不同施氮量對中稻產量及肥料利用率的影響

肖春芳，肖彥資，李治國，尹凌潔，譚 欣，程凱凱，李 超，文 麗

（1. 華容縣農業農村事務中心，湖南 華容 414200；2. 湖南省農業信息與工程研究所，湖南 長沙 410126；3. 南縣農業農村局，湖南 南縣 413000；4. 湖南省農情研究分析中心，湖南 長沙 410005；5. 湖南省土壤肥料研究所，湖南 長沙 410126）

氮素是影響水稻生長發育的重要元素，氮素供應不足或者過量均會導致水稻的干物質積累轉運受阻從而降低產量[1-3]。為了滿足水稻產量提升的需求，化肥特別是氮肥的施用量不斷增加。據聯合國糧農組織統計，我國稻田單季氮肥用量平均為180 kg/hm2，比世界平均用量高75%左右。然而，“高氮化”的施肥格局并沒有顯著地提升水稻產量和經濟效益。相反，施氮水平的增加，水稻產量甚至出現下降趨勢，過高的氮肥投入不僅會降低水稻氮肥利用率，還會直接或間接導致一系列不良的環境反應，如水體富營養化等[2-4]。因此，準確掌握水稻的最適施氮量，既是滿足高產高效優質栽培的需要，也是保護生態環境和保證農業可持續發展的需要[5]。

水稻是華容縣的主要糧食作物，根據年湖南省農村統計年鑒數據得知，2019 年全縣水稻種植面積為7.2萬hm2，占華容縣全年糧食種植面積的93%以上，其中中稻約占水稻種植面積的1/3。近年來，在華容縣水稻生產中普遍存在化肥施用量過多導致稻米品質下降及氮肥利用率低的問題。而國家頒布的《關于創新體制機制推進農業綠色發展的意見》中就強調了主要農作物化肥使用零增長，化肥利用率達40%的目標。因此，實現糧食增產、穩產的同時亟需考慮提高作物氮肥利用率。為明確華容縣中稻適宜施氮量，提高氮肥利用率，通過設置田間試驗，研究了不同施氮量對中稻產量、氮肥利用率以及經濟效益的影響，以期為華容縣中稻生產的科學施肥提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在湖南省岳陽市華容縣三封寺鎮復興村（東經112°39′14″、北緯29°31′46″）進行。試驗田土壤為紫潮泥，肥力中等，耕作層（0～20 cm）土壤理化性狀為：pH 值7.8，有機質和全氮含量分別為40.8 和2.37 g/kg，堿解氮、速效鉀和速效磷含量分別為211、89和23.3 mg/kg。

1.2 試驗設計及田間管理

供試中稻品種為粵禾絲苗。試驗采取隨機區組設計，共設置5 個處理（表1），每個處理設3 個重復，小區面積20 m2。其中5 個處理分別為不施肥處理（T1，即CK）和施肥處理（T2～T5）。4 個施肥處理中磷、鉀肥施用量相等，只是氮肥施用量不同，各處理施肥量如表1。磷肥全部作基肥，氮和鉀肥的施用比例為基肥∶分蘗肥∶穗粒肥=4 ∶4 ∶2。根據當地習慣，基肥氮采用碳銨，追肥氮采用尿素。

表1 不同處理施肥量 （kg/667m2）

田間試驗于2021 年進行。5 月28 日中稻播種；6 月17 日試驗地塊翻耕、整地；6 月18 日分小區，小區用寬20 cm，高15 cm 的田埂隔開，用塑料薄膜覆蓋田埂，塑料薄膜邊緣扎入泥中，避免串灌串排；6 月19 日不同處理按設計方案施用基礎肥料；6 月20日插秧；6 月27 日追分蘗肥；8 月22 日追施粒肥；9月25 日進行收割、測產。試驗區域統一采取性誘劑、頻振式殺蟲燈等生物和物理防治方法，生長期內無較大病蟲害發生。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 水稻生育進程記錄從播種至成熟，分別記載每種處理的播種期、移栽期、齊穗期、成熟期，統計各處理中稻生育期天數。

1.3.2 水稻產量于水稻成熟期分別按照所有試驗小區平均有效莖數取樣10株，帶回室內考察單株有效穗、每穗實粒數、結實率及千粒重，計算理論產量。同時所有試驗小區產量采取單打實收測產。

1.3.3 植株養分含量及肥料利用率成熟期在每個小區內采集植株樣品，105℃殺青30 min，75℃烘干至恒重后粉碎過0.5 mm 篩測定植株樣品全氮、磷和鉀含量。植株全氮含量采用H2SO4-H2O2消煮，凱氏定氮法測定；植株全磷含量采用H2SO4-H2O2消煮，鉬銻抗顯色法測定；植株全鉀含量采用H2SO4-H2O2消煮，火焰光度法測定。采用公式（1）計算肥料利用率。

肥料利用率（%）= （施肥處理農作物吸收養分量-不施肥處理農作物吸收養分量）/ 施肥量×肥料中養分含量×100 （1）

1.4 數據分析

所有數據的計算均由DPS 數據處理系統和Excel操作系統完成。采用最小顯著極差法（LSD）進行處理間差異顯著性檢驗（P＜0.05 或P＜0.01）。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對中稻生育期的影響

由表2 可知，T1 處理由于沒施用化肥，導致中稻早衰，生育期縮短；處理T2、T3、T4 和T5 的生育期分別為121、122、123 和125 d。這一結果表明氮肥對中稻生育期有重要影響。隨著氮肥量增加，水稻生育期加長，施氮量最多的處理（T5）中稻全生育期比T3 處理延長了3 d。

