Effects of Soil Testing and Formulated Fertilization Technology on Rice Yield and Fertilizer Use Efficiency
摘要：
为考察里下河农区测土配方施肥技术对水稻产量及肥料利用率的影响，开展了田间小区试验。试验共设置无肥对照(CK)、常规施肥(CF)、常规施肥缺素(无氮CFN0、无磷CFP0、无钾CFK0)、测土配方施肥(STFF)、测土配方施肥缺素(无氮STFFN0、无磷STFFP0、无钾STFFK0)等9个处理，测定了不同处理对水稻养分吸收量、产量及其构成因素、肥料利用率等的影响。结果表明：STFF处理可显著促进水稻植株对氮、磷、钾养分的吸收与积累，与CK处理相比，籽粒和秸秆中全氮、全磷、全钾的含量分别提高61.50%、29.27%、34.48%和63.94%、76.92%、14.68%；STFF处理的水稻籽粒实际产量较CK处理的增产50.98%，有效穗数、结实率等产量构成因素得到显著优化；STFF处理的氮、磷、钾素利用率分别达42.77%、24.03%、58.44%，平均利用率为41.75%，较CF处理的提升26.40%。测土配方施肥可实现土壤供肥与水稻需肥的精准协调，在减量施肥条件下仍能显著提升水稻产量与肥料利用率。
Abstract：
To investigate the effects of soil testing and formulated fertilization technology on rice yield and fertilizer use efficiency in the Lixiahe agricultural region, a field plot experiment is conducted. A total of nine treatments are set up in the experiment, including no-fertilizer control (CK), conventional fertilization (CF), conventional fertilization with nutrient omission (no nitrogen, CFN0; no phosphorus, CFP0; no potassium, CFK0), soil testing and formulated fertilization (STFF), and soil testing and formulated fertilization with nutrient omission (no nitrogen, STFFN0; no phosphorus, STFFP0; no potassium, STFFK0). The effects of different treatments on rice nutrient uptake, grain yield and its components, and fertilizer use efficiency are determined. The results show that STFF treatment significantly promotes the absorption and accumulation of nitrogen, phosphorus, and potassium in rice plants. Compared with CK treatment, the contents of total nitrogen, total phosphorus, and total potassium in grains and straws are increased by 61.50%, 29.27%, 34.48% and 63.94%, 76.92%, 14.68%, respectively. The measured grain yield of rice under STFF treatment is increased by 50.98% compared with that under CK treatment, and yield components such as effective panicle number and seed setting rate are significantly optimized. The nitrogen, phosphorus, and potassium use efficiencies under STFF treatment reach 42.77%, 24.03%, and 58.44%, respectively, with an average use efficiency of 41.75%, which is 26.40% higher than that of CF treatment. Soil testing and formulated fertilization can achieve precise coordination between soil nutrient supply and rice nutrient demand, and significantly improve both yield and fertilizer use efficiency even under reduced fertilization conditions.
