陳文超， 徐 生， 孫 婷， 王孟蘭， 馬宏衛(wèi)

(1.南京市耕地質(zhì)量保護(hù)站，江蘇南京 210036； 2.南京市江寧區(qū)耕地質(zhì)量保護(hù)站，江蘇南京 211101)

水稻和小麥?zhǔn)俏覈?guó)最主要的兩大糧食作物，在我國(guó)糧食生產(chǎn)中占有極其重要的地位，稻麥的穩(wěn)定增產(chǎn)對(duì)保障國(guó)家糧食安全起著至關(guān)重要的作用。同時(shí)，稻麥輪作也是一種重要的糧食作物種植制度，其在我國(guó)長(zhǎng)江中下游地區(qū)有廣泛的應(yīng)用?；瘜W(xué)肥料的施用在過去的幾十年對(duì)我國(guó)稻麥的大幅增產(chǎn)起了非常重要的作用[1]。然而，隨著化肥工業(yè)的發(fā)展、農(nóng)產(chǎn)品利潤(rùn)的不斷提高以及農(nóng)民對(duì)糧食高產(chǎn)的追求，我國(guó)稻麥輪作種植模式普遍存在過量施用化肥的現(xiàn)象[2]。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，就氮肥而言，我國(guó)水稻氮肥用量平均為180 kg/hm2，比世界稻田氮肥單位面積平均用量高75%左右[3]。雖然化肥具有養(yǎng)分含量高、使用方便、增產(chǎn)效果顯著等特點(diǎn)，但長(zhǎng)期大量的化學(xué)肥料進(jìn)入農(nóng)田土壤后，如果得不到及時(shí)利用，不僅造成了化肥生產(chǎn)的能源損耗，還會(huì)導(dǎo)致農(nóng)業(yè)面源污染、地表水體富營(yíng)養(yǎng)化和大氣污染，同時(shí)也加劇了農(nóng)民的負(fù)擔(dān)[1]。另外，在稻麥輪作模式下，生產(chǎn)上主要采用的施肥模式為基肥和追肥分次施用，這不但增加了生產(chǎn)成本，同時(shí)對(duì)農(nóng)村日益缺乏的勞動(dòng)力來說也是一種負(fù)擔(dān)。因此，在保障糧食增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的前提下，化肥的合理減量施用以及減少施肥次數(shù)成為稻麥輪作體系中的重點(diǎn)研究課題。

控釋BB肥由于具有肥效穩(wěn)定且供應(yīng)期長(zhǎng)、滿足作物不同生育期對(duì)養(yǎng)分的需求、降低肥料用量、減輕養(yǎng)分流失對(duì)環(huán)境的污染以及減少施肥次數(shù)、節(jié)省勞動(dòng)力等諸多突出優(yōu)點(diǎn)[4]，因此為解決稻麥輪作模式中化肥利用率低和勞動(dòng)力成本高等問題提出了新的思路和途徑，具有良好的應(yīng)用前景。目前，國(guó)內(nèi)外在小麥、水稻專用控釋BB肥的研究、開發(fā)和應(yīng)用上已取得了較大進(jìn)展，但控釋BB肥在實(shí)際推廣應(yīng)用中仍有一些問題尚待解決。目前的研究表明，控釋BB肥在小麥、水稻單季種植上具有增產(chǎn)和提高肥效的作用[5]，然而，關(guān)于稻麥輪作模式下控釋BB肥的一次性基施效果研究報(bào)道較少。因此，深入系統(tǒng)地研究控釋BB肥在稻麥輪作模式中的施用效果，將為控釋BB肥的研制及推廣應(yīng)用提供重要指導(dǎo)。本研究根據(jù)小麥、水稻專用控釋BB肥的推薦施用量和當(dāng)?shù)氐氖┓柿?xí)慣，確定了控釋BB肥和常規(guī)肥料的實(shí)際施用量，通過對(duì)比控釋BB肥和常規(guī)施肥處理下小麥與水稻的產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益和肥料利用率，探索控釋BB肥在稻麥輪作模式中的一次性施用效果，以期為控釋BB肥在稻麥輪作模式中的大面積推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及材料

