機插側深施肥條件下不同減氮梯度對水稻產量及種植收益的影響

沈欣 辛景樹* 殷廣德 陳莉萍 劉金偉 周璇 張賡

（1 全國農業技術推廣服務中心，北京100125；2 江蘇省耕地質量與農業環境保護站，南京210036；3 儀征市耕地質量管理站，江蘇 儀征211400；4 儀征市新集鎮農業綜合服務中心，江蘇 儀征211400；第一作者：1164848821@qq.com；*通訊作者）

水稻是我國第二大糧食作物，2019 年水稻播種面積2 966.67 萬hm2，占糧食總播種面積的18.08%，稻谷產量2.096 億t，占糧食總產量的31.57%。提高水稻綜合生產能力是保證我國糧食安全的重要舉措。充足的氮肥投入是保證水稻產量的前提[1]。但在追求水稻穩產增產的過程中，部分地區過量施氮、施肥方式和運籌不合理等現象依然存在，長三角地區水稻氮肥過量施用尤為突出。農戶調查數據顯示，2018 年江蘇省水稻平均產量為8.84 t/hm2，化學氮肥施用量（折純）平均270.00 kg/hm2，水稻氮肥偏生產力為32.70 kg/kg，顯著低于泰國（43.00 kg/kg）、菲律賓（49.00 kg/kg）和日本（73.00 kg/kg）[2-3]。在我國，目前大部分地區在水稻生產過程中的施肥方式以人工表施淺施或機械拋灑為主，在強降雨、大水漫灌和大風條件下，導致氮素大量損失，帶來了資源的浪費與環境污染。水稻機插側深施肥是一種與機插秧作業配套的機械深施技術，在水稻機械插秧的同時采用水稻側深施肥器將顆粒狀的肥料（配方肥或緩控釋肥）定位、定量、均勻地施于秧苗側面3.0～5.0 cm 處，施肥深度4.0～5.0 cm。研究表明，側深施肥技術在減氮省工方面發揮了巨大作用[4-5]，但有關該技術在長江下游單季稻區所取得的具體節肥效果、適宜減氮比例研究較少。本研究以南粳5055 水稻為供試品種，在江蘇省儀征市研究了在不同減氮梯度下應用側深施肥技術對水稻產量、產量構成因素及成本收益的影響，為該技術更好地在農業生產中推廣應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于2019 年6—11 月在儀征市新集鎮新集村進行，前茬作物小麥。試驗田排灌條件較好，土壤類型為棕淤泥土，0～20 cm 土層的土壤基礎理化性質為：pH值6.20，有機質25.3 g/kg，全氮1.54 g/kg，有效磷20.7 mg/kg，速效鉀106.0 mg/kg。

1.2 供試材料

供試水稻品種為南粳5055。供試肥料：緩控釋肥為專用控釋摻混肥料（26-10-12）、普通復合肥（18-10-14）、過磷酸鈣（P2O512%）、氯化鉀（含K2O 60%）、尿素（含N 46%）。所用機插秧側深施肥機械型號為久保田FSPV6。

1.3 試驗設計

試驗采用單因子設計，除氮肥用量不同外，各處理磷鉀肥用量均相同，即P2O5111.0 kg/hm2、K2O 201.0 kg/hm2。根據氮肥梯度設5 個處理：CK，水稻全生育期施N 313.5 kg/hm2；A（減氮10%），水稻全生育期施N 280.5 kg/hm2；B（減氮20%），水稻全生育期施N 252.0 kg/hm2；C（減氮30%），水稻全生育期施N 217.5 kg/hm2；D（減氮40%），水稻全生育期施N 190.5 kg/hm2。每個處理3 次重復。