里下河农区土壤质量在江苏省稻麦轮作区中位居前列，土壤有机质与肥力基础好，是江苏省优质粳稻主产区之一[1]。建湖县地处里下河地区腹部，地势较为平坦低洼，土种丰富，土壤中有机质与大量元素的平均含量均高于盐城市耕地的平均水平[2]，种植条件优渥，地区农户种植水平较高，是高品质稻米、低筋小麦和双低油菜等优势农产品的重要生产基地[3]。
水稻产量与肥料投入量显著相关。据统计，2010—2020年，里下河农区化肥施用量普遍较高[4]。合理施肥可助力作物产量及品质的同步提升[5]，而不当的施肥措施，不仅会导致肥料利用率偏低、生产成本增加，还易加剧农田氮、磷流失，增大面源污染风险，不利于农业的可持续发展[6]。本地区曾在1970年因偏重施用氮肥，导致部分区域土壤中钾元素失衡，造成作物大面积减产。建湖县土壤养分地域分布不平衡，且差异显著[7]，其中水稻土养分含量高，东部潮土养分含量低，西部少量沼泽土渍害严重。测土配方施肥技术能够结合本地实际情况，合理调控氮、磷、钾及中微量元素的配比，通过养分供需精准对接，可在化肥减施的情况下保障农作物稳产增收[8]。
本文以建湖县种植的水稻为材料，通过设置测土配方施肥、常规施肥、不施肥及缺素处理，系统分析不同施肥模式对水稻植株养分积累、产量构成因素及氮磷钾利用率的影响，考察测土配方施肥的应用效果，以期为里下河稻区化肥减量增效、绿色高产栽培提供理论依据与技术支撑。
1
材料与方法
1.1
试验地概况
试验地点位于盐城市建湖县沿河镇天美村，土壤类型为水稻土，属于稻麦轮作区。试验时间为2025年6月—11月，0~20 cm土层土壤基本理化性状：w(全氮)为2.17 g/kg，w(有机质)为40.73 g/kg，w(有效磷)为19.19 mg/kg，w(速效钾)为164.71 mg/kg，pH为5.90。
1.2
供试材料
供试作物：水稻，品种为“盐粳15号”。
供试肥料：尿素，w(N)为46%，山西兰花科技创业股份有限公司；过磷酸钙，w(P2O5)为12%，扬州磷肥厂；氯化钾，w(K2O)为60%，从俄罗斯进口。
1.3
试验设计
试验采用随机区组排列，共设置无肥对照(CK)、常规施肥(CF)、常规施肥缺素(无氮CFN0、无磷CFP0、无钾CFK0)、测土配方施肥(STFF)、测土配方施肥缺素(无氮STFFN0、无磷STFFP0、无钾STFFK0)等9个处理，每个处理设置3次重复。小区长宽比为3∶1，面积30 m2，小区间筑埂隔离，埂覆塑料薄膜，实行单灌单排，防止串灌串排。氮、磷、钾施用量按折纯量计算；氮肥分基肥、分蘖肥和拔节孕穗肥3次施用，运筹比例为40∶30∶30；磷肥全部作基肥一次施用；钾肥分基肥和拔节孕穗肥2次施用，运筹比例为60∶40。不同处理的施肥量(亩施肥折纯量，1亩=667 m2)见表 1。
表 1
|
处理 |
化肥总用量 |
|
基肥 |
|
分蘖肥 |
|
拔节孕穗肥 |
|
N |
P2O5 |
K2O |
N |
P2O5 |
K2O |
N |
N |
K2O |
|
CK |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
|
0 |
|
0 |
0 |
|
CFN0 |
0 |
4.05 |
4.67 |
|
0 |
4.05 |
2.80 |
|
0 |
|
0 |
1.87 |
|
CFP0 |
21.07 |
0 |
4.67 |
|
8.43 |
0 |
2.80 |
|
6.32 |
|
6.32 |
1.87 |
|
CFK0 |
21.07 |
4.05 |
0 |
|
8.43 |
4.05 |
0 |
|
6.32 |
|
6.32 |
0 |
|
CF |
21.07 |
4.05 |
4.67 |
|
8.43 |
4.05 |
2.80 |
|
6.32 |
|
6.32 |
1.87 |
|
STFFN0 |
0 |
2.85 |
3.59 |
|
0 |
2.85 |
2.15 |
|
0 |
|
0 |
1.44 |
|
STFFP0 |
18.50 |
0 |
3.59 |
|
7.40 |
0 |
2.15 |
|
5.55 |
|
5.55 |
1.44 |
|
STFFK0 |
18.50 |
