侧深施肥插秧机施肥量对水稻栽培的影响

2019-05-27赵立军颜珊珊王宇杰张志鹏张玉鑫陈昌峰许春林

农机化研究 2019年10期

赵立军，颜珊珊，王宇杰，张志鹏，张玉鑫，陈昌峰，许春林

(1.重庆文理学院机电工程学院，重庆 402160；2.东北农业大学工程学院，哈尔滨 150030；3.北大荒农业股份有限公司七星分公司，黑龙江富锦 156300)

0 引言

目前，黑龙江农垦建三江管理局七星农场水稻生产过程中施肥环节采用人工手撒施肥与机械施肥两种方式相结合，存在肥料在水稻种植过程中肥量分布不均匀、施肥量大、肥料利用率低的现象，直接影响水稻的产量[1]。因此，如何有效地对肥料进行利用已成为水稻生产中重要的问题之一。

水稻侧深施肥技术是在插秧播种作业时，通过侧深施肥插秧机将肥料施于秧苗一侧3cm、距泥面5cm的土壤中。肥料均匀地施于水稻根部周围的土层，有利于水稻的吸收利用，可实现水稻高产、稳产，减轻环境污染[2-5]。本试验开展水稻侧深施肥技术示范研究，为大面积示范推广筛选适宜进行侧深的肥料、确定侧深施肥对水稻肥料利用率的提升效果，为实现水稻生产节本增效寻求新途径。

在我国侧深施肥研究主要分3阶段：第1阶段是传统化肥深施技术，20世纪70年代部分江苏地区农户采用粉肥对三麦进行追肥深施，可提高肥料利用率，但也带来了人力、物力的浪费；第2阶段是化肥机械化深施技术，安徽农业大学设计研发的2BS-9型化肥深施播种机可同时实现进行耕整后作物的播种和深施作业[6-9]；第3阶段是机械精量穴播深施肥技术，可一次性完成起垄、开沟、播种和施肥作业，在增产的前提下具有节水、节肥、省时、省工的优点[10]。

日本等东亚国家借鉴我国早期的“塞兜”工艺。20世纪60年代，实行结合当地地形地貌及作物特点的深层施肥技术；70年代，又推广工广化育苗和带土小苗插秧机；80年代中期，改进成配带化肥深施器的插秧机，插秧和施肥同时进行，主要包括侧条施肥和二段施肥两种施肥方式[11-15]。联合国粮农组织(FAO)在东南亚建立了“水稽综合栽培管理技术体系”，在所有试验国家的水稻增产与品质提高上效果明显。

1 研究内容与方法

1)不同处理对水稻生长特性的影响。不同处理的水稻生育进程基本一致，各个处理在插秧后5～6天返青。其中，减量施肥的3个处理返青较对照延后1天，分蘖期在6月14-17日；各个处理抽穗期在7月24-27日，与常规对照相比，常量侧深施肥除返青期外剩余时期均较对照延迟，各个处理的成熟期延后1～4天。随着施肥量的减少，水稻植株的分蘖率也会随之下降，减量30%侧深施肥处理的分蘖率最低，其值为186%，较对照降低21个百分点。

2)不同处理对水稻生长发育光合作用的影响。水稻拔节期叶面积指数中，常量侧深施肥叶面积指数最高为4.30，减10%、20%和30%侧深施肥分别比常量侧深施肥降低0.78、0.44和1.2，试验的各个处理中常规施肥的叶面积指数最低是2.91；在植株的干物质中，减量施肥会降低植株的干质量，减10%、20%和30%侧深施肥分别比常量侧深施肥降低了25.38、94.77、178.20g/m2，表明侧深施肥会促进植株的干物质积累。

3)以常规施肥为对照，常量侧深施肥和减10%侧深施肥处理产量均高于对照，分别较对照增产41.2、87kg/hm2，减20%、减30%和全量侧深施肥处理产量分别比对照降低9.7、36.2、501kg/hm2。全量侧深施肥处理的产量减产幅度大，可能是由于插秧时肥料一次性施入，秧苗前期长势茂盛后期脱肥早衰，造成水稻植株后期生长营养的供给不足，最终导致减产。

4)与常规施肥相比，试验各处理中常量侧深施肥处理的肥料利用率最高，N、P、K的肥料利用率分别增加了5.91、4.35、9.13个百分点；试验各处理的稻米碾磨品质、外观品质、营养品质及蒸煮品质与常规施肥无明显差异。

