水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥對(duì)雜交稻生長(zhǎng)發(fā)育的影響及養(yǎng)分吸收特性

郭志剛 韋杏花 沈補(bǔ)根

（浙江清華長(zhǎng)三角研究院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究所，浙江嘉興314000；第一作者：guozhig@mail.tsinghua.edu.cn）

水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥對(duì)雜交稻生長(zhǎng)發(fā)育的影響及養(yǎng)分吸收特性

郭志剛 韋杏花 沈補(bǔ)根

（浙江清華長(zhǎng)三角研究院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究所，浙江嘉興314000；第一作者：guozhig@mail.tsinghua.edu.cn）

研究了水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥對(duì)雜交稻生長(zhǎng)發(fā)育的影響及養(yǎng)分吸收特性，以為精準(zhǔn)施肥及秸稈還田養(yǎng)分循環(huán)利用提供必要的科學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明，水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理的株高、總粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、穗質(zhì)量和產(chǎn)量均高于常規(guī)施肥處理，稻谷中的總鉀、S6+和Fe2+含量均高于常規(guī)施肥處理，但總磷、Ca2+和Mg2+的含量低于常規(guī)施肥處理，總氮含量則基本相同；常規(guī)施肥處理的秸稈中總氮、總鉀、Mg2+和S6+含量均高于水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理，總磷、Ca2+和Fe2+含量基本相同。均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理氮、磷、鉀利用率分別為67.8%、60.0%和95.5%，農(nóng)民常規(guī)施肥處理分別為32.3%、86.0%和＞100%。可見(jiàn)，水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥能均衡的為雜交稻生長(zhǎng)提供必需的養(yǎng)分，大幅度提高肥料利用率。

雜交稻；水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥；養(yǎng)分吸收；肥料利用率；秸稈還田

近年來(lái)，為了提高農(nóng)作物產(chǎn)量，過(guò)量施肥已經(jīng)成為常態(tài)。雖然大量施用化肥在某種程度上提高了糧食產(chǎn)量，但是也產(chǎn)生了一系列不良影響。其中，農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降，病蟲害加重，土質(zhì)劣化，地下水、江河湖海的富營(yíng)養(yǎng)化以及空氣污染等一系列副作用愈演愈烈，已經(jīng)成為我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展以及健康社會(huì)建設(shè)的障礙。為此，科學(xué)施肥、精準(zhǔn)施肥，在確保農(nóng)作物產(chǎn)量的基礎(chǔ)上減少施肥量，特別是減少氮肥和磷肥的施用量已經(jīng)成為我國(guó)“十三五”期間國(guó)家重大專項(xiàng)研究課題。

此外，在我國(guó)農(nóng)村，以往秸稈大多作為燃料用于生火做飯。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)村大部分地區(qū)已經(jīng)使用煤氣等清潔能源，秸稈變成了農(nóng)業(yè)廢棄物。前些年農(nóng)民為了處理這些水稻秸稈多采取田間焚燒的處置方法，造成大面積空氣污染。為了避免該問(wèn)題反復(fù)發(fā)生，政府號(hào)召農(nóng)民進(jìn)行秸稈還田。由于水稻秸稈腐爛較慢，秸稈粉碎還田后對(duì)下茬作物的種子發(fā)芽、出苗或者幼苗生長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生一定不利影響[1]，所以農(nóng)民對(duì)于秸稈還田頗有抵觸，但是如果配合施用菌肥可以加快秸稈分解，降低其影響。秸稈還田可以將部分營(yíng)養(yǎng)元素返回到稻田中，增加土壤中的養(yǎng)分含量，在種植下茬作物時(shí)，可以適當(dāng)減少施肥量。

為了減少水稻施肥量，特別是減少氮肥的施用量，浙江清華長(zhǎng)三角研究院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究所根據(jù)水稻在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中對(duì)各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求量開(kāi)發(fā)出了水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥，以替代目前農(nóng)民所施用的復(fù)合肥、尿素等單體化肥。同時(shí)通過(guò)取樣分析，了解雜交稻的生長(zhǎng)發(fā)育狀況、養(yǎng)分消耗規(guī)律以及稻谷和秸稈中的養(yǎng)分含量，為水稻科學(xué)施肥、精準(zhǔn)施肥以及秸稈還田的養(yǎng)分循環(huán)利用率提供必要的理論參數(shù)。

