不同施氮量对中稻产量及肥料利用率的影响

肖春芳，肖彦资，李治国，尹凌洁，谭 欣，程凯凯，李 超，文 丽

（1. 华容县农业农村事务中心，湖南 华容 414200；2. 湖南省农业信息与工程研究所，湖南 长沙 410126；3. 南县农业农村局，湖南 南县 413000；4. 湖南省农情研究分析中心，湖南 长沙 410005；5. 湖南省土壤肥料研究所，湖南 长沙 410126）

氮素是影响水稻生长发育的重要元素，氮素供应不足或者过量均会导致水稻的干物质积累转运受阻从而降低产量[1-3]。为了满足水稻产量提升的需求，化肥特别是氮肥的施用量不断增加。据联合国粮农组织统计，我国稻田单季氮肥用量平均为180 kg/hm2，比世界平均用量高75%左右。然而，“高氮化”的施肥格局并没有显著地提升水稻产量和经济效益。相反，施氮水平的增加，水稻产量甚至出现下降趋势，过高的氮肥投入不仅会降低水稻氮肥利用率，还会直接或间接导致一系列不良的环境反应，如水体富营养化等[2-4]。因此，准确掌握水稻的最适施氮量，既是满足高产高效优质栽培的需要，也是保护生态环境和保证农业可持续发展的需要[5]。

水稻是华容县的主要粮食作物，根据年湖南省农村统计年鉴数据得知，2019 年全县水稻种植面积为7.2万hm2，占华容县全年粮食种植面积的93%以上，其中中稻约占水稻种植面积的1/3。近年来，在华容县水稻生产中普遍存在化肥施用量过多导致稻米品质下降及氮肥利用率低的问题。而国家颁布的《关于创新体制机制推进农业绿色发展的意见》中就强调了主要农作物化肥使用零增长，化肥利用率达40%的目标。因此，实现粮食增产、稳产的同时亟需考虑提高作物氮肥利用率。为明确华容县中稻适宜施氮量，提高氮肥利用率，通过设置田间试验，研究了不同施氮量对中稻产量、氮肥利用率以及经济效益的影响，以期为华容县中稻生产的科学施肥提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在湖南省岳阳市华容县三封寺镇复兴村（东经112°39′14″、北纬29°31′46″）进行。试验田土壤为紫潮泥，肥力中等，耕作层（0～20 cm）土壤理化性状为：pH 值7.8，有机质和全氮含量分别为40.8 和2.37 g/kg，碱解氮、速效钾和速效磷含量分别为211、89和23.3 mg/kg。

1.2 试验设计及田间管理

供试中稻品种为粤禾丝苗。试验采取随机区组设计，共设置5 个处理（表1），每个处理设3 个重复，小区面积20 m2。其中5 个处理分别为不施肥处理（T1，即CK）和施肥处理（T2～T5）。4 个施肥处理中磷、钾肥施用量相等，只是氮肥施用量不同，各处理施肥量如表1。磷肥全部作基肥，氮和钾肥的施用比例为基肥∶分蘖肥∶穗粒肥=4 ∶4 ∶2。根据当地习惯，基肥氮采用碳铵，追肥氮采用尿素。

表1 不同处理施肥量 （kg/667m2）

田间试验于2021 年进行。5 月28 日中稻播种；6 月17 日试验地块翻耕、整地；6 月18 日分小区，小区用宽20 cm，高15 cm 的田埂隔开，用塑料薄膜覆盖田埂，塑料薄膜边缘扎入泥中，避免串灌串排；6 月19 日不同处理按设计方案施用基础肥料；6 月20日插秧；6 月27 日追分蘖肥；8 月22 日追施粒肥；9月25 日进行收割、测产。试验区域统一采取性诱剂、频振式杀虫灯等生物和物理防治方法，生长期内无较大病虫害发生。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 水稻生育进程记录从播种至成熟，分别记载每种处理的播种期、移栽期、齐穗期、成熟期，统计各处理中稻生育期天数。

1.3.2 水稻产量于水稻成熟期分别按照所有试验小区平均有效茎数取样10株，带回室内考察单株有效穗、每穗实粒数、结实率及千粒重，计算理论产量。同时所有试验小区产量采取单打实收测产。

1.3.3 植株养分含量及肥料利用率成熟期在每个小区内采集植株样品，105℃杀青30 min，75℃烘干至恒重后粉碎过0.5 mm 筛测定植株样品全氮、磷和钾含量。植株全氮含量采用H2SO4-H2O2消煮，凯氏定氮法测定；植株全磷含量采用H2SO4-H2O2消煮，钼锑抗显色法测定；植株全钾含量采用H2SO4-H2O2消煮，火焰光度法测定。采用公式（1）计算肥料利用率。

肥料利用率（%）= （施肥处理农作物吸收养分量-不施肥处理农作物吸收养分量）/ 施肥量×肥料中养分含量×100 （1）

1.4 数据分析

所有数据的计算均由DPS 数据处理系统和Excel操作系统完成。采用最小显著极差法（LSD）进行处理间差异显著性检验（P＜0.05 或P＜0.01）。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对中稻生育期的影响

由表2 可知，T1 处理由于没施用化肥，导致中稻早衰，生育期缩短；处理T2、T3、T4 和T5 的生育期分别为121、122、123 和125 d。这一结果表明氮肥对中稻生育期有重要影响。随着氮肥量增加，水稻生育期加长，施氮量最多的处理（T5）中稻全生育期比T3 处理延长了3 d。

