梁濤，廖敦秀，陳新平，王帥，付登偉，陳軒敬，石孝均,3

?

重慶稻田基礎(chǔ)地力水平對水稻養(yǎng)分利用效率的影響

梁濤1,2，廖敦秀2，陳新平1，王帥4，付登偉5，陳軒敬1，石孝均1,3

（1西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，重慶 400716；2重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，重慶 400000；3國家紫色土肥力與肥料效益監(jiān)測基地，重慶 400716；4重慶市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，重慶 400700；5重慶市南川區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，重慶 408400）

【目的】土壤基礎(chǔ)地力水平與土壤養(yǎng)分的供應(yīng)能力有著直接的關(guān)系，進而影響作物對土壤和肥料養(yǎng)分的吸收。研究基礎(chǔ)地力與水稻養(yǎng)分利用效率的關(guān)系，評價不同地力水平下水稻對土壤和肥料養(yǎng)分利用的影響，為在不同地力下提高養(yǎng)分利用效率提供依據(jù)?！痉椒ā坷?006—2012年重慶測土配方施肥項目水稻“3414”試驗，調(diào)查每個試驗點無肥區(qū)（N0P0K0）、無氮區(qū)（N0P2K2）、無磷區(qū)（N2P0K2）、無鉀區(qū)（N2P2K0）和全肥區(qū)（N2P2K2）處理的產(chǎn)量及秸稈和籽粒氮磷鉀養(yǎng)分含量，計算重慶不同區(qū)域水稻養(yǎng)分吸收量、土壤有效養(yǎng)分利用效率和依存率以及肥料回收率、農(nóng)學(xué)效率，采用指數(shù)及線性擬合、基礎(chǔ)地力產(chǎn)量分級方法評價基礎(chǔ)地力對水稻養(yǎng)分利用效率的影響?！窘Y(jié)果】重慶不同區(qū)域稻田基礎(chǔ)地力產(chǎn)量5.40—6.45 t·hm-2,基礎(chǔ)地力等級處于低和中低等級的（＜4 t·hm-2和4—5 t·hm-2）樣本數(shù)為63，占總樣本量的25.6%。隨著稻田基礎(chǔ)地力等級的提高，水稻產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收量也隨之不斷增加，高基礎(chǔ)地力等級稻田其有機質(zhì)和堿解氮也相對較高，pH過低可能是低基礎(chǔ)地力等級稻田（＜4 t·hm-2）的限制因素。重慶水稻施氮磷鉀肥增產(chǎn)率分別為18.5%、5.2%和3.9%，在相同的施肥水平下，隨著基礎(chǔ)地力等級的提高，水稻氮磷鉀肥料回收率分別下降6.9%、4.5%和3.1%。基礎(chǔ)地力產(chǎn)量與土壤有效氮利用效率、土壤養(yǎng)分依存率存在正相關(guān)，說明較高的基礎(chǔ)地力會促進水稻對土壤養(yǎng)分的吸收，提高土壤養(yǎng)分利用效率，而基礎(chǔ)地力與氮肥回收率、肥料農(nóng)學(xué)效率呈負相關(guān)，說明高基礎(chǔ)地力會降低肥料的利用效率?；A(chǔ)地力與土壤有效磷、有效鉀養(yǎng)分利用效率和磷鉀回收率相關(guān)性不強，但與相應(yīng)氮指標能夠達到顯著相關(guān)或極顯著相關(guān)，說明基礎(chǔ)地力對氮的反映能力高于磷鉀?！窘Y(jié)論】高基礎(chǔ)地力可以提高水稻產(chǎn)量和對土壤養(yǎng)分的吸收量，但對肥料養(yǎng)分的利用效率下降。在高基礎(chǔ)地力條件下，施肥對水稻的增產(chǎn)作用和地力提升作用有限，應(yīng)限制肥料的投入。