試驗(yàn)設(shè)置在國(guó)家級(jí)耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)(監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)：320094)，于江蘇省南京市江寧區(qū)淳化街道青龍社區(qū)(31.93°N，119°E)進(jìn)行，土壤類型為潴育性水稻土，土地利用類型為多年水稻—小麥輪作。試驗(yàn)時(shí)間：小麥季為2015年11月至2016年6月，水稻季為2016年6—11月。試驗(yàn)前土壤的基本理化性質(zhì)：有機(jī)質(zhì)含量23.20 g/kg，全氮含量 1.79 g/kg，堿解氮含量113.92 g/kg，有效磷含量 14.32 mg/kg，速效鉀含量112.34 mg/kg，pH值6.1。供試的小麥品種為寧麥13號(hào)，水稻品種為鎮(zhèn)稻18號(hào)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)處理，分別為不施肥(CK)、常規(guī)施肥和控釋BB肥處理，每個(gè)處理重復(fù)3次。小區(qū)面積為64 m2(8 m×8 m)，小區(qū)間筑隔離帶，四周設(shè)保護(hù)行。試驗(yàn)各處理具體施肥量見表1。常規(guī)施肥處理按照當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的施肥習(xí)慣施肥，分為基肥和追肥多次施入；控釋BB肥處理為基肥一次性施入。試驗(yàn)中所選用的肥料包括復(fù)合肥(N ∶P2O5∶K2O=1 ∶1 ∶1，均為15%)、尿素(含氮量為46%)以及由江蘇省農(nóng)業(yè)三新工程項(xiàng)目“控釋BB肥技術(shù)集成及推廣應(yīng)用(編號(hào)：SXGC[2015]007)”研制的控釋BB肥，其中，小麥控釋BB肥 N ∶P2O5∶K2O 含量比為26 ∶8 ∶11，控釋N含量為50%，水稻控釋BB肥N ∶P2O5∶K2O含量比為25.5 ∶7.5 ∶11.5，控釋N含量為45%。試驗(yàn)各處理N、P、K施用量見表2，在小麥季，控釋BB肥處理的N、P、K用量較常規(guī)施肥處理均有所減少；在水稻季，為更好地滿足水稻養(yǎng)分需求，控釋BB肥處理的N、P用量較常規(guī)施肥處理有所減少，K的用量較常規(guī)施肥處理有所增加。小麥基肥、分蘗肥和拔節(jié)肥施用時(shí)間分別為2015年11月13日、2016年2月19日、2016年4月15日；水稻基肥、分蘗肥和穗肥施用時(shí)間分別為2016年6月5日、6月20日、8月11日。作物生產(chǎn)過程中的灌溉、除草、治蟲等田間管理按照當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的常規(guī)管理方式進(jìn)行。

表1 試驗(yàn)所選用肥料種類及施肥量 kg/hm2

表2 試驗(yàn)各處理N、P、K的施用量 kg/hm2

小麥、水稻成熟期按小區(qū)測(cè)定實(shí)際產(chǎn)量和秸稈生物量，并進(jìn)行考種。小麥、水稻考核的指標(biāo)為穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量。在試驗(yàn)前分別采集各小區(qū)0～20 cm土層土樣，每個(gè)小區(qū)按“S”形取5點(diǎn)土壤樣品，混合均勻后作為一個(gè)待測(cè)樣品，用于土壤理化性質(zhì)分析，包括土壤pH值、有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量、堿解氮含量、速效磷含量和速效鉀含量，測(cè)定參照魯如坤的方法[6]。

1.3 數(shù)據(jù)處理及分析

總收益=產(chǎn)值-肥料成本；相對(duì)收益=總收益-追肥勞動(dòng)力成本；氮素農(nóng)學(xué)利用率=(施氮區(qū)產(chǎn)量-空白區(qū)產(chǎn)量)/施氮量；氮素偏生產(chǎn)力=產(chǎn)量/施氮量。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理及統(tǒng)計(jì)分析均用Excel 2010和 SPSS 18.0 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)作物產(chǎn)量及相關(guān)生物學(xué)指標(biāo)的影響

由表3可知，在小麥季，常規(guī)施肥和控釋BB肥處理下，小麥的穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、產(chǎn)量和秸稈量均顯著高于不施肥處理，充分說明了肥料在作物增產(chǎn)增收中的顯著作用。與常規(guī)施肥處理相比，控釋BB肥處理下小麥的產(chǎn)量以及各生物學(xué)指標(biāo)均有所增加，但未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著變化。在水稻季，常規(guī)施肥和控釋BB肥處理下，水稻的穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、產(chǎn)量和秸稈量均高于不施肥處理，其中產(chǎn)量和秸稈量顯著增高。對(duì)比常規(guī)施肥處理和控釋BB肥處理，水稻的穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、產(chǎn)量及秸稈量均為控釋BB肥處理>常規(guī)施肥處理，但差異并未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著水平。通過計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，控釋BB肥處理下小麥和水稻的產(chǎn)量要比常規(guī)施肥處理分別高10.66%、1.95%。

表3 不同施肥處理下小麥、水稻的產(chǎn)量及相關(guān)生物學(xué)指標(biāo)

