不同施肥水平对水稻产量及肥料利用率均有影响[1]。在氮肥施用不足时，水稻有效分蘖不足，自身穗数不足，产量较低；氮肥施用过量时，水稻营养生长过旺，易倒伏，结实率降低，产量下降。胡春花等[2]、敖和军等[3]研究指出，氮、磷和钾肥在施肥水平较低至中等区间时，肥料利用率达到最高，随施肥水平的提高，肥料利用率表现出下降趋势。有关不同施肥水平对水稻产量和肥料利用率的影响研究较多，而适应不同地区、不同栽培方式下的单季稻田间肥料利用率研究有待进一步深入。为探索适合安徽宣城宣州区单季稻施肥的生产模式，提升科学施肥技术与管理水平，开展了单季稻机械侧深施肥与常规施肥下不同施肥处理的对比试验，为宣州区水稻机械侧深施肥推广和化肥减量增效应用提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验地基本情况
试验于2023年6月在安徽宣城宣州区杨柳镇华山村一承包地进行。土壤类型为潴育型水稻土。供试土壤理化性质：有机质21.7 g/kg、全氮1.23 g/kg、有效磷21.2 mg/kg、速效钾83 mg/kg和pH 5.5。
1.2 试验材料
供试作物：水稻，品种为冠两优华占。供试肥料：44％配方肥（氮∶磷∶钾为20∶10∶14）；46%尿素；12%颗粒过磷酸钙；60%颗粒氯化钾。种子及肥料均购自当地农资市场
1.3 试验设计与方法
1.3.1 试验设计
试验共设9个处理，分别为处理1：常规施肥无氮区（PK）；处理2：常规施肥无磷区（NK）；处理3：常规施肥无钾区（NP）；处理4：常规施肥全施区（NPK）；处理5：侧深施肥无氮区（PK1）；处理6：侧深施肥无磷区（NK1）；处理7：侧深施肥无钾区（NP1）；处理8：侧深施肥全施区（NPK1）；空白区：不施肥。每个处理3次重复，各处理小区面积为80.75 m2（9.5 m × 8.5 m），田块按随机区组排列。试验小区间设置隔离行，小区外设置保护行，各小区分设处理标识。本次试验地块为硬化试验小区，各小区之间用水泥田埂隔开，单排单灌，防止肥水相互浸灌。各处理施肥量如表1所示。
表1 各处理名称及肥料施用量 (kg/hm2) |
| 处理编号 | 肥料施用量 | |||
|---|---|---|---|---|
| 44％ 配方肥 | 46% 尿素 | 12％过磷酸钙 | 60％氯化钾 | |
| 1（PK） | 0 | 0 | 500 | 150 |
| 2（NK） | 0 | 391 | 0 | 150 |
| 3（NP） | 0 | 391 | 500 | 0 |
| 4（NPK） | 540 | 156 | 50 | 24 |
| 5（PK1） | 0 | 0 | 500 | 150 |
| 6（NK1） | 0 | 391 | 0 | 150 |
| 7（NP1） | 0 | 391 | 500 | 0 |
| 8（NPK1） | 540 | 156 | 50 | 24 |
| 空白区 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1.3.2 施肥方法
（1）常规施肥：各试验小区按施肥量基施全部的磷肥、钾肥和60%的氮肥；20%的氮肥在水稻分蘖初期追施1次；剩余20%氮肥在水稻孕穗初期一次性追施。（2）机械侧深施肥：采用一次性机械侧深施肥，在机插秧时同步将全部磷肥、钾肥和80%氮肥均匀施于秧苗侧位；机插秧设置株距14 cm，行距30 cm；剩余20%氮肥在孕穗初期人工撒施追肥，磷肥和钾肥均为一次性基施。
1.3.3 试验管理
水稻秧苗于2023年6月22日栽插，栽插前确保试验小区田面均匀平整，无杂物、杂草，田面水层深度在2～3 cm。水稻栽插后受长期梅雨天气影响，至拔节期田间水源充足，拔节孕穗期到抽穗期天气转晴以湿润灌溉、保持潜水层为主，抽穗扬花期温度升高及时放深水控温；到灌浆成熟前期，按照干湿交替管理，收割前14 d灌1次“跑马水”，收割前7 d及时排水晒田。于2023年10月24日实收测产，各小区单独测产。
