水肥一體化技術在晚稻上的應用效果初探

胡偉，張緊根，劉建中

(1.浙江省園林植物與花卉研究所，浙江 杭州 311251； 2.海鹽縣百勝農場，浙江 海鹽 314312；3.海鹽縣農業技術推廣中心，浙江 海鹽 314300)

水肥耦合效應有助于實現旱地作物對水肥資源的高效利用[1]。水肥一體化是水肥耦合的典型形式，在新疆的旱地水稻滴灌栽培中被推廣應用[2]，其對南方水稻同樣具有增產、提高光合作用[3]和提高品質的作用[4]，在水稻稻瘟病防治方面亦具有很好的效果，可大幅提高水稻的抗倒伏能力[5]。

水稻作為我國的主糧作物，用水量和節水潛力巨大。同時，水稻生產中肥料易隨水滲漏流失或排放污染水體[6]。而且，水肥用量過大還會增加水稻病蟲害的發生幾率。合理充分利用雨水資源，減少污水排放，提高水肥利用效率對于水稻高效綠色生產和農業面源污染治理具有現實意義[7-8]。然而，在本研究檢索范圍內還未見針對南方水稻系統的水肥一體化應用技術研究。近年來，糧食價格偏低，而勞動力成本逐年上升，能否增加水稻單位產量和減少勞務用工已經成為決定種糧大戶盈虧的重要因素。本研究選取地處浙北平原區海鹽縣的單季晚稻作為對象，研究水肥一體化微灌技術對水稻產量、品質的影響，并初步評價其節水效果，旨在為南方水稻的節本增效生產提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗地塊位于杭嘉湖平原嘉興市海鹽縣新升村百勝農場。該地四季分明，雨水充沛，河網密布。

供試單季晚稻品種為浙江農科種業公司的春優927。播種時間為2018年5月20日，7月5日開始擱田，保持田間干濕交替，防治二化螟等蟲害時田間灌滿水，11月10日收割。試驗田面積6 700 m2，土壤有機質含量較高，有效磷和速效鉀偏低，基礎地力如下：pH值6.32，有機質23.3 g·kg-1，全氮1.31 g·kg-1，全磷0.49 g·kg-1，水解性氮75.5 mg·kg-1，有效磷8.8 mg·kg-1，速效鉀70.9 mg·kg-1，陽離子交換量15.1 cmol·kg-1。

1.2 方法

微灌系統：采用河水水源，利用原有輸水管道泵送到地頭后再連接微灌系統，無需額外動力，采用φ90PE水帶作為主管，主管間距40 m，毛管為φ20三孔出流微噴帶，滴孔間距30 cm，微噴帶行距1.2 m，進、排水處均安裝水表計量。微灌所用肥料均溶解后與灌溉水同施，待田間水層2～3 cm時停止灌水。水稻全生育期內，田間盡可能多地蓄積雨水資源，減少灌溉用水量。

試驗設置總養分量相等而施肥、灌溉方式不同的2個處理。處理1為漫灌常規施肥，采用尿素(N 46%)和復合肥(N 15%、P2O515%、K2O 15%)分次撒施，全程施肥5次(返青期、分蘗期、乳熟期分別單施尿素100、150、75 kg·hm-2，拔節孕穗期、抽穗揚花期各施復合肥300 kg·hm-2)，總養分折純為N 239.5 kg·hm-2、P2O590.0 kg·hm-2、K2O 90.0 kg·hm-2，養分比例為1∶0.38∶0.38。處理2為微灌優化施肥，采用水肥一體化技術方案，在常規施肥基礎上減氮增鉀，采用微噴灌溉，灌溉時保持田間水層2～3 cm，共施肥7次(相較于處理1，返青期和抽穗揚花期的施肥次數分別增至2次，相同時期的每次肥料施用量相等)，采用尿素、磷酸一銨(N 11%、P2O544%)和粉末狀硫酸鉀(K2O 52%)，各時期的養分折純投入量分別為返青期(合計)N 75.0 kg·hm-2、P2O515.0 kg·hm-2、K2O 15.0 kg·hm-2，分蘗期N 45.0 kg·hm-2、P2O545.0 kg·hm-2、K2O 15.0 kg·hm-2，拔節孕穗期N 30.0 kg·hm-2、K2O 30.0 kg·hm-2，抽穗揚花期(合計)N 30.0 kg·hm-2、P2O515.0 kg·hm-2、K2O 37.6 kg·hm-2，乳熟期N 22.5 kg·hm-2、 K2O 45.0 kg·hm-2，合計N 202.5 kg·hm-2、P2O575.0 kg·hm-2、K2O 142.6 kg·hm-2，養分比例為1∶0.37∶0.70。