2.85 |
0.00 |
|
7.40 |
2.85 |
0 |
|
5.55 |
|
5.55 |
0 |
|
STFF |
18.50 |
2.85 |
3.59 |
|
7.40 |
2.85 |
2.15 |
|
5.55 |
|
5.55 |
1.44 |
1.4
栽培管理
供试水稻于2025年5月20日播种，采用大棚育秧；5月30日划分试验小区，筑埂隔离；6月9日使用侧深施肥插秧机移栽，插秧与深施基肥同步完成；6月24日施用分蘖肥；8月4日施用拔节孕穗肥。其他田间栽培管理措施均统一规范，每次农事操作由1人在同一天内完成。
1.5
指标及测定方法
样品的采集与处理参照行业标准《测土配方施肥技术规程》(NY/T 2911—2025)进行。土壤pH按行业标准《土壤检测第2部分：土壤pH的测定》(NY/T 1121.2—2006)进行测定；土壤中有机质的含量按行业标准《土壤检测第6部分：土壤有机质的测定》(NY/T 1121.6—2006)进行测定；土壤中全氮含量按行业标准《土壤检测第24部分：土壤全氮的测定自动定氮仪法》(NY/T 1121.24—2012)进行测定；土壤中有效磷含量按行业标准《土壤检测第25部分：土壤有效磷的测定连续流动分析仪法》(NY/T 1121.25—2012)进行测定；土壤中速效钾含量按行业标准《土壤速效钾和缓效钾含量的测定》(NY/T 889—2004)进行测定。水稻样品在成熟期按“S”形在10点取样，每点3穴；采集的水稻植株分为籽粒与秸秆，分别采用自动定氮仪法测定全氮、钼锑抗比色法测定全磷、火焰光度计法测定全钾，并计算肥料利用率。收获测产与取样同时进行，每小区随机选取代表性植株考种，测定亩穗数、穗粒数、结实率、千粒质量等产量构成指标。
1.6
数据统计及分析
试验数据采用Microsoft Excel 2016软件进行整理，采用SPSS 26.0软件进行统计分析，处理间差异显著性采用单因素方差分析结合邓肯新复极差法(SSR法)进行检验，显著水平设置为P＜0.05。
肥料利用率按式(1)进行计算：
2
结果与分析
2.1
不同处理对水稻植株养分含量的影响
不同处理的水稻植株养分含量见表 2，表中同列数据后不同小写字母表示各处理间差异显著(P＜0.05)，下同。
表 2
|
部位 |
处理 |
w(全氮) |
w(全磷) |
w(全钾) |
|
籽粒 |
CK |
12.52±0.48 e |
2.05±0.02 e |
2.90±0.02 c |
|
|
CFN0 |
13.64±0.71 de |
2.81±0.03 bc |
3.18±0.05 b |
|
|
CFP0 |
16.18±0.74 cd |
2.08±0.05 e |
3.15±0.02 b |
|
|
CFK0 |
16.30±1.17 bcd |
2.83±0.07 b |
2.90±0.03 c |
|
|
CF |
18.97±0.03 ab |
3.22±0.00 a |
3.23±0.00 b |
|
|
STFFN0 |
12.23±0.11 e |
2.35±0.02 d |
3.25±0.03 b |
|
|
STFFP0 |
16.64±0.32 bc |
2.07±0.01 e |
3.27±0.01 b |
|
|
STFFK0 |
16.66±0.18 bc |
2.33±0.02 d |
2.93±0.02 c |
|
|
STFF |
20.22±0.16 a |
2.65±0.01 c |
3.90±0.03 a |
|
秸秆 |
CK |
5.02±0.09 d |
0.52±0.02 b |
9.88±0.14 b |
|
|
CFN0 |
5.07±0.07 d |
0.86±0.01 a |
10.12±0.20 b |
|
|
CFP0 |
6.18±0.06 c |
0.53±0.02 b |
10.13±0.16 b |
|
|
CFK0 |
6.20±0.09 c |
0.84±0.00 a |
9.89±0.11 b |
|
|
CF |
7.70±0.21 b |
0.90±0.01 a |
10.11±0.48 b |
|
|
STFFN0 |
4.35±0.05 e |
