吳可 謝慧敏 劉文奇 莫并茂 韋國良 陸獻 李壯林 鄧森霞 韋善清 梁和 江立庚

氮、磷、鉀肥對南方雙季稻區(qū)水稻產量及產量構成因子的影響

吳可1謝慧敏1劉文奇2莫并茂3韋國良4陸獻5李壯林6鄧森霞7韋善清1梁和1江立庚1

（1廣西大學作物栽培學與耕作學重點實驗室，530000，廣西南寧；2廣西壯族自治區(qū)土壤肥料工作站，530000，廣西南寧；3港北區(qū)農產品質量安全監(jiān)督管理站，537100，廣西貴港；4象州縣土壤肥料工作站，545800，廣西來賓；5龍州縣農業(yè)農村局，532400，廣西崇左；6岑溪市土壤肥料工作站，543200，廣西梧州；7福綿區(qū)土壤肥料工作站，537023，廣西玉林）

為明確氮、磷、鉀肥對南方雙季稻區(qū)水稻產量及產量構成因子的影響，于2019年在廣西象州縣、岑溪市、龍州縣（早季）及港北區(qū)、福綿區(qū)（晚季）進行田間試驗。設置對照（不施肥）、全肥（180kg N+45kg P2O5+135kg K2O/hm2）、缺氮（45kg P2O5+135kg K2O/hm2）、缺磷（180kg N+135kg K2O/hm2）和缺鉀（180kg N+45kg P2O5/hm2）5個處理，于成熟期測定產量和產量構成因子。結果表明，氮、磷、鉀肥對水稻產量及其構成因子均有顯著影響。與全肥處理比較，缺氮、缺磷、缺鉀和對照處理分別減產17.43%、6.64%、4.83%和25.58%。氮肥主要影響有效穗數和結實率，磷肥主要影響穗粒數，鉀肥主要影響千粒重。水稻產量與有效穗數（=0.544）和穗粒數（=0.852）呈極顯著正相關，與結實率的相關性不顯著。

水稻；氮肥；磷肥；鉀肥；產量；產量構成因子

水稻是我國最重要的糧食作物之一，稻谷產量和品質直接關系到我國糧食安全和國民經濟[1]。水稻產量和品質受品種遺傳特性、環(huán)境條件和栽培技術措施的綜合影響[2]。合理施肥是重要的栽培技術措施。氮、磷、鉀肥被稱為肥料三要素，對提高水稻產量和品質、保障糧食安全具有重要意義[3]，然而，當前水稻生產中過量施用氮、磷、鉀肥導致生產成本增加、養(yǎng)分利用率下降和環(huán)境污染等一系列問題[4]。

研究[5]表明，施用氮、磷、鉀肥的早稻產量、晚稻產量和年總產量較對照區(qū)分別增加100.7%、67.0%和81.9%。李成亮等[6]研究發(fā)現，氮、磷、鉀肥的配合施用對雙季水稻產量的影響大小為NPK＞NP＞PK＞NK＞CK，氮、磷和鉀對水稻的增產效應系數分別為41.2%～54.8%、66.3%～88.2%和10.3%～10.9%。在0～270kg N/hm2施氮量范圍內，水稻產量提高的原因是有效穗數和穗粒數的提高[7]。苑俊麗等[8]研究認為，在堿性土壤中，施用120～180kg N/hm2有助于提高水稻產量和氮素吸收效率。侯云鵬等[9]研究發(fā)現，施用適量的氮肥可顯著提高水稻產量及各生育時期養(yǎng)分吸收總量。許多學者將磷、鉀肥與其他肥料配施研究其對水稻生長發(fā)育、產量和品質等的影響。任海等[10]研究硅磷肥對水稻生長發(fā)育、產量和品質的影響，發(fā)現硅磷肥使水稻產量顯著增加，施用量為1125kg/hm2時增產效果最好，且可顯著改善稻米品質。徐新朋等[11]研究得出，合理的磷、鉀肥用量和移栽密度可顯著增加水稻有效穗數和養(yǎng)分積累量，進而增加水稻產量和肥料利用率，但過多施用磷、鉀肥會抑制產量的進一步增加。

氮、磷、鉀三者之間存在復雜的作用[12]。以單一營養(yǎng)元素對水稻產量及產量構成因子的影響研究較多，而在相同條件下比較不同營養(yǎng)元素效應的研究較少。為此，在5個試驗點進行大田試驗，研究氮、磷、鉀肥對南方水稻產量及其構成因子的影響，以期為南方雙季稻區(qū)氮、磷、鉀肥合理施用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

