陳競天,余 瑞,黎 博,唐仕姍

(1.四川省內(nèi)江市市中區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局,四川 內(nèi)江 641000;2.四川省內(nèi)江市農(nóng)業(yè)科學院,四川 內(nèi)江 641000)

氮、磷、鉀作為植物生長必需的3大營養(yǎng)元素,是影響植物生長的主要因素,也會對水稻產(chǎn)量產(chǎn)生影響[1]。氮、磷、鉀對水稻產(chǎn)量存在復雜的互作關(guān)系[2],其中氮元素主要影響水稻有效穗數(shù)和結(jié)實率,磷元素主要影響穗粒數(shù),鉀元素主要影響千粒重[3]。極端高溫干旱天氣是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的嚴重氣象災害,對水稻的正常生長和灌漿產(chǎn)生不利影響,從而導致水稻減產(chǎn)。旨在分析四川省內(nèi)江市市中區(qū)2022年7～9月極端高溫干旱氣候條件下不同施肥處理水稻產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收量的差異,以期為盡量避免未來極端干旱天氣造成水稻減產(chǎn)提供施肥理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地

試驗地點位于內(nèi)江市市中區(qū)書房灣村水稻田內(nèi),水稻田為同一農(nóng)戶長期耕種,肥力均勻。供試水稻田前茬作物為油菜。土壤pH 6.79,有機質(zhì)19.89 g/kg,土壤全氮1.26 g/kg,土壤速效鉀176.34 mg/kg,土壤有效磷為12.53 mg/kg。

1.2 供試材料

供試水稻品種為“川優(yōu)6203”。試驗所需新型肥料為復合微生物肥料,其養(yǎng)分含量為N+P2O5+K2O=25% (15-4-6),有效活菌數(shù)≥0.2 億/g,有機質(zhì)≥20%,由成都若爾蓋司生物科技有限公司生產(chǎn)。

1.3 試驗設計

試驗設置5個處理,3次重復。處理1為對照,不施肥;處理2為施氮肥、磷肥,不施鉀肥;處理3為施磷肥、鉀肥,不施氮肥;處理4為施氮肥、鉀肥,不施磷肥;處理5施復合微生物肥料。試驗各處理具體施肥量見表1。

表1 試驗處理施肥量 單位：kg/667m2

1.4 大田試驗管理措施

試驗小區(qū)長6m、寬3m,小區(qū)面積18m2。各小區(qū)單獨起寬30cm、高40cm隔離壟并利用農(nóng)用薄膜隔離,小區(qū)間間隔40cm。小區(qū)單獨灌水、排水、施肥等,避免串灌串排。周圍設置保護行,其他田間管理方式按照當?shù)爻Ｒ?guī)方式進行。2022年5月23日進行水稻插秧、同時施底肥,7月20日進行尿素追肥,9月10日收獲。水稻測產(chǎn)為各小區(qū)單收單測。

1.5 干旱脅迫

根據(jù)內(nèi)江市氣象局公布數(shù)據(jù),2022年7～8月中旬,四川省內(nèi)江市出現(xiàn)極端高溫干旱氣候,降雨量較常年減少80%左右,最高溫度達42℃,全市范圍內(nèi)出現(xiàn)伏旱,持續(xù)時間達30d。干旱脅迫出現(xiàn)時間正處于水稻拔節(jié)期到孕穗期。

1.6 數(shù)據(jù)分析

以SPSS24.0和Excel為工具進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對水稻莖葉產(chǎn)量的影響

水稻收割去除稻谷后,測定曬干后地上部分莖葉重量(表2)。莖葉產(chǎn)量除處理3增加了25.95kg/667m2以外,其他處理相比對照有所降低,其中處理4降低最多、達70.41kg。處理2和處理5分別降低了66.7、51.88kg/667m2。由表3可知,水稻莖葉產(chǎn)量與氮肥施用成顯著負相關(guān)(p<0.01),相關(guān)系數(shù)r=-0.964。結(jié)果表明,氮肥在干旱條件下抑制莖葉生物量積累中可能起到關(guān)鍵作用。稻谷產(chǎn)量和莖葉產(chǎn)量呈顯著性負相關(guān)(p<0.05),相關(guān)系數(shù)r=-0.914。結(jié)果表明,此品種稻谷產(chǎn)量越高,莖葉產(chǎn)量越低,經(jīng)濟產(chǎn)量占總生物量比重越高。

