水稻3414肥效試驗分析

陳興維　車建中

[摘 要] 在重慶市長壽區新市街道新市村灰棕紫泥水稻土上開展水稻3414肥效試驗，結果表明，667 m2施氮11.66 kg、五氧化二磷4.42 kg、氧化鉀5.27 kg，可獲得較為理想的產量，即510.55～529.31 kg/667 m2，在此基礎上繼續施用增產效益不明顯。由此可見，在本地區進行水稻生產時采取合理的氮磷鉀比例配方施肥能夠有效提高水稻產量，降低生產成本。

[關鍵詞] 水稻；氮；磷；鉀；產量；肥料效應

[中圖分類號] S511.062 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2017）21-55-5

1 試驗目的及意義

水稻是重慶市長壽區主要的糧食作物，水稻在長壽區糧食生產中占據重要的地位。長期以來，由于科技、資金投入有限，不同程度地缺乏科學文化知識，對于農業生產至今沒有形成一套科學完善的施肥制度，普遍存在亂施濫用、盲目施肥的現象。按照農業部《測土配方施肥技術規范》和“3414”肥效田間試驗總體方案要求，2007年長壽區按照農業部、重慶市農業局的安排布置，在有代表性的新市街道地區進行了水稻平衡施肥“3414”小區試驗，通過試驗獲得水稻肥料效應方程和產量效應方程，研究出本地區水稻最佳施肥量和施肥方法，結合土壤養分測定，評價目前施肥方案的合理性，為提出本地區水稻最佳的氮、磷、鉀肥配比和施用量，提高肥料效益、經濟效益提供科學的理論依據。

2 材料與方法

2.1 試驗區概況及土壤理化性狀

試驗區位于長壽區新市街道新市村，東經107°6′33″，北緯29°56′55″，海拔327 m。土壤類型為水稻土土類，淹育型水稻土亞類，灰棕紫泥土屬，大土泥田土種；土壤質地為壤土，剖面構型為A-P，耕層厚度30 cm，地塊面積0.17 hm2，代表面積533.33 hm2，具有一定的代表性。試驗區灌溉能力較好，肥力水平均勻。供試土壤的基本理化性狀見表1。

2.2 作物品種與肥料

供試水稻品種為崗優88號，為本區主推品種。育秧方式屬地膜育秧，種植密度為（20+40）cm×20 cm。肥料品種為：氮-尿素（氮46%），磷-過磷酸鈣（五氧化二磷12%），鉀-氯化鉀（氧化鉀60%）。

2.3 試驗處理

試驗采用“3414”完全方案設計，即是氮、磷、鉀3因素4水平14個處理。4水平為：0水平指不施肥，作為對照處理；1水平指低肥處理；2水平指代表當地可能的最佳施肥量；3水平為高肥處理，施肥量為1水平的3倍，各小區氮磷鉀肥料用量見表2。小區面積為13.34 m2，于2007年4月25日移栽，2007年8月17日收獲。3次重復，隨機排列，小區間用土作埂，上覆塑料薄膜，作埂土取于小區外土壤，保持了小區耕作層的原狀。重復間設保護行，稻田小區之間嚴禁串灌。

表1 試驗區土壤養分指標

[指標 含量 指標 含量 pH 4.9 全鉀（g/kg） 19.100 有機質（g/kg） 14.600 堿解氮（mg/kg） 134.00 全氮（g/kg） 1.110 有效磷（mg/kg） 3.01 全磷（g/kg） 0.274 速效鉀（mg/kg） 63.50 ]

2.4 施肥方法

試驗中，70%氮肥作基肥，磷、鉀肥全部作基肥，施用方法是氮磷鉀混合均勻后耙田入泥，氮肥30%栽秧后7 d追肥，其他管理措施一致。

2.5 分析方法

2.5.1 取樣方法。試驗前取試驗地耕層土壤樣品，取11個點混合均勻取一個樣品約1 kg，試驗結束后在每個處理小區內取耕層土樣1個，室內風干，并取1、2、4、6、8處理植株和籽粒樣品，風干后進行養分分析。

2.5.2 化學分析方法。土壤樣品分析采用的是全國農業技術推廣服務中心主編的《土壤分析技術規范》第2版；植株樣品分析采用的是中國農業大學出版社鮑士旦主編的《土壤農化分析》第2版。

