沈欣 辛景樹* 殷廣德 陳莉萍 劉金偉 周璇 張賡

（1 全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，北京100125；2 江蘇省耕地質(zhì)量與農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)站，南京210036；3 儀征市耕地質(zhì)量管理站，江蘇 儀征211400；4 儀征市新集鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，江蘇 儀征211400；第一作者：1164848821@qq.com；*通訊作者）

水稻是我國(guó)第二大糧食作物，2019 年水稻播種面積2 966.67 萬hm2，占糧食總播種面積的18.08%，稻谷產(chǎn)量2.096 億t，占糧食總產(chǎn)量的31.57%。提高水稻綜合生產(chǎn)能力是保證我國(guó)糧食安全的重要舉措。充足的氮肥投入是保證水稻產(chǎn)量的前提[1]。但在追求水稻穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的過程中，部分地區(qū)過量施氮、施肥方式和運(yùn)籌不合理等現(xiàn)象依然存在，長(zhǎng)三角地區(qū)水稻氮肥過量施用尤為突出。農(nóng)戶調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2018 年江蘇省水稻平均產(chǎn)量為8.84 t/hm2，化學(xué)氮肥施用量（折純）平均270.00 kg/hm2，水稻氮肥偏生產(chǎn)力為32.70 kg/kg，顯著低于泰國(guó)（43.00 kg/kg）、菲律賓（49.00 kg/kg）和日本（73.00 kg/kg）[2-3]。在我國(guó)，目前大部分地區(qū)在水稻生產(chǎn)過程中的施肥方式以人工表施淺施或機(jī)械拋灑為主，在強(qiáng)降雨、大水漫灌和大風(fēng)條件下，導(dǎo)致氮素大量損失，帶來了資源的浪費(fèi)與環(huán)境污染。水稻機(jī)插側(cè)深施肥是一種與機(jī)插秧作業(yè)配套的機(jī)械深施技術(shù)，在水稻機(jī)械插秧的同時(shí)采用水稻側(cè)深施肥器將顆粒狀的肥料（配方肥或緩控釋肥）定位、定量、均勻地施于秧苗側(cè)面3.0～5.0 cm 處，施肥深度4.0～5.0 cm。研究表明，側(cè)深施肥技術(shù)在減氮省工方面發(fā)揮了巨大作用[4-5]，但有關(guān)該技術(shù)在長(zhǎng)江下游單季稻區(qū)所取得的具體節(jié)肥效果、適宜減氮比例研究較少。本研究以南粳5055 水稻為供試品種，在江蘇省儀征市研究了在不同減氮梯度下應(yīng)用側(cè)深施肥技術(shù)對(duì)水稻產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素及成本收益的影響，為該技術(shù)更好地在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中推廣應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于2019 年6—11 月在儀征市新集鎮(zhèn)新集村進(jìn)行，前茬作物小麥。試驗(yàn)田排灌條件較好，土壤類型為棕淤泥土，0～20 cm 土層的土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)為：pH值6.20，有機(jī)質(zhì)25.3 g/kg，全氮1.54 g/kg，有效磷20.7 mg/kg，速效鉀106.0 mg/kg。

1.2 供試材料

供試水稻品種為南粳5055。供試肥料：緩控釋肥為專用控釋摻混肥料（26-10-12）、普通復(fù)合肥（18-10-14）、過磷酸鈣（P2O512%）、氯化鉀（含K2O 60%）、尿素（含N 46%）。所用機(jī)插秧側(cè)深施肥機(jī)械型號(hào)為久保田FSPV6。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用單因子設(shè)計(jì)，除氮肥用量不同外，各處理磷鉀肥用量均相同，即P2O5111.0 kg/hm2、K2O 201.0 kg/hm2。根據(jù)氮肥梯度設(shè)5 個(gè)處理：CK，水稻全生育期施N 313.5 kg/hm2；A（減氮10%），水稻全生育期施N 280.5 kg/hm2；B（減氮20%），水稻全生育期施N 252.0 kg/hm2；C（減氮30%），水稻全生育期施N 217.5 kg/hm2；D（減氮40%），水稻全生育期施N 190.5 kg/hm2。每個(gè)處理3 次重復(fù)。

