減氮減藥栽培對灘涂水稻產量和效益的影響

顏淑云，于洪喜，袁嘉琦，周根友，陳澎軍，汪 波*

（1.江蘇海安市老壩港濱海新區農業農村和社會事業局，江蘇 海安 226600；2.江蘇農墾農業環境與產品質量檢測中心，江蘇 南京 210019；3.江蘇沿江地區農業科學研究所，江蘇 南通 226012；4. 濱海鹽堿地生態改良與可持續利用工程技術創新中心，江蘇 南通 226300）

中國沿海灘涂總面積達217萬hm2，居世界前列［1-3］。灘涂開發利用可提高耕地儲備面積，是有效解決我國人均耕地少、保障糧食安全、推進農業現代化的重要途徑之一。水稻是我國重要的糧食作物，其產量直接影響我國的糧食安全。因此，利用水稻水生性強的特點來進行灘涂種植，發展灘涂耐鹽水稻產業，對于緩解爭地矛盾、提高灘涂產出、優化農業生產結構、改善生態環境、增加農民收入等方面具有重要的戰略意義［4］。江蘇沿海灘涂總面積68.7萬hm2，占全國1/4以上，且仍以每年1334 hm2的速度上升，加之該地區淡水資源豐富，沿海灘涂開發利用具有得天獨厚的條件，是我國東部地區最具潛力、最有價值的土地后備資源［1,4］。土壤鹽堿是灘涂區域水稻生長最重要的限制因素，江蘇灘涂總體呈現土壤鹽堿含量高、有機質含量低、缺氮、貧磷、富鉀的現狀。水稻產量與養分吸收利用密切相關，因此，科學合理施肥是有效改良土壤、培肥鹽堿地土壤肥力、促進水稻增產的重要途徑。目前，江蘇沿海灘涂耐鹽水稻生產以正常田塊的常規栽培技術規程為主，過度依賴化肥農藥，肥料利用率低，致使土壤鹽漬化加重、病蟲害多發，最終導致農作物減產、灘涂環境惡化、對農業經濟和生態環境造成嚴重的破壞［5-8］。

氮肥和農藥的用量相伴而生，重施氮肥致使水稻田間壅蔽、莖稈纖細，造成病蟲害多發、防治困難，需要更多的農藥防治，這就意味著增加氮肥用量勢必會提高農藥的用量，形成“肥藥雙增”的惡性循環［5］，不僅會導致生產成本上升，影響農民的種糧積極性，還給糧食生產安全和生態環境帶來巨大威脅，嚴重制約著農業可持續發展。因此，采用科學合理的栽培技術，優化栽培措施，科學精準地施肥用藥，提高利用效率，構建灘涂耐鹽水稻“肥藥雙減”的栽培模式，對保護灘涂生態環境、保障糧食安全均具有重要意義［9-11］。

1 材料和方法

1.1 試驗區概況

2021年，本試驗區位于江蘇省海安市老壩港灘涂圍墾區，地處我國東部沿海地區，擁有豐富的泥沙沉積物來源，屬于亞熱帶海洋性季風氣候，降雨主要集中在6—8月，雨熱同季，四季分明，年均降水量為1051.0 mm，年均氣溫14.6 ℃。圍墾后土地主要用于農、漁業開發，以及少量林業和工業。主要種植作物有水稻、小麥、油菜、玉米和大豆，采用一年兩季輪作模式。研究區土壤發育為海相沉積物母質，土壤質地以粉砂為主，土壤類型為典型的粉砂淤泥質海岸鹽漬土。0～20 cm深度的土壤理化性質：pH值8.14，有機質含量11 g/kg，全氮含量1.2 g/kg，堿解氮含量40 mg/kg，有效磷含量18 mg/kg，速效鉀110 mg/kg，電導率4.2 dS/m。

1.2 試驗設計

試驗采用機插穴盤育秧，供試品種為南粳5055，共設10個處理（表1）。稻田常規施藥（C）根據當地種植農戶用藥習慣噴施，防治方式為人工防治，根據當地習慣進行防治，分別為秧田期2次、分蘗期1次、拔節期1次、孕穗期1次、揚花期1次，合計為6次。減藥處理（J）根據植保部門病蟲情報為主，病蟲害防治：在水稻秧田期1次、分蘗期1次、孕穗期1次、揚花期1次，合計為4次。結合田間病害發生情況進行防治，掌握水稻生長期病蟲害發生規律，充分利用病蟲害預測預報體系，以期完善精準施藥技術、病蟲草害防治技術。

