不同輪作制度下優(yōu)化施肥對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

劉 田 洪 誠(chéng) 賈海飛 韓春龍 張 艷

（如皋市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所 江蘇如皋 226500）

水稻是我國(guó)的主要糧食作物， 約有60%的人口以稻米為食，在糧食生產(chǎn)中占有極其重要的地位。 長(zhǎng)江流域是我國(guó)最主要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地之一， 現(xiàn)有耕地2 460 多萬(wàn)公頃， 占全國(guó)耕地總面積的1/4， 糧食產(chǎn)量占全國(guó)的40%， 其中水稻產(chǎn)量占全國(guó)的70%，是中國(guó)主要的商品糧基地。 水旱輪作系統(tǒng)是我國(guó)典型的水稻種植制度， 包括水稻—小麥、 水稻—油菜、 水稻—冬閑田、 水稻—結(jié)球甘藍(lán)等多種輪作模式，主要分布在長(zhǎng)江和淮河流域的10 多個(gè)省（市），種植面積約470 萬(wàn)hm2[1]。 本試驗(yàn)主要研究水稻—小麥、水稻—油菜、水稻—冬水（閑）田3 種輪作體系對(duì)水稻產(chǎn)量的影響。

化肥用量尤其是氮肥用量的顯著增加為我國(guó)糧食增產(chǎn)提供了重要的物質(zhì)保障， 但作物產(chǎn)量的增幅并沒(méi)有與氮肥用量的增加而同步， 且由于氮肥過(guò)量施用，直接導(dǎo)致氮肥利用率降低，對(duì)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展造成沖擊。 為滿足作物養(yǎng)分需求，確定合適養(yǎng)分管理措施，使施肥與作物需肥規(guī)律相一致，本試驗(yàn)以長(zhǎng)江流域較為典型的3 種水旱輪作體系為基礎(chǔ)， 設(shè)置不施肥、不施氮肥、不施磷肥、優(yōu)化施肥和高投入施肥處理， 研究了不同輪作制度下優(yōu)化施肥對(duì)水稻產(chǎn)量的影響，以期為優(yōu)化農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于2021 年6 月水稻季在如皋市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)田（32°22′N 、120°28′E）進(jìn)行。 供試土壤為高沙土，地力均勻。 土壤耕層0～20 cm 基本理化性質(zhì)：土壤有機(jī)質(zhì)14.51 g/kg，全氮量1.53 g/kg，有效磷8.41 mg/kg，速效鉀 78.42 mg/kg，pH 7.5。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試水稻、小麥、油菜品種分別為鎮(zhèn)稻11、揚(yáng)麥16 號(hào)和秦優(yōu)10 號(hào)，均系當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)種植品種，試驗(yàn)設(shè)3 個(gè)主處理，分別為稻麥輪作（水稻—小麥，RW）、稻油輪作 （水稻—油菜，RO）、 稻閑輪作 ［水稻—冬水（閑）田，RF］3 種輪作模式，在每種輪作模式下再分設(shè)5 種施肥方式，分別為不施肥處理（CK）、不施氮肥處理（只施磷鉀肥，不施氮肥）（PK）、不施磷肥處理（只施氮鉀肥， 不施磷肥）（NK）、 優(yōu)化氮磷鉀配施處理（ONPK）和高氮磷鉀配施處理（HNPK），其中 CK、PK和NK 處理為裂區(qū)， 共計(jì)15 個(gè)處理， 每個(gè)處理設(shè)置3 個(gè)重復(fù)。 小區(qū)面積為 40 m2（5 m×8 m），裂區(qū)面積為13.3 m2。

水稻季肥料用量見表1。 其中NK 處理： 氮肥用量為 270 kg/hm2， 按基肥與分蘗肥按 5∶5 的比例施入； ONPK 處理： 氮肥用量為 270 kg/hm2， 基肥、分蘗肥與穗肥按 5∶3∶2 比例施入； HNPK 處理： 氮肥用量為300 kg/hm2， 基肥與分蘗肥按5∶5 比例施入。基肥混施入土，追肥于土壤表面撒施。 供試氮、磷、鉀肥種類分別為尿素（含N 46%）、過(guò)磷酸鈣（含P2O514%）、氯化鉀（含 K2O 60%）。