2.2 不同施肥處理對(duì)作物生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的影響

從表4可以看出，由于控釋肥價(jià)格較高，控釋BB肥處理的肥料成本在小麥季和水稻季均高于常規(guī)施肥處理。從總收益方面來看，在小麥季，控釋BB肥處理的總收益最高，為 5 431元/hm2，比常規(guī)施肥處理和CK分別高12.6%、10.3%。在水稻季，常規(guī)施肥處理的總收益最高，為26 667元/hm2，而控釋BB肥處理的總收益為26 219元/hm2，僅比常規(guī)施肥處理低1.68%，但比CK的23 080元/hm2高13.6%。由于常規(guī)施肥處理的多次追肥模式比控釋BB肥處理的一次性基施模式增加了勞動(dòng)力成本，因此，在對(duì)比不同施肥處理的經(jīng)濟(jì)效益時(shí)還需要考慮追肥的勞動(dòng)力成本。根據(jù)目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及勞動(dòng)力的平均成本，并參照文獻(xiàn)數(shù)據(jù)[7]，本研究擬定追肥勞動(dòng)力成本為1 000元/hm2。通過從總收益中減去勞動(dòng)力成本，從而獲得相對(duì)收益。從表4可以看出，不管在小麥季還是水稻季，控釋BB肥處理的相對(duì)收益均為最佳，分別為 5 431、26 219元/hm2，其次是常規(guī)施肥處理，分別為3 822和25 667元/hm2。值得注意的是，在水稻季，雖然總收益表現(xiàn)為控釋BB肥處理低于常規(guī)施肥處理，但相對(duì)收益卻表現(xiàn)為控釋BB肥處理比常規(guī)施肥處理高552元/hm2，這說明控釋BB肥處理并不會(huì)使得水稻的實(shí)際生產(chǎn)收益減少。

2.3 不同施肥處理對(duì)氮素利用特征的影響

氮是植物生長(zhǎng)的必需營(yíng)養(yǎng)元素之一，在保障糧食增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)方面有著不可替代的作用。氮素農(nóng)學(xué)利用效率和氮素偏生產(chǎn)力是評(píng)價(jià)農(nóng)田氮肥利用效率的2個(gè)主要指標(biāo)[8]。氮素農(nóng)學(xué)利用效率一般用來表征在土壤基礎(chǔ)肥力上施氮肥的增產(chǎn)作用，氮素偏生產(chǎn)力用來表征單位投入的氮素所能生產(chǎn)的作物籽粒產(chǎn)量。從圖1和圖2可以看出，在小麥季和水稻季，控釋BB肥處理下的氮素農(nóng)學(xué)利用率和氮素偏生產(chǎn)力均明顯高于常規(guī)施肥處理，表明在同等土壤基礎(chǔ)肥力條件下，控釋BB肥處理的氮素肥效優(yōu)于常規(guī)施肥處理。

表4 小麥季和水稻季經(jīng)濟(jì)效益分析 元/hm2

注：小麥2.36元/kg，水稻3.1元/kg；尿素1.6元/kg，復(fù)合肥2.5元/kg，小麥和水稻專用控釋BB肥2.8元/kg；追肥勞動(dòng)力成本為1 000元/hm2。

3 討論與結(jié)論

控釋肥在小麥和水稻生產(chǎn)中的應(yīng)用效果已有一些報(bào)道。如李貴勇等發(fā)現(xiàn)，隨著控釋肥用量的增加，水稻產(chǎn)量先增加后降低[9]；杜江華等研究表明，一次性施用水稻控釋肥具有較顯著而且穩(wěn)定的省工節(jié)肥和增產(chǎn)增收效果[10]；汪強(qiáng)等研究發(fā)現(xiàn)，控釋肥對(duì)小麥具有增產(chǎn)與提高氮肥利用率的效果[11-12]。另外，也有研究表明，控釋肥并不能使作物增產(chǎn)[13]。而本研究中，與常規(guī)施肥處理相比，控釋BB肥處理提高了小麥和水稻的產(chǎn)量，但并未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著性水平，這可能與控釋BB肥處理下N、P、K減量施用有關(guān)。在經(jīng)濟(jì)效益方面，控釋BB肥的一次性基施方式省去了勞動(dòng)力成本，在小麥季和水稻季，控釋BB肥處理的相對(duì)收益均大于常規(guī)施肥處理，這與杜江華等的研究結(jié)果[10，14]類似。在氮素利用效率方面，控釋BB肥由于其肥效穩(wěn)定而持久，能有效減少氮素的揮發(fā)、淋失及反硝化脫氮損失，從而提高氮素利用率[15]。本研究結(jié)果也表明，控釋BB肥處理的氮素農(nóng)學(xué)利用率和氮素偏生產(chǎn)力均優(yōu)于常規(guī)施肥處理。

綜上所述，本研究對(duì)比了控釋BB肥處理和常規(guī)施肥處理下小麥和水稻的產(chǎn)量、生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益以及氮素利用率，結(jié)果表明，在稻麥輪作模式下，控釋BB肥的一次性基施處理不僅能減少勞動(dòng)力成本，在保障作物產(chǎn)量的基礎(chǔ)上減少肥料用量，獲得較高的相對(duì)收益，還能提高氮素利用效率。因此，控釋BB肥的一次性基施方式值得在研究區(qū)周邊及耕地地力與氣候相近地區(qū)的稻麥輪作模式中大面積推廣應(yīng)用。

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