表1 各處理的施氮方式、氮肥種類、氮肥用量和施藥次數

試驗設計P2O5、K2O施用量均為3 kg/667 m2，磷、鉀肥以基肥形式一次性施入。試驗不設重復，每個處理面積為10 m×10 m=100 m2，處理之間用田埂分隔，上覆黑色薄膜，埂寬0.3 m，不同處理間留有寬2 m的保護行，每處理間單獨進排水。施氮量為換算后的純氮量，基施氮肥折算為化肥或有機肥，等氮量施入，有機肥氮含量以速效氮計算。此外，其中以處理3（N100CPC）為常規對照（CK）。田間管理措施和指標測定必須在同一天內完成。在苗數達到計劃有效穗數的85%時開始曬田控苗，其余田間管理按當地高產栽培技術措施進行。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 產量及其構成因子的考察 成熟期每個處理取30穴代表性稻株，測定每穗總粒數、結實率、千粒重。各處理均按實收計產。

1.3.2 水稻病蟲害的調查 本試驗調查在田間自然發病情況下水稻病蟲害發生對氮肥和施藥次數響應的差異，以期為灘涂水稻病蟲害防控提供參考與理論依據。病蟲害的調查參照《農藥田間藥效試驗準則》的方法進行［12］。

二化螟：每處理采取對角線5點取樣，每點20穴，共100穴。計算枯心率。

差別化模式是指根據購房面積提供全額住房公積金貸款和組合貸款，目的是解決職工基本住房需求。以湖南益陽為例，該市自2014年1月起開始實施差別化貸款政策，如購房者為解決基本需求購買面積在120 m2（非中心城區130 m2）以下住房的，由公積金中心提供全額貸款。如超出該面積，由公積金中心聯合指定商業銀行為購房者提供組合貸款，雙方出資比例為1∶1，總額度不超過70萬元，貸款利率分別執行公積金和商業銀行各自標準。

稻縱卷葉螟：每處理采取5點取樣法，每點5穴，共計25穴，調查記錄樣點內稻縱卷葉螟卷苞，計算卷葉率。

稻飛虱：每處理采用5點取樣法，每點5穴，共計25穴，用盆拍法統計盆內稻飛虱數，計算稻飛虱總頭數。

水稻紋枯病：每處理均采取5點平行跳躍式取樣，每點調查相連的10穴，每處理調查50穴，記錄病穴數和病級。

稻瘟病或穗穗頸瘟：每處理對角線 5點取樣，每點調查5穴，進行病情分級。計算病情指數。

1.3.3 各項成本統計 主要包括：種子、肥料、農藥、用工、機械費、灌溉費、地租等費用。

1.4 計算公式

枯心率(%)=枯心數/總調查株數×100%

卷葉率(%) =卷葉數/總葉數×100%

病情指數=∑各級病穗數×相對級數值/(調查總穗數×9)×100

氮肥農學利用率(%)＝（施氮區產量－空白區產量）/施氮量×100%

氮肥偏生產力(kg/kg)＝稻谷產量/施氮量

1.5 統計分析

采用 Excel 2003軟件處理數據和繪表，進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理的減氮減藥對產量及產量構成的影響

由表2可以看出，不同減氮減藥措施對水稻產量和產量構成的影響不同。在常規用藥下，產量及產量構成的影響大小表現為常規施肥＞基肥有機肥替代減氮＞機插秧側深施肥減氮＞常規施肥減氮＞不施氮肥，表明在灘涂施入有機肥替代減少氮肥用量情況下，可保證減氮不減產，機插秧側深施肥減氮產量略有降低，常規施肥減氮后減產明顯，減產3.59%；在常規減藥下，產量及產量構成的影響大小表現為基肥有機肥替代減氮＞機插秧側深施肥減氮＞常規施肥＞常規施肥減氮＞不施氮肥，表明在灘涂水稻種植中，減藥會導致常規施肥減產。基肥有機肥替代減氮表現為稻株抗病蟲能力強，可能是因為有機肥中含有多種微量元素有利于提高灘涂耐鹽水稻的抗性。機插側深施肥由于前期肥效緩慢釋放，植株不會出現旺生長。常規施肥由于施肥量大，植株快速生長易造成田間壅蔽，導致病害蟲多發。常規施肥減氮則由于氮肥減量后氮肥量不足，導致植株生長緩慢，產量降低。