0.85±0.04 a |
10.15±0.07 b |
|
|
STFFP0 |
7.75±0.06 ab |
0.55±0.01b |
10.17±0.08 b |
|
|
STFFK0 |
7.73±0.04 b |
0.83±0.02 a |
9.69±0.09 b |
|
|
STFF |
8.23±0.12 a |
0.92±0.03 a |
11.33±0.07 a |
从表 2可看出：各施肥处理的水稻籽粒中全氮、全磷含量均高于秸秆中的，而籽粒中的全钾含量均低于秸秆中的，表明氮、磷养分更易向籽粒转运积累，钾素则更多保留在营养器官中；CF处理与STFF处理的籽粒中全氮含量均高于其他处理的；STFF处理的籽粒中全氮、全磷、全钾含量较CK处理的分别显著提升61.50%、29.27%、34.48%，秸秆中的全氮、全磷、全钾含量分别显著提升63.94%、76.92%、14.68%，说明STFF处理可显著促进水稻对氮、磷、钾养分的吸收与向籽粒的转运；与CF处理相比，STFF处理的籽粒中全钾含量提升20.74%，秸秆中全氮、全钾含量分别提升6.88%、12.07%，说明STFF处理优化了钾素分配，实现了水稻养分吸收的高效化与均衡化。
2.2
不同处理对水稻产量构成因素的影响
不同处理的水稻产量构成因素见表 3。
表 3
|
处理 |
有效穗数/(万穗·亩-1) |
穗粒数/(粒·穗-1) |
结实率/% |
千粒质量/g |
理论产量/(kg·亩-1) |
|
CK |
18.59±0.50 b |
94.94±1.28 a |
78.95±0.27 bc |
27.33±0.23 ab |
381.40±19.91 b |
|
CFN0 |
18.32±0.76 b |
96.23±1.46 a |
80.15±1.58 abc |
27.15±0.14 abc |
385.28±31.43 b |
|
CFP0 |
23.12±0.71 a |
98.65±2.28 a |
80.20±1.14 abc |
26.19±0.12 c |
480.78±34.87 ab |
|
CFK0 |
23.37±0.85 a |
98.29±1.80 a |
81.14±1.43 ab |
26.24±0.09 bc |
490.89±36.97 ab |
|
CF |
24.83±0.60 a |
99.87±1.29 a |
83.82±0.61 a |
26.72±0.51 abc |
556.98±35.32 a |
|
STFFN0 |
19.17±0.55 b |
94.62±1.97 a |
78.92±0.52 b |
27.47±0.20 a |
394.15±24.83 b |
|
STFFP0 |
22.98±0.60 a |
98.66±1.28 a |
76.10±0.43 c |
26.09±0.14 c |
450.82±22.57 ab |
|
STFFK0 |
23.30±0.36 a |
98.04±1.14 a |
81.20±0.47 ab |
26.21±0.10 c |
486.69±17.87 ab |
|
STFF |
24.28±0.43 a |
100.96±0.89 a |
83.85±0.41 a |
26.51±0.12 abc |
545.21±19.51 a |
从表 3可看出：与CK处理相比，全量施肥处理(CF处理、STFF处理)及缺磷、缺钾处理的有效穗数均有不同程度提升；相较CK处理，STFF处理的有效穗数、穗粒数、结实率分别提高30.61%、6.34%、6.21%，CF处理的有效穗数、穗粒数、结实率分别提高33.57%、5.19%、6.17%；千粒质量表现为CK处理及缺氮处理相对较高，CK处理的千粒质量较STFF、CF处理的分别提高3.09%、2.28%，可能是CK处理区水稻分蘖受抑、有效穗数与总库容量较低，植株光合产物向有限籽粒分配更为集中，籽粒灌浆更充分所致；CF处理的理论产量略高于STFF处理的，可能是CF处理前期重施氮肥的模式提升了有效穗数，带来短期增产效应；STFF处理基于土壤肥力与水稻需肥规律精准供肥，虽有效穗数略低，但穗粒数、结实率更优，水稻群体结构更合理，抗逆性与稳产性显著更优。