基礎(chǔ)地力；養(yǎng)分吸收效率；“3414”試驗；水稻；重慶

0 引言

【研究意義】長期以來，化肥不合理施用的現(xiàn)象在我國普遍存在，由此導(dǎo)致的環(huán)境風(fēng)險也越來越引起人們的關(guān)注[1-3]。高效的養(yǎng)分利用效率可以在較少的養(yǎng)分投入下獲得相對較高的產(chǎn)量[4]。如何在不同基礎(chǔ)地力水平下實現(xiàn)高效的養(yǎng)分利用對減少養(yǎng)分資源浪費，提高農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。【前人研究進展】土壤基礎(chǔ)地力水平與作物對土壤和肥料養(yǎng)分吸收有著重要的關(guān)系[3,5]?；A(chǔ)地力水平較高的土壤其肥力水平和施肥產(chǎn)量也較高，且產(chǎn)量具有較高的穩(wěn)定性和可持續(xù)性[2,6-7]，提高基礎(chǔ)地力可以增加土壤養(yǎng)分的供應(yīng)能力，減少作物對肥料養(yǎng)分的依賴，減少肥料投入[5,8]?！颈狙芯壳腥朦c】前人通過長期定位試驗對基礎(chǔ)地力對作物產(chǎn)量和養(yǎng)分貢獻的研究較多，但是反映區(qū)域農(nóng)田的基礎(chǔ)地力與作物養(yǎng)分利用效率的研究鮮有報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究從重慶2006—2012年246個水稻“3414”試驗入手，選取無肥區(qū)（N0P0K0）、無氮區(qū)（N0P2K2）、無磷區(qū)（N2P0K2）、無鉀區(qū)（N2P2K0）和全肥區(qū)（N2P2K2）處理分析重慶不同區(qū)域的基礎(chǔ)地力產(chǎn)量以及不同基礎(chǔ)地力水平下的水稻養(yǎng)分利用效率，闡明基礎(chǔ)地力對土壤養(yǎng)分和肥料養(yǎng)分的利用效率的影響，為在不同基礎(chǔ)地力水平水稻的科學(xué)施肥和養(yǎng)分資源高效利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選取2006—2012年重慶測土配方施肥項目水稻“3414”試驗246個，試驗地點所在的重慶市位于四川盆地東部、長江上游，地理位置為東經(jīng)105°11'—110°11'、北緯28°10'—32°13'，年平均氣溫在18.4℃左右，常年降雨量1 100—1 450 mm，夏季較熱，最高氣溫均在35℃以上，極端氣溫最高41.9℃，日照總時數(shù)1 000—1 200 h，冬暖夏熱，無霜期長，雨量充沛。重慶市分布區(qū)域廣，地貌海拔差異大。根據(jù)氣候、地形、土壤以及種植習(xí)慣，將其劃分為4個亞水稻種植區(qū)域，分別是渝西地區(qū)、渝中地區(qū)、渝東南和渝東北地區(qū)。各區(qū)域水稻試驗樣本數(shù)分別為渝西地區(qū)94個，渝中地區(qū)86個，渝東南60個，渝東北地區(qū)6個。

1.2 試驗設(shè)計

“3414”試驗選擇具有代表性的農(nóng)戶地塊進行，試驗地塊保證基本平整，地塊內(nèi)部地力均勻，遠離堆肥糞池。種植方式均為一季中稻。施用的氮肥為尿素（N 46.4%），磷肥為過磷酸鈣（P2O512%），鉀肥為氯化鉀（K2O 60%），其中磷肥和鉀肥全部基施；氮肥分兩次施用，基肥施用50%，另外50%氮肥作為分蘗肥或穗肥施用。試驗小區(qū)面積多為20—30 m2。試驗共14個處理，本次研究選取其中5個處理（N0P0K0、N0P2K2、N2P0K2、N2P2K2、N2P2K0）進行研究。各區(qū)域稻田供試土壤的基本性質(zhì)及各施肥處理氮磷鉀施肥量見表1。

表1 重慶不同區(qū)域水稻試驗點樣本數(shù)量、供試土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)及施肥量

1.3 田間試驗樣品采集與測定

水稻底肥前，各試驗點取0—20 cm耕層土壤樣品測定基本養(yǎng)分指標。堿解氮：堿解擴散法；有效磷：Olsen法；速效鉀：醋酸銨浸提-火焰光度法。在水稻成熟期，分小區(qū)收獲計產(chǎn)，并且采集籽粒和秸稈進行養(yǎng)分含量測定。對籽粒和秸稈分別烘干、磨碎、過篩測定氮磷鉀養(yǎng)分；采用H2SO4-H2O2消煮后，凱氏定氮法測定全氮，Olsen法測定有效磷，火焰光度計法測定有效鉀[9]。

1.4 計算方法

1.4.1 基礎(chǔ)地力、養(yǎng)分貢獻率和肥料增產(chǎn)率相關(guān)指標計算方法 土壤基礎(chǔ)地力（inherent soil productivity）用不施任何肥料時的作物產(chǎn)量來評價[10]，本研究用無肥區(qū)（CK）水稻產(chǎn)量表示，同時，為了評價作物產(chǎn)量對土壤和肥料的依賴性，計算土壤貢獻率和肥料貢獻率[10-12]。不同肥料的增產(chǎn)效果用肥料增產(chǎn)率i（increment rate by fertilizer）表示，計算方法為不施某種養(yǎng)分處理產(chǎn)量與平衡施肥產(chǎn)量差值占其百分比。

