趙立軍，顏珊珊，王宇杰，張志鵬，張玉鑫，陳昌峰，許春林

(1.重慶文理學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，重慶 402160；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院，哈爾濱 150030；3.北大荒農(nóng)業(yè)股份有限公司 七星分公司，黑龍江 富錦 156300)

0 引言

目前，黑龍江農(nóng)墾建三江管理局七星農(nóng)場水稻生產(chǎn)過程中施肥環(huán)節(jié)采用人工手撒施肥與機(jī)械施肥兩種方式相結(jié)合，存在肥料在水稻種植過程中肥量分布不均勻、施肥量大、肥料利用率低的現(xiàn)象，直接影響水稻的產(chǎn)量[1]。因此，如何有效地對肥料進(jìn)行利用已成為水稻生產(chǎn)中重要的問題之一。

水稻側(cè)深施肥技術(shù)是在插秧播種作業(yè)時，通過側(cè)深施肥插秧機(jī)將肥料施于秧苗一側(cè)3cm、距泥面5cm的土壤中。肥料均勻地施于水稻根部周圍的土層，有利于水稻的吸收利用，可實現(xiàn)水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，減輕環(huán)境污染[2-5]。本試驗開展水稻側(cè)深施肥技術(shù)示范研究，為大面積示范推廣篩選適宜進(jìn)行側(cè)深的肥料、確定側(cè)深施肥對水稻肥料利用率的提升效果，為實現(xiàn)水稻生產(chǎn)節(jié)本增效尋求新途徑。

在我國側(cè)深施肥研究主要分3階段：第1階段是傳統(tǒng)化肥深施技術(shù)，20世紀(jì)70年代部分江蘇地區(qū)農(nóng)戶采用粉肥對三麥進(jìn)行追肥深施，可提高肥料利用率，但也帶來了人力、物力的浪費；第2階段是化肥機(jī)械化深施技術(shù)，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)設(shè)計研發(fā)的2BS-9型化肥深施播種機(jī)可同時實現(xiàn)進(jìn)行耕整后作物的播種和深施作業(yè)[6-9]；第3階段是機(jī)械精量穴播深施肥技術(shù)，可一次性完成起壟、開溝、播種和施肥作業(yè)，在增產(chǎn)的前提下具有節(jié)水、節(jié)肥、省時、省工的優(yōu)點[10]。

日本等東亞國家借鑒我國早期的“塞兜”工藝。20世紀(jì)60年代，實行結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦蔚孛布白魑锾攸c的深層施肥技術(shù)；70年代，又推廣工廣化育苗和帶土小苗插秧機(jī)；80年代中期，改進(jìn)成配帶化肥深施器的插秧機(jī)，插秧和施肥同時進(jìn)行，主要包括側(cè)條施肥和二段施肥兩種施肥方式[11-15]。聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)在東南亞建立了“水稽綜合栽培管理技術(shù)體系”，在所有試驗國家的水稻增產(chǎn)與品質(zhì)提高上效果明顯。

1 研究內(nèi)容與方法

1)不同處理對水稻生長特性的影響。不同處理的水稻生育進(jìn)程基本一致，各個處理在插秧后5～6天返青。其中，減量施肥的3個處理返青較對照延后1天，分蘗期在6月14-17日；各個處理抽穗期在7月24-27日，與常規(guī)對照相比，常量側(cè)深施肥除返青期外剩余時期均較對照延遲，各個處理的成熟期延后1～4天。隨著施肥量的減少，水稻植株的分蘗率也會隨之下降，減量30%側(cè)深施肥處理的分蘗率最低，其值為186%，較對照降低21個百分點。

2)不同處理對水稻生長發(fā)育光合作用的影響。水稻拔節(jié)期葉面積指數(shù)中，常量側(cè)深施肥葉面積指數(shù)最高為4.30，減10%、20%和30%側(cè)深施肥分別比常量側(cè)深施肥降低0.78、0.44和1.2，試驗的各個處理中常規(guī)施肥的葉面積指數(shù)最低是2.91；在植株的干物質(zhì)中，減量施肥會降低植株的干質(zhì)量，減10%、20%和30%側(cè)深施肥分別比常量側(cè)深施肥降低了25.38、94.77、178.20g/m2，表明側(cè)深施肥會促進(jìn)植株的干物質(zhì)積累。