2.5.3 統計分析方法。采用重慶市數字農業重點實驗室開發研制的“農業試驗統計分析系統”軟件進行分析。“3414”試驗設計可以應用14個處理進行氮、磷、鉀三元二次效應方程的擬合，還可分別進行氮、磷、鉀中任意二元或一元效應方程的擬合。首先選擇三元二次效應方程模型來模擬作物產量與施肥量之間的數量關系，如果三元二次效應方程擬合不成功，再選擇二元或一元二次效應方程進行擬合。最后計算出最佳施肥量、經濟效益等參數。

3 結果與分析

3.1 氮磷鉀肥不同配比對水稻產量的影響

氮磷鉀肥不同配比下水稻產量見表2。

3.1.1 多元回歸設計3414運行結果。多元回歸方程為：

Y=352.7+84.23N+108.77P-9.50K-5.6NP+28.44NK+3.92PK-31.44N2-35.84P2-14.33K2 （1）

回歸平方和U=28 589.41，剩余平方和Q=1 122.094，檢驗值F=11.323 83（F0.05=5.999，F0.01=14.659），剩余標準差S.D.S=16.748 8，相關系數R=0.980 9，方程檢驗值F達到了顯著性水平，說明產量與氮、磷、鉀的施用量呈顯著相關（見表2）。根據肥料效應方程分析，確定了氮、磷、鉀最高和最佳施肥量、產量及其氮、磷、鉀比例。即最高經濟產量為510.29 kg/667 m2，最佳經濟產量為502.92 kg/667 m2；最高產量施肥量為667 m2應施氮12.0 kg、五氧化二磷4.5 kg、氧化鉀6.0 kg，最佳產量施肥量為667 m2應施氮9.0 kg、五氧化二磷4.5 kg、氧化鉀3.0 kg，氮肥以667 m2施9.0 kg為最佳，1 kg純氮增產水稻9.52 kg，增產值16.18元。磷肥以667 m2施五氧化二磷4.53 kg較適宜，1 kg五氧化二磷增產水稻16.84 kg，增產值28.63元。鉀肥以667 m2施氧化鉀3.0 kg較適宜，1 kg氧化鉀增產水稻8.23 kg，增產值14.00元。

3.1.2 氮磷鉀的單因素肥料效應。通過方程（1），可以得到氮磷鉀三因素的單因素效應方程，結果如下：

Y=352.7+84.23N-31.44N2 （2）

Y=352.7+108.77P-35.84P2 （3）

Y=352.7-9.50K-14.33K2 （4）

通過單因素效應方程（2）（3）（4），可以作氮磷鉀三種肥料的單因互效應圖，見圖1。

圖1結果表明，氮磷鉀是影響水稻產量的主要因素，在0～2.5個施肥水平范圍內，氮磷鉀三因素中影響效益是磷>氮>鉀。但是，隨著施肥水平的提高，氮磷鉀的影響效果呈現降低的趨勢。

由于方程鉀的一次項系數為負，為非典型效應方程，所以應進一步對方程進行擬合。

3.2 一元二次方程的擬合

根據處理2、3、6、11在最佳PK條件下計算氮肥用量，利用處理4、5、6、7在同一NK條件下計算磷肥用量，利用處理8、9、6、10在同一NP條件下計算鉀肥用量。此外，對方程進行擬合，可以看出氮、磷、鉀肥施用量與產量的擬合程度均達到了極顯著相關關系（見表4）。

由一元二次方程及邊際效益的計算結果可以看出（見表5），最高產量為510.59～529.32 kg/667 m2，最佳產量為510.55～529.31 kg/667 m2，最高肥料用量氮、磷、鉀分別為11.85、4.46、5.36 kg，最佳施肥量氮、磷、鉀分別為11.66、4.42、5.27 kg。

3.3 施用氮磷鉀肥的增產效果和經濟效益分析

根據表2的水稻實產結果，對氮磷鉀肥施用條件下的產量和經濟效益分別進行分析。在經濟效益分析中，氮磷鉀肥的價格分別按氮4.1元/kg、五氧化二磷3.5元/kg、氧化鉀4.0元/kg計算，水稻籽粒價格按1.7元/kg計算。