表2 不同處理對中稻生育期的影響

2.2 不同施肥處理對中稻產量及產量構成的影響

由表3 看出，T1 處理由于未施化肥，導致中稻早衰，產量嚴重下降。施肥，有利于增加中稻有效穗、每穗粒數、千粒重，從而導致產量增加，其中T2、T3、T4 和T5 處理比T1 處理實際產量分別增產26.3%、41.5%、37.8%和34.5%。特別是T3 處理，結實率明顯高于其他處理，導致T3 的理論產量和實際產量最高。

進一步通過單因素方差分析發現（表3），不同處理間中稻實際產量差異達極顯著水平（P＜0.01）和顯著水平（P＜0.05）。施肥處理的產量均極顯著高于T1 處理，產量最高的處理為T3。不同施肥處理間中稻產量分別表現為T3 ＞T4 ＞T5 ＞T2 ＞T1。該結果表明適宜的氮肥施用量有利于提升中稻產量，但是過多的氮肥投入不利于中稻增產。在試驗條件下，施氮量以10 kg/667m2（T3）產量最高，達636.5 kg/667m2，比T2、T4 和T5 處理分別增產68.4、16.7和31.8 kg/667m2。

表3 不同處理對中稻產量及產量構成的影響

2.3 不同處理對肥料利用率的影響

從表4 可以看出，N 肥利用率和K 肥利用率在不同處理間存在顯著性差異（P＜0.05），T3 處理的N 肥利用率顯著高于處理T2、T4 和T5 處理，而T2、T4 和T5 處理的N 肥利用率無顯著性差別。類似地，T3 處理K 肥利用率顯著高于T2、T4 和T5 處理，最低值表現在T5 處理，T2 和T4 處理的K 肥利用率無顯著性差別。不同處理間P 肥利用率無顯著差異，T2～T5 處理P 肥利用率約為19.2%～22.6%。綜上結果表明適量氮肥可以增加N 肥利用率和K 肥利用率，中稻施用純氮10 kg/667m2能顯著提高作物N 肥利用率和K 肥利用率。

表4 不同處理對中稻肥料利用效率的影響 （%）

2.4 不同施肥處理的經濟效益分析

由表5 可知，處理T1 在不施肥的情況下純收入最低，不利于農業可持續生產。處理T2～T5 的純收入呈現先增加后減少的趨勢，以T3 處理純收入最高，為688.58 元/667m2，比其他施肥處理純收入增加69.78～137.48 元/667m2。其中T3 水稻產量產值比T1、T2、T4 和T5 處 理 分 別 多448.43、164.16、40.24 和76.32 元/667m2。而肥料投入則比T4 和T5 處理減少29.54 和53.76 元/667m2。

表5 不同處理經濟效益分析

3 結論與討論

氮肥是影響水稻產量的重要因素，不同的施氮量對水稻肥料利用率和產量構成因素等有較明顯的影響，從而進一步影響水稻產量[6]。適量氮肥投入能增加水稻產量，這與前人大部分研究結果一致[7-9]。在研究中，在相同的磷鉀水平下不同的施氮水平處理間的水稻產量差異顯著，施氮處理和不施氮處理相比增產效果顯著，施用純氮肥量6～18 kg/667m2均有利于水稻增產，比不施氮處理增產26.3%～41.5%。同時在合理的施氮水平上隨著施氮量的增加，水稻產量也顯著增加，尤其是施用純氮10 kg/667m2的條件下，中稻產量高達636.5 kg/667m2，其值顯著高于其他3 種施氮肥處理。

在4 個施氮處理中，不同配方施肥對中稻N、P和K 利用率影響不一致。在等量的磷、鉀水平時，隨著施氮量的增加，N 利用率呈現先增加后降低的趨勢變化，過高的施氮水平反而不利于提升N 利用率。處理T3 中稻的N 肥利用率最高（40.2%），而其他3 種施肥處理下N 利用率均低于40%。此外，在施用同等量鉀肥下，T3 處理K 肥利用率也顯著高于其他3 種施肥處理，而P 肥利用率并未受施肥量的影響。因此，在中稻培育過程中適量氮肥施用能提升中稻氮、鉀肥利用率，但并不是越多越好，建議按照T3 處理施肥。

從肥料投入的經濟效益上進行分析，合理的氮磷鉀肥施用量可以增加純收入，而不合理的施肥量純收入增收不多。綜合當地農民實際生產水稻的實際投入和市場價格計算不同施肥處理的效益價值，結果表明，4 種施肥條件下，T3 處理（N-P2O5-K2O=10-4.8-7）產量高，產值增加，化肥投入比T4 和T5 處理分別降低了29.54 和53.76 元/667m2，化肥投入占總成本的16.58%，因此該處理下水稻純收入高達688.58元/667m2，比T2、T4 和T5 處理純收入分別增加了137.48、69.78 和130.08 元/667m2。這一結果表明在華容縣中稻生產中，氮磷鉀肥的合理施用會提高水稻產量和養分利用率，過量的氮肥施用會增加成本支出，不利于水稻增產增效。在研究中，針對華容縣中稻粵禾絲苗的生產，推薦按照N-P2O5-K2O 為10-4.8-7 的配方施肥，不僅能提升當地中稻產量，減少氮肥投入，提高氮肥利用率，還能增加農民收入，可以達到以適宜的養分投入獲得最佳的產量和經濟效益回報，對指導華容縣中稻生產具有重要意義。