表1 均衡營(yíng)養(yǎng)肥和常規(guī)施肥處理主要養(yǎng)分含量

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

參試水稻品種為秈粳雜交稻甬優(yōu)538。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)設(shè)在浙江省嘉興市秀洲區(qū)孫橋鎮(zhèn)。

試驗(yàn)處理使用的水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥（N∶P2O5∶K2O=12∶5.4∶21）由浙江清華長(zhǎng)三角研究院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究所研發(fā)，由浙江禾谷生物技術(shù)公司代生產(chǎn)。施肥方案如下：底肥，插秧前每667 m2施7 kg尿素；第1次追肥，插秧后1周內(nèi)每667 m2施20 kg均衡營(yíng)養(yǎng)肥；第2次追肥，7月中旬每667 m2施20 kg均衡營(yíng)養(yǎng)肥（表1）。

表2 水稻種植前后土壤中主要養(yǎng)分含量的變化

表3 不同施肥處理對(duì)雜交稻生長(zhǎng)發(fā)育的影響

對(duì)照組施肥方案如下：底肥，插秧前每667 m2施碳酸氫銨30 kg；第1次追肥，插秧1周內(nèi)每667 m2施尿素8 kg；第2次追肥，7月上旬每667 m2施復(fù)合肥（N-P-K 18-8-18）12.5 kg，3 d 后追施尿素 12.5 kg：第3次追肥，8月上旬每667 m2追施尿素10 kg（表1）。

試驗(yàn)處理面積和對(duì)照面積均為1.34 hm2。機(jī)械插秧，6月10日移栽，行株距30 cm×22 cm。第1次追肥時(shí)間6月20日；第2次追肥時(shí)間7月25日。12月8日采用聯(lián)合收割機(jī)進(jìn)行收獲。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 土壤養(yǎng)分含量

春季插秧前和秋季收獲之后，分別在試驗(yàn)田和對(duì)照田各隨機(jī)選擇3個(gè)點(diǎn)取3份土樣，取樣時(shí)從地表到深20 cm垂直挖取3 cm厚土樣，自然風(fēng)干粉碎混勻過(guò)篩后待測(cè)。

總氮測(cè)定：納氏試劑比色法；有效磷測(cè)定：鉬銻抗比色法；速效磷：四苯硼鈉比濁法；速效鉀：聯(lián)合浸提-比色法（《NY-T 1849-2010酸性土壤銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀的測(cè)定》）。

1.3.2 稻谷和秸稈中營(yíng)養(yǎng)元素分析

總氮測(cè)定：納氏試劑比色法；總磷測(cè)定：釩鉬黃比色法；總鉀：四苯硼鈉比濁法；Ca2+、Mg2+：EDTA 滴定法；Fe2+：鄰菲羅啉比色法；S6+：硫酸鋇比濁法。

取計(jì)數(shù)完畢的秸稈和稻谷適量，烘干至恒重，粉碎并過(guò)60目篩。分別用H2SO4-HClO4消煮，用于總N、總P、總 K、Ca2+、Mg2+、Fe2+的檢測(cè)；分別用 HNO4-HClO4消煮，用于S6+的檢測(cè)。

1.3.3 產(chǎn)量及其他性狀

水稻收獲時(shí)由浙江省嘉興市農(nóng)經(jīng)局土肥站工作人員監(jiān)督測(cè)產(chǎn)和測(cè)水分，并計(jì)算單產(chǎn)（稻谷含水14.5%）。收獲時(shí)分別在田間挖取10叢水稻，用于有效穗數(shù)、株高、株干物質(zhì)量、千粒重、秸稈和稻谷中各種礦物元素含量等參數(shù)檢測(cè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理土壤中主要養(yǎng)分含量變化

