郭志剛 韋杏花 沈補根

（浙江清華長三角研究院現(xiàn)代農業(yè)工程技術研究所，浙江嘉興314000；第一作者：guozhig@mail.tsinghua.edu.cn）

水稻均衡營養(yǎng)肥對雜交稻生長發(fā)育的影響及養(yǎng)分吸收特性

郭志剛 韋杏花 沈補根

（浙江清華長三角研究院現(xiàn)代農業(yè)工程技術研究所，浙江嘉興314000；第一作者：guozhig@mail.tsinghua.edu.cn）

研究了水稻均衡營養(yǎng)肥對雜交稻生長發(fā)育的影響及養(yǎng)分吸收特性，以為精準施肥及秸稈還田養(yǎng)分循環(huán)利用提供必要的科學參數(shù)。結果表明，水稻均衡營養(yǎng)肥處理的株高、總粒數(shù)、實粒數(shù)、結實率、穗質量和產量均高于常規(guī)施肥處理，稻谷中的總鉀、S6+和Fe2+含量均高于常規(guī)施肥處理，但總磷、Ca2+和Mg2+的含量低于常規(guī)施肥處理，總氮含量則基本相同；常規(guī)施肥處理的秸稈中總氮、總鉀、Mg2+和S6+含量均高于水稻均衡營養(yǎng)肥處理，總磷、Ca2+和Fe2+含量基本相同。均衡營養(yǎng)肥處理氮、磷、鉀利用率分別為67.8%、60.0%和95.5%，農民常規(guī)施肥處理分別為32.3%、86.0%和＞100%。可見，水稻均衡營養(yǎng)肥能均衡的為雜交稻生長提供必需的養(yǎng)分，大幅度提高肥料利用率。

雜交稻；水稻均衡營養(yǎng)肥；養(yǎng)分吸收；肥料利用率；秸稈還田

近年來，為了提高農作物產量，過量施肥已經成為常態(tài)。雖然大量施用化肥在某種程度上提高了糧食產量，但是也產生了一系列不良影響。其中，農產品品質下降，病蟲害加重，土質劣化，地下水、江河湖海的富營養(yǎng)化以及空氣污染等一系列副作用愈演愈烈，已經成為我國農業(yè)可持續(xù)發(fā)展以及健康社會建設的障礙。為此，科學施肥、精準施肥，在確保農作物產量的基礎上減少施肥量，特別是減少氮肥和磷肥的施用量已經成為我國“十三五”期間國家重大專項研究課題。

此外，在我國農村，以往秸稈大多作為燃料用于生火做飯。隨著國民經濟的發(fā)展，農村大部分地區(qū)已經使用煤氣等清潔能源，秸稈變成了農業(yè)廢棄物。前些年農民為了處理這些水稻秸稈多采取田間焚燒的處置方法，造成大面積空氣污染。為了避免該問題反復發(fā)生，政府號召農民進行秸稈還田。由于水稻秸稈腐爛較慢，秸稈粉碎還田后對下茬作物的種子發(fā)芽、出苗或者幼苗生長會產生一定不利影響[1]，所以農民對于秸稈還田頗有抵觸，但是如果配合施用菌肥可以加快秸稈分解，降低其影響。秸稈還田可以將部分營養(yǎng)元素返回到稻田中，增加土壤中的養(yǎng)分含量，在種植下茬作物時，可以適當減少施肥量。

為了減少水稻施肥量，特別是減少氮肥的施用量，浙江清華長三角研究院現(xiàn)代農業(yè)工程技術研究所根據(jù)水稻在生長發(fā)育過程中對各種營養(yǎng)物質的需求量開發(fā)出了水稻均衡營養(yǎng)肥，以替代目前農民所施用的復合肥、尿素等單體化肥。同時通過取樣分析，了解雜交稻的生長發(fā)育狀況、養(yǎng)分消耗規(guī)律以及稻谷和秸稈中的養(yǎng)分含量，為水稻科學施肥、精準施肥以及秸稈還田的養(yǎng)分循環(huán)利用率提供必要的理論參數(shù)。

