长期不同施肥下江西双季稻田系统生产力与抗逆性的比较分析

【摘要】：施肥是维持和提高作物产量的重要途径,对我国粮食增产的贡献率已达到50%以上。但是,不合理的施肥方式容易导致土壤退化和质量下降,从而影响作物产量的持续提升。江南丘陵是我国双季稻主产区,江西稻田是该区域的典型代表,在我国中长期粮食安全保障中起着关键作用。研究不同施肥模式对江西双季稻田系统生产力的长期影响,对保障我国南方双季稻生产的可持续性和粮食安全具有重要意义。本研究依据29年的田间施肥小区试验和4年的养分耗竭盆栽试验,分析比较了长期不同施肥下稻田系统生产力、物质生产效率的差异,通过对不同施肥处理下稻田生产力的变化趋势、变异系数和产量可持续指数(SYI)等相关参数的分析研究,阐明了长期不同施肥措施对江西稻田生产力和抗逆性的综合效应。本研究主要结果如下： 1.长期氮磷钾单施在短期对双季稻有增产效应,其中,氮肥增产效果更显著。单施氮肥(N)增产年限约为16年,随时间推移,增产优势减弱。试验进行29后,N、P、K处理籽粒产量分别与对照相差9.8%、-6.1%、-1.0%,与对照之间差异不显著。长期缺失氮肥(PK)生产力显著低于NP、NK处理,多年籽粒产量均值分别比上述处理低15.0%、14.8%。平衡施肥处理(NPK和NPK+OM)生物量、产量始终高于其他施肥处理。其中有机无机配施(NPK+OM)生物量、产量始终显著高于化肥氮磷钾配施(NPK)处理,其周年平均生物量和籽粒产量比氮磷钾配施的高24.5%和20.2%。只有NPK+OM、P处理周年籽粒产量呈现上升趋势(6.9 kg hm-2 a-1、5.2 kg hm-2 a-1),未达到显著水平。 2.与其他施肥处理相比,单施氮肥降低了双季稻周年生物量的变异系数(CV)、提高双季稻周年生物量的可持续性指数(SYI),其次是氮磷钾配施(NPK)处理；无论早稻还是晚稻季,平衡施肥处理(NPK、NPK+OM)下产量变异系数均小于其他处理,产量可持续性指数均大于其他处理。虽然N处理下生物量生产稳定性较高,但其生产力水平低。可见,只有平衡施肥能够确保双季稻田系统持续高产、稳产。 3.在养分耗竭试验中,单施氮肥的稻田系统耐瘠能力好于单施磷肥和单施钾肥,其周年生物量、籽粒产量均值分别比上述处理高3.5%、3.7%,6.2%、8.0%。长期单施磷肥的稻田系统退化严重,耐瘠力差,偏施NK处理产量以-5.0 g pot-1 a-1的速度呈显著下降趋势,可见长期单施磷肥以及长期缺失磷肥对稻田系统的耐瘠性都有负面影响,因此在红壤稻田系统中合理配施磷肥才能有效地提高系统的耐瘠能力。耗竭试验4年后,各季及周年水稻的生物量和籽粒产量均以NPK+OM处理最高,而且试验期内生物量、籽粒产量均值也以NPK+OM处理为最高,说明有机无机配施的稻田土壤耐瘠能力高于其它施肥处理。可见,有机无机配施不仅能使稻田系统持续保持较高的生产力,而且能够提升系统的抗逆性,有利于江西双季稻田系统持续高产稳产。 4.施氮肥的处理降低了氮收获指数,PK处理氮收获指数最高,显著高于N、NPK+OM、NP、NPK处理。氮肥施用量相等的情况下,氮肥利用效率随着氮磷钾配施水平的提高而增加,氮肥利用效率大小表现为：NPKNP, NKN;在氮磷钾配基础上适量加施有机肥同样能够提高氮肥利用效率。