摘要 通過田間試驗研究水稻養分專家系統(NE)推薦施肥對江淮丘陵白土區一季中稻生長和產量的影響。結果表明，NE推薦的氮、磷、鉀配施對水稻生長發育有明顯的促進作用，能有效改善產量結構性狀，增加籽粒產量。4年4地試驗，NE較不施氮、磷、鉀及不施肥的空白對照(CK)和農民習慣施肥(FP)的增產率分別為30.00%～48.96%、4.35%～14.58%、2.92%～17.02%、34.84%～58.01%、2.96%～12.74%，平均增產37.92%、9.87%、11.21%、44.34%、9.68%，與當地農業技術部門測土配方施肥(ST)產量基本持平。水稻施用氮、磷、鉀的增產效應順序為N>>K≥P。在降低氮肥用量的同時，NE既能保持水稻籽粒產量不降低，同時又能大幅度提高氮素的農學效率和氮肥回收利用率。

　　關鍵詞 水稻養分管理專家系統(NE);推薦施肥;氮肥利用效率;江淮丘陵白土

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　　水稻是我國主要糧食作物，1949—2009年我國水稻年均播種面積3 093.7萬hm2，占糧食作物播種面積的27%;總產量平均為1.332 9億t，占糧食總產量的42%，居糧食作物首位[1-3]。2016年我國水稻種植面積為3 017.8萬hm2，總產量增至2.070 8億t。安徽是我國水稻重要生產省份，2016年全省種植面積增至226.55萬hm2，總產量1 401.8萬t，播種面積和總產量分別占全國總量的7.35%和6.82%，僅次于湖南、江西等省，分別居全國第4、7位[4]。

　　養分專家系統(nutrient expert，NE)是在實時氮素管理(SSNM)基礎上應用國際上最新的4R養分管理技術原理，結合QUEFTS模型計算最佳養分吸收，并依據產量反應和農學效率進行推薦施肥和養分管理的一種推薦施肥方法[5]。與測土配方施肥相比，省去了取土和化驗等繁雜工作，既充分利用農田的基礎養分資源、提供合理的養分用量，避免作物對養分的奢侈吸收，又保障作物養分供應，在保持土壤肥力的同時，使養分脅迫降到最低并最終達到高產、高效的目的。2009年以來，我國在小麥和玉米種植區不同氣候條件下全面開展了應用NE推薦施肥工作，結果表明，在保證作物產量的前提下，NE能夠科學減施氮肥，提高肥料利用率，是較好地指導農民科學施肥的新方法。2013年起，在安徽省多地開展了水稻NE田間試驗，以進一步驗證水稻專家系統(NE)在安徽一季中稻的適應性。現將結果報告如下。

　　1 材料與方法

　　1.1 試驗地概況

　　試驗于2013—2016年在安徽省江淮丘陵水稻主產區肥西、長豐、明光和定遠等縣市區進行，供試土壤為下蜀系黃土母質發育而成的白土，屬于漂洗水稻土亞類，前茬小麥，肥力中等。試驗前0～20 cm耕層土壤養分狀況見表1。

　　1.2 試驗材料

　　供試肥料：尿素、普通過磷酸鈣、氯化鉀。供試水稻品種為雜交中稻豐兩優6號及鹽雜9號等當地主栽品種。

　　1.3 試驗設計

　　試驗設7個處理，分別為①CK(不施肥的空白對照);②NE(養分專家系統推薦施肥，N、P2O5、K2O施用量4年分別為165、60、70 kg/hm2，165、75、75 kg/hm2，158、71、63 kg/hm2， 171、51、78 kg/hm2，下同);③NE-N(不施氮);④NE-P(不施磷);⑤NE-K(不施鉀);⑥ST(當地農業技術部門測土配方推薦施肥，N、P2O5、K2O施用量4年分別為180、75、75 kg/hm2， 195、90、90 kg/hm2、195、75、75 kg/hm2，195、60、90 kg/hm2);⑦FP(農民習慣施肥，4年N、P2O5、K2O施用量分別為195、45、45 kg/hm2，210、75、90 kg/hm2，210、60、60 kg/hm2，200、75、60 kg/hm2)。試驗小區四周筑田埂，用塑料薄膜兩面包裹防止串肥滲水。小區四周設保護行，寬2 m，排、灌水渠獨立。小區面積30 m2，多地重復。

　　1.4 試驗過程

　　50%的氮肥、全部磷肥及50%的鉀肥作基肥，于水稻移栽前施用;剩余的50%氮肥，其中25%第1次追肥，水稻移栽15 d左右追施;其余的25%氮肥和50%作鉀肥作第2次追肥，于水稻孕穗期追施。水稻每年4月下旬育秧，5月下旬至6月上中旬移栽，株行距20 cm×25 cm。其他栽培管理措施，如病蟲草害防治以及水分管理，與當地一般大田水稻相同。

　　1.5 分析方法

　　每年9月下旬至10月水稻成熟時，每小區采集代表性的5穴水稻植株樣品，考察產量結構性狀，保留樣品測定養分含量，按小區收獲脫粒計實產。土壤基本性狀采用常規法分析，參照《土壤農化分析》進行;植株全N采用H2SO4-H2O2消煮，開氏半微量定氮法測定。農學效率和利用率計算公式如下：

　　氮素農學效率(kg/kg)=(施氮處理稻谷產量-不施氮處理稻谷產量)/總施氮量;