土壤基礎(chǔ)地力產(chǎn)量：ISP=CK

式中，CK表示無肥區(qū)產(chǎn)量。

土壤氮（磷、鉀）貢獻率：

式中，SN(Sk、Sp)表示土壤氮（磷、鉀）貢獻率，PK（NK、NP）和NPK，表示缺氮、缺磷、缺鉀和全肥區(qū)產(chǎn)量。

肥料氮（磷、鉀）貢獻率：

式中，fN(fk、fp)表示肥料氮（磷、鉀）貢獻率。

肥料氮（磷、鉀）增產(chǎn)率：

式中，fN(fk、fp)表示肥料氮（磷、鉀）增產(chǎn)率。

1.4.2 養(yǎng)分利用效率相關(guān)指標計算方法 土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力用不施某種養(yǎng)分時地上部對該養(yǎng)分的吸收量表示，如土壤供氮、磷和鉀的能力分別用N0P2K2、N2P0K2和N2P2K0處理地上部植株吸氮、磷和鉀量表示，作物對土壤的利用效率用土壤有效氮（磷、鉀）利用效率、土壤氮（磷、鉀）依存率評價；作物對肥料的利用效率使用氮（磷、鉀）肥料回收率和氮（磷、鉀）肥料農(nóng)學(xué)效率評價，計算方法如下。

土壤有效氮（磷、鉀）養(yǎng)分利用效率：

[13-14]

式中，pk(nk、np)表示地上部缺氮（磷、鉀）處理氮（磷、鉀）的吸收量，n(p、k)表示土壤有效氮磷鉀的含量。

土壤氮（磷、鉀）依存率：

[5,14]

氮（磷、鉀）肥料回收率（肥料利用率）：

[5,14]

式中，npk表示施氮磷鉀區(qū)植物籽粒和秸稈的總氮（磷、鉀）吸收量；pk(nK、nP)表示缺氮（磷、鉀）處理地上部氮（磷、鉀）吸收量，N(P、K)表示氮（磷、鉀）肥養(yǎng)分投入量。

氮（磷、鉀）肥料農(nóng)學(xué)效率：

[5,14]

式中，NPK表示全肥區(qū)植物籽粒產(chǎn)量；PK(NP、NK)表示缺氮（磷、鉀）處理作物籽粒產(chǎn)量，N(P、K)表示氮（磷、鉀）肥養(yǎng)分投入量。

為評價水稻肥料養(yǎng)分利用效率對土壤基礎(chǔ)地力產(chǎn)量的響應(yīng)，本文使用平均單產(chǎn)法[12,15]將246個試驗按不施肥對照產(chǎn)量的高低將土壤基礎(chǔ)地力產(chǎn)量分為＜4、4—5、5—6、6—7和＞7 t·hm-2共5個等級，分別代表低、中低、中、中高和高5個基礎(chǔ)地力等級。通過土壤基礎(chǔ)地力分級比較不同肥力水平下田塊的養(yǎng)分利用效率。數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析在Microsoft Excel 2016軟件和SigmaPlot 12.0軟件中進行。

2 結(jié)果

2.1 稻田不同施肥處理產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收量

水稻養(yǎng)分吸收及其干物質(zhì)積累受土壤肥力、品種、肥料結(jié)構(gòu)和管理方式等的影響。田間試驗結(jié)果表明（表2），重慶稻田基礎(chǔ)地力產(chǎn)量（無肥區(qū)產(chǎn)量）5.72 t·hm-2，全肥區(qū)產(chǎn)量7.51 t·hm-2，施肥增產(chǎn)量1.76 t·hm-2，增產(chǎn)率30.8%，施肥增產(chǎn)作用明顯。缺氮區(qū)、缺磷區(qū)和缺鉀區(qū)水稻產(chǎn)量分別為6.34、7.14和7.23 t·hm-2，施氮磷鉀肥的增產(chǎn)量分別為1.17、0.37和0.28 t·hm-2，增產(chǎn)率分別為18.5%、5.2%和3.9%，氮肥的增產(chǎn)作用遠高于磷鉀肥。

