安徽省水稻化肥減施增效技術集成模式效果評估

王家寶 王文軍 張祥明 袁嫚嫚 鄔剛 孫義祥 馬朝紅

摘要?為了探索水稻化肥減施新途徑，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展，依托科技部國家重點研發(fā)計劃“化肥農(nóng)藥減施增效技術應用研究”項目，2017—2019年在安徽省不同水稻種植區(qū)開展了水稻機械旱條直播一次性施肥技術、水稻機械化秧肥同步一次性施肥技術和水稻機械穴直播一次性施肥技術模式示范研究，并對3種減肥技術模式的減肥效果進行了評估。結果表明，較常規(guī)施肥，采用化肥減施技術模式后，水稻可減肥23.2%～26.3%，同時增產(chǎn)5.9%～13.0%，氮肥利用率提升9.0%～22.0%，經(jīng)濟效益增加1?150～2?751元/hm2。各減肥技術模式對于水稻增產(chǎn)、提高肥料利用率均有顯著作用，適宜在安徽省大規(guī)模推廣。

關鍵詞?水稻;化肥減施;肥料利用率;經(jīng)濟效益

中圖分類號?S506?文獻標識碼?A?文章編號?0517-6611（2021）03-0152-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.03.042

Abstract?In?order?to?explore?a?new?way?to?reduce?the?application?of?chemical?fertilizer?in?rice?and?realize?the?green?development?of?agriculture，?relying?on?the?national?key?research?and?development?plan?of?the?Ministry?of?Science?and?Technology，?“application?research?on?the?technology?of?reducing?the?application?of?chemical?fertilizer?and?pesticide?and?increasing?efficiency”.?From?2017?to?2019，?demonstration?studies?were?carried?out?in?different?rice?planting?areas?of?Anhui?Province，?including?onetime?fertilization?technology?of?rice?mechanical?dry?strip?direct?seeding，?synchronous?onetime?fertilization?technology?of?rice?mechanized?seedling?fertilizer?and?onetime?fertilization?technology?mode?of?rice?mechanical?hole?direct?seeding?in?different?rice?planting?areas?of?Anhui?Province，?and?the?weight?loss?effect?of?three?modes?was?evaluated.?The?results?showed?that?compared?with?conventional?fertilization，?the?rice?could?reduce?fertilizer?by?23.2%?-?26.3%，?increase?yield?by?5.9%?-?13.0%，?increase?nitrogen?use?efficiency?by?9.0%?-?22.0%，?and?increase?economic?benefits?by?1?150-2?751?yuan/hm2.?The?results?showed?that?all?the?fertilizer?reduction?techniques?had?significant?effects?on?increasing?rice?yield?and?improving?fertilizer?utilization?rate，?which?was?suitable?for?largescale?promotion?in?Anhui?Province.

Key?words?Rice;Fertilizer?reduction;Fertilizer?utilization?rate;Economic?benefits

水稻是我國最重要的谷類作物之一，其種植面積為全國糧食播種面積的24%左右，達3.02×107?hm2[1]。作為糧食的“糧食”，在保障農(nóng)作物產(chǎn)量方面，化肥發(fā)揮著不可替代的作用。但化肥的過量施用所帶來的生產(chǎn)成本上升、環(huán)境退化和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全等一系列問題，已成為制約我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素[2-5]。

研究表明，通過養(yǎng)分優(yōu)化管理措施，在保證水稻產(chǎn)量的同時，氮肥可減施20%以上，化肥利用效率也有顯著提升[6]。胡時友等[7]通過集成有機肥替代、中微量元素配施、氮肥后移等技術模式，水稻產(chǎn)量、品質(zhì)以及經(jīng)濟效益均得到提升。轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的化肥施用以及水稻種植模式，推廣化肥減施增效技術是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的有效途徑[8]。

為了解決化肥施用過量和不合理施用的問題，科技部啟動了國家重點研發(fā)計劃“化肥農(nóng)藥減施增效技術應用研究”項目，分區(qū)域、分作物集成組裝化肥農(nóng)藥減量增效技術模式，創(chuàng)建不同模式下化肥減量增效示范區(qū)，帶動科學施肥技術的推廣。

筆者選取安徽省不同水稻種植區(qū)域，對集成組裝化肥農(nóng)藥減量增效技術模式效果進行評價。在不同年份、不同試驗點開展了水稻機械旱條直播一次性施肥技術、水稻機械化秧肥同步一次性施肥技術和水稻機械穴直播一次性施肥技術的集成示范。建立化肥減施增效技術效益評估監(jiān)測點，定點監(jiān)測，結合監(jiān)測數(shù)據(jù)，對化肥農(nóng)藥減量增效技術模式中化肥施用情況、化肥利用率（包括農(nóng)學效率）、作物產(chǎn)量以及經(jīng)濟效益進行評估，以期對安徽省水稻化肥減施技術的推廣提供可行性依據(jù)。