　　氮肥回收利用率(%)=(施N處理植株N積累量-不施N處理植株N積累量)/施N量×100。

　　2 結果與分析

　　2.1 施用氮、磷、鉀對水稻生長和產量性狀的影響

　　由表2可知，養分專家系統NE推薦的氮磷鉀化肥配合施用對江淮丘陵一季中稻生長發育具有明顯的促進作用。與不施氮、磷、鉀肥的對照NE-N、NE-P、NE-K或不施肥的空白對照CK相比，分蘗形成的有效穗數增加，穗長增長，穗粒數增多，結實率提高，空癟率降低，不施氮肥對水稻生長發育的影響最大。與農民習慣施肥FP相比，推薦施肥NE處理的產量性狀也有一定程度的改善和提高，而與當地農技部門的測土配方施肥ST處理相近。

　　2.2 水稻養分專家系統推薦施肥的增產效應

　　由表2還可以看出，江淮丘陵低產白土型水稻土，水稻養分專家系統NE推薦的氮磷鉀化肥配合施用具有明顯的增產效應。4年試驗，氮磷鉀配施的NE處理，較NE-N增產30.00%～48.96%，較NE-P增產4.35%～14.58%，較NE-K增產2.92%～17.02%，較不施肥的空白對照產量提高34.84%～58.01%，比農民習慣施肥FP增產2.96%～12.74%;4年試驗平均，增產率分別為37.92%、9.87%、11.21%、44.34%、9.68%，除2014年較NE-P、2016年較NE-K處理增產率較低外，其他施肥處理增產率都在10%以上，特別是施氮處理增產率很高，超過30%。與較高施肥量的當地農技部門測土配方推薦施肥ST比，4年試驗NE處理分別增產-6.21%、-6.03%、4.76%和8.86%，平均增產0.1%，基本持平。不施肥或不施氮肥，水稻籽粒產量急劇下降，相對產量相應只有NE處理的63.29%～74.16%和67.13%～76.92%，平均僅為69.28%和72.50%，減產幅度極大。不施磷、鉀肥，水稻相對產量只有NE產量的87.28%～95.83%和87.47%～97.16%，平均為91.01%和89.92%，除2014年試驗施P、2016年試驗施K處理外，減產也較為明顯。總之，不施氮肥對水稻籽粒產量的影響最大，4年試驗平均，減產幅度超過27%;其次為不施鉀的處理，平均減產10%;不施磷對水稻產量的影響相對小些而與鉀相近，平均減產9%左右。水稻氮、磷、鉀肥的增產效應順序為N>>K≥P。

　　2.3 對氮肥利用效率的影響

　　從表3可以看出，水稻養分專家系統NE推薦施肥對氮利用效率影響較大。4年4地試驗結果，NE推薦施肥的氮肥農學效率達10.84～17.85 kg/kg，農民習慣施肥FP處理僅4.85～9.20 kg/kg，當地農業技術部門測土配方施肥ST處理為6.15～14.07 kg/kg，平均分別為13.48、7.31、11.56 kg/kg，NE處理的農學效率最高，平均超過13 kg/kg，不僅遠高于農民習慣施肥FP處理，也高于測土配方施肥ST處理。進一步分析氮肥當季回收利用率，4年試驗，養分專家系統推薦施肥NE處理達19.85%～47.23%，平均為30.92%，是農民習慣施肥FP處理平均利用率的2倍以上;同時NE處理也明顯高于當地農技部門測土配方施肥ST處理，4年平均利用率提高10.16個百分點，相對提高48.9%。這一結果說明，水稻養分專家系統推薦施肥NE處理在降低氮肥用量的同時，能基本保持ST處理較高的籽粒產量，同時又能大幅度提高氮素的農學效率和氮肥當季回收利用率。

　　3 結論與討論

　　(1)水稻養分專家系統NE推薦的氮、磷、鉀配合施肥對江淮丘陵水稻生長發育具有明顯的促進作用。與不施氮、磷、鉀的對照相比，水稻有效穗數和穗長增加，穗粒數明顯增多，空癟粒數減少，結實率提高，產量性狀改善，為籽粒產量的提高打下了基礎[6]。

　　(2)安徽省江淮丘陵地區白土田一季中稻，養分專家系統NE推薦施肥具有明顯的增產效應。4年4地試驗，較NE-N處理增產30.00%～48.96%，較NE-P處理增產4.35%～14.58%，較NE-K增產2.92%～17.02%，較不施肥的空白對照CK產量提高34.84%～58.01%，比農民習慣施肥FP增產2.96%～12.74%，平均增產率分別為37.92%、9.87%、11.21%、44.34%、9.68%，除2014年試驗施P、2016年試驗施K處理外，其他施肥處理增產率都在10%以上，與當地測土配方施肥ST產量基本持平。水稻施用氮、磷、鉀的增產效應順序為N>>K≥P。

　　(3)NE推薦施肥在降低氮肥用量的同時，既能基本保持測土配方施肥ST較高的籽粒產量，同時又能大幅度提高氮素的農學效率和氮肥當季回收利用率。

　　4 參考文獻

　　[1] 蔡洪法.我國水稻生產現狀與發展展望[J].中國稻米，2000(6)：5-8.

　　[2] 胡培松，翟虎渠，萬建民.中國水稻生產新特點與稻米品質改良[J].中國農業科技導報，2002，4(6)：33-39.

　　[3] 李錄久，王家嘉，吳萍萍，等.秸稈還田下氮肥運籌對白土田水稻產量和氮吸收利用的影響[J].植物營養與肥料學報，2016，22(1)：254-262.

　　[4] 國家統計局.2016年全國農作物生產統計調查資料[Z].2016.

　　[5] 徐新朋，魏丹，李玉影，等.基于產量反應和農學效率的推薦施肥方法在東北春玉米上應用的可行性研究[J].植物營養與肥料學報， 2016，22(6)：1458-1467.

　　[6] 楊富強.中國大豆和水稻養分專家系統的構建和田間驗證[D].北京：中國農業科學院，2017.