表2 不同處理對產量及產量構成的影響

同一氮肥處理下表現為用藥＞減藥，即減少用藥次數均會造成減產，但不同處理間的降幅不同，表現為不施氮肥＞基肥有機肥替代減氮＞機插秧側深施肥減氮＞常規施肥減氮＞常規施肥，表明減少用藥次數會對產量造成負面影響，但是減藥對不同施氮處理的影響不同，表現為施氮量越低，減產幅度越小，常規施氮下減產最高達5.98%，不施氮肥減產幅度僅為1.35%。

2.2 不同處理對氮肥利用效率影響

由表3可以看出，減氮提高了灘涂耐鹽水稻的氮肥利用效率和氮肥偏生產力，而減藥則降低了氮肥利用效率，不同減氮栽培措施下表現為基施有機肥替代減氮＞機插秧側深施肥減氮＞常規施肥減氮＞常規施肥，表明灘涂基施有機肥更能提升氮肥利用效率，緩控肥具有類似的功效，通過養分的緩慢釋放減少氮肥的損失而提高氮肥利用效率。常規施肥減氮中氮肥優先滿足籽粒的生長需求，減少無效養分的消耗，雖有流失但養分利用效率有所提升。常規施肥中氮素充足則易造成水稻植株旺長，且損失量較多，導致氮肥利用效率偏低。

表3 不同處理對氮肥利用效率的影響

2.3 不同處理對病蟲害發生的影響

由表4可以看出，病蟲害在各處理區均有不同程度的發生，但減氮和常規用藥處理的為害率最低。表現為減氮降低了病蟲害發生率，而減少打藥次數提高病蟲害的發生率。試驗表明，氮肥施用過多易造成病蟲害多發，用藥次數越多越有利于控制病蟲害發生。但用藥次數增多對于生產成本、生態環境和經濟效益的影響也必須考慮，用藥次數和病蟲害發病情況表現為效益遞減的趨勢，因此要根據經濟效益來決定何種用藥才能達到效益最大化。

表4 不同處理對病蟲害發生的影響

2.4 不同處理對經濟效益的影響

由表5可以看出，各處理間生產成本主要受肥料、農藥、用工、病蟲害防治作業等成本的影響。生產成本表現為N85OPC＞N85OPJ＞N100CPC＞N85CPC＞N85CSC＞N100CPJ＞N85CPJ＞N85CSJ＞N0C＞N0J，N85OPC的生產成本最高（1682.7元/667 m2），其次是N85OPJ（1612.7元/667 m2），N0J的生產成本最低（1299.2元/667 m2）。同一氮肥水平下減藥比常規用藥成本低很容易理解。基施有機肥替代生產成本最高，主要是由于有機肥料成本高、有機肥用量大、用工成本上升。機插秧側深施肥中肥料和秧苗同時施入，減少了基肥和分蘗肥施用的用工成本，生產成本也比較低。

表5 不同處理下經濟效益估算表

單位產量產值主要受產量影響，具體表現為N100CPC、N85OPC＞N85OPJ、N85CSC＞N85CSJ＞N85CPC＞ N100CPJ＞N85CPJ＞N0C＞N0J，N100CPC和N85OPC的產值最高（1688.5元/667 m2），N85OPJ和N85CSC的產值次之（1664.7元/667 m2），N0J的產值最低（823.1元/667 m2）。收益隨產量的變化而變化，常規氮肥常規用藥和減氮15%配施有機肥作基肥常規用藥的收益最高，不施氮肥減量用藥的收益最低。同一氮肥處理常規用藥比減量用藥的收益高。