從表2可見(jiàn)，兩種處理試驗(yàn)后土壤中的總N含量基本與本底值處于同等水平，施用均衡營(yíng)養(yǎng)肥的處理略有增加，而常規(guī)施肥處理略有減少，均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理的總N施用量只有常規(guī)施肥的1/2左右，可見(jiàn)常規(guī)施肥處理的總N含量嚴(yán)重過(guò)量。均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理使土壤有效磷含量略有增加，雖然每667 m2施用的P（以P2O5計(jì)）只有2.7 kg，但已能滿足雜交稻的生長(zhǎng)發(fā)育需求；而常規(guī)施肥處理的土壤中有效磷含量顯著減少，其原因可能是嘉興地區(qū)雨水過(guò)多，發(fā)生土壤淋洗導(dǎo)致磷元素流失。均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理土壤中速效鉀雖有少量減少，但是與本底值基本保持同等水平，農(nóng)民常規(guī)施肥處理的速效鉀含量顯著減少，表明農(nóng)民常規(guī)施肥處理的鉀肥過(guò)少，不但不能滿足雜交稻正常生長(zhǎng)發(fā)育的需求，還導(dǎo)致水稻從土壤中吸走了貯存的速效鉀。可見(jiàn)，施用水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥不但維持了水稻正常生長(zhǎng)發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)需求，而且對(duì)土壤的肥力還略有提升。而常規(guī)施肥處理土壤中除總氮含量沒(méi)有大的變化之外，其所貯存的P2O5和K2O含量均大幅度減少。

2.2 不同施肥處理對(duì)雜交稻生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響

從表3可見(jiàn)，均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理的株高、總粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、單穗質(zhì)量均明顯高于常規(guī)施肥處理，而千粒重基本相同，表明水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥雖然施肥量減半，但水稻長(zhǎng)勢(shì)均好于常規(guī)施肥。從表4可見(jiàn)，雖然常規(guī)施肥處理的水稻分蘗數(shù)較多，但是由于其總粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)和單穗質(zhì)量均低于水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理，所以其平均產(chǎn)量反而低于水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理；并且其秸稈產(chǎn)量也比均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理低18%左右。

胡泓等[2]研究表明，施鉀能使雜交稻有效穗數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重增加，鉀肥對(duì)雜交稻的增產(chǎn)效果優(yōu)于常規(guī)稻，所以水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理的每穗實(shí)粒數(shù)與結(jié)實(shí)率較高與其較高的鉀含量有關(guān)。有研究表明，施用氮肥過(guò)多會(huì)影響機(jī)體的養(yǎng)分平衡，破壞正常的C/N比，也使植物貪青晚熟，造成青干，從而使產(chǎn)量下降[3]。因此，過(guò)量施入氮肥并不能提高水稻產(chǎn)量，反而使產(chǎn)量下降。減少基肥和分蘗肥的氮含量雖然會(huì)減少水稻分蘗數(shù)，但能提高成穗率[4]。本研究中施用水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥的處理雖然分蘗數(shù)略低于常規(guī)施肥，但是產(chǎn)量反而得到了提高，這與成穗率增加有關(guān)。

表4 不同施肥處理對(duì)雜交稻秸稈和稻谷產(chǎn)量的影響

表5 不同施肥處理的稻谷與秸稈營(yíng)養(yǎng)元素含量（100%）

表6 不同施肥處理單位面積收獲的養(yǎng)分含量（kg/667 m）

表7 不同施肥處理雜交稻的養(yǎng)分利用率

2.3 不同施肥處理稻谷及秸稈中各種營(yíng)養(yǎng)元素的累積

從表5可見(jiàn)，兩種施肥處理的稻谷中總氮含量均為0.4%，農(nóng)民常規(guī)施肥處理稻谷中的總磷、Ca2+和Mg2+的含量要高于水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理，但總鉀、S6+和Fe2+含量要比水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理低；常規(guī)施肥處理秸稈中的總氮、總鉀、Mg2+和S6+含量高于水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理，總磷和Fe2+含量?jī)煞N施肥處理基本相同，Ca2+含量略低于均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理，但是總體上處于同等水平。檢測(cè)結(jié)果說(shuō)明，施肥方法和營(yíng)養(yǎng)配比對(duì)于雜交稻的養(yǎng)分吸收具有較大影響[5]。

從表6可見(jiàn)，水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理的稻谷中所吸收的總氮、總鉀、Mg2+、S6+、Fe2+的吸收量均高于常規(guī)施肥處理，而總磷和Ca2+量低于常規(guī)施肥處理；均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理的每667 m2秸稈中吸收消耗的總氮、總磷、總鉀、Ca2+和Fe2+含量均高于常規(guī)施肥處理，只有Mg2+和S6+的含量低于常規(guī)施肥處理；水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理每667 m2水稻的稻谷和秸稈所吸收的總氮、總鉀、Ca2+、S6+和Fe2+的吸收量均高于常規(guī)施肥處理，而總磷和Mg2+吸收量略低于常規(guī)施肥處理。侯云鵬等[6]研究表明，氮肥過(guò)量供給使水稻莖鞘和葉片中的養(yǎng)分過(guò)多地滯留于營(yíng)養(yǎng)器官中，不利于籽粒中養(yǎng)分的積累。可見(jiàn)，常規(guī)施肥處理因過(guò)量施入氮肥，導(dǎo)致其稻谷中N元素積累量相對(duì)較低。