表1 均衡營養(yǎng)肥和常規(guī)施肥處理主要養(yǎng)分含量

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試水稻品種為秈粳雜交稻甬優(yōu)538。

1.2 試驗設計

田間試驗設在浙江省嘉興市秀洲區(qū)孫橋鎮(zhèn)。

試驗處理使用的水稻均衡營養(yǎng)肥（N∶P2O5∶K2O=12∶5.4∶21）由浙江清華長三角研究院現(xiàn)代農業(yè)工程技術研究所研發(fā)，由浙江禾谷生物技術公司代生產。施肥方案如下：底肥，插秧前每667 m2施7 kg尿素；第1次追肥，插秧后1周內每667 m2施20 kg均衡營養(yǎng)肥；第2次追肥，7月中旬每667 m2施20 kg均衡營養(yǎng)肥（表1）。

表2 水稻種植前后土壤中主要養(yǎng)分含量的變化

表3 不同施肥處理對雜交稻生長發(fā)育的影響

對照組施肥方案如下：底肥，插秧前每667 m2施碳酸氫銨30 kg；第1次追肥，插秧1周內每667 m2施尿素8 kg；第2次追肥，7月上旬每667 m2施復合肥（N-P-K 18-8-18）12.5 kg，3 d 后追施尿素 12.5 kg：第3次追肥，8月上旬每667 m2追施尿素10 kg（表1）。

試驗處理面積和對照面積均為1.34 hm2。機械插秧，6月10日移栽，行株距30 cm×22 cm。第1次追肥時間6月20日；第2次追肥時間7月25日。12月8日采用聯(lián)合收割機進行收獲。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 土壤養(yǎng)分含量

春季插秧前和秋季收獲之后，分別在試驗田和對照田各隨機選擇3個點取3份土樣，取樣時從地表到深20 cm垂直挖取3 cm厚土樣，自然風干粉碎混勻過篩后待測。

總氮測定：納氏試劑比色法；有效磷測定：鉬銻抗比色法；速效磷：四苯硼鈉比濁法；速效鉀：聯(lián)合浸提-比色法（《NY-T 1849-2010酸性土壤銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀的測定》）。

1.3.2 稻谷和秸稈中營養(yǎng)元素分析

總氮測定：納氏試劑比色法；總磷測定：釩鉬黃比色法；總鉀：四苯硼鈉比濁法；Ca2+、Mg2+：EDTA 滴定法；Fe2+：鄰菲羅啉比色法；S6+：硫酸鋇比濁法。

取計數(shù)完畢的秸稈和稻谷適量，烘干至恒重，粉碎并過60目篩。分別用H2SO4-HClO4消煮，用于總N、總P、總 K、Ca2+、Mg2+、Fe2+的檢測；分別用 HNO4-HClO4消煮，用于S6+的檢測。

1.3.3 產量及其他性狀

水稻收獲時由浙江省嘉興市農經局土肥站工作人員監(jiān)督測產和測水分，并計算單產（稻谷含水14.5%）。收獲時分別在田間挖取10叢水稻，用于有效穗數(shù)、株高、株干物質量、千粒重、秸稈和稻谷中各種礦物元素含量等參數(shù)檢測。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理土壤中主要養(yǎng)分含量變化