2 侧深施肥插秧机的结构与主要参数

2.1 侧深施肥插秧机的结构

水稻侧深施肥插秧机是集施肥技术与插秧技术于一体的侧身施肥插秧机装置，可取代传统插秧、施肥分别作业。气吹式侧深施肥装置安装在水稻高速插秧机的机架上，由肥箱、连接管、滚筒、风扇和肥管接口等组成，实现了插秧、侧深施肥的联合作业。整机主要结构示意图如图1所示。

1.料斗 2.料斗盖 3.料斗开关手柄 4.弹簧锁 5.肥料堵塞检测器 6.排肥口 7.活门手柄 8.鼓风机 9.覆土板 10.开沟器 11.灵敏度切换控制器

2.2 侧深施肥插秧机的主要参数

插秧机类型为气吹式侧深施肥插秧机；外形尺寸为3 445mm×2 200mm×2 330mm；整机质量为817kg；发动机型号为3RNM72-CUP2；结构型式为水冷四冲程3缸柴油发动机；插植行数为8行；插植行距为30cm；插植株距为22/18/16/、14/12/10cm；插植株数为50/60/70/80/90/105株；插植深度为5～60mm；作业效率为0～0.73hm2/h。

3 试验材料与方法

3.1 试验材料

试验在东北农业大学阿城试验示范基地进行，草甸白浆土，有机质31.6g/kg，碱解氮170.6mg/kg，速效磷47.9mg/kg，速效钾209.6mg/kg，pH值6.34；地势平坦，多年老稻田。

供试作物品种：水稻为龙粳46，黑龙江省农科院水稻所育成，主茎11叶，生育日数127天，需活动积温2 250℃，叶色深绿，叶片上举，分蘖力中等，秆强抗倒，耐冷性较好，抗稻瘟病，出米率70.8%。

试验肥料：供试肥料在使用前过筛去除粉末及大颗粒。

供试机械：洋马2FC-6型气吹式侧深施肥插秧机，具有环保、节肥、省工及壮苗等优点。根部适量施肥，减少肥料浪费，同时进行插秧、侧深施肥联合作业。根部施肥有利于秧苗的返青和早期分蘖。将肥施于距离秧苗3cm、深5cm处。

试验仪器： SY88-TH型实验垄谷机，产自韩国双龙公司；SY88+TR100型实验连续碾米机，产自韩国双龙公司；BGZ-76型电热鼓风干燥箱，产自上海博迅实业有限公司；LRH-250型生化培养箱，产自上海一恒科技有限公司；ZH8518微型植物试样粉碎机，产自北京中慧天成科技有限公司。

3.2 试验设计

试验分为以下6个处理，各处理基肥、分蘖肥及穗肥的施肥情况如表1所示，各处理基蘖穗肥及用肥总量中氮磷钾含量如表2所示。

3.3 测定项目

1)生长情况记录：于水稻返青后在生长均匀处连续取10穴作为调查点，每5天按常规方法记录1次茎粗、茎数及株高等生长情况。

2)分蘖成穗率：(穗数-主穗)×100÷最高分蘖茎数。

3)含氮量测定：选取功能叶最宽处，用SPAD502型叶绿素仪测定叶片的含氮量。

4)考种测产：在其成熟期，计算处理调查 20 穴的平均数，取出6穴最接近平均数，测定各穴穗数、每穗粒数、结实率和千粒质量。

5)品质测定：收获稻谷后，取清理干净的稻谷1kg置于干燥通风处，使待测样品的含水量为13%±1%。

表1 试验处理情况 kg/hm2

表2 不同处理施肥纯量 kg/hm2

4 结果与分析

4.1 不同施肥量对水稻生长特性的影响

水稻分蘖期是决定水稻产量的重要时期，分蘖的多少决定着收获穗数的多少。生产上要求水稻分蘖早生、快发，以提高有效分蘖数，促进成大穗，降低无效分蘖数量，减少对营养物质的浪费。不同处理间水稻分蘖率变化情况如表3所示。

表3 不同处理对分蘖率影响情况

不同处理间水稻株高变化情况如表4所示。由表4可以看出：不同处理对水稻秧苗株高变化情况依次为常量侧深施肥>减10%侧深施肥>全量侧深施肥、减30%侧深施肥>常规施肥、减20%侧深施肥。其中，常量侧深施肥处理的水稻秧苗株高最高，数值为98cm；减量20%侧深施肥处理的水稻株高最低，数值为94cm，与常规施肥水稻株高相同。