1.4 测定指标及方法
在试验田块水稻齐穗后，除边行2行外，均匀选择各小区长势相当的4株稻穗，取平均数计算单株穗粒数；水稻成熟收割后，除边行2行外，均匀选择各小区长势相当的6株稻穗，测量其株高、穗长、有效穗数、结实率和千粒重等；各小区收割时分别取100株稻穗脱粒烘干后置于网袋，统一称重后计算产量。100 kg籽粒经济产量养分吸收量和肥料利用率[4]计算如式（1 ）～（2 ）。
100 kg籽粒经济产量养分吸收量（kg）=[（籽粒产量×籽粒养分含量+茎叶产量×茎叶养分含量）/（籽粒产量×1 000）]×100
肥料利用率（%）=（全施区100 kg经济产量养分吸收量×全施区作物产量－缺肥区100 kg经济产量养分吸收量×缺肥区作物产量）/施肥养分纯量
1.5 数据处理
采用Excel软件进行数据统计分析。
2 结果与分析
2.1 不同处理对水稻农艺性状的影响
如表2所示，常规施肥和机械侧深施肥下，有氮肥处理的水稻株高、穗长、有效穗数和结实率均高于无氮肥处理田块。与常规施肥相比，机械侧深施肥在同一施肥水平下的每穗粒数、结实率和穗长均有所增加，其中，处理8较处理4的每穗粒数增加了10.01%，结实率提高了3.4个百分点；处理6较处理2的穗长增加了11.71%。机械侧深施肥的肥料得到了充分利用，使水稻在整个生长发育期间获得了充足营养。各处理间水稻千粒重差异不大，表明千粒重受施肥方式及种类的影响较小。综合来看，常规和机械侧深全量施肥处理的水稻生长均较好。
表2 不同施肥处理的农艺性状比较 |
| 处理编号 | 株高/cm | 穗长/cm | 有效穗数/（万穗/hm2） | 每穗粒数/粒 | 结实率/% | 千粒重/g |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1（PK） | 112 | 21.7 | 211.5 | 161.8 | 77.4 | 22.2 |
| 2（NK） | 115 | 22.2 | 265.5 | 157.4 | 79.2 | 22.0 |
| 3（NP） | 113 | 23.0 | 252.0 | 168.7 | 79.6 | 22.1 |
| 4（NPK） | 117 | 23.8 | 272.3 | 174.9 | 80.4 | 22.1 |
| 5（PK1） | 99 | 23.1 | 218.3 | 162.7 | 79.5 | 21.8 |
| 6（NK1） | 111 | 24.8 | 254.3 | 173.1 | 81.6 | 22.0 |
| 7（NP1） | 108 | 24.7 | 249.8 | 177.5 | 82.4 | 22.1 |
| 8（NPK1） | 118 | 25.1 | 258.8 | 192.4 | 83.8 | 22.3 |
| 空白区 | 96 | 22.5 | 211.5 | 155.3 | 77.5 | 21.6 |
2.2 不同处理对水稻产量的影响
如表3所示，常规施肥下，处理4较处理1、2和3的籽粒产量分别高2 599.38、1 166.57和977.09 kg/hm2；机械侧深施肥下，处理8较处理5、6和7的籽粒产量分别高2 897.84、817.34和916.41 kg/hm2。以处理8的籽粒和茎叶产量最高，分别为8 619.20和8 767.80 kg/hm2，其次为处理4，分别为8 141.18和8 063.16 kg/hm2。同一施肥方式下，以氮、磷和钾肥施用组合的籽粒和茎叶产量较高，处理4的籽粒产量较处理1—3提高13.64%～46.90%；处理8的籽粒产量较处理5—6提高10.48%～50.65%。综合来看，机械侧深施氮磷钾肥的水稻籽粒和茎叶产量均较高。