通過對水稻氮肥的試驗效果分析（見表6），施用氮肥顯著地提高了水稻產量，增產率可達23.36%～41.97%，在施氮量0～12 kg/667 m2范圍內，隨著施氮量的增加，產量相應提高，純收入增加。結果表明，氮肥的施用能明顯提高產量并能增加經濟效益。

通過對水稻磷肥的試驗效果分析（見表7），施用磷肥顯著地提高了水稻產量，增產率可達17.24%～21.55%，在施磷量0～6 kg/667 m2范圍內，隨著施磷量的增加，產量相應提高，純收入相應增加。結果表明，磷肥的施用能明顯提高產量并能增加經濟效益。

通過對水稻鉀肥的試驗效果分析（見表8），施用鉀肥顯著地提高了水稻產量，增產率可達6.24%～17.07%，在施鉀量0～6 kg/667 m2范圍內，隨著施鉀量的增加，產量相應提高，純收入相應增加。結果表明，鉀肥的施用能明顯提高產量并能增加經濟效益。

4 建立土壤養分豐缺指標

根據土壤養分豐缺指標法（75%和95%），建立土壤養分豐缺指標。用缺素區產量占全肥區產量的百分數即相對產量的高低來計算土壤養分的豐缺狀況。當相對產量≤50%時，為極低；當相對產量為50%～75%時，為低；當相對產量為75%～95%時，為中；當相對產量≥95%時，為高。本試驗條件下土壤豐缺指標見表9。

缺氮的相對產量=處理2的相對產量/處理6的相對產量×100%=70.44%，50%<70.44%<75%，說明土壤全氮的含量指標為低；缺磷的相對產量=處理4的相對產量/處理6的相對產量×100%=82.27%，75%<82.27%<95%，說明土壤速效磷的含量指標為中；缺鉀的相對產量=處理8的相對產量/處理6的相對產量×100%=85.42%，75%<85.42%<95%，說明土壤速效鉀的含量指標為中。

5 肥料利用率

水稻植株和籽粒中的氮磷鉀含量具體體現了水稻對養分的吸收情況，也是計算試驗肥料利用率的重要依據。水稻植株和籽粒氮磷鉀含量、籽粒產量及莖稈產量見表10，水稻各部分吸收氮磷鉀含量見表11。

由表12可知，每生產100 kg水稻需要氮1.57～3.18 kg，平均需氮量為2.34 kg；每生產100 kg水稻養分需要磷0.52～1.83 kg，平均需磷量為0.76 kg；每生產100 kg水稻養分需要鉀1.17～3.28 kg，平均需鉀量為1.98 kg。

根據水稻養分吸收量，利用如下公式計算肥料利用率：肥料利用率/%=[施肥區農作物吸收養分量（kg/667 m2）-缺素區農作物吸收養分量（kg/667 m2）]/[肥料施用量（kg/667 m2）×肥料中養分含量/%]×100%。由表12數據計算得到水稻對氮肥的利用率為53.14%，磷肥利用率為70.06%，鉀肥利用率為132.61%。

6 結論

①施氮水稻最高經濟產量為510.59～529.32 kg/667 m2，最佳經濟產量為510.55～529.31 kg/667 m2；最高產量施肥量是667 m2應施氮11.85 kg、五氧化二磷4.46 kg、氧化鉀5.36 kg，最佳產量施肥量是667 m2應施氮11.66 kg、五氧化二磷4.42 kg、氧化鉀5.27 kg；最高施肥量的比例為1.00∶0.38∶0.45；最佳施肥量的比例為1.00∶0.38∶0.45。

②通過計算土壤養分狀況，土壤養分豐缺指標是土壤全氮含量為低，速效磷和速效鉀含量為中。

③通過計算肥料利用率可知，水稻對氮肥的利用率為53.14%，磷肥利用率為70.06%，鉀肥利用率為132.61%。

④每生產100 kg水稻，需要氮1.57～3.18 kg，平均需氮量為2.34 kg；需要磷0.52～1.83 kg，平均需磷量為0.76 kg；需要鉀1.17～3.28 kg，平均需鉀量為1.98 kg。