從表2可見，兩種處理試驗后土壤中的總N含量基本與本底值處于同等水平，施用均衡營養(yǎng)肥的處理略有增加，而常規(guī)施肥處理略有減少，均衡營養(yǎng)肥處理的總N施用量只有常規(guī)施肥的1/2左右，可見常規(guī)施肥處理的總N含量嚴重過量。均衡營養(yǎng)肥處理使土壤有效磷含量略有增加，雖然每667 m2施用的P（以P2O5計）只有2.7 kg，但已能滿足雜交稻的生長發(fā)育需求；而常規(guī)施肥處理的土壤中有效磷含量顯著減少，其原因可能是嘉興地區(qū)雨水過多，發(fā)生土壤淋洗導致磷元素流失。均衡營養(yǎng)肥處理土壤中速效鉀雖有少量減少，但是與本底值基本保持同等水平，農民常規(guī)施肥處理的速效鉀含量顯著減少，表明農民常規(guī)施肥處理的鉀肥過少，不但不能滿足雜交稻正常生長發(fā)育的需求，還導致水稻從土壤中吸走了貯存的速效鉀?？梢?，施用水稻均衡營養(yǎng)肥不但維持了水稻正常生長發(fā)育的營養(yǎng)需求，而且對土壤的肥力還略有提升。而常規(guī)施肥處理土壤中除總氮含量沒有大的變化之外，其所貯存的P2O5和K2O含量均大幅度減少。

2.2 不同施肥處理對雜交稻生長發(fā)育及產量的影響

從表3可見，均衡營養(yǎng)肥處理的株高、總粒數(shù)、實粒數(shù)、結實率、單穗質量均明顯高于常規(guī)施肥處理，而千粒重基本相同，表明水稻均衡營養(yǎng)肥雖然施肥量減半，但水稻長勢均好于常規(guī)施肥。從表4可見，雖然常規(guī)施肥處理的水稻分蘗數(shù)較多，但是由于其總粒數(shù)、實粒數(shù)和單穗質量均低于水稻均衡營養(yǎng)肥處理，所以其平均產量反而低于水稻均衡營養(yǎng)肥處理；并且其秸稈產量也比均衡營養(yǎng)肥處理低18%左右。

胡泓等[2]研究表明，施鉀能使雜交稻有效穗數(shù)、每穗實粒數(shù)和千粒重增加，鉀肥對雜交稻的增產效果優(yōu)于常規(guī)稻，所以水稻均衡營養(yǎng)肥處理的每穗實粒數(shù)與結實率較高與其較高的鉀含量有關。有研究表明，施用氮肥過多會影響機體的養(yǎng)分平衡，破壞正常的C/N比，也使植物貪青晚熟，造成青干，從而使產量下降[3]。因此，過量施入氮肥并不能提高水稻產量，反而使產量下降。減少基肥和分蘗肥的氮含量雖然會減少水稻分蘗數(shù)，但能提高成穗率[4]。本研究中施用水稻均衡營養(yǎng)肥的處理雖然分蘗數(shù)略低于常規(guī)施肥，但是產量反而得到了提高，這與成穗率增加有關。

表4 不同施肥處理對雜交稻秸稈和稻谷產量的影響

表5 不同施肥處理的稻谷與秸稈營養(yǎng)元素含量（100%）

表6 不同施肥處理單位面積收獲的養(yǎng)分含量（kg/667 m）

表7 不同施肥處理雜交稻的養(yǎng)分利用率

2.3 不同施肥處理稻谷及秸稈中各種營養(yǎng)元素的累積

從表5可見，兩種施肥處理的稻谷中總氮含量均為0.4%，農民常規(guī)施肥處理稻谷中的總磷、Ca2+和Mg2+的含量要高于水稻均衡營養(yǎng)肥處理，但總鉀、S6+和Fe2+含量要比水稻均衡營養(yǎng)肥處理低；常規(guī)施肥處理秸稈中的總氮、總鉀、Mg2+和S6+含量高于水稻均衡營養(yǎng)肥處理，總磷和Fe2+含量兩種施肥處理基本相同，Ca2+含量略低于均衡營養(yǎng)肥處理，但是總體上處于同等水平。檢測結果說明，施肥方法和營養(yǎng)配比對于雜交稻的養(yǎng)分吸收具有較大影響[5]。