2.3
不同处理对水稻产量的影响
不同处理的水稻产量见表 4。
表 4
|
处理 |
籽粒实际产量 |
茎叶实际产量 |
|
CK |
339.45±17.72 a |
322.47±16.83 b |
|
CFN0 |
342.90±27.97 b |
336.05±27.41 b |
|
CFP0 |
437.51±31.73 ab |
393.77±28.56 ab |
|
CFK0 |
451.62±34.01 ab |
361.29±27.21 b |
|
CF |
529.13±33.56 a |
502.67±31.88 a |
|
STFFN0 |
366.60±23.09 b |
359.23±22.63 b |
|
STFFP0 |
419.26±20.99 ab |
377.33±18.89 b |
|
STFFK0 |
452.62±16.62 ab |
362.09±13.30 b |
|
STFF |
512.50±18.34 a |
435.62±15.59 ab |
从表 4可看出：与CK处理相比，STFF和CF处理的籽粒实际产量分别显著提高50.98%和55.88%，茎叶实际产量分别提高35.09%和55.88%；CF处理相较于STFF处理，籽粒产量提高3.24%，茎叶产量提高15.39%，但处理间均无显著差异。综合来看，STFF处理在优化养分供应的基础上，可协调营养生长与生殖生长关系，提升养分转运与利用效率，在减少化肥投入的同时可实现水稻稳产高产。
2.4
不同处理对肥料利用率的影响
对水稻秸秆与籽粒样品进行测定，并计算氮肥、磷肥、钾肥的利用率，结果见表 5。
表 5
|
处理 |
氮肥利用率 |
磷肥利用率 |
钾肥利用率 |
平均值 |
|
CF |
35.45±2.09 b |
22.37±3.88 a |
41.27±3.02 b |
33.03 |
|
STFF |
42.77±1.25 a |
24.03±0.56 a |
58.44±1.31 a |
41.75 |
从表 5可看出，STFF处理的氮、磷、钾肥利用率分别为42.77%、24.03%、58.44%，3种养分的平均利用率为41.75%，较CF处理的提升了26.40%，化肥减量增效效果显著。
3
讨论与分析
STFF技术在减少化肥使用量的同时，能够有效激发农作物的生长潜力，持续增强土壤肥力，显著提高作物产量与经济效益[9-11]。本研究结果显示，STFF和CF处理均能显著促进植株养分吸收、优化产量结构、提高肥料利用率；而CK及缺素施肥处理会在不同程度上影响水稻的有效穗数、穗粒数、结实率等生长发育指标，从而影响产量，这与陈有盟[12]的研究结果一致。
里下河农区土壤中有机质、有效磷含量较高，配方肥依据本地土壤特性，按照盐城市“减氮、稳磷、调钾”原则，精准定量供应养分[13]。结果显示，STFF处理的肥料利用率较CF处理的明显提高，与罗刚等[14]的研究结果一致。两种模式下的磷肥利用率均远低于平均值，这主要与土壤有效磷背景值较高、磷素易被固定有关，后续可结合增施有机肥、根际调控等措施进一步提升磷肥利用率。钾肥利用率较高，与STFF处理中钾肥用量适宜、水稻后期需钾量大有关。本研究也存在一定局限性，试验结果仅反映当年单季作物的产量和肥料利用率，缺乏过量使用化肥对农作物或土壤影响的研究。相关研究指出，在长期推行氮磷钾养分优化配施的条件下，需同步关注土壤磷钾库的保育与补充，并考虑实施改良措施调节土壤酸碱度，以维持地力[15]。
4
结语
在本试验条件下，STFF处理能显著提高水稻籽粒和秸秆中氮、磷、钾的含量，促进养分吸收与转运，植株营养状况与CF处理的相当，且钾素积累优势更突出。STFF处理可优化水稻产量构成因素，显著提高有效穗数与结实率，籽粒产量达512.50 kg/亩，较CK处理的增产50.98%，但与CF处理相比无显著差异。STFF处理的氮、磷、钾肥利用率分别为42.77%、24.03%、58.44%，平均肥料利用率较CF处理的提升了26.40%，减肥增效效果显著。因此，测土配方施肥技术适宜在里下河稻区推广应用，可作为本区域水稻生产中化肥减量增效的核心技术。
沪公网安备 31010702007066号