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安徽省水稻化肥减施增效技术集成模式效果评估

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王家宝王文军张祥明袁嫚嫚邬刚孙义祥马朝红

摘要?为了探索水稻化肥减施新途径，实现农业绿色发展，依托科技部国家重点研发计划“化肥农药减施增效技术应用研究”项目，2017—2019年在安徽省不同水稻种植区开展了水稻机械旱条直播一次性施肥技术、水稻机械化秧肥同步一次性施肥技术和水稻机械穴直播一次性施肥技术模式示范研究，并对3种减肥技术模式的减肥效果进行了评估。结果表明，较常规施肥，采用化肥减施技术模式后，水稻可减肥23.2%～26.3%，同时增产5.9%～13.0%，氮肥利用率提升9.0%～22.0%，經济效益增加1?150～2?751元/hm2。各减肥技术模式对于水稻增产、提高肥料利用率均有显著作用，适宜在安徽省大规模推广。

关键词?水稻;化肥减施;肥料利用率;经济效益

中图分类号?S506?文献标识码?A?文章编号?0517-6611（2021）03-0152-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.03.042

Abstract?In?order?to?explore?a?new?way?to?reduce?the?application?of?chemical?fertilizer?in?rice?and?realize?the?green?development?of?agriculture，?relying?on?the?national?key?research?and?development?plan?of?the?Ministry?of?Science?and?Technology，?“application?research?on?the?technology?of?reducing?the?application?of?chemical?fertilizer?and?pesticide?and?increasing?efficiency”.?From?2017?to?2019，?demonstration?studies?were?carried?out?in?different?rice?planting?areas?of?Anhui?Province，?including?onetime?fertilization?technology?of?rice?mechanical?dry?strip?direct?seeding，?synchronous?onetime?fertilization?technology?of?rice?mechanized?seedling?fertilizer?and?onetime?fertilization?technology?mode?of?rice?mechanical?hole?direct?seeding?in?different?rice?planting?areas?of?Anhui?Province，?and?the?weight?loss?effect?of?three?modes?was?evaluated.?The?results?showed?that?compared?with?conventional?fertilization，?the?rice?could?reduce?fertilizer?by?23.2%?-?26.3%，?increase?yield?by?5.9%?-?13.0%，?increase?nitrogen?use?efficiency?by?9.0%?-?22.0%，?and?increase?economic?benefits?by?1?150-2?751?yuan/hm2.?The?results?showed?that?all?the?fertilizer?reduction?techniques?had?significant?effects?on?increasing?rice?yield?and?improving?fertilizer?utilization?rate，?which?was?suitable?for?largescale?promotion?in?Anhui?Province.

Key?words?Rice;Fertilizer?reduction;Fertilizer?utilization?rate;Economic?benefits

水稻是我国最重要的谷类作物之一，其种植面积为全国粮食播种面积的24%左右，达3.02×107?hm2[1]。作为粮食的“粮食”，在保障农作物产量方面，化肥发挥着不可替代的作用。但化肥的过量施用所带来的生产成本上升、环境退化和农产品质量安全等一系列问题，已成为制约我国农业可持续发展的重要因素[2-5]。

研究表明，通过养分优化管理措施，在保证水稻产量的同时，氮肥可减施20%以上，化肥利用效率也有显著提升[6]。胡时友等[7]通过集成有机肥替代、中微量元素配施、氮肥后移等技术模式，水稻产量、品质以及经济效益均得到提升。转变传统的化肥施用以及水稻种植模式，推广化肥减施增效技术是实现农业绿色发展的有效途径[8]。

为了解决化肥施用过量和不合理施用的问题，科技部启动了国家重点研发计划“化肥农药减施增效技术应用研究”项目，分区域、分作物集成组装化肥农药减量增效技术模式，创建不同模式下化肥减量增效示范区，带动科学施肥技术的推广。