從表6可見，水稻均衡營養(yǎng)肥處理的稻谷中所吸收的總氮、總鉀、Mg2+、S6+、Fe2+的吸收量均高于常規(guī)施肥處理，而總磷和Ca2+量低于常規(guī)施肥處理；均衡營養(yǎng)肥處理的每667 m2秸稈中吸收消耗的總氮、總磷、總鉀、Ca2+和Fe2+含量均高于常規(guī)施肥處理，只有Mg2+和S6+的含量低于常規(guī)施肥處理；水稻均衡營養(yǎng)肥處理每667 m2水稻的稻谷和秸稈所吸收的總氮、總鉀、Ca2+、S6+和Fe2+的吸收量均高于常規(guī)施肥處理，而總磷和Mg2+吸收量略低于常規(guī)施肥處理。侯云鵬等[6]研究表明，氮肥過量供給使水稻莖鞘和葉片中的養(yǎng)分過多地滯留于營養(yǎng)器官中，不利于籽粒中養(yǎng)分的積累?？梢姡Ｒ?guī)施肥處理因過量施入氮肥，導致其稻谷中N元素積累量相對較低。

2.4 不同施肥處理雜交稻對營養(yǎng)元素的利用率分析

從表7可見，水稻均衡營養(yǎng)肥處理的總氮利用率達到了67.8%，總磷利用率達到了60.0%，總鉀利用率達到了95.5%。根據(jù)表1的調查數(shù)據(jù)得知，施用均衡營養(yǎng)肥之后，土壤中的氮、磷均有少量的增加，說明除了雜交稻在生長發(fā)育過程中消耗掉大部分之外，仍有少量的氮、磷進入土壤。由于鉀在土壤中的流動性較大，除了水稻吸收利用絕大部分外，土壤中的鉀有少量丟失，這與嘉興地區(qū)多降雨發(fā)生淋洗有關。農民常規(guī)施肥的總氮利用率只有32.3%，但總磷利用率達到了86.0%，而由于常規(guī)施肥中鉀肥偏少，所以其利用率變成了負值，原因是從土壤中吸走了部分原吸附鉀。試驗結果表明，使用水稻均衡營養(yǎng)肥雖然施肥量減半，但是，其氮、磷、鉀的吸收利用率均達到了60.0%以上。其中，鉀的利用率甚至達到95%左右。農民常規(guī)施肥處理以氮肥為主，遺憾的是其利用率只有32%左右，其余絕大部分氮肥均被蒸發(fā)或者被雨水淋洗流失到了周邊河流。這也是造成周邊水系富營養(yǎng)化以及氨氮超標的重要原因。由于農民常規(guī)施肥的磷、鉀肥比較少，除了磷被高效利用之外，鉀肥嚴重缺失，導致雜交稻生長過程中不得不從土壤中吸收原貯存鉀，再加上雨水沖洗，土壤中的貯存磷鉀有較大幅度減少。

表8 不同施肥處理雜交稻秸稈中營養(yǎng)物質含量占水稻總吸收量之比

表8比較了每667 m2雜交稻的秸稈中含有的氮磷鉀總量占雜交稻總吸收量的比值。結果表明，均衡營養(yǎng)施肥和常規(guī)施肥處理的秸稈中總氮和總鉀含量分別為雜交稻總吸收量的約48%和65%，總磷含量分別占總吸收量的約70%和53%?？梢?，水稻秸稈中含有大量的營養(yǎng)元素，李彬等[7]的研究表明，稻草對鉀的養(yǎng)分吸收量極高，可以作為很好的鉀肥資源，因此，如果進行秸稈還田，將會使大量營養(yǎng)元素返還到農田中。該數(shù)據(jù)將為減肥增效提供必要的理論參數(shù)。