通常水稻產(chǎn)量高，其養(yǎng)分吸收量也高[16]。通過計算重慶不同區(qū)域水稻“3414”試驗無肥區(qū)、全肥區(qū)和缺肥區(qū)地上部養(yǎng)分吸收量得表3，從表中可以看出重慶水稻氮磷鉀養(yǎng)分的吸收量從高到低均為全肥區(qū)>缺肥區(qū)>無肥區(qū)，肥料對水稻養(yǎng)分吸收的促進作用明顯。無肥區(qū)氮磷鉀養(yǎng)分吸收量（土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力）分別為91、20和116 kg·hm-2，遠低于相應(yīng)養(yǎng)分缺肥區(qū)吸收量的100、56和161 kg·hm-2，這可能是由于養(yǎng)分之間相互促進吸收造成的。從不同區(qū)域來看，重慶水稻基礎(chǔ)地力產(chǎn)量從高到低依次為渝東北>渝西>渝中>渝東南，而不同區(qū)域全肥區(qū)、缺肥區(qū)和無肥區(qū)地上部氮吸收量高低順序與基礎(chǔ)地力產(chǎn)量順序相同，這說明高基礎(chǔ)地力產(chǎn)量會促進地上部氮養(yǎng)分吸收量。

表2 重慶不同區(qū)域水稻產(chǎn)量

表3 重慶不同區(qū)域水稻養(yǎng)分吸收量

2.2 基礎(chǔ)地力產(chǎn)量等級與養(yǎng)分吸收量的關(guān)系

水稻養(yǎng)分高效吸收取決于根際養(yǎng)分供應(yīng)能力及土壤養(yǎng)分的有效性[17]。稻田基礎(chǔ)地力產(chǎn)量與缺素區(qū)養(yǎng)分的吸收量存在聯(lián)系，如圖1所示，將稻田基礎(chǔ)地力產(chǎn)量分為<4 t·hm-2（低L）、4—5 t·hm-2（中低ML）、5—6 t·hm-2（中等M）、6—7 t·hm-2（中高MH）、＞7 t·hm-2（高H）5個等級，分別代表1—5級，隨著稻田基礎(chǔ)地力等級的提高，水稻養(yǎng)分的吸收量也隨之不斷增加，說明較高的基礎(chǔ)地力會帶來作物較高的養(yǎng)分吸收量，這可能是由于較高基礎(chǔ)地力，其氮磷鉀養(yǎng)分供應(yīng)能力也相對較高，進而促進作物養(yǎng)分吸收造成的。

圖1 不同基礎(chǔ)地力產(chǎn)量等級稻田缺素區(qū)地上部養(yǎng)分吸收量

2.3 重慶基礎(chǔ)地力及水稻的土壤養(yǎng)分利用效率

土壤基礎(chǔ)地力與肥力有著密切的聯(lián)系，統(tǒng)計不同基礎(chǔ)地力等級土壤養(yǎng)分含量得表4。從表4中可以看出，基礎(chǔ)地力等級處于低和中低水平的（＜5 t·hm-2）樣本數(shù)為63，占總樣本量的25.6%，重慶中低和低地力水平稻田仍占有較高的比例。低基礎(chǔ)地力等級（＜4 t·hm-2）稻田土壤pH為5.1，遠低于其他等級（pH 6.1—6.3），這說明土壤pH過低可能是低基礎(chǔ)地力等級稻田的限制因素。從表4中可以看出，土壤有機質(zhì)和堿解氮含量會隨著基礎(chǔ)地力的提高而升高，有效鉀也有類似趨勢，但這種趨勢在有效磷上表現(xiàn)不明顯。

從表5可以看出，重慶不同區(qū)域水稻對土壤氮的有效養(yǎng)分吸收效率和依存率從高到低依次為渝東北>渝西>渝中>渝東南，高基礎(chǔ)地力區(qū)域的水稻對土壤氮的吸收效率也相對較高，但這種趨勢在磷鉀上表現(xiàn)不明顯。

根據(jù)重慶各“3414”水稻試驗土壤有效養(yǎng)分吸收效率和依存率與相應(yīng)基礎(chǔ)地力產(chǎn)量制作散點圖（圖2和圖3）。從圖2中可以看出，重慶稻田基礎(chǔ)地力產(chǎn)量與土壤有效氮的吸收效率呈顯著指數(shù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.1555，達到顯著水平，指數(shù)方程為=2.3199e0.1509x。土壤基礎(chǔ)地力產(chǎn)量與土壤氮養(yǎng)分依存率有較好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.2117，達到極顯著水平，線性方程為=4.0916+45.259（圖3）。但是基礎(chǔ)地力產(chǎn)量與水稻對土壤有效磷和有效鉀的吸收效率的相關(guān)系數(shù)達不到顯著水平，土壤磷鉀依存率也有類似現(xiàn)象。

