鄭許松，田俊策，鐘列權(quán)，王會福，呂仲賢*

(1.浙江省農(nóng)業(yè)科學院 植物保護與微生物研究所，浙江 杭州 310021； 2.臺州市植物保護檢疫站，浙江 臺州 318000；3.臺州市農(nóng)業(yè)科學研究院，浙江 臨海 317000)

水稻是我國的主要糧食作物之一，水稻穩(wěn)產(chǎn)對保障我國糧食安全至關重要。近年來，我國水稻單產(chǎn)和總產(chǎn)均有大幅提高，但過量施肥和不平衡施肥的現(xiàn)象日益嚴重[1-2]，稻田一季施肥量超過200 kg·hm-2的現(xiàn)象較為普遍[3]，長三角一些地區(qū)的施氮量甚至超過300 kg·hm-2[4]。目前，關于施肥對水稻產(chǎn)量和土壤肥力等的影響已有大量報道，適宜的氮、磷、鉀肥用量可以促進水稻生長發(fā)育、提高產(chǎn)量，但當化肥用量超過一定限度后，水稻產(chǎn)量不再增加，甚至下降[5-6]。同時，氮肥的過量供應還會導致土壤無機氮損失量和殘留量明顯增加[7]。此外，磷、鉀不平衡施肥也是影響水稻產(chǎn)量的重要因素[8-9]。在追求高產(chǎn)的過程中，不合理施肥不僅可能造成水稻減產(chǎn)，還會導致肥料利用率下降、養(yǎng)分流失，并引發(fā)一系列的環(huán)境問題[10]。

研究表明，水稻控肥技術(shù)在實施當年能有效減少氮肥施用量，提高氮肥利用率，還可以減輕水稻病蟲害的發(fā)生，減少化學農(nóng)藥的使用[11-12]。但連續(xù)多年減肥對水稻病蟲害、水稻產(chǎn)量和土壤肥力的影響還不明晰。為此，特開展連續(xù)3 a的減肥試驗，探索持續(xù)控肥技術(shù)對水稻產(chǎn)量和土壤肥力的影響，旨在為水稻肥料的優(yōu)化管理提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗時間與地點

于2014—2016年，在浙江省臨海市汛橋鎮(zhèn)進行連續(xù)3 a的單季稻控肥試驗。試驗田塊肥力中等，均勻一致，土質(zhì)為砂壤土，排灌方便。種植水平與當?shù)仄骄a(chǎn)水平相當。

1.2 試驗材料

供試水稻品種為甬優(yōu)538，常年667 m2產(chǎn)量550 kg，單季種植，播種時間為5月14日，用種量為15.0 kg·hm-2，移栽時間為6月11日(葉齡為3葉1心至4葉)，機插密度為18.8 cm×29.3 cm。

供試肥料:尿素(N 46%)，湖南宜化化工有限責任公司；加拿大紅色氯化鉀(K2O 60%)，中化化肥有限公司經(jīng)銷；復合肥(N 15%，P2O515%，K2O 15%)，山東金正大生態(tài)工程股份有限公司。

1.3 處理設計

試驗田面積共1 340 m2。田塊一分為二:一半為控肥處理區(qū)；一半為對照處理區(qū)，施肥方法按習慣(上年同一季節(jié)的)進行。在兩區(qū)之間筑田基，田基用塑料薄膜包裹，以防串水串肥。2個處理單獨排灌。具體地:控肥處理，移栽前1 d施基肥(每667 m2施用復合肥22.55 kg、尿素5 kg)，移栽后15 d施分蘗肥(每667 m2施用尿素5 kg)，移栽后45 d施穗肥(每667 m2施用尿素5 kg、氯化鉀10 kg)，移栽后83 d施粒肥(每667 m2施用尿素2.5 kg)；對照處理，移栽前1 d施基肥(每667 m2施用復合肥32.5 kg)，移栽后8 d施分蘗肥(每667 m2施用尿素12.5 kg)，移栽后80 d施粒肥(每667 m2施用尿素5 kg)。和對照比較，控肥處理減施了氮肥和磷肥，增施了鉀肥，且氮肥后移，降低了基蘗肥比重，增加了穗粒肥比重。

對照處理按常年的灌溉方法進行管理?？胤侍幚韰^(qū)，水稻移栽到分蘗期保持淺水層，當全田苗數(shù)達到目標有效穗數(shù)80%左右時開始露曬田，倒二葉抽出期(移栽后40 d左右)停止曬田，此后保持淺水層至抽穗，抽穗后田間保持干干濕濕，收割前7 d左右斷水。2個處理的施藥操作一致。

1.4 病蟲發(fā)生調(diào)查

于水稻主要病蟲害——稻縱卷葉螟、稻飛虱(主要為褐飛虱)、紋枯病和稻曲病的盛發(fā)期進行田間調(diào)查。稻飛虱調(diào)查田間種群密度，稻縱卷葉螟調(diào)查水稻卷葉率，紋枯病調(diào)查株發(fā)生率，稻曲病調(diào)查病穗率。稻飛虱和稻縱卷葉螟均采用5點取樣法，點內(nèi)用雙行平行跳躍法。紋枯病和稻曲病病株率調(diào)查均按每小區(qū)5點取樣，每點調(diào)查20叢。稻飛虱采用盤拍法，每次調(diào)查40稻叢；稻縱卷葉螟調(diào)查稻葉卷苞百分率，每次調(diào)查100叢。

1.5 考種和實割測產(chǎn)