表1 水稻各處理施肥情況（單位：kg/hm2）

水稻采用育秧移栽方式種植，于2021年6月29日移栽，種植密度為30.77 萬(wàn)穴/hm2，每穴定植2 株，株行距為25 cm×13 cm。旱作收獲后，清理茬口，做好田埂，并用薄膜覆蓋，隔離防滲，每個(gè)小區(qū)間單設(shè)進(jìn)水口。6 月27 日按試驗(yàn)方案撒施基肥后人工栽插。除受控因素外，田間管理、病蟲害防治按當(dāng)?shù)亓?xí)慣進(jìn)行，各小區(qū)保持一致。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目和方法

1.3.1 群體分蘗動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè) 每小區(qū)定點(diǎn)選取連續(xù)10 穴水稻， 自移栽每7 d 左右連續(xù)觀測(cè)記錄1 次分蘗數(shù)量，并根據(jù)移栽穴數(shù)計(jì)算群體分蘗數(shù)。

1.3.2 產(chǎn)量及其構(gòu)成要素 水稻成熟期避開邊行和取樣行，各小區(qū)選取3 點(diǎn)，每點(diǎn)10 穴，統(tǒng)計(jì)畝穗數(shù)。同時(shí)按照30 穴算出每穴平均穗數(shù)，然后取3 穴等于或接近各處理平均莖蘗數(shù)的植株，用于計(jì)算穗粒數(shù)、千粒重和結(jié)實(shí)率。

成熟后在每小區(qū)中心位置收割5 m2脫粒、曬干、去除雜質(zhì)，并測(cè)定含水量，按照14.5%水分含量換算實(shí)際產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)用Microsoft Office Excel 2010 和 SPSS 20.0軟件進(jìn)行方差分析； 采用LSD 法對(duì)處理進(jìn)行多重比較，不同字母表示在0.05 水平下差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)水稻群體莖蘗動(dòng)態(tài)變化的影響

隨著生育進(jìn)程的變化， 各處理下水稻群體分蘗均呈現(xiàn)逐漸增加趨勢(shì)（表2），但不同處理間群體分蘗存在差異。以7 月24 日高峰莖蘗數(shù)量看，HNPK 處理最多，其次是 ONPK 及 NK 處理，PK 及 CK 處理則較少，表明施氮量與水稻群體莖蘗數(shù)有直接關(guān)系。 3 種輪作體系高投入施肥處理高峰苗均偏高；稻油及冬水輪作優(yōu)化施肥處理高峰苗均高于稻麥輪作優(yōu)化施肥處理，該輪作體系及施肥處理高峰苗數(shù)量相對(duì)合理。合理的高峰苗數(shù)量有利于提高成穗率及群體質(zhì)量。

表2 不同處理水稻莖蘗動(dòng)態(tài)（單位：萬(wàn)/hm2）

2.2 不同處理對(duì)水稻成穗率的影響

由表3 可知， 在稻麥輪作體系中，ONPK 處理成穗率80.6%，HNPK 處理成穗率66.4%； 稻菜輪作體系中，ONPK 處理成穗率80.2%，HNPK 處理成穗率67.6%； 冬水輪作體系中，ONPK 處理成穗率75.4%，HNPK 處理成穗率68.1%。由此可知，3 種輪作體系高投入施肥的成穗率最低，而優(yōu)化施肥的成穗率最高。表明氮肥可以顯著提高水稻分蘗數(shù)量， 但過(guò)量施肥會(huì)導(dǎo)致有效分蘗數(shù)下降， 原因在于前期水稻營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)旺盛，產(chǎn)生了大量的無(wú)效分蘗，導(dǎo)致群體透光條件差，顯著降低了分蘗成穗率[2]。 比較不同輪作體系優(yōu)化施肥處理， 稻麥輪作體系成穗率高于稻油及冬水輪作體系。