1?材料與方法

1.1?試驗地概況

安徽省地處114°54′～119°37′E、29°41′～34°38′N，屬暖溫帶與亞熱帶過渡區(qū)，年降雨量800～1?800?mm，≥10?℃積溫為?4?600～5?300?℃，一年一熟到一年三熟種植制度均有分布。于2017—2019年分別選取安徽省具有代表性的水稻種植區(qū)巢湖、明光、池州3地為監(jiān)測點，對3種水稻減肥模式進行試驗示范評價。各監(jiān)測點土壤基本理化性質(zhì)見表1。

1.2?試驗示范技術模式實施方案

于2017—2019年分別開展了水稻機械旱條直播一次性施肥技術、水稻機械化秧肥同步一次性施肥技術和水稻機械穴直播一次性施肥技術模式示范，每個示范區(qū)內(nèi)選取面積0.20～0.33?hm2的地塊，分別設置常規(guī)施肥和不施氮肥對照處理。具體實施方案見表2。

1.3?植株樣品采集及分析方法

收獲期，每個處理分別采集籽粒、秸稈樣品，測定樣品氮、磷、鉀含量，實驗室常規(guī)考種。水稻用收割機全部實收，單獨計產(chǎn)。

上述項目測定參照魯如坤[9]的方法。

1.4?相關指標計算方法

氮肥利用率按照以下公式計算：

試驗數(shù)據(jù)用Excel?2010軟件進行處理和分析。

2?結果與分析

2.1?不同技術模式對水稻產(chǎn)量構成要素的影響

由表3可知，采用減肥技術模式后，對水稻產(chǎn)量構成要素影響明顯。減肥技術模式主要是通過增加水稻單位面積有效穗數(shù)、每穗實粒數(shù)等實現(xiàn)產(chǎn)量的提升。2017—2019年，采用機械旱條直播一次性施肥技術的水稻單位面積有效穗數(shù)和每穗實粒數(shù)比不施氮肥處理和常規(guī)施肥處理分別高81.2×104/hm2、27.4×104/hm2和23.3個、0.6個;采用秧肥同步一次性施肥技術后，水稻單位面積有效穗數(shù)較不施氮肥和常規(guī)施肥處理增幅分別達24.2%和3.2%，每穗實粒數(shù)也有顯著提高;采用機械穴直播一次性施肥技術的水稻單位面積有效穗數(shù)較不施氮肥和常規(guī)施肥處理分別增加了40.5%和4.2%，每穗實粒數(shù)分別增加了19.2和6.7個。各處理水稻谷草比和千粒重差異較小。

2.2?不同技術模式對水稻產(chǎn)量的影響

不同施肥模式對水稻產(chǎn)量影響明顯，采用水稻減肥技術的處理產(chǎn)量為8?665.0～11?236.5?kg/hm2，常規(guī)施肥處理的水稻產(chǎn)量為8?015.0～9?940.5?kg/hm2。3種減肥技術模式在3年的示范中，相對于常規(guī)施肥對水稻均有不同程度的增產(chǎn)作用（圖1）。2017—2019年，旱條直播一次性施肥技術水稻產(chǎn)量相對于常規(guī)施肥處理分別增加了6.0%、9.2%、6.8%，3年平均增產(chǎn)7.3%;秧肥同步一次性施肥技術水稻產(chǎn)量比常規(guī)施肥處理3年分別增加13.0%、7.2%、6.5%，3年平均增產(chǎn)8.9%;機械穴直播一次性施肥技術水稻產(chǎn)量較常規(guī)施肥處理3年分別增產(chǎn)7.4%、8.1%、5.9%，3年平均增產(chǎn)7.1%。3種水稻減肥技術模式在3年中較常規(guī)施肥平均增產(chǎn)幅度達7.8%。

2.3?不同技術模式對水稻氮肥利用率的影響

由表4可知，不同減肥技術模式對水稻氮肥利用率的影響顯著。采用減肥技術模式后，水稻氮肥農(nóng)學效率和氮肥利用率均得到很大程度的提高。機械旱條直播一次性施肥技術氮肥農(nóng)學效率和氮肥利用率分別比常規(guī)施肥處理高7.1～8.7?kg/kg和9.0%～17.4%，3年平均高8.0?kg/kg和12.6%;秧肥同步一次性施肥技術氮肥農(nóng)學效率和氮肥利用率分別比常規(guī)施肥處理高7.3～13.3?kg/kg和16.3%～22.0%，3年平均高9.4?kg/kg和18.4%;機械穴直播一次性施肥技術氮肥農(nóng)學效率和氮肥利用率分別比常規(guī)施肥處理高6.4～9.0?kg/kg和14.2%～17.9%，3年平均高7.9?kg/kg和16.6%。3年監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，3種減肥技術模式較常規(guī)施肥模式的氮肥農(nóng)學效率和氮肥利用率分別提升了8.4?kg/kg和15.9%。