3 討論與結論

與常規(guī)施肥處理相比，水稻均衡營養(yǎng)肥處理的施肥量以及氮肥用量減少了一半，磷肥用量相當，鉀肥用量增加2倍。水稻均衡營養(yǎng)肥處理的平均產量為800 kg/667 m2，常規(guī)施肥為730 kg/667 m2。均衡營養(yǎng)肥處理的株高、總粒數(shù)、實粒數(shù)、結實率、單穗質量均明顯高于常規(guī)施肥處理，且秸稈產量比常規(guī)施肥處理高18%。可見，常規(guī)施肥的氮肥嚴重過量，而水稻均衡營養(yǎng)施肥處理不僅能獲得較高的產量，其植株長勢也優(yōu)于常規(guī)施肥處理。

施肥方式對于稻谷和秸稈中的各種營養(yǎng)物質的積累量有影響。水稻均衡營養(yǎng)肥處理與常規(guī)施肥處理稻谷和稻稈中的總氮和總鉀含量基本相同，稻谷中約占總吸收量的52%和35%，秸稈中約占48%和65%。施肥處理不同其稻谷和秸稈中總磷的吸收量差別較大，水稻均衡營養(yǎng)肥處理的稻谷和秸稈中分別為30%和70%，而常規(guī)施肥處理的分別為47%和53%；均衡營養(yǎng)肥處理每 667 m2稻谷中 Mg2+、S6+、Fe2+的吸收量均高于常規(guī)施肥處理，而Ca2+含量低于常規(guī)施肥處理；均衡營養(yǎng)肥處理的每667 m2秸稈中吸收Ca2+和Fe2+含量均高于常規(guī)施肥處理，而Mg2+和S6+的含量低于常規(guī)施肥處理。均衡營養(yǎng)肥處理的氮、磷、鉀利用率分別為67.8%、60.0%和95.5%；農民常規(guī)施肥處理的氮、磷、鉀利用率分別為32.3%、86.0%和＞100%。結果證明，水稻均衡營養(yǎng)肥能夠充分滿足雜交稻的營養(yǎng)需求。

均衡營養(yǎng)肥處理和常規(guī)施肥處理的秸稈中總氮和總鉀含量分別為雜交稻總吸收量的約48%和65%，總磷的含量分別占總吸收量的約70%和53%。可見，水稻秸稈中含有大量的營養(yǎng)元素，秸稈還田可以為下茬作物提供50%以上的營養(yǎng)補充。

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Abstract:In order to provide necessary scientific parameters for precise fertilization and nutrient recycling of rice straw incorporation,the effects of balanced nutrition fertilizer on the growth and nutrient up-taking characteristics of hybrid rice were studied in this paper.The results showed that the plant height,total grains,filled grains,seed setting rate,panicle weight yield,total K,S6+and Fe2+in grains of the balanced nutrition fertilizer treatment were higher,compared with the conventional fertilization treatment.But total P,Ca2+and Mg2+in grains and total N,total K,Mg2+and S6+in straw were lower compared with the conventional fertilization treatment.Total N in grains and total P,Ca2+and Fe2+in straw of the two treatments were similar.The utilization rate of N,P and K of the balanced nutrition fertilizer treatment were 67.8%,60.0%and 95.5%,while those of the conventional fertilization treatment were 32.3%,86.0%and＞100%.Rice balanced nutrition fertilizer could provide the necessary nutrients for the growth of hybrid rice,and greatly improved the utilization rate of fertilizer.

Key words:hybrid rice;rice balanced nutrition fertilizer;absorption of nutrition;utilization rate of fertilizer;straw to soil

Effects of Balanced Nutrition Fertilizer on the Growth and Nutrient Up-taking Characteristics of Hybrid Rice

GUO Zhigang,WEI Xinghua,SHEN Bugen
（Institute of Modern Agricultural Engineering Technology,Yangtze Delta Region Institute of Tsinghua University,Jiaxing,Zhejiang 314006,China;1st author:guozhig@mail.tsinghua.edu.cn）

S511.062

A

1006-8082（2017）05-0054-05

2017－04－28