表4 不同处理对株高变化情况

4.2 不同施肥量对水稻光合作用的影响

4.2.1 不同施肥量对水稻叶面积指数的影响

水稻拔节时期的田间管理及化肥施用方法量直接关系到水稻抽穗、长穗、籽粒等等方面,所以水稻拔节期的田间管理十分重要。不同处理对水稻秧苗光合能力的影响如表5所示。

表5 不同处理对水稻拔节期叶面积指数的影响

水稻拔节期叶面积指数中，常量侧深施肥叶面积指数最高为4.3，减10% 侧深施肥与常量侧深施肥相比降低了0.78，减20% 侧深施肥与常量侧深施肥相比降低了0.44，减30% 侧深施肥与常量侧深施肥相比降低了1.2，试验的各个处理中常规施肥的叶面积指数最低为2.91。

4.2.2 不同施肥量对干物质积累的影响

叶片是水稻秧苗进行光合作用的重要器官，叶片的大小决定其光合作用产生干物质的多少，叶片干物质积累多少直接反应了植株光合能力的强弱。不同处理对水稻拔节期干物质积累量的影响如表6所示。

表6 不同处理对水稻拔节期干物质积累量的影响

水稻拔节期干物质积累过程中，常量侧深施肥叶面积指数最高为1 609.2g/m2，减10% 侧深施肥与常量侧深施肥相比降低了25.38g/m2，减20% 侧深施肥与常量侧深施肥相比降低了94.77g/m2，减30% 侧深施肥与常量侧深施肥相比降低了178.2g/m2，试验的各个处理中减30% 侧深施肥的干物质积累量最低为1 431g/m2。

4.3 不同施肥量对水稻产量的影响

施肥能够保证水稻的高产和减弱水稻苗期分蘖，是水稻生长发育的一种基本特征，也是形成水稻健康群体和实现高产的前提。由于水稻分蘖前氮的吸收量大，侧深施肥能够促进水稻苗期迅速生长，无效分蘖少，分蘖数提高，是水稻高产的前提条件。不同处理水稻产量及产量性状变化如表7所示。

与常规施肥相比，常量侧深施肥产量增加，全量侧深施肥的产量降低，说明全量侧深施肥由于插秧时肥料一次性施入降低了肥料的利用率，造成水稻植株后期生长营养的供给不足引起植株的早衰，导致穗粒数、结实率和千粒质量的降低，最终导致减产的发生。

4.4 不同施肥量对水稻氮肥利用情况的影响

本试验待泡田水自然落干，达到插秧标准时进行插秧，避免了氮素损失。试验中不同处理氮肥利用情况如表8所示。以常规施肥为对照，常量、减10%、减20%和减30%侧深施肥的氮肥利用率均升高，分别较对照增加了5.91、6.07、6.75、5.94个百分点。其中，减20%侧深施肥全生育期氮肥利用率最高，为40.16%，较常规施肥高6.75个百分点，是由于氮肥利用率会随着施肥量的降低而增加；但减30%侧深施肥处理的氮肥利用率小于减20%侧深施肥处理。这是由于水稻对氮、磷、钾营养元素吸收存在一定的比例，一般为2:1:1.5左右，且氮素营养的运输需要与其它营养元素协同进行，当氮、磷、钾营养元素同步减量施用到一定程度时可能会导致肥料利用率的下降。

表7 不同处理水稻产量及产量性状

表8 不同处理对水稻氮肥利用情况的影响

4.5 不同施肥量对水稻品质的影响

直链淀粉含量和蛋白质含量是影响稻米烹饪口感品质的主要因素，而其主要由遗传物质控制，同时受肥料等营养成分和外界环境因素的干扰的影响。不同处理对稻谷碾磨品质变化影响情况如表9所示。

在各个处理间碾磨品质3项指标的差异较小，因此侧深施肥技术对稻米碾磨品质无明显改善作用。

表9 不同处理对稻谷碾磨品质的影响 %

不同处理对稻谷直链淀粉变化影响情况如表10所示。由表10可以看出：各个处理稻米的直链淀粉和蛋白质差别不明显，均在2个百分点左右。因此，侧深施肥对水稻营养品质无明显影响。

表10 不同处理对稻谷营养品质的影响 %

稻米的形态(即外观品质)主要指长度、宽度、长宽比、垩白度、垩白米率等，它们直接影响销售量。其中，垩白米率是衡量稻米的外观品质的重要指标，是稻米中白色不透明的部分，垩白的产生受到环境因素影响较大。不同处理对水稻外观品质的影响如表11所示。各个处理的垩白米率和宽度无差异，各个稻米长度变化幅度不明显，在0.1mm左右。因此，各个处理对稻米外观品质无明显改善作用。