2019年在廣西來賓市象州縣（23°97′ N，109°68′ E）、梧州市岑溪市（22°91′ N，110°99′ E）、崇左市龍州縣（22°35′ N，106°85′ E）進行早稻田間試驗，在貴港市港北區(qū)（23°10′ N，109°60′ E）和玉林市福綿區(qū)（22°63′ N，110°17′ E）進行晚稻田間試驗。供試水稻品種為當地主栽品種百香139（象州、港北）、深優(yōu)9798（岑溪）、兩優(yōu)898（福綿）和特優(yōu)575（龍州）。

在施用基肥之前，從各地試驗田采集0～20cm土壤樣本進行基本理化性質分析，各項指標見表1。

表1 各試驗地土壤基本理化性質

1.2 試驗設計

試驗設置5個施肥處理，對照（CK），不施任何肥料；全肥（NPK），同時施用氮、磷、鉀肥；缺氮（N0PK），在全肥基礎上不施氮肥；缺磷（NP0K），在全肥基礎上不施磷肥；缺鉀（NPK0），在全肥基礎上不施鉀肥。施肥量為氮肥（按純N計）180kg/hm2，磷肥（折合P2O5）45kg/hm2，鉀肥（折合K2O）135kg/hm2。磷肥為鈣鎂磷肥，作基肥一次性施用；氮肥為尿素，作基肥（50%）、分蘗肥（30%）和穗肥（20%）3次施用；鉀肥為氯化鉀，作基肥（50%）、分蘗肥（30%）和穗肥（20%）3次施用。每個處理重復3次，共15個小區(qū)。小區(qū)面積20.16m2，長3.6m，寬5.6m。重復間和相鄰2個處理間留50cm走道，便于田間觀察和農事操作。5個處理隨機排列。常規(guī)方法育秧，3～4葉期人工移栽，行距30cm，株距14cm，每穴栽雙苗，每小區(qū)栽12行，每行栽40穴，每小區(qū)960株苗。

1.3 調查內容與方法

1.3.1 土壤基礎肥力 在基肥施用前每個區(qū)組按“S”形分別選取9個點取土壤樣品混勻，置于陰涼處自然風干。干土磨碎后過8mm篩，按《土壤農化分析》（第3版）[13]方法測定pH值，有機質（重鉻酸鉀容量法―外加熱法）、全氮（凱氏定氮法）、堿解氮（堿解擴散法）、速效磷（紫外分光法）及速效鉀含量（火焰光度計）。

1.3.2 水稻產量及其構成因子 在水稻成熟期采用人工收割全部植株，脫粒后曬干，稱重，折算成單位面積產量。收割前每小區(qū)調查30穴水稻的有效穗數，取代表性5穴測定有效穗數、穗粒數、結實率和千粒重。

1.4 統計分析

用Excel 2016統計數據與制作表格，用DPS和SPSS進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 土壤基礎肥力

表1表明，除龍州土壤呈弱堿性以外，其余4個試驗點土壤均為弱酸性。根據國家土壤分級標準[14]，岑溪和龍州試驗點的土壤有機質含量處于二級（很高）水平，其余3個試驗點的土壤有機質含量屬于四級（中）水平。土壤全氮含量均在三級（高）及以上，土壤堿解氮含量均在二級（很高）及以上。龍州試驗點的土壤速效磷含量較低，屬于四級（中）水平；其余4個試驗點的土壤速效磷含量均在三級（高）及以上。除象州試驗點的土壤速效鉀含量為六級（很低）之外，其余4個試驗點土壤的速效鉀含量均在三級（高）及以上。

2.2 不同施肥處理對水稻產量的影響

圖1表明，各試驗點水稻平均產量表現為NPK＞NPK0＞NP0K＞N0PK＞CK，與NPK處理相比，N0PK、NP0K、NPK0和CK處理水稻分別減產10.42%～24.41%、2.02%～10.94%、-2.08%～12.21%和15.28%～50.89%，分別平均減產17.43%、6.64%、4.83%和25.58%。

2.3 不同施肥處理對水稻產量構成因子的影響

2.3.1 對有效穗數的影響 在同一試驗地點，不同施肥處理間有效穗數的差異均達到了顯著水平（表2）。然而，不同施肥處理有效穗數的變化趨勢在不同試驗地點不同。象州、港北和福綿3個試驗點有效穗數最多的處理均為NP0K。由5個試驗點有效穗數平均值可知，NP0K處理的有效穗數最多，然后依次是NPK0、NPK和N0PK，CK處理最少。