表2 不同处理对中稻生育期的影响

2.2 不同施肥处理对中稻产量及产量构成的影响

由表3 看出，T1 处理由于未施化肥，导致中稻早衰，产量严重下降。施肥，有利于增加中稻有效穗、每穗粒数、千粒重，从而导致产量增加，其中T2、T3、T4 和T5 处理比T1 处理实际产量分别增产26.3%、41.5%、37.8%和34.5%。特别是T3 处理，结实率明显高于其他处理，导致T3 的理论产量和实际产量最高。

进一步通过单因素方差分析发现（表3），不同处理间中稻实际产量差异达极显著水平（P＜0.01）和显著水平（P＜0.05）。施肥处理的产量均极显著高于T1 处理，产量最高的处理为T3。不同施肥处理间中稻产量分别表现为T3 ＞T4 ＞T5 ＞T2 ＞T1。该结果表明适宜的氮肥施用量有利于提升中稻产量，但是过多的氮肥投入不利于中稻增产。在试验条件下，施氮量以10 kg/667m2（T3）产量最高，达636.5 kg/667m2，比T2、T4 和T5 处理分别增产68.4、16.7和31.8 kg/667m2。

表3 不同处理对中稻产量及产量构成的影响

2.3 不同处理对肥料利用率的影响

从表4 可以看出，N 肥利用率和K 肥利用率在不同处理间存在显著性差异（P＜0.05），T3 处理的N 肥利用率显著高于处理T2、T4 和T5 处理，而T2、T4 和T5 处理的N 肥利用率无显著性差别。类似地，T3 处理K 肥利用率显著高于T2、T4 和T5 处理，最低值表现在T5 处理，T2 和T4 处理的K 肥利用率无显著性差别。不同处理间P 肥利用率无显著差异，T2～T5 处理P 肥利用率约为19.2%～22.6%。综上结果表明适量氮肥可以增加N 肥利用率和K 肥利用率，中稻施用纯氮10 kg/667m2能显著提高作物N 肥利用率和K 肥利用率。

表4 不同处理对中稻肥料利用效率的影响 （%）

2.4 不同施肥处理的经济效益分析

由表5 可知，处理T1 在不施肥的情况下纯收入最低，不利于农业可持续生产。处理T2～T5 的纯收入呈现先增加后减少的趋势，以T3 处理纯收入最高，为688.58 元/667m2，比其他施肥处理纯收入增加69.78～137.48 元/667m2。其中T3 水稻产量产值比T1、T2、T4 和T5 处 理 分 别 多448.43、164.16、40.24 和76.32 元/667m2。而肥料投入则比T4 和T5 处理减少29.54 和53.76 元/667m2。

表5 不同处理经济效益分析

3 结论与讨论

氮肥是影响水稻产量的重要因素，不同的施氮量对水稻肥料利用率和产量构成因素等有较明显的影响，从而进一步影响水稻产量[6]。适量氮肥投入能增加水稻产量，这与前人大部分研究结果一致[7-9]。在研究中，在相同的磷钾水平下不同的施氮水平处理间的水稻产量差异显著，施氮处理和不施氮处理相比增产效果显著，施用纯氮肥量6～18 kg/667m2均有利于水稻增产，比不施氮处理增产26.3%～41.5%。同时在合理的施氮水平上随着施氮量的增加，水稻产量也显著增加，尤其是施用纯氮10 kg/667m2的条件下，中稻产量高达636.5 kg/667m2，其值显著高于其他3 种施氮肥处理。

在4 个施氮处理中，不同配方施肥对中稻N、P和K 利用率影响不一致。在等量的磷、钾水平时，随着施氮量的增加，N 利用率呈现先增加后降低的趋势变化，过高的施氮水平反而不利于提升N 利用率。处理T3 中稻的N 肥利用率最高（40.2%），而其他3 种施肥处理下N 利用率均低于40%。此外，在施用同等量钾肥下，T3 处理K 肥利用率也显著高于其他3 种施肥处理，而P 肥利用率并未受施肥量的影响。因此，在中稻培育过程中适量氮肥施用能提升中稻氮、钾肥利用率，但并不是越多越好，建议按照T3 处理施肥。

从肥料投入的经济效益上进行分析，合理的氮磷钾肥施用量可以增加纯收入，而不合理的施肥量纯收入增收不多。综合当地农民实际生产水稻的实际投入和市场价格计算不同施肥处理的效益价值，结果表明，4 种施肥条件下，T3 处理（N-P2O5-K2O=10-4.8-7）产量高，产值增加，化肥投入比T4 和T5 处理分别降低了29.54 和53.76 元/667m2，化肥投入占总成本的16.58%，因此该处理下水稻纯收入高达688.58元/667m2，比T2、T4 和T5 处理纯收入分别增加了137.48、69.78 和130.08 元/667m2。这一结果表明在华容县中稻生产中，氮磷钾肥的合理施用会提高水稻产量和养分利用率，过量的氮肥施用会增加成本支出，不利于水稻增产增效。在研究中，针对华容县中稻粤禾丝苗的生产，推荐按照N-P2O5-K2O 为10-4.8-7 的配方施肥，不仅能提升当地中稻产量，减少氮肥投入，提高氮肥利用率，还能增加农民收入，可以达到以适宜的养分投入获得最佳的产量和经济效益回报，对指导华容县中稻生产具有重要意义。