?稻鱼模式下减施氮肥对水稻生长和产量的影响?

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　　摘 要：为了探明新型稻作模式——稻鱼模式下氮肥减施比例，设置常规施肥（CK）、氮肥减少15%（T1）、减少30%（T2）和减少50%（T3）等处理进行田间试验，分析了水稻齐穗期SPAD、籽粒产量和氮素表观平衡等指标。结果表明：与CK处理相比，T1和T2处理不会显著降低剑叶SPAD值和籽粒产量，而T3处理的剑叶SPAD值和籽粒产量则分别比CK处理降低了15.39%和7.69%;虽然各处理的水稻均表现为氮素盈余，但T3处理的氮素盈余最低;进一步结合拟合方程的斜率表明，当氮肥偏生产力每提高1 kg/kg，氮素盈余可以降低2.54 kg/hm2。因此，在稻魚模式下，氮肥减施15%～30%可维持水稻高产，并显著降低氮素盈余。
　　关键词：稻鱼模式;氮肥减施;水稻产量;氮素表观平衡
　　中图分类号：S143 文献标识码：A 文章编号：1006-060X（2020）05-0040-03
　　 Effects of Reduced Nitrogen Fertilizer Application on Rice Growth and Yield in Rice-Fish Mode
　　 ZHOU Xiao-feng，DUAN Hong-xia，XIA Gui-long，JIN Jian-kang
　　（Dengjiabu Foundation Seed Station of Jiangxi Province， Yujiang 335200， PRC）
　　Abstract： In order to clarify the effects of reduction rates of nitrogen fertilizer application in rice-fish culture mode on rice growth and yield， the field experiment was set CK （conventional amount of nitrogen fertilizer： 225 kg/hm2）， T1 （nitrogen fertilizer： 191.25 kg/hm2， decreased by 15%）， T2 （nitrogen fertilizer： 157.50 kg/hm2， decreased by 30%） and T3 （nitrogen fertilizer： 112.50 kg/hm2， decreased by 50%）. Then， the SPAD values （Soil and Plant Analyzer Development） at full heading stage， grain yield， and nitrogen apparent balance of different treatments were analyzed. The results showed that compared with CK， T3 decreased grain yield， and the SPAD value of flag leaf at full heading stage by 7.69% and 15.39%， respectively， T1 and T2 did not reduce significantly. The nitrogen apparent balance among all treatments were surplus， but T3 produced the lowest surplus. Furthermore， the slope of the fitting equation indicated that the apparent nitrogen balance could be decreased by 2.54 kg/hm2 when the nitrogen partial factor productivity was increased by 1 kg/kg. Therefore， in the rice-fish mode， a high yield could be maintained though the nitrogen rate is reduced by 15%-30%， and the nitrogen surplus will be significantly reduced. Meanwhile， improving nitrogen partial factor productivity could help to reduce nitrogen surplus.
　　Key words： rice-fish mode; reduced nitrogen fertilizer application; rice yield; apparent nitrogen balance
　　近年来，随着城镇化的快速推进，农村大量劳动力向城市转移，引发传统农业生产劳动力短缺，加上劳动强度大、稻米价格低等因素，稻作模式效益低下，严重制约了传统农业的发展 [1-2]。因此，为提升传统稻作模式的经济效益，保障粮食生产安全，调整和优化稻作模式迫在眉睫。在此背景下，稻田综合种养模式发展迅速[3-4]。由于稻鱼等新型稻作模式中非水稻季的饲料等外源投入和水分管理措施明显不同于传统稻作模式[5]，其对土壤有机质等肥力指标的影响可能存在较大差异，进而影响水稻季的化肥减施增效策略[6-7]。因此，笔者针对稻鱼这一新型稻作模式开展了不同氮肥减施比例的田间试验，研究稻鱼模式下减施氮肥对水稻齐穗期叶绿素、水稻产量和化肥偏生产力的影响，为稻鱼模式下的化肥减施增效提供依据。