不同小寫字母表示同一試驗地點各處理間差異達5%顯著水平。下同

表2 不同試驗點不同施肥處理下水稻有效穗數

“*”表示0.05顯著水平，下同

“*” indicates a significant level of 0.05, the same below

2.3.2 對水稻穗粒數的影響 表3表明，在象州、岑溪和龍州不同施肥處理間穗粒數的差異不顯著。在港北和福綿不同施肥處理間穗粒數的差異顯著。由5個試驗點平均值可知，CK處理穗粒數最少，NPK0處理穗粒數最多，比CK處理高8.88%。

表3 不同試驗點不同施肥處理下水稻穗粒數

NS表示不顯著，下同

NS indicates no significance, the same below

2.3.3 對水稻結實率的影響 由表4可以看出，NPK處理平均結實率最高，缺施肥料處理平均結實率從大到小為NPK0、NP0K和N0PK。與NPK相比，CK、N0PK、NP0K和NPK0處理水稻結實率分別下降1.60%、4.79%、3.40%和2.32%。由此可知，結實率受氮肥影響最大，磷肥次之，鉀肥影響最小。

2.3.4 對水稻千粒重的影響 由表5可以看出，除港北外，其余4個試驗點不同處理的水稻千粒重差異均達到顯著水平。與NPK相比，CK、N0PK、NP0K和NPK0處理水稻千粒重分別下降1.21%、1.96%、1.64%和2.10%。

表4 不同試驗點不同施肥處理下水稻結實率

表5 不同試驗點不同施肥處理下水稻千粒重

2.4 水稻產量與產量構成因子的相關性及通徑分析

相關性分析（表6）表明，水稻產量與有效穗數（=0.544）和穗粒數（=0.852）呈極顯著正相關，與結實率和千粒重呈負相關。產量構成因子間，有效穗數與千粒重呈極顯著的負相關（=-0.892），結實率與穗粒數間呈顯著負相關（=-0.454）。其他產量構成因子間的相關性不顯著。

表6 水稻產量與產量構成因子的相關分析

“**”表示相關系數達0.01顯著水平

“**”indicates a significant correlation level of 0.01

通徑分析（表7）表明，在4個產量構成因子中，穗粒數和有效穗數的直接通徑系數明顯大于總間接通徑系數，而結實率和千粒重的總間接通徑系數大于直接通徑系數。分析表明，穗粒數和有效穗數對產量的影響以直接效應為主，而結實率和千粒重以間接效應為主。根據通徑系數的數值大小，穗粒數和有效穗數對產量的影響明顯大于結實率和千粒重。

表7 水稻產量與產量因子間的通徑分析

3 討論

品種改良為水稻產量的提高做出了巨大貢獻，但栽培方式、施肥和植保等在高產栽培中也非常重要。20世紀80年代施肥對水稻產量的貢獻率為29.0%，近年來施肥對水稻的貢獻率為29.6%[15]。可見，化肥在水稻生產上發(fā)揮著巨大的作用[16]。本試驗結果表明，施肥較不施肥處理增產。進一步證明了適量施肥是水稻高產的重要栽培措施。如果長期施肥不當，則會影響經濟效益，破壞土壤肥力，浪費資源。

董作珍等[17]研究表明，氮、磷、鉀肥的施用可以顯著提高水稻籽粒產量，其對籽粒產量的影響為N＞K＞P。在本試驗中，與NPK處理相比較，N0PK處理水稻減產比例最大，其次是NP0K，再次是NPK0，5個試驗點表現出大體一致的變化趨勢。

水稻產量與有效穗數、穗粒數、結實率和千粒重等產量構成因子息息相關。劉偉明[18]研究發(fā)現，甬優(yōu)8號的有效穗數與產量呈顯著負相關，穗粒數、千粒重與產量呈極顯著正相關，結實率與產量呈顯著正相關。林飛榮等[19]發(fā)現，嘉豐優(yōu)2號的有效穗數與產量呈極顯著正相關，穗粒數、結實率與產量呈顯著負相關。漆輝等[20]研究表明，在水稻產量構成因子中，有效穗數和穗粒數隨肥料施用量的增減呈現大幅度的波動，而千粒重則比較穩(wěn)定。

本試驗結果表明，在產量構成因子中，受氮肥影響最大的是有效穗數和結實率；受磷肥影響最大的是穗粒數；受鉀肥影響最大的是千粒重。對水稻產量的影響作用由高到低依次為穗粒數、有效穗數、千粒重和結實率。