表4 重慶不同基礎(chǔ)地力等級試驗點供試土壤的基礎(chǔ)理化性質(zhì)

2.4 重慶基礎(chǔ)地力及水稻的肥料養(yǎng)分吸收效率

從表6中可以看出，在相同氮磷鉀施肥水平下，隨著基礎(chǔ)地力等級的升高，水稻氮磷鉀肥料的農(nóng)學(xué)效率從14.2、15.6和15.3 kg·kg-1，降至9.8、9.3和9.0 kg·kg-1，而氮磷鉀肥料回收率（肥料利用率）也從28.4%、20.8%和33.2%降至21.5%、14.5%和30.1%，分別下降6.9%、4.5%和3.1%，高基礎(chǔ)地力會影響肥料的利用效率。重慶稻田氮、磷、鉀肥料回收率分別為23.0%、16.4%和30.3%，農(nóng)學(xué)效率分別為11.2、10.7和9.2 kg·kg-1（表7）。

表5 重慶不同區(qū)域水稻土壤有效養(yǎng)分吸收效率

圖2 稻田土壤有效態(tài)氮（N）、磷（P）、鉀（K）吸收效率與基礎(chǔ)地力產(chǎn)量的關(guān)系

圖3 稻田土壤氮（N）、磷（P）、鉀（K）養(yǎng)分依存率與基礎(chǔ)地力產(chǎn)量的關(guān)系

表6 重慶稻田不同基礎(chǔ)地力等級肥料回收率和農(nóng)學(xué)效率

表7 重慶不同區(qū)域稻田肥料回收率和農(nóng)學(xué)效率

利用氮磷鉀肥料回收率與相應(yīng)土壤養(yǎng)分貢獻率做散點圖（圖4）。從圖4中可以看出，稻田氮肥的回收率與土壤氮貢獻率呈線性負相關(guān)，線性方程為= -0.5651+ 73.899，相關(guān)系數(shù)為0.1883，達到顯著水平，土壤氮的貢獻率越高，氮肥的回收率就越低（圖4）。但是磷鉀肥與相應(yīng)的土壤養(yǎng)分貢獻率線性相關(guān)系數(shù)未能達到顯著水平，這說明重慶稻田土壤磷鉀養(yǎng)分貢獻率與相應(yīng)的肥料回收率相關(guān)性不強，不能很好的反映磷鉀肥的回收率。從圖5中可以看出，稻田氮磷鉀肥料農(nóng)學(xué)效率與相應(yīng)的土壤養(yǎng)分貢獻率有著重要的關(guān)系，均呈顯著線性相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.7739、0.8726和0.8204，達到極顯著水平，土壤養(yǎng)分貢獻率越高，相應(yīng)的肥料農(nóng)學(xué)效率就越低，這說明較高的基礎(chǔ)土壤養(yǎng)分貢獻率會降低肥料農(nóng)學(xué)效率，減弱施肥的效果。