3)以常規(guī)施肥為對照，常量側(cè)深施肥和減10%側(cè)深施肥處理產(chǎn)量均高于對照，分別較對照增產(chǎn)41.2、87kg/hm2，減20%、減30%和全量側(cè)深施肥處理產(chǎn)量分別比對照降低9.7、36.2、501kg/hm2。全量側(cè)深施肥處理的產(chǎn)量減產(chǎn)幅度大，可能是由于插秧時肥料一次性施入，秧苗前期長勢茂盛后期脫肥早衰，造成水稻植株后期生長營養(yǎng)的供給不足，最終導(dǎo)致減產(chǎn)。

4)與常規(guī)施肥相比，試驗各處理中常量側(cè)深施肥處理的肥料利用率最高，N、P、K的肥料利用率分別增加了5.91、4.35、9.13個百分點；試驗各處理的稻米碾磨品質(zhì)、外觀品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)及蒸煮品質(zhì)與常規(guī)施肥無明顯差異。

2 側(cè)深施肥插秧機(jī)的結(jié)構(gòu)與主要參數(shù)

2.1 側(cè)深施肥插秧機(jī)的結(jié)構(gòu)

水稻側(cè)深施肥插秧機(jī)是集施肥技術(shù)與插秧技術(shù)于一體的側(cè)身施肥插秧機(jī)裝置，可取代傳統(tǒng)插秧、施肥分別作業(yè)。氣吹式側(cè)深施肥裝置安裝在水稻高速插秧機(jī)的機(jī)架上，由肥箱、連接管、滾筒、風(fēng)扇和肥管接口等組成，實現(xiàn)了插秧、側(cè)深施肥的聯(lián)合作業(yè)。整機(jī)主要結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

1.料斗 2.料斗蓋 3.料斗開關(guān)手柄 4.彈簧鎖 5.肥料堵塞檢測器 6.排肥口 7.活門手柄 8.鼓風(fēng)機(jī) 9.覆土板 10.開溝器 11.靈敏度切換控制器

2.2 側(cè)深施肥插秧機(jī)的主要參數(shù)

插秧機(jī)類型為氣吹式側(cè)深施肥插秧機(jī)；外形尺寸為3 445mm×2 200mm×2 330mm；整機(jī)質(zhì)量為817kg；發(fā)動機(jī)型號為3RNM72-CUP2；結(jié)構(gòu)型式為水冷四沖程3缸柴油發(fā)動機(jī)；插植行數(shù)為8行；插植行距為30cm；插植株距為22/18/16/、14/12/10cm；插植株數(shù)為50/60/70/80/90/105株；插植深度為5～60mm；作業(yè)效率為0～0.73hm2/h。

3 試驗材料與方法

3.1 試驗材料

試驗在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)阿城試驗示范基地進(jìn)行，草甸白漿土，有機(jī)質(zhì)31.6g/kg，堿解氮170.6mg/kg，速效磷47.9mg/kg，速效鉀209.6mg/kg，pH值6.34；地勢平坦，多年老稻田。

供試作物品種：水稻為龍粳46，黑龍江省農(nóng)科院水稻所育成，主莖11葉，生育日數(shù)127天，需活動積溫2 250℃，葉色深綠，葉片上舉，分蘗力中等，稈強(qiáng)抗倒，耐冷性較好，抗稻瘟病，出米率70.8%。

試驗肥料：供試肥料在使用前過篩去除粉末及大顆粒。

供試機(jī)械：洋馬2FC-6型氣吹式側(cè)深施肥插秧機(jī)，具有環(huán)保、節(jié)肥、省工及壯苗等優(yōu)點。根部適量施肥，減少肥料浪費，同時進(jìn)行插秧、側(cè)深施肥聯(lián)合作業(yè)。根部施肥有利于秧苗的返青和早期分蘗。將肥施于距離秧苗3cm、深5cm處。

試驗儀器： SY88-TH型實驗壟谷機(jī)，產(chǎn)自韓國雙龍公司；SY88+TR100型實驗連續(xù)碾米機(jī)，產(chǎn)自韓國雙龍公司；BGZ-76型電熱鼓風(fēng)干燥箱，產(chǎn)自上海博迅實業(yè)有限公司；LRH-250型生化培養(yǎng)箱，產(chǎn)自上海一恒科技有限公司；ZH8518微型植物試樣粉碎機(jī)，產(chǎn)自北京中慧天成科技有限公司。