水稻產量受品種與環(huán)境因素共同作用。本研究在5個地點進行聯合試驗，雖然施肥處理一致，但各試驗地點的水稻品種不同，試驗季節(jié)不同（3個早稻試驗，2個晚稻試驗），試驗點土壤的基礎肥力也存在較大差異。因此，不同處理產量及其構成因子在不同試驗點沒有表現出一致的變化趨勢。岑溪土壤鉀含量最高（209mg/kg），其NPK0處理水稻產量甚至比NPK處理水稻增產2.08%。龍州試驗點土壤速效磷含量低至四級（5.74mg/kg），其有機質、全氮和堿解氮含量均達到三級甚至二級水平，而其CK處理水稻產量最低，在5個試驗點中減產幅度最大。象州試驗點土壤速效鉀含量極低（20mg/kg），有機質、全氮和堿解氮含量在5個試驗點均最低，速效磷含量為三級水平，其CK處理水稻產量并沒有明顯比其他試驗點低。上述分析表明，水稻產量受肥力因素的綜合影響，尤其是受含量低（高）的營養(yǎng)元素的影響，因此，生產上應根據土壤肥力實際情況，因地制宜制定合理的施肥方案。

4 結論

施用氮、磷、鉀肥可顯著提高水稻產量，單一元素肥料對產量的作用以氮肥最大，磷肥次之，鉀肥的增產效果最小。不同元素肥料對產量構成因子的影響是不同的，氮肥主要影響有效穗數和結實率，磷肥主要影響穗粒數，鉀肥主要影響千粒重。有效穗數和穗粒數對產量的影響以直接效應為主，并與產量呈現極顯著的正相關。結實率和千粒重對產量的影響以間接效應為主，二者與產量的相關性不顯著。

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Effects of Nitrogen, Phosphorus and Potassium Fertilizer on Rice Grain Yield and Yield Components in Double Cropping Rice Area of Southern China

Wu Ke1, Xie Huimin1, Liu Wenqi2, Mo Bingmao3, Wei Guoliang4, Lu Xian5,Li Zhuanglin6, Deng Senxia7, Wei Shanqing1, Liang He1, Jiang Ligeng1

(1Key Laboratory of Crop Cultivation and Farming Systems, Guangxi University, Nanning 530000, Guangxi, China;2Soil and Fertilizer Workstation of Guangxi Zhuang Autonomous Region, Nanning 530000, Guangxi, China;3Agricultural Products Quality Supervision and Management Station of Gangbei District, Guigang 537100, Guangxi, China;4Soil and Fertilizer Workstation of Xiangzhou County, Laibin 545800, Guangxi, China;5Agricultural and Rural Bureau of Longzhou County, Chongzuo 532400, Guangxi, China;6Soil and Fertilizer Workstation of Cenxi City, Wuzhou 543200, Guangxi, China;7Soil and Fertilizer Workstation of Fumian District, Yulin 537023, Guangxi, China)

The field experiment was carried out in 2019 to assess the effects of nitrogen (N), phosphorus (P), and potassium (K) fertilizer application on rice yield and yield components under the double cropping system at different locations in Guangxi, including Xiangzhou county, Cenxi city, Longzhou county during the early season, and Gangbei district and Fumian district during the late season. The treatment combinations were control (no fertilizer), full fertilizer (180 N + 45 P2O5+135 K2O kg/ha), N deficiency (45 P2O5+135 K2O kg/ha), P deficiency (180 N + 135 K2O kg/ha), K deficiency (180 N + 45 P2O5kg/ha). At the maturity stage, rice yield and yield components were measured. The results showed that N, P, and K fertilizers application had significant effects on rice yield and its components. Compared with the full fertilizer dose, N deficiency, P deficiency, K deficiency, and control treatments reduced the rice yield by an average of 17.43%, 6.64%, 4.83%, and 25.58%, respectively. The application of N fertilizer mainly affected the effective panicles and seed setting rate, P fertilizer mainly affected grains per panicle, and K fertilizer mainly affected the 1000-grain weight. The correlations analysis showed that the rice yield had a significant positive correlation with effective panicles (=0.544) and grains per panicle (=0.852), but no significant correlation between rice yield and seed setting rate.

Rice; Nitrogen fertilizer; Phosphorus fertilizer; Potassium fertilizer; Yield; Yield components

10.16035/j.issn.1001-7283.2021.04.027

吳可，主要從事作物栽培理論與技術研究，E-mail：wwwwukkkke@163.com

江立庚為通信作者，主要從事水稻栽培研究，E-mail：jiang@gxu.edu.cn

國家重點研發(fā)計劃項目“熱帶雙季稻藥肥高效利用及減施綜合技術模式集成和示范”（2018YFD020030503）

2021-01-19；

2021-06-12；

2021-06-25