV区>II区，II区虽然单产不是最低，但因其施氮量较高，导致氮肥偏生产力最低，仅为34.1 kg/kg。I区和IV区虽然单产较高，其施氮量也高，同样导致其氮肥偏生产力较低。因此，要综合考虑施氮量与单产。

3 结论与讨论

我国南方地区水热条件较好，水稻种植面积较广，是当地主要粮食作物和农民重要经济来源。北方地区拥有利于水稻生长的热量条件，特别是东北地区的肥沃土壤利于水稻增产。由于地形、气候等条件不同，各地区水稻熟制、种类、种植面积不同，管理方式和产量也不同。韩天富等[2]将我国水稻种植区根据土壤质量监测點分为东北、华北、西南、长江中游、长江下游、华南6 个区域，李建军等[7]依据我国粮食主产区将水稻土分为东北、长江中下游、华南、西南4个区域，但这种划分方式不包括内蒙、新疆、宁夏等省份。本研究根据邹建文等[8]划分方式，将我国水稻种植区划分为五大区域。

根据《中国农村统计年鉴》资料，我国水稻种植I、II，III，IV，V区种植面积分别占全国种植面积的17.9%，3.6%，13.3%，50.4%，14.7%。根据各省份种植总面积和总产量，计算出单位面积产量（表1），得出全国平均产量为7 442.6 kg/hm2，比中国知网获取的平均产量数据低。这两种不同数据来源结果存在一定差距的原因，可能在于中国知网文献的数据大多为试验数据，条件控制相对较好，且产量均为理论数据，最终导致比中国农村统计年鉴中的数据要高。不同数据来源的五大区域整体规律一致，I区、IV区的水稻单产较高，V区的水稻单产最低，因此，本研究获取的数据仍有一定参考价值。

评价一个地区肥料效应的高低，不能仅以产量高低为依据，还应考虑其综合效应，其中，肥料偏生产力是反映当地土壤基础养分水平和化肥施用量综合效应的重要指标。本研究结果表明，III区（西南地区）的肥料偏生产力最高，可能与该区土壤基础肥力、肥料施用方法方式、水稻种类等有关。大量研究认为，土壤肥力对肥料效应、作物增产能力影响较大，土壤肥力对水稻增产的贡献在50%以上。任意等[9]认为西南地区肥力相对较低，施肥增产效果高于其他地区，低肥力土壤的施肥增产效果更好，这与本研究结果一致。但也有研究认为土壤基础地理与最佳管理条件下的水稻产量呈显著正相关关系，产量随基础地力提高而增加。

氮肥对水稻产量影响较大，故相关研究较多。本研究仅对施氮量与水稻产量关系进行比较，而其他因素对水稻产量的影响也较大。这些因素与种植区域、种植制度（一年一熟、一年两熟）、作物类型（双季稻、单季稻）、施肥类型（化肥、有机肥、有机肥+化肥）、肥料配比、水稻类型（杂交稻、常规稻）、土壤质地、土壤养分状况、水热条件等有关[3]。而且不同地区每种影响因素的主导因子不同，如李忠芳等发现驱动水稻产量的肥力主要以第一肥力因素——土壤有机质为主要因素。可见，不同地区提高产量的方法不同，应综合考虑各种因素的影响。

研究结果表明，在农户习惯施肥水平内，我国水稻施氮量与产量呈显著正相关关系，全国平均施氮量为194.5 kg/hm2，平均产量为8 427.4 kg/hm2。水稻不同种植区的平均施氮量分别为180.1，248.6，154.1，212.8，161.4kg/hm2，平均产量分别为8 476.2，8 468.2，8 245.8，8 765.2，7 699.3kg/hm2，且IV区（长江中下游地区）的施氮量与产量显著正相关。从氮肥偏生产力来看，II区（华北平原和中西部地区）通过调控其他措施来增加水稻产量的潜力较大。

参考文献

[1]  FAOstat. 2022. https：//www.fao.org/faostat/en/#home

[2]  韩天富，张会民，马常宝，等.基于Meta分析中国水稻产量对施肥的响应特征[J].中国农业科学， 2019，52（11）：1 918-1 929.

[3]  彭少兵，黄见良，钟旭华，等.提高中国稻田氮肥利用率的研究策略[J].中国农业科学，2002，35（9）： 1 095-1 103.

[4]  朱莉，李贵勇，周伟，等.不同生态条件下氮高效水稻品种干物质积累和产量特性[J].植物营养与肥料学报，2022，28（6）：1 015-1 028.

[5]  王汝丹，王学春，陈虹，等.氮磷调控对土壤氮素分布及利用的影响[J].湖南师范大学自然科学学报， 2021，44（6）：54-61.

[6]  胡昌高，赵贤友，刘元兵，等.肥西县环巢湖区域水稻“3414”肥效试验[J].现代农业科技，2021（24）：3-4.

[7]  李建军，徐明岗，辛景树，等.中国稻田土壤基础地力的时空演变特征[J].中国农业科学，2016，49（8）：1 510-1 519.

[8]  邹建文，刘树伟，秦艳梅，等.不同水分管理方式下水稻生长季N2O排放量估算：模型验证和输入参数检验[J].环境科学， 2009（4）：937-948.

[9] 任意，张淑香，穆兰，等.我国不同地区土壤养分的差异及变化趋势[J].中国土壤与肥料，2009（6）： 13-17.

Analysis and Comparison of Nitrogen Application Rate and Yield in Different Rice Production Areas in China

YAN Congshuo1，YANG Lili1，ZHOU Qi3，CHEN Lin3，ZHI Jinhu1，2*

（1. College of Agronomy， Tarim University， Alar Xinjang 843300， China;2. Southern Xinjiang Oasis Agricultural Resources and Environment Research Center， Tarim University， Alar Xinjiang 843300，China; 3. Alar Golden Sand Reclamation Agriculture Development Co.， LTD.， Alar Xinjiang 843300， China）

Abstract： In order to clarify the relationship between nitrogen application rate and rice yield in different rice production areas in China， this paper analyzes the correlation between nitrogen application rate and rice yield in five different regions of China and compares their partial productivity based on the literature data of CNKI database. The results showed that there was a significant positive correlation between nitrogen application and yield of rice within the farmer's habit fertilization level. The national average amount of nitrogen application was 194.5 kg/hm2， and the average yield was 8 427.4 kg/hm2. Zone IV ——the middle and lower reaches of the Yangtze River had the highest yield， and there was a significant positive correlation between nitrogen application rate and rice yield. Zone II ——North China Plain and Central and western regions had the highest nitrogen application rate of 248.6 kg/ha. Zone III—— The southwest region had the highest nitrogen partial productivity （53.5 kg/kg）. Zone II —— the North China Plain and Central and western regions have greater potential to increase rice yield by regulating other measures.

Key words： rice; different production areas; nitrogen application rate; yield