2 結果與分析

2.1 節水效果

根據田間進、排水口水表的監測數據，以及海鹽縣氣象局2018年的降水量資料(近3 a平均降水量為1 601.73 mm)，對水稻生長季，即移栽后至收獲期(5月1日至10月30日)的水量進行平衡分析。

由表1可知：處理2田塊當季灌水量為 3 588.0 m3·hm-2，較處理1少灌水2 149.5 m3·hm-2。前者的表觀耗水量為2 835.7 m3·hm-2，生長季排水量為1 842.0 m3·hm-2，實際用水量為1 746.0 m3·hm-2。相對于漫灌常規施肥而言，微灌優化施肥的用水量明顯下降，節水1 315.5 m3·hm-2，節水率達到43.0%。

表1 不同處理晚稻2018年的生長季水量平衡

注：生長季降水量已折算為單位面積的蓄水量。耗水量=生長季降水量+灌水量-排放量(播前、收后土壤儲水量視為同等值)；用水量=灌水量-排放量。

但有時會受到短時暴雨的影響，為避免田間蓄水過多淹苗傷苗則需要及時排水，另外水稻全生育期一般需防治病蟲害3次以上，蓄滿水可將稻飛虱幼蟲、螟蟲等自稻稈基部遷移至上部，從而增加防治效果，稻田灌、排水量也隨之增加，一定程度上降低了微灌的節水效果。

2.2 晚稻產量

由表2可知，處理2與處理1的水稻有效穗數相差不大，處理2的每穗實粒數較處理1增加了12.98粒，千粒重增加了0.76 g，增產6.7%，但方差分析結果顯示，以上指標的差異均未達顯著水平。

表2 不同處理的水稻產量構成

2.3 水稻經濟效益

對灌溉施肥用工進行記錄估算，綜合投入產出的經濟效益，結果如表3所示。

表3 不同處理的效益分析

注：稻谷按2.66元·kg-1計，微溉設施按2 a使用期折算成本。

微灌優化施肥的水肥用工較漫灌常規施肥降低了330元·hm-2，但肥料成本略有增加，且設施投入較高(2 250元·hm-2)，按2 a使用期分攤成本，微灌優化施肥處理的綜合收益為28 255元·hm-2，比漫灌常規施肥增加了1 184元·hm-2。可見，在本試驗條件下，稻田微灌優化施肥處理能夠節水提質增效。

3 討論

在我國鄉村振興和化肥農藥“雙減”的大背景下，水肥高效利用作為農業面源污染防控的主要舉措而受到廣泛重視[5,9]，南方稻田的水肥一體化技術只是在旱稻或水稻旱作上有所應用[10]，本研究所開展的水稻田水肥一體化微灌技術系將北方節水灌溉技術引入南方的創新應用，結果顯示，節水效果同樣顯著，減少了農田用水量。

根據海鹽縣氣象局的降水資料，6—9月降水量(晚稻生長季)2016年為950.9 mm，2017年為779.1 mm，2018年為927.7 mm，平均達到885.9 mm，

約占全年降水量的55.4%，可折算為8 859.0 m3·hm-2的蓄水量。由此可知，該地區的降水總量遠超晚稻生育期耗水量，充分蓄積利用雨水資源也應作為稻田節水的重要組成部分。

隨著生產資料和勞動力成本的不斷增加，用工難、用工貴已成為傳統農業發展的主要瓶頸，農業機械化和自動化必將成為發展方向[11]。在本試驗中，由于水肥微灌技術初期投入增加，以及稻谷價格偏低，當年的經濟效益增長不突出，但相較于傳統的漫灌施肥仍表現出省工增效的優點。長遠來看，在南方多雨地區，水肥微灌技術具有較大的推廣利用價值。