表2 各處理對水稻莖葉產(chǎn)量的影響 單位：kg/667m2

表3 各處理水稻稻谷產(chǎn)量 單位：kg/667m2

2.2 不同施肥處理對水稻稻谷產(chǎn)量的影響

稻谷收獲曬干后分別測定重量(表3)。各施肥處理稻谷產(chǎn)量均高于對照處理,其中處理2相比對照增產(chǎn)最高,達131.18kg/667m2;處理4相比對照增產(chǎn)103.02kg/667m2;處理5相比對照增產(chǎn)55.57kg/667m2;處理3相比對照增產(chǎn)最少,僅2.97kg/667m2。

處理5較處理2稻谷產(chǎn)量減少75.61kg/667m2,表明在施用氮磷肥相同的情況下,施用鉀肥減少了稻谷產(chǎn)量;處理5較處理4減少了47.45kg/667m2,表明在氮、鉀肥施用相同的情況下,減少磷肥施用會增加稻谷產(chǎn)量;處理5較處理3增產(chǎn)52.6kg/667m2,結(jié)果表明在磷、鉀肥相同施用的情況下,施加氮肥增加了稻谷產(chǎn)量。

由表4可知,稻谷產(chǎn)量與氮肥的施用呈顯著正相關(guān)(p<0.05),相關(guān)系數(shù)r=0.888;稻谷產(chǎn)量與磷肥施用呈正相關(guān),與鉀肥施用呈負相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為r=0.109和r=-0.110。結(jié)果表明,氮肥在干旱脅迫下對稻谷產(chǎn)量的增長起決定性作用,磷肥施用為促進作用,鉀肥施用為抑制作用。

表4 稻谷產(chǎn)量、莖葉產(chǎn)量和N、P、K肥施用量的相關(guān)性分析

2.3 不同施肥處理對水稻養(yǎng)分吸收的影響

由表5可知,水稻吸收的磷主要集中在籽粒中,鉀主要集中在莖葉中,而氮在籽粒和莖葉中呈現(xiàn)均勻分布的趨勢。各處理間籽粒磷含量無顯著差異,但處理4籽粒磷含量最高,達2.46g/kg。處理1籽粒鉀含量最高,達2.36g/kg,與處理2、處理5差異顯著;處理5籽粒鉀含量最低,為2.09g/kg,與其他4個處理差異顯著。處理4籽粒氮含量最高,與處理1、處理2和處理3差異顯著,達9.27g/kg;處理1全氮含量最低,為8.70g/kg。

表5 各處理籽粒和莖葉養(yǎng)分含量

對莖葉而言,處理3磷含量最高,達1.87g/kg,與其他4個處理差異顯著;其次為處理4,為1.26g/kg。莖葉中鉀含量最高為處理3(21.78g/kg),其次為處理1(20.99g/kg),二者無顯著性差異,但處理3和處理1與其他處理均呈顯著性差異;處理5莖葉鉀含量最低,為17.79g/kg,與其他處理均呈顯著性差異。處理3中莖葉氮含量最高,達9.30g/kg;處理1中莖葉氮含量最低,為8.95g/kg,且與處理3呈顯著性差異水平。

由表6可知,氮肥施用量與籽粒氮含量呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)r=0.918;與莖葉鉀含量呈顯著負相關(guān),相關(guān)系數(shù)r=-0.912;與籽粒鉀含量呈負相關(guān),相關(guān)系數(shù)r=-0.783;與莖葉磷含量呈負相關(guān),相關(guān)系數(shù)r=-0.545。磷肥施用量與籽粒磷含量和籽粒鉀含量呈負相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為r=-0.509和r=-0.694。鉀肥施用量與籽粒和莖葉鉀含量均呈負相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為r=-0.338和r=-0.309;與莖葉氮含量成顯著正相關(guān),r=-0.948。

表6 籽粒和莖葉養(yǎng)分含量與施肥的相關(guān)性分析

結(jié)果表明,干旱條件下施用磷肥抑制水稻籽粒磷養(yǎng)分和鉀養(yǎng)分吸收;施用氮肥對水稻籽粒氮養(yǎng)分吸收有決定性的促進作用,但對莖葉的鉀養(yǎng)分吸收有顯著的抑制作用;施用鉀肥對莖葉氮養(yǎng)分吸收有明顯促進作用,但對莖葉和籽粒鉀養(yǎng)分吸收有抑制作用。