2.4?不同技術模式對水稻經(jīng)濟效益的影響

由表5可知，減肥技術模式的運用對經(jīng)濟效益的增加十分明顯，采用減肥技術模式后，主要通過節(jié)本和增收2個途徑實現(xiàn)經(jīng)濟效益的增加。2017—2019年，旱條直播一次性施肥技術模式較常規(guī)施肥處理經(jīng)濟效益分別增加了1?150、1?700和1?425元/hm2，3年平均增加經(jīng)濟效益1?425元/hm2;秧肥同步一次性施肥技術模式較常規(guī)施肥處理經(jīng)濟效益分別增加了2?751、1?216和1?226元/hm2，3年平均增加經(jīng)濟效益1?731元/hm2;機械穴直播一次性施肥技術模式較常規(guī)施肥處理經(jīng)濟效益分別增加了1?696、1?895和1?448元/hm2，3年平均增加經(jīng)濟效益1?680元/hm2。采用減肥技術模式后，水稻經(jīng)濟效益增加量在1?150～2?751元/hm2，平均可增加經(jīng)濟效益1?612元/hm2。

2.5?水稻化肥減施技術模式的推廣應用情況

上述集成技術在各示范點進行了大規(guī)模的推廣應用，在安徽省明光、巢湖、宣州、旌德、貴池建立了萬畝核心示范區(qū)5個;在明光、巢湖、宣州、旌德、貴池、全椒、潁上、霍邱、蕪湖、定遠、天長、長豐等地建立了約33.33?hm2示范片15個。累計推廣應用面積達20萬hm2以上，累計減施化肥近2萬t，增加產(chǎn)量超過1億kg，節(jié)本增收近2億元。開展培訓班次10余次，累計培訓生產(chǎn)經(jīng)營性農(nóng)民920人次，培訓農(nóng)技人員1?166人次，服務農(nóng)業(yè)新型主體160余個。組織行業(yè)專家開展觀摩評審會議近10次。

團隊依托科技部國家重點研發(fā)計劃“化肥農(nóng)藥減施增效技術應用研究”項目，與肥料企業(yè)合作開發(fā)新型肥料產(chǎn)品2個，篩選出氮高效水稻品種2個，提出稻麥（油）輪作區(qū)水稻化肥減施增效關鍵技術3項，集成水稻化肥減施增效模式2套，發(fā)布地方標準4件，發(fā)表學術論文9篇，申請發(fā)明專利8項。安徽廣播電臺直播節(jié)目2次，安徽電視臺報道3次，農(nóng)民日報、安徽日報等權威媒體進行了多次宣傳報道，促進了水稻化肥減施技術模式在全省大面積應用。

3?結論與討論

在必需元素中，作物對氮素最為敏感，當前我國農(nóng)田氮肥施用過量的現(xiàn)象也比較嚴重，氮素也是作物產(chǎn)量最主要的限制因子[10]。因此，降低農(nóng)田化肥施用的首要任務是減少氮肥的施用[11]。該研究中，采用3種水稻減肥集成技術模式，在化肥總施用量降低23.2%～26.3%的情況下，相對于常規(guī)施肥，氮肥農(nóng)學效率和氮肥利用率分別提升6.4～13.3?kg/kg和9.0%～22.0%，同時水稻產(chǎn)量也提升5.9%～13.0%。這主要是因為減肥技術模式通過集成肥料深施、緩控釋肥應用、水分管理等多種優(yōu)化養(yǎng)分管理的技術模式[12]，降低了化肥特別是氮肥損失，從而達到了提升產(chǎn)量和肥料利用效率的目的。

通過減肥技術模式的應用，可以有效降低水稻生產(chǎn)中化肥和人工的投入，進而增加經(jīng)濟效益。該研究中，采用減肥技術模式后，水稻經(jīng)濟效益增加1?150～2?751元/hm2，對節(jié)省肥料資源和減少環(huán)境污染都有積極作用。

在近幾年對化肥減施技術模式的推廣應用中，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，對實現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展有積極的促進作用。因此，大力推廣水稻減肥技術模式，在保證水稻產(chǎn)量、減少環(huán)境污染的前提下，有利于農(nóng)民經(jīng)濟效益的提升和肥料資源的節(jié)約，適宜在安徽省大面積推廣應用。

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