3.2 試驗設(shè)計

試驗分為以下6個處理，各處理基肥、分蘗肥及穗肥的施肥情況如表1所示，各處理基蘗穗肥及用肥總量中氮磷鉀含量如表2所示。

3.3 測定項目

1)生長情況記錄：于水稻返青后在生長均勻處連續(xù)取10穴作為調(diào)查點，每5天按常規(guī)方法記錄1次莖粗、莖數(shù)及株高等生長情況。

2)分蘗成穗率：(穗數(shù)-主穗)×100÷最高分蘗莖數(shù)。

3)含氮量測定：選取功能葉最寬處，用SPAD502型葉綠素儀測定葉片的含氮量。

4)考種測產(chǎn)：在其成熟期，計算處理調(diào)查 20 穴的平均數(shù)，取出6穴最接近平均數(shù)，測定各穴穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒質(zhì)量。

5)品質(zhì)測定：收獲稻谷后，取清理干凈的稻谷1kg置于干燥通風(fēng)處，使待測樣品的含水量為13%±1%。

表1 試驗處理情況 kg/hm2

表2 不同處理施肥純量 kg/hm2

4 結(jié)果與分析

4.1 不同施肥量對水稻生長特性的影響

水稻分蘗期是決定水稻產(chǎn)量的重要時期，分蘗的多少決定著收獲穗數(shù)的多少。生產(chǎn)上要求水稻分蘗早生、快發(fā)，以提高有效分蘗數(shù)，促進(jìn)成大穗，降低無效分蘗數(shù)量，減少對營養(yǎng)物質(zhì)的浪費。不同處理間水稻分蘗率變化情況如表3所示。

表3 不同處理對分蘗率影響情況

不同處理間水稻株高變化情況如表4所示。由表4可以看出：不同處理對水稻秧苗株高變化情況依次為常量側(cè)深施肥>減10%側(cè)深施肥>全量側(cè)深施肥、減30%側(cè)深施肥>常規(guī)施肥、減20%側(cè)深施肥。其中，常量側(cè)深施肥處理的水稻秧苗株高最高，數(shù)值為98cm；減量20%側(cè)深施肥處理的水稻株高最低，數(shù)值為94cm，與常規(guī)施肥水稻株高相同。

表4 不同處理對株高變化情況

4.2 不同施肥量對水稻光合作用的影響

4.2.1 不同施肥量對水稻葉面積指數(shù)的影響

水稻拔節(jié)時期的田間管理及化肥施用方法量直接關(guān)系到水稻抽穗、長穗、籽粒等等方面,所以水稻拔節(jié)期的田間管理十分重要。不同處理對水稻秧苗光合能力的影響如表5所示。

表5 不同處理對水稻拔節(jié)期葉面積指數(shù)的影響

水稻拔節(jié)期葉面積指數(shù)中，常量側(cè)深施肥葉面積指數(shù)最高為4.3，減10% 側(cè)深施肥與常量側(cè)深施肥相比降低了0.78，減20% 側(cè)深施肥與常量側(cè)深施肥相比降低了0.44，減30% 側(cè)深施肥與常量側(cè)深施肥相比降低了1.2，試驗的各個處理中常規(guī)施肥的葉面積指數(shù)最低為2.91。

4.2.2 不同施肥量對干物質(zhì)積累的影響

葉片是水稻秧苗進(jìn)行光合作用的重要器官，葉片的大小決定其光合作用產(chǎn)生干物質(zhì)的多少，葉片干物質(zhì)積累多少直接反應(yīng)了植株光合能力的強(qiáng)弱。不同處理對水稻拔節(jié)期干物質(zhì)積累量的影響如表6所示。

表6 不同處理對水稻拔節(jié)期干物質(zhì)積累量的影響

水稻拔節(jié)期干物質(zhì)積累過程中，常量側(cè)深施肥葉面積指數(shù)最高為1 609.2g/m2，減10% 側(cè)深施肥與常量側(cè)深施肥相比降低了25.38g/m2，減20% 側(cè)深施肥與常量側(cè)深施肥相比降低了94.77g/m2，減30% 側(cè)深施肥與常量側(cè)深施肥相比降低了178.2g/m2，試驗的各個處理中減30% 側(cè)深施肥的干物質(zhì)積累量最低為1 431g/m2。

4.3 不同施肥量對水稻產(chǎn)量的影響

施肥能夠保證水稻的高產(chǎn)和減弱水稻苗期分蘗，是水稻生長發(fā)育的一種基本特征，也是形成水稻健康群體和實現(xiàn)高產(chǎn)的前提。由于水稻分蘗前氮的吸收量大，側(cè)深施肥能夠促進(jìn)水稻苗期迅速生長，無效分蘗少，分蘗數(shù)提高，是水稻高產(chǎn)的前提條件。不同處理水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀變化如表7所示。