圖5 稻田土壤氮（N）、磷（P）、鉀（K）貢獻率與相應(yīng)肥料農(nóng)學(xué)效率的關(guān)系

3 討論

3.1 土壤基礎(chǔ)地力與養(yǎng)分供應(yīng)能力

徐明崗認為我國目前作物主產(chǎn)區(qū)耕地的基礎(chǔ)地力水平，遠不能滿足當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，耕地基礎(chǔ)地力已經(jīng)或正在成為高產(chǎn)、高密度品種增產(chǎn)潛力發(fā)揮的重要限制因素之一[18]。目前，歐美國家糧食產(chǎn)量的70%—80%靠基礎(chǔ)地力，20%—30%靠水肥投入，而我國肥料對糧食產(chǎn)量的貢獻率達到50%左右[19]，也有研究認為我國化肥對糧食的貢獻率為40.8%[20]。前人針對稻田基礎(chǔ)地力也做了較多研究，湯勇華等的研究表明中國水稻產(chǎn)量的肥料貢獻率為38.1%，基礎(chǔ)地力產(chǎn)量一般在4 t·hm-2以上[21]。重慶246個水稻“3414”試驗結(jié)果顯示，重慶稻田基礎(chǔ)地力產(chǎn)量為5.72 t·hm-2，稻田土壤氮、磷、鉀供應(yīng)能力為100、56和161 kg·hm-2，與四川盆地稻田土壤氮（111 kg·hm-2）和鉀（167 kg·hm-2）的供應(yīng)能力基本持平，土壤磷供應(yīng)能力高于四川盆地（24.6 kg·hm-2）[12]，這可能與重慶區(qū)內(nèi)富磷鉀紫色土分布廣泛有關(guān)。重慶水稻氮磷鉀肥料增產(chǎn)率分別為18.5%、5.2%和3.9%，氮肥仍然是保障作物增產(chǎn)的最關(guān)鍵因素。四川盆地氮肥、磷肥和鉀肥的增產(chǎn)率分別是26.6%、14.4%和10.3%[12]，高于本研究結(jié)果。葉全寶等在對不同土壤氮肥利用效率研究中發(fā)現(xiàn)，水稻施肥產(chǎn)量效應(yīng)差異的主要原因可能與土壤基礎(chǔ)肥力的差異有關(guān)，施用氮肥對不同土壤條件下水稻的秸稈吸氮量、籽粒吸氮量和總吸氮量均有顯著影響[22,32]。曾祥明等的研究表明在等量磷、鉀投入的條件下，高基礎(chǔ)地力有利于水稻干物質(zhì)和氮素的累積[15]。本研究表明，高基礎(chǔ)地力同樣可以促進水稻對鉀的吸收。

3.2 基礎(chǔ)地力與養(yǎng)分吸收效率

基礎(chǔ)地力是衡量土壤肥力的綜合指標，一般而言，農(nóng)田基礎(chǔ)地力越高，其土壤肥力水平就越高[21]。本研究表明基礎(chǔ)地力較高的區(qū)域其有機質(zhì)和堿解氮含量也相對較高，這與查燕的研究結(jié)果類似[23]，同時研究發(fā)現(xiàn)pH過低是重慶低基礎(chǔ)地力稻田的限制因素。

高基礎(chǔ)地力稻田施肥增產(chǎn)潛力小，應(yīng)挖掘栽培、水分等非施肥因素，而低基礎(chǔ)地力施肥增產(chǎn)潛力較大，施肥仍然是增產(chǎn)的重要措施[15]。薛亞光等[24]的研究表明，通過栽培技術(shù)的集成與優(yōu)化，優(yōu)化栽培農(nóng)學(xué)利用率和吸收利用率分別較當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培提高8.4%—38.6%和66.5%—98.2%。而低地力條件下施肥，尤其是有機無機配施均表現(xiàn)出較好的增產(chǎn)和地力提升效果[8,15,23]。曾祥明在湖北董口試驗點的研究表明，在低地力稻田，農(nóng)民習(xí)慣施肥的的氮肥利用率為30.6%，顯著高于高地力稻田的21.1%，同時減量后的優(yōu)化施肥處理，也可以有效提高氮肥的利用率。本研究也發(fā)現(xiàn)在相同施肥水平下，重慶稻田在高基礎(chǔ)地力稻田（>7 t·hm-2）比低基礎(chǔ)地力稻田（<4 t·hm-2）氮磷鉀肥利用率分別低6.9%、4.5%和3.1%，這可能是由于在高基礎(chǔ)地力土壤上施肥的增產(chǎn)幅度較低造成的。鄭盛華等[25]對川西平原稻田兩熟區(qū)的研究表明，施肥增產(chǎn)幅度為低產(chǎn)田＞中產(chǎn)田＞高產(chǎn)田，高產(chǎn)田CK處理的有效穗、千粒重顯著高于低產(chǎn)田。研究表明，四川盆地基礎(chǔ)地力產(chǎn)量高于5 t·hm-2的稻田，其產(chǎn)量的穩(wěn)定性和可持續(xù)性顯著增加[5]。本研究從養(yǎng)分利用效率來看，在相同施肥水平下，重慶中等基礎(chǔ)地力等級稻田（5—6 t·hm-2）的氮、磷和鉀肥料回收率明顯低于中低等級（4—5 t·hm-2），這說明當(dāng)基礎(chǔ)地力產(chǎn)量高于5 t·hm-2時，已經(jīng)對肥料回收率有了明顯的限制作用，施肥的增產(chǎn)作用下降，產(chǎn)量趨于穩(wěn)定，這可能也是導(dǎo)致其穩(wěn)定性和可持續(xù)性增加的原因之一。以上研究均表明施肥在高基礎(chǔ)地力稻田的效果不及低基礎(chǔ)地力稻田，但也有研究表明中低產(chǎn)區(qū)的化肥增產(chǎn)作用不一定高于高產(chǎn)地區(qū)[21-23]，王寅等[8]認為雖然低地力田塊施肥的相對增產(chǎn)效果好，但絕對增產(chǎn)量及施肥收益仍以高地力田塊較好。此外施肥水平、氣候和障礙因子等都會對肥效產(chǎn)生影響。