CK 肥料施用采用“一基兩追”方式，即分基肥、分蘗肥及穗肥3 次施用。其他處理施肥采用“一基一追”，即分基肥和穗肥2 次施用。CK 基肥（普通復合肥、過磷酸鈣）、分蘗肥（尿素）、穗肥（氯化鉀、尿素、普通復合肥）均為人工撒施。A、B、C、D 處理基蘗肥（專用緩控釋肥、過磷酸鈣）采用側深機施，穗肥（氯化鉀、尿素）為人工撒施。相應處理磷肥作基肥一次施入，分蘗肥于機插后7 d 施用，穗肥于倒4 葉期施入。小區面積100 m2，隨機排列。小區四周設保護行，小區間及四周筑40 cm左右高的土埂并用雙層薄膜包埂分隔，各小區單設灌排水口。秧苗在秧齡18 d 左右時選用帶有側深施肥裝置的高速插秧機進行栽插，栽插規格為行距30 cm、株距12 cm，每667 m2插1.85 萬叢、每叢插4 苗左右。機插時薄水活棵；分蘗期建穩定的淺水層；在有效分蘗臨界葉齡的前1 葉齡，莖蘗數達預期有效穗80%時排水擱田；拔節至成穗期濕潤灌溉、干濕交替；收獲前6 d左右斷水。病蟲草害防治同大面積生產一致。具體試驗處理及肥料運籌見表1。

1.4 測定項目及方法

水稻成熟期每小區隨機抽樣調查50 叢，計算有效穗數，取10 叢調查每穗粒數及結實率，取1 000 實粒重復3 次稱重求取千粒重，計算理論產量。成熟期各處理實割50 叢，脫粒去雜曬干稱重計算實際產量。

2 結果與分析

2.1 不同氮肥處理對南粳5505 產量、產量構成因素及氮肥偏生產力的影響

由表2 可見，CK 穗粒數最高，但空癟粒數較多，結實率最低。采用緩控釋肥側深施肥的處理結實率均高于CK，其中處理B 結實率最高，為97.61%，較CK 提高3.31 個百分點。

表1 各處理肥料用量及運籌

表2 各處理水稻產量構成因素及氮肥偏生產力

與CK 相比，A、B 處理水稻有效穗數無顯著性差異，說明應用側深施肥技術能夠在適量減氮的前提下保證水稻有效分蘗。實地測產數據顯示，不同施肥處理水稻籽粒產量為7.62～9.90 t/hm2。其中處理A 產量最高為9.90 t/hm2，較CK 增產0.45%，差異達顯著水平。處理D 產量最低，較CK 降低16.56%，差異達顯著水平。處理B 與處理C 產量較CK 分別降低了3.80%、14.47%，差異均達顯著水平。因此，在水稻側深施肥技術應用中不能過度減氮，避免因施氮量過低導致減產。綜合理論產量與實際產量分析，處理A 在減少施肥次數的同時實現了減氮增產。

氮肥偏生產力是單位氮肥養分生產的作物籽粒產量，是衡量水稻生產過程中氮肥產出效率的重要指標，是從農業生產的角度對氮肥利用效率的評價，其值可以表征特定地區提高肥料利用率的潛力。由表2 可知，側深施肥處理水稻氮肥偏生產力均顯著高于CK，提高了16.9%～32.41%，其中，D 處理水稻氮肥偏生產力最高，較CK 提高了32.41%，A 處理與B 處理間無顯著性差異。

2.2 不同氮肥處理的成本收益分析

除施肥、插秧作業外，各處理其他農事操作保持一致，因此在本研究中只考慮各處理間插秧、施肥環節成本差異。由表3 可知，處理A 較CK 增收1.5%，其他側深施肥處理利潤均低于CK。側深施肥處理水稻插秧施肥環節作業與肥料總成本較CK 高8.0%～19.0%，側深施肥專用控釋摻混肥售價較普通復合肥高1 650 元/t，總肥料成本較CK 高13.0%～28.0%。與CK 相比，側深施肥處理在插秧與施基肥環節作業費高8%，由于少了1 次追肥作業，追肥環節較CK 低150 元/hm2，側深施肥處理在插秧、施肥環節作業成本較CK 低12.2%。說明應用側深施肥技術收益提高不顯著或造成收益降低的原因主要在于專用控釋摻混肥料價格遠高于普通復合肥。