表3 不同施肥处理的产量统计 |
| 处理编号 | 小区实收产量/kg | 产量/（kg/hm2） | ||
|---|---|---|---|---|
| 籽粒 | 茎叶 | 籽粒 | 茎叶 | |
| 1（PK） | 44.75 | 44.30 | 5 541.80 | 5 486.07 |
| 2（NK） | 56.32 | 55.78 | 6 974.61 | 6 907.74 |
| 3（NP） | 57.85 | 57.30 | 7 164.09 | 7 095.98 |
| 4（NPK） | 65.74 | 65.11 | 8 141.18 | 8 063.16 |
| 5（PK1） | 46.20 | 46.70 | 5 721.36 | 5 783.28 |
| 6（NK1） | 63.00 | 60.70 | 7 801.86 | 7 517.03 |
| 7（NP1） | 62.20 | 62.80 | 7 702.79 | 7 777.09 |
| 8（NPK1） | 69.60 | 70.80 | 8 619.20 | 8 767.80 |
| 空白区 | 40.40 | 40.80 | 5 003.10 | 5 052.63 |
2.3 不同处理对肥料利用率的影响
计算结果显示，常规施肥处理下，100 kg籽粒经济产量的氮、磷和钾养分吸收量分别为1.945、0.707和1.876 kg，机械侧深施肥处理下，100 kg籽粒经济产量的氮、磷和钾养分吸收量分别为1.908、0.714和1.783 kg。与常规施肥相比，机械侧深施肥区氮、磷和钾的养分吸收量整体偏低。常规施肥的氮、磷和钾肥利用率分别为36.95%、31.07%和42.50%，机械侧深施肥的氮、磷和钾肥利用率分别为45.18%、38.59%和49.99%。氮肥平均利用率41.07％，磷肥平均利用率34.83％，钾肥平均利用率46.25％。在相同施肥条件下，机械侧深施肥的氮、磷和钾肥利用率较常规施肥的氮、磷和钾肥利用率分别高出8.23、7.52和7.49个百分点。综合来看，机械侧深施氮、磷和钾肥处理的水稻肥料利用率较高（表4～5）。
表4 肥料利用率田间试验植株及籽粒检测结果 (g/kg) |
| 处理编号 | 籽粒 | 茎秆叶荚 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 氮 | 磷 | 钾 | 氮 | 磷 | 钾 | |
| 1（PK） | 13.5 | 3.1 | ||||
| 2（NK） | 3.2 | 2.4 | ||||
| 3（NP） | 3.2 | 12.9 | ||||
| 4（NPK） | 14.8 | 3.9 | 4.3 | 4.7 | 3.2 | 14.6 |
| 5（PK1） | 12.1 | 2.4 | ||||
| 6（NK1） | 2.8 | 2.2 | ||||
| 7（NP1） | 2.5 | 11.5 | ||||
| 8（NPK1） | 14.1 | 5.0 | 4.0 | 4.9 | 2.1 | 13.6 |
| 空白区 | ||||||
表5 100 kg籽粒经济产量养分吸收量及肥料利用率 |
| 处理编号 | 100 kg籽粒经济产量养分吸收量/kg | 肥料利用率/% | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 氮 | 磷 | 钾 | 氮肥 | 磷肥 | 钾肥 | |
| 1（PK） | 1.657 | |||||
| 2（NK） | 0.558 | |||||
| 3（NP） | 1.598 | |||||
| 4（NPK） | 1.945 | 0.707 | 1.876 | 36.95 | 31.07 | 42.50 |
| 5（PK1） | 1.453 | |||||