笔者选取安徽省不同水稻种植区域，对集成组装化肥农药减量增效技术模式效果进行评价。在不同年份、不同试验点开展了水稻机械旱条直播一次性施肥技术、水稻机械化秧肥同步一次性施肥技术和水稻机械穴直播一次性施肥技术的集成示范。建立化肥减施增效技术效益评估监测点，定点监测，结合监测数据，对化肥农药减量增效技术模式中化肥施用情况、化肥利用率（包括农学效率）、作物产量以及经济效益进行评估，以期对安徽省水稻化肥减施技术的推广提供可行性依据。

1?材料与方法

1.1?试验地概况

安徽省地处114°54′～119°37′E、29°41′～34°38′N，属暖温带与亚热带过渡区，年降雨量800～1?800?mm，≥10?℃积温为?4?600～5?300?℃，一年一熟到一年三熟种植制度均有分布。于2017—2019年分别选取安徽省具有代表性的水稻种植区巢湖、明光、池州3地为监测点，对3种水稻减肥模式进行试验示范评价。各监测点土壤基本理化性质见表1。

1.2?试验示范技术模式实施方案

于2017—2019年分别开展了水稻机械旱条直播一次性施肥技术、水稻机械化秧肥同步一次性施肥技术和水稻机械穴直播一次性施肥技术模式示范，每个示范区内选取面积0.20～0.33?hm2的地块，分别设置常规施肥和不施氮肥对照处理。具体实施方案见表2。

1.3?植株样品采集及分析方法

收获期，每个处理分别采集籽粒、秸秆样品，测定样品氮、磷、钾含量，实验室常规考种。水稻用收割机全部实收，单独计产。

上述项目测定参照鲁如坤[9]的方法。

1.4?相关指标计算方法

氮肥利用率按照以下公式计算：

试验数据用Excel?2010软件进行处理和分析。

2?结果与分析

2.1?不同技术模式对水稻产量构成要素的影响

由表3可知，采用减肥技术模式后，对水稻产量构成要素影响明显。减肥技术模式主要是通过增加水稻单位面积有效穗数、每穗实粒数等实现产量的提升。2017—2019年，采用机械旱条直播一次性施肥技术的水稻单位面积有效穗数和每穗实粒数比不施氮肥处理和常规施肥处理分别高81.2×104/hm2、27.4×104/hm2和23.3个、0.6个;采用秧肥同步一次性施肥技术后，水稻单位面积有效穗数较不施氮肥和常规施肥处理增幅分别达24.2%和3.2%，每穗实粒数也有显著提高;采用机械穴直播一次性施肥技术的水稻单位面积有效穗数较不施氮肥和常规施肥处理分别增加了40.5%和4.2%，每穗实粒数分别增加了19.2和6.7个。各处理水稻谷草比和千粒重差异较小。

2.2?不同技术模式对水稻产量的影响

不同施肥模式对水稻产量影响明显，采用水稻减肥技术的处理产量为8?665.0～11?236.5?kg/hm2，常规施肥处理的水稻产量为8?015.0～9?940.5?kg/hm2。3种减肥技术模式在3年的示范中，相对于常规施肥对水稻均有不同程度的增产作用（图1）。2017—2019年，旱条直播一次性施肥技术水稻产量相对于常规施肥处理分别增加了6.0%、9.2%、6.8%，3年平均增产7.3%;秧肥同步一次性施肥技术水稻产量比常规施肥处理3年分别增加13.0%、7.2%、6.5%，3年平均增产8.9%;机械穴直播一次性施肥技术水稻产量较常规施肥处理3年分别增产7.4%、8.1%、5.9%，3年平均增产7.1%。3种水稻减肥技术模式在3年中较常规施肥平均增产幅度达7.8%。

2.3?不同技术模式对水稻氮肥利用率的影响

由表4可知，不同减肥技术模式对水稻氮肥利用率的影响显著。采用减肥技术模式后，水稻氮肥农学效率和氮肥利用率均得到很大程度的提高。机械旱条直播一次性施肥技术氮肥农学效率和氮肥利用率分别比常规施肥处理高7.1～8.7?kg/kg和9.0%～17.4%，3年平均高8.0?kg/kg和12.6%;秧肥同步一次性施肥技術氮肥农学效率和氮肥利用率分别比常规施肥处理高7.3～13.3?kg/kg和16.3%～22.0%，3年平均高9.4?kg/kg和18.4%;机械穴直播一次性施肥技术氮肥农学效率和氮肥利用率分别比常规施肥处理高6.4～9.0?kg/kg和14.2%～17.9%，3年平均高7.9?kg/kg和16.6%。3年监测数据显示，3种减肥技术模式较常规施肥模式的氮肥农学效率和氮肥利用率分别提升了8.4?kg/kg和15.9%。