表3 不同處理水稻成穗率

2.3 不同處理對(duì)水稻穗粒結(jié)構(gòu)的影響

由表4 可知，3 種輪作體系穗數(shù)表現(xiàn)為HNPK＞ONPK＞NK＞PK＞CK, 施氮肥3 個(gè)處理間差異不顯著。穗粒數(shù)表現(xiàn)為 3 個(gè)施氮處理高于 PK、CK 處理，ONPK、NK、HNPK 3 個(gè)處理間差異不顯著。 千粒重表現(xiàn)為 3 個(gè)施氮處理低于 PK、CK 處理，ONPK、HKPK、NK 3 個(gè)處理間差異不顯著。 試驗(yàn)結(jié)果表明， 與稻油、 冬水輪作優(yōu)化施肥處理相比， 稻麥輪作雖然成穗數(shù)略低， 但穗粒數(shù)明顯偏高， 千粒重較高， 穗粒結(jié)構(gòu)最優(yōu)。

2.4 不同處理對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

由表4 可知，3 種輪作體系水稻—小麥優(yōu)化處理產(chǎn)量最高，其次是水稻—油菜，水稻—冬水（閑）田產(chǎn)量最低。 3 種輪作體系中均以優(yōu)化處理產(chǎn)量最高，分別為 9 887.50 kg/hm2、9 832.00 kg/hm2、9 783.50 kg/hm2。過(guò)量施肥且主要集中在水稻生育前期施用可導(dǎo)致前期無(wú)效分蘗過(guò)多，后期群體質(zhì)量惡化，成熟期產(chǎn)量下降，且均低于優(yōu)化處理，分別較優(yōu)化處理降低5.6%、5.4%、4.7%，差異顯著。 不施氮肥不僅影響水稻的分蘗， 且導(dǎo)致其產(chǎn)量均較優(yōu)化處理明顯降低，3 種輪作體系差異均顯著。 稻麥輪作優(yōu)化施肥處理的水稻產(chǎn)量高于稻油輪作及冬閑田水輪作優(yōu)化施肥處理，該輪作體系及施肥方式最佳。

表4 不同處理水稻產(chǎn)量表現(xiàn)

3 討論與結(jié)論

分蘗成穗率是衡量水稻群體質(zhì)量的重要指標(biāo)[3]。傳統(tǒng)水稻種植管理強(qiáng)調(diào)水稻基蘗肥的施用， 以促進(jìn)分蘗早生快發(fā)[4]。 優(yōu)化施肥是指養(yǎng)分高產(chǎn)高效管理，通過(guò)適當(dāng)減少基蘗肥的用量， 可以適當(dāng)減少無(wú)效分蘗，同時(shí)增加穗肥的比例，使莖蘗成穗率顯著提高，進(jìn)而提升水稻群體質(zhì)量，提高水稻產(chǎn)量。

試驗(yàn)結(jié)果表明， 優(yōu)化施肥處理雖然氮肥用量較高投入施肥處理減少10%， 但3 種輪作體系均以優(yōu)化施肥產(chǎn)量最高， 其中水稻—小麥優(yōu)化施肥處理最高，為9 887.50 kg/hm2，水稻—油菜、水稻—冬水（閑）田分別為 9 832.00 kg/hm2、9 783.50 kg/hm2。稻麥輪作體系優(yōu)化施肥處理與稻油、 冬水輪作體系優(yōu)化施肥處理相比較成穗率最高、穗粒結(jié)構(gòu)最優(yōu)、產(chǎn)量最高，該輪作體系及施肥處理最佳。

不同作物輪作換茬可以改善土壤理化性狀[5]，提升土壤肥力[6]，提高作物產(chǎn)量[7]。 輪作模式和施肥管理是影響水稻生產(chǎn)的2 個(gè)因素。 采用優(yōu)化施肥方式，同時(shí)選擇稻麥輪作模式更有利于水稻生產(chǎn)， 可在適當(dāng)減少氮肥施用的基礎(chǔ)上，既保證水稻獲得穩(wěn)產(chǎn)，又有利于提高經(jīng)濟(jì)效益， 最終實(shí)現(xiàn)水旱輪作模式水稻的高產(chǎn)高效。