與常規(guī)施肥相比，常量側(cè)深施肥產(chǎn)量增加，全量側(cè)深施肥的產(chǎn)量降低，說明全量側(cè)深施肥由于插秧時肥料一次性施入降低了肥料的利用率，造成水稻植株后期生長營養(yǎng)的供給不足引起植株的早衰，導(dǎo)致穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒質(zhì)量的降低，最終導(dǎo)致減產(chǎn)的發(fā)生。

4.4 不同施肥量對水稻氮肥利用情況的影響

本試驗待泡田水自然落干，達(dá)到插秧標(biāo)準(zhǔn)時進(jìn)行插秧，避免了氮素?fù)p失。試驗中不同處理氮肥利用情況如表8所示。以常規(guī)施肥為對照，常量、減10%、減20%和減30%側(cè)深施肥的氮肥利用率均升高，分別較對照增加了5.91、6.07、6.75、5.94個百分點。其中，減20%側(cè)深施肥全生育期氮肥利用率最高，為40.16%，較常規(guī)施肥高6.75個百分點，是由于氮肥利用率會隨著施肥量的降低而增加；但減30%側(cè)深施肥處理的氮肥利用率小于減20%側(cè)深施肥處理。這是由于水稻對氮、磷、鉀營養(yǎng)元素吸收存在一定的比例，一般為2:1:1.5左右，且氮素營養(yǎng)的運輸需要與其它營養(yǎng)元素協(xié)同進(jìn)行，當(dāng)?shù)⒘?、鉀營養(yǎng)元素同步減量施用到一定程度時可能會導(dǎo)致肥料利用率的下降。

表7 不同處理水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀

表8 不同處理對水稻氮肥利用情況的影響

4.5 不同施肥量對水稻品質(zhì)的影響

直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量是影響稻米烹飪口感品質(zhì)的主要因素，而其主要由遺傳物質(zhì)控制，同時受肥料等營養(yǎng)成分和外界環(huán)境因素的干擾的影響。不同處理對稻谷碾磨品質(zhì)變化影響情況如表9所示。

在各個處理間碾磨品質(zhì)3項指標(biāo)的差異較小，因此側(cè)深施肥技術(shù)對稻米碾磨品質(zhì)無明顯改善作用。

表9 不同處理對稻谷碾磨品質(zhì)的影響 %

不同處理對稻谷直鏈淀粉變化影響情況如表10所示。由表10可以看出：各個處理稻米的直鏈淀粉和蛋白質(zhì)差別不明顯，均在2個百分點左右。因此，側(cè)深施肥對水稻營養(yǎng)品質(zhì)無明顯影響。

表10 不同處理對稻谷營養(yǎng)品質(zhì)的影響 %

稻米的形態(tài)(即外觀品質(zhì))主要指長度、寬度、長寬比、堊白度、堊白米率等，它們直接影響銷售量。其中，堊白米率是衡量稻米的外觀品質(zhì)的重要指標(biāo)，是稻米中白色不透明的部分，堊白的產(chǎn)生受到環(huán)境因素影響較大。不同處理對水稻外觀品質(zhì)的影響如表11所示。各個處理的堊白米率和寬度無差異，各個稻米長度變化幅度不明顯，在0.1mm左右。因此，各個處理對稻米外觀品質(zhì)無明顯改善作用。

表11 不同處理對稻谷外觀品質(zhì)的影響

5 結(jié)論

1)不同施肥處理對水稻的分蘗率均產(chǎn)生了一定的影響，以常規(guī)施肥為對照，常量側(cè)深施肥處理的分蘗率最高。

2)常量側(cè)深施肥葉面積指數(shù)最高為4.30，減施肥量側(cè)深施肥比常量側(cè)深施肥降低，試驗各個處理中常規(guī)施肥的葉面積指數(shù)最低是2.91。在植株的干物質(zhì)重中，減量施肥會降低植株的干重。

3)以常規(guī)施肥為對照，常量側(cè)深施肥和減10%側(cè)深施肥處理產(chǎn)量均高于對照，全量側(cè)深施肥處理的產(chǎn)量減產(chǎn)幅度較大。綜合各個試驗處理，表明常量側(cè)深施肥為最理想的施肥方式。

4)各處理的稻米碾磨品質(zhì)、外觀品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)及蒸煮品質(zhì)與常規(guī)施肥無明顯差異。