2.4?不同技术模式对水稻经济效益的影响

由表5可知，减肥技术模式的运用对经济效益的增加十分明显，采用减肥技术模式后，主要通过节本和增收2个途径实现经济效益的增加。2017—2019年，旱条直播一次性施肥技术模式较常规施肥处理经济效益分别增加了1?150、1?700和1?425元/hm2，3年平均增加经济效益1?425元/hm2;秧肥同步一次性施肥技术模式较常规施肥处理经济效益分别增加了2?751、1?216和1?226元/hm2，3年平均增加经济效益1?731元/hm2;机械穴直播一次性施肥技术模式较常规施肥处理经济效益分别增加了1?696、1?895和1?448元/hm2，3年平均增加经济效益1?680元/hm2。采用减肥技术模式后，水稻经济效益增加量在1?150～2?751元/hm2，平均可增加经济效益1?612元/hm2。

2.5?水稻化肥减施技术模式的推广应用情况

上述集成技术在各示范点进行了大规模的推广应用，在安徽省明光、巢湖、宣州、旌德、贵池建立了万亩核心示范区5个;在明光、巢湖、宣州、旌德、贵池、全椒、颍上、霍邱、芜湖、定远、天长、长丰等地建立了约33.33?hm2示范片15个。累计推广应用面积达20万hm2以上，累计减施化肥近2万t，增加产量超过1亿kg，节本增收近2亿元。开展培训班次10余次，累计培训生产经营性农民920人次，培训农技人员1?166人次，服务农业新型主体160余个。组织行业专家开展观摩评审会议近10次。

团队依托科技部国家重点研发计划“化肥农药减施增效技术应用研究”项目，与肥料企业合作开发新型肥料产品2个，筛选出氮高效水稻品种2个，提出稻麦（油）轮作区水稻化肥减施增效关键技术3项，集成水稻化肥减施增效模式2套，发布地方标准4件，发表学术论文9篇，申请发明专利8项。安徽广播电台直播节目2次，安徽电视台报道3次，农民日报、安徽日报等权威媒体进行了多次宣传报道，促进了水稻化肥减施技术模式在全省大面积应用。

3?结论与讨论

在必需元素中，作物对氮素最为敏感，当前我国农田氮肥施用过量的现象也比较严重，氮素也是作物产量最主要的限制因子[10]。因此，降低农田化肥施用的首要任务是减少氮肥的施用[11]。该研究中，采用3种水稻减肥集成技术模式，在化肥总施用量降低23.2%～26.3%的情况下，相对于常规施肥，氮肥农学效率和氮肥利用率分别提升6.4～13.3?kg/kg和9.0%～22.0%，同时水稻产量也提升5.9%～13.0%。这主要是因为减肥技术模式通过集成肥料深施、缓控释肥应用、水分管理等多种优化养分管理的技术模式[12]，降低了化肥特别是氮肥损失，从而达到了提升产量和肥料利用效率的目的。

通过减肥技术模式的应用，可以有效降低水稻生产中化肥和人工的投入，进而增加经济效益。该研究中，采用减肥技术模式后，水稻经济效益增加1?150～2?751元/hm2，对节省肥料资源和减少环境污染都有积极作用。

在近几年对化肥减施技术模式的推广应用中，产生了巨大的经济效益和社会效益，对实现农业绿色发展有积极的促进作用。因此，大力推广水稻减肥技术模式，在保证水稻产量、减少环境污染的前提下，有利于农民经济效益的提升和肥料资源的节约，适宜在安徽省大面积推广应用。

参考文献

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[9]?鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京：中国农业科技出版社，2000.

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[12]?谷学佳，王玉峰，张磊，等.施肥插秧一体化技术对水稻产量及氮素流失的影响[J].黑龙江农业科学，2017（8）：12-17.

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