　　1 材料与方法 　　1.1 试验地概况及供试材料
　　试验地位于江西省鹰潭市余江区邓埠镇的稻渔综合种养基地（116°48'47''E、28°13'35''N），地处中亚热带，年均气温18.1℃，≥10℃积温6 480℃，年降雨量1 537 mm，年蒸发量1 150 mm，无霜期约为289 d，年日照时数1 950 h。试验土壤为第四纪红粘土发育的红壤性水稻土，供试土壤pH值为5.46，有机质、全氮、全磷和全钾含量分别为16.22、0.95、1.02和15.41 g/kg，
　　碱解氮、有效磷和速效钾含量分别为143.70、10.30和125.10 mg/kg。供试水稻品种为C两优386，养殖鱼类为草鱼。供试氮肥为尿素（含N 46.2%），磷肥为钙镁磷肥，钾肥为氯化钾。
　　1.2 试验设计
　　采用田间微工程方式，在稻田四周开挖养殖沟（宽5 m，深1.2 m），于水稻种植后20 d放养草鱼，水稻种植面积比例为60%。养殖饲料主要为菜籽饼，为保障鱼类正常生长，田间的水深控制在8～10 cm，稻田灌排分开。
　　依据氮肥用量设置4个处理，分别为：CK，常规氮肥用量（225 kg/hm2）;T1，氮肥减少15%（即施用191.25 kg/hm2）;T2，氮肥减少30%（即施用157.50 kg/hm2）;T3，氮肥减少50%（即施用112.50 kg/hm2）。每个处理3次重复，共12个小区，小区面积100 m2。其中，60%的氮肥做基肥在水稻种植前施用，40%的氮肥在移栽后15 d作为追肥施用。
　　除了氮肥之外，每个小区的磷肥和钾肥用量均相同，其中P2O5用量为90 kg/hm2，全部做基肥一次性施用;K2O用量为135 kg/hm2，50%做基肥施用，另外50%在开花前做追肥施用。水稻于2018年6月12日抛秧，种植密度约1.5万株/667m2。
　　1.3 测定指标及数据分析
　　在水稻齐穗期用SPAD仪测定顶部绿叶的SPAD值，用SPAD值表征叶片的叶绿素含量。
　　水稻季测定水稻产量，并采集籽粒样品，研磨过筛后采用半自动凯氏定氮仪测定籽粒含氮量[8]，并根据籽粒氮素累积量与氮肥用量的比值得到氮肥偏生产力，根据氮素投入与输出计算氮素表观平衡[9]。
　　所有数据均采用Excel 2010和SPSS 18.0软件进行整理和分析。
　　2 结果与分析
　　2.1 化肥减施对稻鱼模式水稻齐穗期SPAD值的影响
　　在稻鱼模式下，化肥减施可以在一定程度上降低水稻齐穗期的剑叶SPAD值（图1）。但是，与常规施肥处理（CK）相比，氮肥减少15%和30%处理（T1和T2）不会显著降低剑叶的SPAD值。而氮肥减少50%處理（T3）的剑叶的SPAD值则比CK处理降低了15.39%。
　　2.2 化肥减施对稻鱼模式水稻产量的影响
　　在稻鱼模式下，化肥减施降低了水稻的籽粒产量（图2）。其中T3处理的籽粒产量最低，比CK处理降低了7.69%。同时，与CK处理相比，T1和T2处理的籽粒产量虽然略有降低，但差异不显著。
　　2.3 化肥减施对稻鱼模式水稻氮素表观平衡和偏生产力的影响
　　由表1可知，化肥减施比例可以显著影响氮素表观平衡，各处理的水稻均表现为氮素盈余。与CK处理相比，T1、T2和T3处理的氮素表观平衡分别降低了33.13%、59.26%和98.05%。其中，氮肥减施比例越高，氮素表观平衡越低。进一步结合相关关系发现（图3），氮肥偏生产力与表观平衡的相关关系可以用线性方程进行拟合（R2=0.958 7，P<0.01），由拟合方程的斜率表明，当氮肥偏生产力每提高1 kg/kg，氮素表观平衡可以降低2.54 kg/hm2。这充分说明提高氮肥偏生产力可以显著降低氮素盈余量。
　　3 讨论与结论
　　稻田综合种养是近年来发展迅速的新型稻作模式，其主要包括稻鱼、稻虾和稻鳖等，由于附加值较高，深受广大稻农的欢迎[3-5]。但是，由于稻鱼等综合种养模式有一定的水体面积，且大量的饲料投入和较长的淹水期等均导致其稻田环境与传统的稻作模式差异较大[4-5]。再加上稻农过度依赖水产收益，忽略了对水稻生产的管理，从而导致稻鱼模式中水稻的生产管理较为粗放，稻谷产量不高[6-7]。因此，以化肥减施增效为目标开展稻鱼等综合种养模式下水稻施肥技术研究具有重要现实意义。试验结果表明，在常规施氮量基础上，减施15%～30%的氮肥不会显著降低稻鱼模式中水稻齐穗期剑叶的SPAD值和水稻籽粒产量，这与他人的研究结果相似[6-7]。这一方面与土壤基础肥力较高有关[10-11]，另一方面则与稻鱼模式中投入的饲料有关。但是，当氮肥减少50%时，水稻齐穗期剑叶的SPAD值和产量显著降低。这说明稻鱼模式下合理的化肥减施比例为15%～30%。由于土壤类型和水产养殖管理水平不一[12-13]，具体的氮肥减施比例还有待进一步研究。
　　试验结果还表明，稻鱼种养模式下各处理的氮素表观平衡均为正值，即氮素均有盈余，而提高氮肥减施比例有利于降低氮素盈余量，避免资源浪费。同时，拟合方程表明，提高氮肥偏生产力也可以显著降低氮素盈余。这充分说明化肥减施有利于规避稻田氮素污染风险。但是，由于稻鱼模式中水体的氮素含量也会显著影响土壤氮素表观平衡[14-15]。因此，关于稻鱼模式的水体氮素流失还有待深入研究。
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　　（责任编辑：肖彦资）
　　收稿日期：2020-02-23
　　基金项目：江西省自然科学基金（20192BAB203022）
　　作者简介：周晓丰（1979—），女，江西余江县人，助理农艺师，主要从事水稻栽培技术研究。
　　通信作者：夏桂龙
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