精確施肥對水稻產量及氮肥利用率的影響

鄭網宇，陳功磊，馮冰，汪吉東

（1.丹陽市土壤肥料技術指導站，江蘇 丹陽 212300；2.江蘇省農業科學院農業資源與環境研究所，江蘇 南京 210000；3.農業農村部江蘇耕地保育科學觀測實驗站，江蘇 南京 210014）

精確農業，是美國在20世紀80年代初提出來的概念，其涉及到精確播種、精確施肥、水分管理、作物病蟲害防治和雜草防治、精確收獲等多個農業生產環節[1]。精確施肥是實施精確農業的重要內容之一，是以作物生長模型、作物營養專家系統為支持，以高產、優質、環保為目的的變量處方施肥理論和技術[1，2]。水稻是我國主要農作物，其長期存在施肥不平衡，肥料施用量高，肥料投入結構不合理等現象。施肥量增加導致成本提高，肥料利用率低，進而導致農業面源污染。實施水稻精確施肥技術，既可顯著降低氮肥用量，也可有效提高水稻產量，改善稻米品質，提高水稻綜合生產能力，并保護環境、減少污染[3]。以往，前人已針對水稻作物開展了部分精確施肥研究[3-6]。然而，針對在不同的土壤肥力特性，水稻作物的精確施肥的效果如何，還不太明確。本研究針對不同土壤供肥能力，開展精確施肥對水稻作物的產量、100kg籽粒產量吸N量和肥料利用率的影響，為驗證精確施肥效果，構建水稻精確施肥模型提供數據支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2013年-2016年度，在鎮江市丹陽市13個鄉鎮97個試驗點實施。供試土壤類型有黃泥土、粉沙土。供試水稻品種主要有武粳15、鎮稻413、武運粳23等。供試肥料品種為尿素（含N46%）、過磷酸鈣（含P2O512%）、氯化鉀（含K2O60%）。

1.2 試驗設計

2013、2014年設無氮區、精確施肥區、習慣施肥區3個處理；2015、2016兩年增設無磷區、無鉀區、精確施肥區、有機無機配合區等處理。小區面積無氮區、無磷區、無鉀區一般為30～60m2，其它處理66～200m2。各處理間支埂包膜隔離（埂寬30 cm、高30 cm）隔離，四周設1～2m保護行，無氮對照區置于進水口附近。精確施肥區，按目標產量和地力等級確定氮肥用量，磷鉀肥按高產要求使用（表1）。無氮區，為不施N肥，P、K肥同精確施肥區；無磷區，為不施P肥，N、K肥同精確施肥區；無鉀區，為不施K肥，N、P肥同精確施肥區；習慣施肥區，為N、P、K均按當地習慣施用。肥料運籌按氮肥基蘗肥50%（基肥60%、分蘗肥40%），穗肥40%（分二次用，倒4葉施促花肥80%、倒2葉施保花肥20%）；磷鉀肥一次性作基肥。

表1 測土配方施肥區肥料用量表（kg/667m2）

2 結果與分析

2.1 不同土壤基礎肥力水平對水稻產量的影響

不同土壤基礎肥力水平的各試驗區水稻產量情況，見表2、表3。97個試驗點無氮基礎地力水稻平均產量為433.2kg/667m2，不同土壤類型無氮基礎肥力對水稻產量有一定差異，粉沙土種植水稻的平均產量為395.2kg/667m2，黃泥土平均產量448.7kg/667m2，黃泥土明顯高于粉沙土。粉沙土試驗點28個，高等地力（≥450kg/667m2）試驗點4個，占14%，水稻平均產量505.0kg/667m2；中等地力（400～450kg/667m2）試驗點10個，占36%，水稻平均產量420.3kg/667m2；低等地力（350～400kg/667m2）試驗點8個，占29%，水稻平均產量374.7kg/667m2；極低等地力（＜350kg/667m2）試驗點6個，占21%，水稻平均產量307.3kg/667m2。黃泥土試驗點69個，高等地力試驗點15個，占22%，平均產量529.8kg/667m2；中等地力試驗點19個，占28%，平均產量470.3kg/667m2；低等地力試驗點24個，占35%，平均產量420.9kg/667m2；極低等地力試驗點11個，占15%，平均產量361.2kg/667m2。

表2 主要土壤類型無氮區基礎肥力對水稻產量的影響（kg/667m2）

無磷、無鉀區基礎肥力對水稻產量的影響，見表3。無磷基礎地力試驗區共17個，水稻平均產量550.3kg/667m2，其中高等地力試驗點3個，水稻平均產量621.1kg/667m2；中等地力試驗點6個，水稻平均產量569.0kg/667m2；低等地力試驗點6個，水稻平均產量529.7kg/667m2；極低等地力試驗點2個，水稻平均產量449.9kg/667m2。無鉀基礎地力試驗區共17個，水稻平均產量550.3kg/667m2，其中高等地力試驗點6個，水稻平均產量624.2kg/667m2；中等地力試驗點5個，水稻平均產量569.5kg/667m2；低等地力試驗點3個，水稻平均產量525.7kg/667m2；極低等地力試驗點3個，水稻平均產量452.7kg/667m2。

表3 無磷、無鉀區基礎肥力對水稻產量的影響 （kg/667m2）

2.2 精確施肥對水稻產量的影響

本試驗條件下，不同處理對水稻產量的影響，見表4。習慣施肥試驗區水稻平均產量為556.3kg/畝，精確施肥試驗區水稻平均產量達584.1kg/667m2，比習慣施肥試驗區增產5.0%。其中，高等地力試驗區水稻平均產量達602.3kg/667m2，和目標產量吻合率達87.9%；中等地力試驗區水稻平均產量達582.8kg/667m2，和目標產量吻合率91.8%；低等地力試驗區水稻平均產量達567.2kg/667m2，和目標產量吻合率97%。

表4 不同處理對水稻產量的影響（kg/667m2）

2.3 不同產量極差百公斤籽粒吸氮量和氮肥當季利用率

試驗期間，各試驗區水稻不同產量極差百公斤籽粒吸氮量和氮肥當季利用率情況見表5。隨水稻產量水平提高，水稻植株總吸N量呈逐漸增加趨勢。其中，畝產650kg及以上的水稻植株總吸N量最高，達14.2kg/667m2。隨水稻產量水平提高，施肥區百公斤籽粒吸氮量呈逐漸下降趨勢。施肥試驗區水稻作物氮肥當季利用率平均為25.9%。當水稻產量＞600kg/667m2時，氮肥利用率最高，達29.3%。不同處理氮肥利用率有明顯差異，精確施肥區平均28.2%，習慣施肥區平均23.7%，精確區比習慣區高4.5個百分點。

表5 不同產量極差百公斤籽粒吸氮量和氮肥當季利用率匯總表

3 結語

（1）不同土壤肥力水平顯著影響水稻作物產量。不同土壤類型無N基礎地力產量有明顯差異，黃泥土平均產量為448.7 kg/667m2，粉沙土平均產量為395.2 kg/667m2。不同產量極差總吸N量隨產量增加而增加，施肥區平均12.2 kg/667m2，無N區平均7.2 kg/667m2。百公斤籽粒吸N量隨產量增加而減少。

（2）精確施肥能夠提高水稻產量，提高肥料利用率。精確施肥區平均產量、平均氮肥利用率分別為584.1 kg/667m2、28.2%，比習慣區增產5.0%、提高4.5個百分點。

（3）不同土壤肥力顯著影響精確施肥的效果。地力越低，水稻實際產量與所設計的目標產量吻合率越高。