2.4 不同施肥處理雜交稻對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的利用率分析

從表7可見(jiàn)，水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理的總氮利用率達(dá)到了67.8%，總磷利用率達(dá)到了60.0%，總鉀利用率達(dá)到了95.5%。根據(jù)表1的調(diào)查數(shù)據(jù)得知，施用均衡營(yíng)養(yǎng)肥之后，土壤中的氮、磷均有少量的增加，說(shuō)明除了雜交稻在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中消耗掉大部分之外，仍有少量的氮、磷進(jìn)入土壤。由于鉀在土壤中的流動(dòng)性較大，除了水稻吸收利用絕大部分外，土壤中的鉀有少量丟失，這與嘉興地區(qū)多降雨發(fā)生淋洗有關(guān)。農(nóng)民常規(guī)施肥的總氮利用率只有32.3%，但總磷利用率達(dá)到了86.0%，而由于常規(guī)施肥中鉀肥偏少，所以其利用率變成了負(fù)值，原因是從土壤中吸走了部分原吸附鉀。試驗(yàn)結(jié)果表明，使用水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥雖然施肥量減半，但是，其氮、磷、鉀的吸收利用率均達(dá)到了60.0%以上。其中，鉀的利用率甚至達(dá)到95%左右。農(nóng)民常規(guī)施肥處理以氮肥為主，遺憾的是其利用率只有32%左右，其余絕大部分氮肥均被蒸發(fā)或者被雨水淋洗流失到了周邊河流。這也是造成周邊水系富營(yíng)養(yǎng)化以及氨氮超標(biāo)的重要原因。由于農(nóng)民常規(guī)施肥的磷、鉀肥比較少，除了磷被高效利用之外，鉀肥嚴(yán)重缺失，導(dǎo)致雜交稻生長(zhǎng)過(guò)程中不得不從土壤中吸收原貯存鉀，再加上雨水沖洗，土壤中的貯存磷鉀有較大幅度減少。

表8 不同施肥處理雜交稻秸稈中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量占水稻總吸收量之比

表8比較了每667 m2雜交稻的秸稈中含有的氮磷鉀總量占雜交稻總吸收量的比值。結(jié)果表明，均衡營(yíng)養(yǎng)施肥和常規(guī)施肥處理的秸稈中總氮和總鉀含量分別為雜交稻總吸收量的約48%和65%，總磷含量分別占總吸收量的約70%和53%。可見(jiàn)，水稻秸稈中含有大量的營(yíng)養(yǎng)元素，李彬等[7]的研究表明，稻草對(duì)鉀的養(yǎng)分吸收量極高，可以作為很好的鉀肥資源，因此，如果進(jìn)行秸稈還田，將會(huì)使大量營(yíng)養(yǎng)元素返還到農(nóng)田中。該數(shù)據(jù)將為減肥增效提供必要的理論參數(shù)。

3 討論與結(jié)論

與常規(guī)施肥處理相比，水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理的施肥量以及氮肥用量減少了一半，磷肥用量相當(dāng)，鉀肥用量增加2倍。水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理的平均產(chǎn)量為800 kg/667 m2，常規(guī)施肥為730 kg/667 m2。均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理的株高、總粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、單穗質(zhì)量均明顯高于常規(guī)施肥處理，且秸稈產(chǎn)量比常規(guī)施肥處理高18%。可見(jiàn)，常規(guī)施肥的氮肥嚴(yán)重過(guò)量，而水稻均衡營(yíng)養(yǎng)施肥處理不僅能獲得較高的產(chǎn)量，其植株長(zhǎng)勢(shì)也優(yōu)于常規(guī)施肥處理。