CK 肥料施用采用“一基兩追”方式，即分基肥、分蘗肥及穗肥3 次施用。其他處理施肥采用“一基一追”，即分基肥和穗肥2 次施用。CK 基肥（普通復(fù)合肥、過磷酸鈣）、分蘗肥（尿素）、穗肥（氯化鉀、尿素、普通復(fù)合肥）均為人工撒施。A、B、C、D 處理基蘗肥（專用緩控釋肥、過磷酸鈣）采用側(cè)深機(jī)施，穗肥（氯化鉀、尿素）為人工撒施。相應(yīng)處理磷肥作基肥一次施入，分蘗肥于機(jī)插后7 d 施用，穗肥于倒4 葉期施入。小區(qū)面積100 m2，隨機(jī)排列。小區(qū)四周設(shè)保護(hù)行，小區(qū)間及四周筑40 cm左右高的土埂并用雙層薄膜包埂分隔，各小區(qū)單設(shè)灌排水口。秧苗在秧齡18 d 左右時(shí)選用帶有側(cè)深施肥裝置的高速插秧機(jī)進(jìn)行栽插，栽插規(guī)格為行距30 cm、株距12 cm，每667 m2插1.85 萬叢、每叢插4 苗左右。機(jī)插時(shí)薄水活棵；分蘗期建穩(wěn)定的淺水層；在有效分蘗臨界葉齡的前1 葉齡，莖蘗數(shù)達(dá)預(yù)期有效穗80%時(shí)排水?dāng)R田；拔節(jié)至成穗期濕潤(rùn)灌溉、干濕交替；收獲前6 d左右斷水。病蟲草害防治同大面積生產(chǎn)一致。具體試驗(yàn)處理及肥料運(yùn)籌見表1。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

水稻成熟期每小區(qū)隨機(jī)抽樣調(diào)查50 叢，計(jì)算有效穗數(shù)，取10 叢調(diào)查每穗粒數(shù)及結(jié)實(shí)率，取1 000 實(shí)粒重復(fù)3 次稱重求取千粒重，計(jì)算理論產(chǎn)量。成熟期各處理實(shí)割50 叢，脫粒去雜曬干稱重計(jì)算實(shí)際產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮肥處理對(duì)南粳5505 產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素及氮肥偏生產(chǎn)力的影響

由表2 可見，CK 穗粒數(shù)最高，但空癟粒數(shù)較多，結(jié)實(shí)率最低。采用緩控釋肥側(cè)深施肥的處理結(jié)實(shí)率均高于CK，其中處理B 結(jié)實(shí)率最高，為97.61%，較CK 提高3.31 個(gè)百分點(diǎn)。

表1 各處理肥料用量及運(yùn)籌

表2 各處理水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素及氮肥偏生產(chǎn)力

與CK 相比，A、B 處理水稻有效穗數(shù)無顯著性差異，說明應(yīng)用側(cè)深施肥技術(shù)能夠在適量減氮的前提下保證水稻有效分蘗。實(shí)地測(cè)產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示，不同施肥處理水稻籽粒產(chǎn)量為7.62～9.90 t/hm2。其中處理A 產(chǎn)量最高為9.90 t/hm2，較CK 增產(chǎn)0.45%，差異達(dá)顯著水平。處理D 產(chǎn)量最低，較CK 降低16.56%，差異達(dá)顯著水平。處理B 與處理C 產(chǎn)量較CK 分別降低了3.80%、14.47%，差異均達(dá)顯著水平。因此，在水稻側(cè)深施肥技術(shù)應(yīng)用中不能過度減氮，避免因施氮量過低導(dǎo)致減產(chǎn)。綜合理論產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量分析，處理A 在減少施肥次數(shù)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了減氮增產(chǎn)。