水稻成熟后，進行考種和實割測產(chǎn)，以測定各產(chǎn)量構(gòu)成因素和實際產(chǎn)量?？挤N取5個樣點，每個點調(diào)查10穴有效穗數(shù)，每個點按平均有效穗數(shù)取樣2穴(每塊田共5×2=10穴)考種。實割測產(chǎn)獲取不同小區(qū)產(chǎn)量，并折成每667 m2產(chǎn)量。

1.6 土壤基本性狀測定

土壤理化性質(zhì)的測定采用常規(guī)分析方法[13]。土壤有機質(zhì)采用重鉻酸鉀-濃硫酸外加熱法測定，水解氮采用堿解擴散法測定，有效磷采用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法測定，速效鉀采用1 mol·L-1NH4OAC浸提—火焰光度計法測定。

1.7 數(shù)據(jù)整理分析

所有試驗數(shù)據(jù)在SPSS 17.0平臺上進行整理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對水稻產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀的影響

如表1所示，控肥處理連續(xù)3 a的產(chǎn)量均比對照田有明顯提高，增產(chǎn)幅度5.3%～12.6%。從產(chǎn)量構(gòu)成因素來看，第1年的增產(chǎn)因素為提高了有效穗數(shù)，而第2、3年的增產(chǎn)因素為稻穗的實粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重增加。

表1 不同處理的水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

2.2 對水稻病蟲害發(fā)生的影響

整體來看，控肥處理減輕了水稻主要水稻病蟲害——稻飛虱、稻縱卷葉螟、紋枯病和稻曲病的發(fā)生和為害，且部分年限處理間差異顯著。具體地:控肥處理的稻飛虱種群數(shù)量比對照處理減少26.1%～64.5%，稻縱卷葉螟卷葉率比對照處理降低16.0%～66.7%，紋枯病病株率比對照降低9.1%～46.1%，稻曲病病穗率比對照降低7.5%～93.5%(表2)。

表2 水稻減肥試驗點病蟲害發(fā)生情況

2.3 對土壤養(yǎng)分含量的影響

如圖1所示，試驗第1年，控肥處理的土壤有機質(zhì)、水解氮含量較對照顯著降低；試驗第2、3年，控肥處理的土壤有機質(zhì)、水解氮含量提升，且和對照沒有顯著差異。試驗第1年，控肥處理的土壤有效磷含量顯著高于對照，而第2、3年2個處理間沒有顯著差異。控肥處理連續(xù)3 a土壤中的速效鉀含量均顯著高于對照。綜上，連續(xù)控肥情況下，前2年的土壤有機質(zhì)、水解氮、有效磷含量有一個波動變化的過程，至第3年與對照接近，并趨于穩(wěn)定，而土壤速效鉀含量則一直高于對照。

相同年份無相同字母者表示控肥和對照間差異顯著(P<0.05)。圖1 不同處理對土壤養(yǎng)分含量的影響

3 討論

水稻產(chǎn)量由單位面積水稻有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重等決定[1]。安寧等[14]研究表明，提高水稻后期干物質(zhì)的積累，可以促進水稻千粒重的增加，最終提高產(chǎn)量。侯云鵬等[1]研究表明，優(yōu)化施肥模式下水稻有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重均高于傳統(tǒng)施肥模式。本研究結(jié)果也表明，雖然控肥區(qū)的水稻有效分蘗數(shù)比對照有所下降，但結(jié)實率、每穗實粒數(shù)和千粒重在部分年份卻有所提高。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是:傳統(tǒng)施肥模式下氮、磷、鉀施用量不合理，導致水稻生育前期生長過旺，無效分蘗增加，而控肥處理通過提高穗粒肥比重，有效改善了水稻的生殖生長，有利于產(chǎn)量形成。

本研究中，控肥處理與對照(當?shù)亓晳T施肥)對比，減少了氮肥和磷肥的用量，增加了鉀肥用量。試驗結(jié)果表明，控肥處理比對照明顯減輕了主要蟲害(稻飛虱和稻縱卷葉螟)和病害(紋枯病和稻曲病)的發(fā)生。前人研究表明，氮肥通過寄主選擇和生態(tài)適應過程間接地作用于植食性昆蟲的種群,這些作用通過改變寄主植物的形態(tài)學和生物化學特性改善昆蟲的營養(yǎng)條件[15]，降低了寄主植物對害蟲的抗性能力[16-17]，同時還可以通過寄主植物-昆蟲-天敵之間的營養(yǎng)關系間接地影響植食性昆蟲的種群[18].而降低氮肥水平則能減輕病蟲的危害水平[19]，本研究的結(jié)果也驗證了這一點。同時病蟲害的減輕也可能與增施鉀肥有關，增施鉀肥有利于增強水稻植株活力，加強養(yǎng)分的合成與運轉(zhuǎn)，提高植株的抗病蟲害能力，有助于減輕水稻紋枯病、稻縱卷葉螟等病蟲發(fā)生為害[20-21]。減施氮肥與增施鉀肥是否有協(xié)同作用，有待進一步研究。

由于長期施肥過量，稻田往往肥力過高。稻田一季減肥并不能充分說明減肥技術(shù)的有效性，因此，需要進行系統(tǒng)觀測。有研究表明，過量和不平衡施肥影響土壤肥力，當某元素施用過量或不足時，會使土壤中含量較高的營養(yǎng)元素進一步提高，而土壤中含量較低的養(yǎng)分因得不到及時補充，會逐漸耗竭[1,22]。本研究表明，連續(xù)控肥3 a，前2年的土壤有機質(zhì)、水解氮、有效磷含量均有個波動的過程，第3年基本趨于穩(wěn)定，與對照接近。由此可見，當?shù)亓晳T施肥模式的氮、磷素大量盈余，而控肥技術(shù)可以維持土壤作物系統(tǒng)的養(yǎng)分收支平衡。