凈收益由產值和生產成本共同決定，其中N85CSJ最高（166.8元/667 m2），N0C最 低（-536.3元/667 m2）。本試驗以機插側深施肥減氮的凈收益表現最好，常規施肥次之，不施氮肥最差，嚴重虧損。由此看出，為實現凈收益最大化，灘涂區域應推行以機插側深施肥減氮為主的栽培技術。同一氮肥處理的不同用藥處理間，凈收益表現為機插側深減氮和基肥有機肥替代減氮處理的減藥處理明顯高于常規用藥，而常規施肥和常規減氮中減藥處理的凈收益低于常規用藥，表明減氮減藥要協同運用才能達到減量不減產，實現節能增效的目的。

成本利潤率受生產成本和凈收益的影響，成本利潤率與凈收益類似，表現為N85CSJ最高（11.3%），N85CSC次之（8.1%），N0J和N0C均為虧損狀態，N0C最低（-39.2%）。機插秧側深施肥減氮減藥的成本利潤率最高，不施氮肥的成本利潤率最低。同一氮肥水平下不同用藥處理間，成本利潤率表現為機插側深減氮、基肥有機肥替代減氮和常規減氮處理的減藥處理明顯高于常規用藥，而常規施肥中減藥處理的成本利潤率低于常規用藥，這充分說明只有在減氮的條件下減藥才能提高成本利潤率。

3 討論和結論

沿海灘涂作為耕地重要的后備資源，自農耕文明以來一直受到重視［4］，隨著人口增長，人均耕地面積急劇萎縮，糧食安全尤為重要，為解決這一問題，沿海灘涂的開發利用成為研究的熱點。為響應國家“藏糧于地，藏糧于技”的戰略，提高糧食產能，確保谷物基本自給、口糧絕對安全，越來越多的科研工作者把目光聚焦于沿海灘涂的開發利用［3］。由于沿海灘涂土壤的含鹽量高，種植耐鹽水稻改良灘涂是一批批學者給出的科學方法［1,3,4］，寓改于用，以用促改，灘涂耐鹽水稻優質高效栽培技術已成為當下重要的研究課題之一。

肥料和農藥是水稻正常生長中不可或缺的要素，當前，灘涂水稻生產參照內陸高產水稻栽培模式，突出重肥重藥，未考慮灘涂土壤特性，更談不上保護灘涂生態環境。化肥和農藥的盲目使用和不合理使用極易造成灘涂土壤鹽漬化加重、生態環境污染等問題，從而導致水稻減產和灘涂生物多樣性與生態平衡被破壞的惡性循環［5,13］。因此，根據灘涂自身特點及耐鹽水稻的生長習性，制定科學合理的灘涂耐鹽水稻配套栽培技術具有極其重要的應用價值。

水稻減肥減藥的“雙減”栽培技術旨在確保其產量的同時，提高氮肥利用效率，優化群體結構和質量，增強抗逆性，降低病蟲害發病率，實現水稻增產增收，最終達到提質增效的目的［9-10］。本文以農藥化肥減量為目標，參考灘涂水稻化肥減量和農藥減量栽培技術［14-15］，根據灘涂水稻特征特性，在氮肥減量的基礎上減藥，比較分析了各減氮減藥措施對水稻生長及其經濟效益產生的不同影響，形成了沿海灘涂耐鹽水稻農藥化肥減量綜合管理模式，為灘涂水稻減肥減藥不減產，進一步提高經濟效益提供了科學依據。

本研究發現，單純減氮會導致水稻產量降低，但基肥有機肥替換減氮或機插側深施肥減氮則基本不會，可能是由于基肥有機肥替換減氮或機插側深施肥減氮能提高氮肥利用率，同時減氮可控制水稻旺長，使其通風透光性好，群體質量提高，抗病能力提升［9］。田間農藥減量試驗表明，不減氮只減藥，會出現病蟲多發、減產現象，這是由于不減氮會造成植株旺長，植株群體過大，抗病性降低所致。對比3種減氮模式，基施有機肥減氮的產量與對照相比不減產，其他處理均表現為減產，考慮灘涂土壤結構中有機質含量不高，土壤養分和微量元素含量低［3］，從生態效益來講推薦基施有機肥替代減氮［16］。但分析凈收益，基施有機肥替換減氮在3種減氮模式中表現最差，而機插側深施肥減氮表現最好，從收益最大化角度來講，機插側深施肥減氮栽培措施更值得在生產上推廣應用。因此，下一步，我們將繼續探索有機肥基施與側深施肥的優化組合，以期為灘涂水稻種植提供最佳的施肥無酵方案。