土壤有效態(tài)養(yǎng)分含量的高低會對植物內(nèi)循環(huán)效率產(chǎn)生作用，從而影響植物的養(yǎng)分利用效率，同時還受到土壤中養(yǎng)分平衡的影響[7]。本研究的結(jié)果表明，耕地基礎(chǔ)地力產(chǎn)量與土壤有效氮的吸收效率呈指數(shù)相關(guān)關(guān)系，較高的耕地基礎(chǔ)地力水平會促進作物對土壤有效氮的吸收。這可能與高基礎(chǔ)地力水平下，土壤氮的供應(yīng)能力較強有關(guān)。朱霞和陳磊的研究發(fā)現(xiàn)化肥與有機肥長期配施顯著提高土壤供氮能力，增加了植株吸氮量[29-30]。BRIDGHAM等[31]的研究結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)，隨著土壤養(yǎng)分有效性的降低，植物的養(yǎng)分利用效率會增大，但當(dāng)土壤養(yǎng)分有效性下降到一定程度后，養(yǎng)分利用效率就會降低，但在本研究范圍內(nèi)還未發(fā)現(xiàn)由于過低耕地地力或養(yǎng)分造成作物養(yǎng)分利用效率降低的現(xiàn)象。

從本研究結(jié)果來看，土壤氮養(yǎng)分貢獻率與氮肥料回收率呈顯著負相關(guān)關(guān)系，但磷鉀相關(guān)性不強，土壤養(yǎng)分依存率和養(yǎng)分吸收量也存在著類似的現(xiàn)象。這可能是由于土壤氮對產(chǎn)量的貢獻率通常高于磷鉀[12,32]，耕地地力水平與氮養(yǎng)分貢獻率的相關(guān)性也相對較強造成的。只有與作物產(chǎn)量、基礎(chǔ)地力產(chǎn)量聯(lián)系密切的耕地指標，如農(nóng)學(xué)效率，才能與磷、鉀土壤養(yǎng)分貢獻率建立顯著的相關(guān)關(guān)系，而且通常氮的相關(guān)系數(shù)也都高于磷鉀。廖育林等[5]通過連續(xù)33年水稻長期定位施肥研究表明，磷生理利用率，鉀肥回收利用率（回收率）與土壤養(yǎng)分貢獻率也沒有建立顯著線性相關(guān)性。總體來講，耕地基礎(chǔ)地力水平對氮的養(yǎng)分利用效率反映能力要優(yōu)與磷鉀。結(jié)果表明，同土壤相關(guān)的養(yǎng)分利用率指標，如土壤有效氮利用率、土壤氮依存率和作物氮養(yǎng)分吸收量會隨著基礎(chǔ)地力水平的提高而提高，這說明基礎(chǔ)地力水平提高可以促進養(yǎng)分的供應(yīng)和作物吸收能力。而與肥料相關(guān)的指標，如氮養(yǎng)分回收率、氮磷鉀農(nóng)學(xué)效率會隨著土壤基礎(chǔ)地力的提高而下降，這說明較高的基礎(chǔ)地力會降低肥料養(yǎng)分的利用效率，同時由于高基礎(chǔ)地力的肥力水平普遍較高，施肥對高基礎(chǔ)地力稻田地力提升潛力不足，因此當(dāng)在高基礎(chǔ)地力水平下，應(yīng)當(dāng)減少肥料施用量，尤其是氮肥的施用量，這對提高養(yǎng)分利用效率和實現(xiàn)水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)具有重要的作用。

4 結(jié)論

4.1 在氮肥（N）150 kg·hm-2、磷肥（P2O5）90 kg·hm-2和鉀肥（K2O）90 kg·hm-2施肥水平下，高基礎(chǔ)地力可以提高水稻產(chǎn)量和對土壤養(yǎng)分的吸收量，但對肥料養(yǎng)分的利用效率下降。在高基礎(chǔ)地力條件下（基礎(chǔ)地力產(chǎn)量>5 t·hm-2）施肥對水稻的增產(chǎn)作用和地力提升作用有限，應(yīng)限制肥料的投入，尤其是氮肥的投入，以提高肥料的利用效率，但施肥對低基礎(chǔ)地力稻田仍有較好的增產(chǎn)作用，因此適當(dāng)提高低地力稻田肥料用量，有助于產(chǎn)量的提高和地力的提升。