氮肥偏生產(chǎn)力是單位氮肥養(yǎng)分生產(chǎn)的作物籽粒產(chǎn)量，是衡量水稻生產(chǎn)過程中氮肥產(chǎn)出效率的重要指標(biāo)，是從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的角度對(duì)氮肥利用效率的評(píng)價(jià)，其值可以表征特定地區(qū)提高肥料利用率的潛力。由表2 可知，側(cè)深施肥處理水稻氮肥偏生產(chǎn)力均顯著高于CK，提高了16.9%～32.41%，其中，D 處理水稻氮肥偏生產(chǎn)力最高，較CK 提高了32.41%，A 處理與B 處理間無顯著性差異。

2.2 不同氮肥處理的成本收益分析

除施肥、插秧作業(yè)外，各處理其他農(nóng)事操作保持一致，因此在本研究中只考慮各處理間插秧、施肥環(huán)節(jié)成本差異。由表3 可知，處理A 較CK 增收1.5%，其他側(cè)深施肥處理利潤(rùn)均低于CK。側(cè)深施肥處理水稻插秧施肥環(huán)節(jié)作業(yè)與肥料總成本較CK 高8.0%～19.0%，側(cè)深施肥專用控釋摻混肥售價(jià)較普通復(fù)合肥高1 650 元/t，總肥料成本較CK 高13.0%～28.0%。與CK 相比，側(cè)深施肥處理在插秧與施基肥環(huán)節(jié)作業(yè)費(fèi)高8%，由于少了1 次追肥作業(yè)，追肥環(huán)節(jié)較CK 低150 元/hm2，側(cè)深施肥處理在插秧、施肥環(huán)節(jié)作業(yè)成本較CK 低12.2%。說明應(yīng)用側(cè)深施肥技術(shù)收益提高不顯著或造成收益降低的原因主要在于專用控釋摻混肥料價(jià)格遠(yuǎn)高于普通復(fù)合肥。

表3 各處理水稻成本及收益

3 討論

水稻是以分蘗奪取高產(chǎn)的作物，有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和粒重是水稻產(chǎn)量構(gòu)成的三要素。本研究顯示，側(cè)深施肥在減氮10%～20%時(shí)水稻有效穗數(shù)與農(nóng)民習(xí)慣施肥相比沒有顯著差異，側(cè)深施肥各處理水稻結(jié)實(shí)率均高于習(xí)慣施肥處理，這與朱從樺等在等氮量條件側(cè)深施用緩控釋肥，水稻結(jié)實(shí)率低于尿素撒施的結(jié)果不一致[6]。鐘雪梅等[7]以湖南雙季稻為研究對(duì)象，對(duì)比了農(nóng)民習(xí)慣施肥與機(jī)插同步一次性減氮10%～40%處理，發(fā)現(xiàn)機(jī)插同步一次性減氮處理水稻有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率均高于習(xí)慣施肥處理，這與本研究結(jié)果基本一致。然其發(fā)現(xiàn)，側(cè)深施肥減氮處理水稻穗粒數(shù)均低于側(cè)深施肥不減氮處理，這與本研究結(jié)果不一致。這可能與供試土壤、水稻品種、種植制度和施肥水平等差異有關(guān)。

本研究表明，側(cè)深施肥減氮10%、20%處理水稻理論產(chǎn)量較農(nóng)民習(xí)慣施肥處理無顯著性差異，減氮10%處理水稻實(shí)際產(chǎn)量均高于其他處理。劉汝亮[8]研究顯示，在施氮量降低10%～20%的條件下，東北寒地水稻采用控釋氮肥側(cè)條施用技術(shù)不會(huì)降低水稻產(chǎn)量，當(dāng)?shù)蕼p量30%時(shí)，水稻籽粒產(chǎn)量顯著降低。這均表明了在磷鉀投入量不變的前提下，側(cè)深施用控釋摻混肥料可在適量減氮的同時(shí)保證水稻產(chǎn)量穩(wěn)定或增產(chǎn)。有研究顯示，機(jī)插秧同步側(cè)深施用同種專用緩控釋肥（26-10-12）減基蘗肥10%處理，水稻產(chǎn)量較習(xí)慣施肥處理增產(chǎn)9.0%，繼續(xù)降低基蘗肥施用量則會(huì)造成減產(chǎn)[9]，這與本研究結(jié)論一致。此外，全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心在該地區(qū)開展的水稻側(cè)深施肥技術(shù)集成示范結(jié)果顯示，在目標(biāo)產(chǎn)量為9 000 kg/hm2的中高產(chǎn)田，應(yīng)用水稻側(cè)深施肥技術(shù)可實(shí)現(xiàn)施氮量由315 kg/hm2降低到225 kg/hm2而不減產(chǎn)[10]。由此可以看出，在該研究的基礎(chǔ)上再次優(yōu)化養(yǎng)分運(yùn)籌，可實(shí)現(xiàn)氮肥投入量進(jìn)一步降低。