表3 各處理水稻成本及收益

3 討論

水稻是以分蘗奪取高產的作物，有效穗數、每穗粒數和粒重是水稻產量構成的三要素。本研究顯示，側深施肥在減氮10%～20%時水稻有效穗數與農民習慣施肥相比沒有顯著差異，側深施肥各處理水稻結實率均高于習慣施肥處理，這與朱從樺等在等氮量條件側深施用緩控釋肥，水稻結實率低于尿素撒施的結果不一致[6]。鐘雪梅等[7]以湖南雙季稻為研究對象，對比了農民習慣施肥與機插同步一次性減氮10%～40%處理，發現機插同步一次性減氮處理水稻有效穗數、結實率均高于習慣施肥處理，這與本研究結果基本一致。然其發現，側深施肥減氮處理水稻穗粒數均低于側深施肥不減氮處理，這與本研究結果不一致。這可能與供試土壤、水稻品種、種植制度和施肥水平等差異有關。

本研究表明，側深施肥減氮10%、20%處理水稻理論產量較農民習慣施肥處理無顯著性差異，減氮10%處理水稻實際產量均高于其他處理。劉汝亮[8]研究顯示，在施氮量降低10%～20%的條件下，東北寒地水稻采用控釋氮肥側條施用技術不會降低水稻產量，當氮肥減量30%時，水稻籽粒產量顯著降低。這均表明了在磷鉀投入量不變的前提下，側深施用控釋摻混肥料可在適量減氮的同時保證水稻產量穩定或增產。有研究顯示，機插秧同步側深施用同種專用緩控釋肥（26-10-12）減基蘗肥10%處理，水稻產量較習慣施肥處理增產9.0%，繼續降低基蘗肥施用量則會造成減產[9]，這與本研究結論一致。此外，全國農業技術推廣服務中心在該地區開展的水稻側深施肥技術集成示范結果顯示，在目標產量為9 000 kg/hm2的中高產田，應用水稻側深施肥技術可實現施氮量由315 kg/hm2降低到225 kg/hm2而不減產[10]。由此可以看出，在該研究的基礎上再次優化養分運籌，可實現氮肥投入量進一步降低。

施氮量能夠顯著影響氮肥偏生產力。農戶調研數據顯示，全國農戶水稻生產的平均產量、施氮量以及氮肥偏生產力分別為7.14 t/hm2、0.214 t/hm2和37.00 kg/kg。江蘇省水稻單產雖然比全國農戶平均水平高16.52%，然而其施氮量也高于全國平均水平，導致氮肥偏生產力偏低[11]。本研究表明，側深施肥處理水稻氮肥偏生產力較農民習慣施肥處理提高16.90%～32.41%。這與易茜等在川西平原機插稻上的研究結論一致[12]。楊成林等研究了等[9，13]養分投入下不同養分運籌模式水稻側深施肥對水稻氮肥偏生產力的影響，結果表明，所有側深施肥處理均極顯著高于習慣施肥處理，側深施肥各處理間差異未達顯著水平，其中“一基一追”模式較習慣施肥處理提高了20%，但在減氮30%、40%時造成了水稻減產，且造成了對土壤氮的過度消耗。因此，應綜合水稻產量與偏生產力綜合衡量最佳推薦施肥量。

側深施肥技術的應用能否提高水稻種植者的收益是該技術能否被種植戶接納的決定性因素。已有研究表明，在磷鉀投入量一致的情況下，側深施肥減氮15%處理水稻種植效益最高，較習慣施肥處理增收1 182.33元/hm2，增幅7.51%[5,14]。季雅嵐等[15]研究表明，側深施肥基蘗肥減施10%處理種植效益較習慣施肥提高1 020元/hm2，其生產成本較習慣施肥高，但由于產量提高，故種植收益提高，這與本研究結果基本一致。由此可見，雖然側深施肥種植模式肥料成本均較習慣施肥模式高，但合理養分運籌帶來的增產和施肥次數減少帶來的用工作業成本的降低，一定程度上抵消了肥料直接成本增加部分，能夠給農民帶來更高的收益。

4 結論

在供試條件下，較習慣施肥減氮10%～20%時應用水稻側深施肥技術能夠提高水稻結實率，保證水稻有效分蘗。側深施肥減氮處理水稻氮肥偏生產力較農民習慣施肥處理提高16.90%～32.41%。在較習慣施肥減氮10%時側深施肥既能穩產又能降本，還能減少過量施氮對環境造成農業面源污染的風險。由于專用緩控釋肥料單位價格相對較高，建議通過財政適當補貼方式調動農戶使用的積極性，以加快該技術的推廣應用。