4.2 稻田土壤基礎(chǔ)地力能夠很好的反映水稻對土壤和肥料中氮養(yǎng)分的利用效率。

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（責(zé)任編輯 李云霞）

Effect of Paddy Inherent Soil Productivity on Nutrient Utilization Efficiency of Rice in Chongqing

LIANG Tao1,2, LIAO DunXiu2,CHEN XinPing1, WANG Shuai4, FU DengWei5, CHEN XuanJing1, SHI XiaoJun1,3

(1College of Resources and Environment, Southwest University, Chongqing 400716;2Institute of Agricultural Resources and Environment, Chongqing Academy of Agricultural Sciences, Chongqing 400000;3National Monitoring Station of Soil Fertility and Fertilizer Efficiency on Purple Soils, Chongqing 400716;4Chongqing Agricultural Technology Extension Station, Chongqing 400700;5Nanchuan Agricultural Technology Extension Center, Chongqing 408400)

【Objective】The level of soil inherent productivity has a direct relationship with soil nutrient supply capacity, which affects the crop nutrient absorption of from soil and fertilizer. The objective of this research was to study the relationship between soil fertility and rice nutrient absorption efficiency and to evaluate its effect on rice nutrient absorption from soil and fertilizer under different soil inherent productivity levels, so as to provide a theoretical basis for improving rice nutrient absorption efficiency in different soil inherent productivity.【Method】Based on 246 rice “3414” trials in different ecological regions of Chongqing, including no fertilizer treatment (N0P0K0), nitrogen free treatment (N0P2K2), phosphate free treatment (N2P0K2), without potassium (N2P2K0) and total fertilizer treatment (N2P2K2),the rice yield and its grain and straw NPK content were investigated, and then rice nutrient uptake, soil available nutrient use efficiency and dependency ratio, fertilizer recovery, and agronomic efficiency were calculated. The effects of soil inherent productivity on nutrient absorption efficiency of rice were evaluated by means of index and linear fitting, soil inherent productivity and yield classification methods.【Result】The soil inherent productivity yield of paddy was 5.40-6.45t ·hm-2in different ecological areas of Chongqing, and the sample size of low and medium low (<4 t·hm-2and 4-5 t·hm-2) was 63, accounting for 25.6% of the total sample size. With the improvement of paddy soil inherent productivity grade, nutrient uptake of rice was increased, and the organic matter and available nitrogen contents were relatively higher in the high soil inherent productivity grade paddy. Low pH might be a limiting factor for low base level rice fields (<4 t·hm-2). The increasing rate of nitrogen, phosphate and potassium fertilizer in Chongqing was 18.5%, 5.2%, and 3.9%, respectively. Under the same level of fertilization, the recovery rate of NPK fertilizer was decreased by 6.9%, 4.5% and 3.1%, respectively, with the improvement of basic soil level. There was a positive correlation between inherent soil productivity and the use efficiency of soil available nitrogen and soil nutrient dependency rate, proving that higher inherent soil productivity could increase rice nutrient uptake and improve soil nutrient uptake efficiency. But the inherent soil productivity was negatively correlated with the apparent utilization rate of nitrogen fertilizer and agronomic efficiency of fertilizer, which showed that high inherent soil productivity would reduce the utilization efficiency of fertilizer. There was a weak correlation between soil fertility and available P, K as well as the apparent utilization of them. However, the inherent soil productivity was significantly correlated with the corresponding nitrogen index, proving the reflective ability of inherent soil productivity on nitrogen was stronger than that on P and K.【Conclusion】High soil inherent productivity can improve rice yield and soil nutrient uptake, but reducing the utilization efficiency of fertilizer nutrient. Under the condition of high soil inherent productivity, fertilization has limited effect on rice yield increase and soil productivity improvement, so the input of fertilizer should be limited.

inherent soil productivity; nutrient absorption efficiency; “3414” trial; rice; Chongqing

2017-11-09；

2018-03-05

農(nóng)業(yè)部測土配方施肥項目、西南睦邊扶貧區(qū)基本農(nóng)田建設(shè)技術(shù)研究與示范（2015BAD06B04）

梁濤，E-mail：swuliangtao@163.com。

石孝均，E-mail：shixj@swu.edu.cn