施氮量能夠顯著影響氮肥偏生產(chǎn)力。農(nóng)戶調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)農(nóng)戶水稻生產(chǎn)的平均產(chǎn)量、施氮量以及氮肥偏生產(chǎn)力分別為7.14 t/hm2、0.214 t/hm2和37.00 kg/kg。江蘇省水稻單產(chǎn)雖然比全國(guó)農(nóng)戶平均水平高16.52%，然而其施氮量也高于全國(guó)平均水平，導(dǎo)致氮肥偏生產(chǎn)力偏低[11]。本研究表明，側(cè)深施肥處理水稻氮肥偏生產(chǎn)力較農(nóng)民習(xí)慣施肥處理提高16.90%～32.41%。這與易茜等在川西平原機(jī)插稻上的研究結(jié)論一致[12]。楊成林等研究了等[9，13]養(yǎng)分投入下不同養(yǎng)分運(yùn)籌模式水稻側(cè)深施肥對(duì)水稻氮肥偏生產(chǎn)力的影響，結(jié)果表明，所有側(cè)深施肥處理均極顯著高于習(xí)慣施肥處理，側(cè)深施肥各處理間差異未達(dá)顯著水平，其中“一基一追”模式較習(xí)慣施肥處理提高了20%，但在減氮30%、40%時(shí)造成了水稻減產(chǎn)，且造成了對(duì)土壤氮的過度消耗。因此，應(yīng)綜合水稻產(chǎn)量與偏生產(chǎn)力綜合衡量最佳推薦施肥量。

側(cè)深施肥技術(shù)的應(yīng)用能否提高水稻種植者的收益是該技術(shù)能否被種植戶接納的決定性因素。已有研究表明，在磷鉀投入量一致的情況下，側(cè)深施肥減氮15%處理水稻種植效益最高，較習(xí)慣施肥處理增收1 182.33元/hm2，增幅7.51%[5,14]。季雅嵐等[15]研究表明，側(cè)深施肥基蘗肥減施10%處理種植效益較習(xí)慣施肥提高1 020元/hm2，其生產(chǎn)成本較習(xí)慣施肥高，但由于產(chǎn)量提高，故種植收益提高，這與本研究結(jié)果基本一致。由此可見，雖然側(cè)深施肥種植模式肥料成本均較習(xí)慣施肥模式高，但合理養(yǎng)分運(yùn)籌帶來的增產(chǎn)和施肥次數(shù)減少帶來的用工作業(yè)成本的降低，一定程度上抵消了肥料直接成本增加部分，能夠給農(nóng)民帶來更高的收益。

4 結(jié)論

在供試條件下，較習(xí)慣施肥減氮10%～20%時(shí)應(yīng)用水稻側(cè)深施肥技術(shù)能夠提高水稻結(jié)實(shí)率，保證水稻有效分蘗。側(cè)深施肥減氮處理水稻氮肥偏生產(chǎn)力較農(nóng)民習(xí)慣施肥處理提高16.90%～32.41%。在較習(xí)慣施肥減氮10%時(shí)側(cè)深施肥既能穩(wěn)產(chǎn)又能降本，還能減少過量施氮對(duì)環(huán)境造成農(nóng)業(yè)面源污染的風(fēng)險(xiǎn)。由于專用緩控釋肥料單位價(jià)格相對(duì)較高，建議通過財(cái)政適當(dāng)補(bǔ)貼方式調(diào)動(dòng)農(nóng)戶使用的積極性，以加快該技術(shù)的推廣應(yīng)用。