施肥方式對(duì)于稻谷和秸稈中的各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累量有影響。水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理與常規(guī)施肥處理稻谷和稻稈中的總氮和總鉀含量基本相同，稻谷中約占總吸收量的52%和35%，秸稈中約占48%和65%。施肥處理不同其稻谷和秸稈中總磷的吸收量差別較大，水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理的稻谷和秸稈中分別為30%和70%，而常規(guī)施肥處理的分別為47%和53%；均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理每 667 m2稻谷中 Mg2+、S6+、Fe2+的吸收量均高于常規(guī)施肥處理，而Ca2+含量低于常規(guī)施肥處理；均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理的每667 m2秸稈中吸收Ca2+和Fe2+含量均高于常規(guī)施肥處理，而Mg2+和S6+的含量低于常規(guī)施肥處理。均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理的氮、磷、鉀利用率分別為67.8%、60.0%和95.5%；農(nóng)民常規(guī)施肥處理的氮、磷、鉀利用率分別為32.3%、86.0%和＞100%。結(jié)果證明，水稻均衡營(yíng)養(yǎng)肥能夠充分滿足雜交稻的營(yíng)養(yǎng)需求。

均衡營(yíng)養(yǎng)肥處理和常規(guī)施肥處理的秸稈中總氮和總鉀含量分別為雜交稻總吸收量的約48%和65%，總磷的含量分別占總吸收量的約70%和53%。可見(jiàn)，水稻秸稈中含有大量的營(yíng)養(yǎng)元素，秸稈還田可以為下茬作物提供50%以上的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充。

[1]劉芳，張長(zhǎng)生，陳愛(ài)武，等.秸稈還田技術(shù)研究及應(yīng)用進(jìn)展[J].作物雜志，2012（2）：18-23.

[2]胡泓，王光火.施鉀條件下雜交水稻氮磷養(yǎng)分吸收利用特點(diǎn)[J].土壤通報(bào)，2003，34（3）：202-204.

[3]鄧國(guó)才.不同施肥量對(duì)水稻營(yíng)養(yǎng)特征及產(chǎn)量的影響[D].貴陽(yáng)：貴州大學(xué)，2008.

[4]李波，劉建，汪波，等.氮素基、蘗肥減量對(duì)水稻生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2015，31（36）：18-23.

[5]宇萬(wàn)太，馬強(qiáng)，周樺，等.不同施肥模式對(duì)下遼河平原水稻生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力及養(yǎng)分收支的影響 [J].生態(tài)學(xué)雜志，2007，26（9）：1 350-1 354.

[6]侯云鵬，韓立國(guó)，孔麗麗，等.不同施氮水平下水稻的養(yǎng)分吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)及土壤氮素平衡 [J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2015，21（4）：836-845.

[7]李彬，鄒家龍，李云春，等.氮磷鉀肥對(duì)江漢平原水稻產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（S1）：64-66.

Abstract:In order to provide necessary scientific parameters for precise fertilization and nutrient recycling of rice straw incorporation,the effects of balanced nutrition fertilizer on the growth and nutrient up-taking characteristics of hybrid rice were studied in this paper.The results showed that the plant height,total grains,filled grains,seed setting rate,panicle weight yield,total K,S6+and Fe2+in grains of the balanced nutrition fertilizer treatment were higher,compared with the conventional fertilization treatment.But total P,Ca2+and Mg2+in grains and total N,total K,Mg2+and S6+in straw were lower compared with the conventional fertilization treatment.Total N in grains and total P,Ca2+and Fe2+in straw of the two treatments were similar.The utilization rate of N,P and K of the balanced nutrition fertilizer treatment were 67.8%,60.0%and 95.5%,while those of the conventional fertilization treatment were 32.3%,86.0%and＞100%.Rice balanced nutrition fertilizer could provide the necessary nutrients for the growth of hybrid rice,and greatly improved the utilization rate of fertilizer.

Key words:hybrid rice;rice balanced nutrition fertilizer;absorption of nutrition;utilization rate of fertilizer;straw to soil

Effects of Balanced Nutrition Fertilizer on the Growth and Nutrient Up-taking Characteristics of Hybrid Rice

GUO Zhigang,WEI Xinghua,SHEN Bugen
（Institute of Modern Agricultural Engineering Technology,Yangtze Delta Region Institute of Tsinghua University,Jiaxing,Zhejiang 314006,China;1st author:guozhig@mail.tsinghua.edu.cn）

S511.062

A

1006-8082（2017）05-0054-05

2017－04－28