| 6（NK1） | 0.492 | |||||
| 7（NP1） | 1.411 | |||||
| 8（NPK1） | 1.908 | 0.714 | 1.783 | 45.18 | 38.59 | 49.99 |
| 空白区 | ||||||
3 结论与讨论
水稻侧深施肥是机插秧技术的创新发展，能够在插秧的同时实现精准、高效施肥，提高肥料利用效率，是化肥减量增效的主推技术之一[5]。陈亚楠等[6]在不同施肥处理对水稻产量影响的研究中指出，水稻生育期缺氮会使植株蛋白质含量减少，削弱水稻同化作用，导致水稻整体分蘖数减少，从而造成后期产生缺粒瘪粒现象。本试验结果表明，机械侧深施肥区平均穗粒数176.43粒，平均结实率81.83％，平均产量7 461.30 kg/hm2；常规施肥区平均穗粒数165.70粒，平均结实率79.15％，平均产量6 955.42 kg/hm2。机械侧深施肥使单季稻产量提升的原因主要是其增加了有效分蘖数量，且穗粒数和结实率均较常规施肥有所提高[7]。刘爱云等[8]研究指出，机械侧深施肥比常规施肥处理的用工成本降低，且纯氮施用量减少，纯收益有所增加。张滨等[9]研究指出，与常规施肥相比，机械侧深施肥既能减少人工投入和劳动强度，又能增产创收。本试验中，产量由高到低表现为氮磷钾肥配施>施氮磷肥>施氮钾肥>施磷钾肥>空白区，可见在试验田当年气候及管理条件下，氮肥对产量影响较大，磷肥略高于钾肥，这与王颖[10]研究结果基本一致。王娇琳等[11]在关于长江流域中稻施肥增产效应及其影响因素的研究中指出，肥效的最大利用需考虑土壤的理化特性，在养分等量投入的前提下，氮、磷和钾肥的合理配施对单季稻产量的影响较重要。与常规施肥相比，配方施肥的氮肥利用率和偏生产力均得到提高，能有效降低对化肥施用量和土壤基础养分的过度依赖，提高肥料利用率[12]。研究区单季稻种植面积较广，各地的土壤类型、种植制度和种植习惯各有不同，需结合不同区域种植制度、土壤养分类型，合理制订施肥方案。按照研究区测土配方施肥，建议其主要作物化肥使用定额制限量指标进行科学施肥，以减少肥料损失，有效提高作物产量。
肥料农学利用率是施肥增产效应的综合体现，目前三大粮食作物氮肥、磷肥和钾肥的当季平均肥效利用率分别为33%、24%和42％[13]。本试验中，氮肥平均利用率41.07％，磷肥平均利用率34.83％，钾肥平均利用率46.25％，均高于平均水平。机械侧深施肥氮、磷和钾肥的肥料利用率均高于常规施肥，以钾肥最高，其次是氮肥，磷肥最低。与常规撒施相比，机械侧深施肥的根系分蘖较深，有利于水稻根部吸收养分和肥料，能较大程度提高肥料利用率[14]。李洋[15]在提高水稻肥料利用率的研究中指出，影响水稻肥料利用率的因素包括土壤肥力、水稻品种和肥料用量等，因此肥料投入应综合考量土壤pH、有机质含量及土壤理化性质等多方面因素。根据种植需求选择高产、稳产且抗性强的品种；农技结合，利用机械进行肥料全层深施，做好水肥管理；根据单季稻不同生育期对养分的需求进行合理配施，在肥料投入前，充分考虑土壤的理化性质和养分管理的协同优化，以实现增产增收和肥料施用之间的平衡[16]。鲁艳红等[17]在氮素抑制剂对双季稻产量及氮素利用率影响的研究中指出，施用土壤改良剂、增施有机肥和新型土壤抑制剂等措施对于提高水稻产量和化肥减量增效具有一定的积极作用。
综上，本文探索了机械侧深施肥与常规施肥下，不同施肥处理对单季稻农艺性状、产量和肥料利用率的影响。结果表明，相同施肥种类条件下，机械侧深施肥区的每穗粒数和结实率均高于常规施肥区，各处理千粒重差异不大；以机械侧深施肥全施区的籽粒和茎叶产量最高；常规施肥的氮、磷和钾肥利用率分别为36.95%、31.07%和42.50%，机械侧深施肥的氮、磷和钾肥利用率分别为45.18%、38.59%和49.99%。综合来看，应用机械侧深施氮磷钾肥可获得较高的水稻产量，肥料利用率较高。