2.4 不同施肥處理對水稻養(yǎng)分吸收量的影響

由表7可知,處理4、處理2籽粒磷養(yǎng)分吸收量均顯著高于其他處理,分別為1.30kg/667m2和1.28kg/667m2;處理1和處理3籽粒磷養(yǎng)分吸收量顯著低于其他處理,分別為1.02kg/667m2和1.01kg/667m2。處理2、處理4籽粒鉀養(yǎng)分吸收量顯著高于其他處理,分別為1.19kg/667m2和1.18kg/667m2;處理3最低,為0.96kg/667m2。處理2籽粒氮養(yǎng)分吸收量最高,為5.02kg/667m2;其次為處理4和處理5,分別為4.86kg/667m2和4.38kg/667m2;處理1和處理3籽粒氮含量最低,且和其他處理呈顯著性差異,分別為3.67kg/667m2和3.75kg/667m2。

表7 不同處理的養(yǎng)分吸收量

處理3中莖葉磷養(yǎng)分吸收量顯著高于其他處理,達1.62kg/667m2;處理2中莖養(yǎng)分吸收量最低,為0.83kg/667m2。莖葉鉀養(yǎng)分吸收量最高的為處理3,達18.9kg/667m2;其次為處理1,為17.81kg/667m2。對莖葉氮養(yǎng)分吸收量而言,處理3最高,達8.07kg/667m2;其次為處理1和處理5,分別為7.52kg/667m2和7.35kg/667m2。

對全株養(yǎng)分吸收量而言,處理3的磷和鉀養(yǎng)分吸收量最高,分別為2.64kg/667m2和19.86kg/667m2。各處理的全株氮養(yǎng)分吸收量均無顯著差異,其中處理4和處理3全株氮養(yǎng)分吸收量最高,分別為11.84kg/667m2和11.82kg/667m2。

綜上,處理2籽粒氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量顯著高于其他處理,同時莖葉氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量均在較低水平。結(jié)果表明,施加氮、磷肥而不施加鉀肥的施肥處理對水稻籽粒中氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收有促進作用。

3 討論

根據(jù)全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標準,速效鉀含量150.00～200mg/kg為Ⅱ級土壤,鉀含量豐富[4]。本試驗土壤速效鉀含量為176.34mg/kg,比西南地區(qū)水稻土壤速效鉀平均含量(89.84mg/kg)高86.5mg/kg[5],土壤速效鉀含量在較高水平。因此,在土壤速效鉀含量偏高的情況下,施用鉀肥會造成土壤鉀含量過高,

根據(jù)相關(guān)性分析可知,施加過量的鉀肥對稻谷的產(chǎn)量有抑制作用。土壤鉀含量過高是導致未施加鉀肥的處理2(553.61kg/667m2)相比處理5稻谷產(chǎn)量增加28.16kg/667m2的主要原因,但是過量的鉀元素會對水稻稻谷的氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量有抑制作用。施加鉀肥可以減少因干旱脅迫所造成的稻谷減產(chǎn)[6]。本試驗正常施氮肥的處理2和處理4的稻谷平均產(chǎn)量相比農(nóng)戶常規(guī)施肥的稻谷產(chǎn)量(524kg/667m2)差異不明顯,可能是由于土壤自身速效鉀含量處于較高水平,提高了水稻的抗旱性。而土壤速效鉀含量高可能是由于前茬作物油菜秸稈還田造成的。

在正常生長條件下,適量施用氮肥可以促進稻谷的產(chǎn)量增長[7]。此外,水稻也存在一定的“以氮調(diào)水”效應,施用氮肥能夠減少因干旱導致的產(chǎn)量損失[8]。處理1和處理3的稻谷產(chǎn)量顯著低于其他處理可能是由于氮肥施用量不足所引起的。同樣地,處理5的稻谷產(chǎn)量相對于未施加氮肥的處理1和處理3更高,但相對于施氮的處理2和處理4則降低,這可能是由于氮、磷、鉀元素在干旱條件下復雜的相互作用所致。

4 結(jié)論

土壤速效鉀含量偏高時,施用鉀肥會造成土壤鉀含量過高,而過量的鉀元素會對水稻稻谷的氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量有抑制作用。所以,在土壤速效鉀含量偏高時,應減少鉀肥施用量,以避免土壤鉀含量過高導致水稻減少。適宜的鉀肥可以提高水稻的抗旱性。正常施氮肥可以促進稻谷產(chǎn)量增長,施用氮肥能夠減少因干旱導致的產(chǎn)量損失。此外,對該試驗地后續(xù)種植作物可減少鉀肥施用量,降低化肥施用的同時可提高水稻產(chǎn)量,也為后續(xù)修正水稻測土配方施肥建議卡提供一定的理論依據(jù)。