Research on the effects of nitrogen，phosphorus and potassium fertilizer on rice in Jixi County

Cheng Fuqi

doi:10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2026.04.003

Anhui Agricultural Science Bulletin >

2026 , Vol. 32 >Issue 4: 13 - 16

DOI: https://doi.org/10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2026.04.003

Research on the effects of nitrogen，phosphorus and potassium fertilizer on rice in Jixi County

Cheng Fuqi

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People's Government of Chang'an Town, Jixi 245300, China

Received date: 2025-04-18

Online published: 2026-02-11

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Abstract

To consolidate and improve the effect of soil testing and formulated fertilization, and promote rice yield increase and farmers' income growth, this study took Quanyou 298, Liangyou 5398 and Xiliangyou Simiao as test materials, and designed a 3-factor (N, P₂O₅, K₂O), 4-level (0, 1, 2, 3) experiment with 14 treatments. Level 0 was no fertilization; the application rates of N, P₂O₅ and K₂O at level 2 were 147, 54 and 84 kg/hm² respectively, and the fertilization rates at level 1 and level 3 were 0.5 times and 1.5 times that of level 2, respectively. Indicators such as plant height, panicle length, yield, benefit and fertilizer use efficiency were determined for each treatment. The results showed that the plant height of each treatment ranged from 101.3 to 113.9 cm, the effective tiller number was 9.3 to 12.6 tillers per clump, the panicle length was 23.4 to 27.6 cm, the filled grain number was 165.7 to 188.5 grains per panicle, the seed setting rate was 87.42% to 92.82%, and the 1 000-grain weight was 30.13 to 32.26 g. Under different fertilization ratios, the rice grain yields at test site 1, 2, 3, 4 and 5 were the highest in treatment 6 (9 012.9 kg/hm²) and the lowest in treatment 1 (6 276.3 kg/hm²). The yield increase effect per unit nutrient from high to low was NPK > NP > NK > PK. There was a ternary quadratic regression effect relationship between rice yield and the application rates of nitrogen, phosphorus and potassium fertilizers in the study area. The average utilization rates of N, P and K at level 2 in the full fertilizer zone were 35.10%, 20.00% and 53.49%, respectively. In summary, through the rice 3414 fertilizer effect experiment, the relationship between soil nutrient supply capacity and crop nutrient demand law was clarified, and the recommended optimal application rates of pure nitrogen, phosphorus and potassium for rice were 124.80-156.00, 29.85-67.50, and 57.45-105.60 kg/hm², which provided a reference for optimization rice fertilization formulas and guiding farmers in scientific fertilization.

Key words： rice; nitrogen, phosphorus, potassium; effect of fertilizers; nutrient utilization

Cite this article

Cheng Fuqi . Research on the effects of nitrogen，phosphorus and potassium fertilizer on rice in Jixi County[J]. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2026 , 32(4) : 13 -16 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2026.04.003

氮、磷、钾是水稻生长发育过程中需求量较大、作用较关键的3种元素，被称为“肥料三要素”，其供应水平直接影响水稻的生理代谢、生长势、产量及品质，三者既各有独特功能，又存在协同互补效应。刘勋等^[1]、张廷光等^[2]研究表明，不合理施肥易引起环境污染和资源浪费，配施氮、磷、钾是提高水稻产量的关键；张志才^[3]研究表明，施用氮、磷、钾均能增加水稻株高、茎蘖数，适量施用氮肥能增加每穗粒数和产量，过量施用氮肥则会降低产量。尽管现有研究已取得显著成效，但在区域适应性技术体系构建、长期生态效应评估等方面仍存在提升空间。如何实现“测—配—施”全链条的精准化与智能化，是当前亟待解决的关键问题。基于此，本研究于2023年在安徽省绩溪县开展水稻“3414”肥效试验，探索当地栽培水稻的最佳施肥量、施肥比例，为科学施肥和配方肥优化提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地基本情况

试验于2023年4月—9月，在安徽省绩溪县长安镇马道村（试验点1）、瀛洲镇瀛洲村（试验点2）、上庄镇旺川村（试验点3）、板桥头乡玉台村（试验点4）和长安镇坦头村（试验点5）的田块中进行。试验点1、2、3、4、5的土壤类型分别为麻砂泥田、砂泥田、扁石泥田、扁石泥田和石灰泥田。5个试验点土壤pH在5.8~7.1，有机质含量在33.59~43.27 g/kg、全N含量在1.68~2.31 g/kg、有效P含量在9.3~18.2 mg/kg、速效K含量在53~85 mg/kg。试验田块均位于田坂中部，面积0.2 hm²，代表面积6 hm²，前茬作物为油菜。

1.2 试验材料

供试水稻品种为中晚熟品种荃优298（国审稻20170051）、两优5398（国审稻20206083）和喜两优丝苗（国审稻20210091）。供试肥料：氮肥采用山东省东平湖产尿素（含N 46%）、磷肥采用铜陵铜官山产过磷酸钙（含P₂O₅ 12%）、钾肥采用俄罗斯产红色氯化钾（含K₂O 60%）。

1.3 试验设计

采用“3414”田间试验设计，设N施用水平（0、1、2、3水平）为0、73.5、147、220.5 kg/hm²；P₂O₅施用水平（0、1、2、3水平）为0、27、54、81 kg/hm²；K₂O施用水平（0、1、2、3水平）为0、42、84、126 kg/hm²，3因素4水平14个处理（表1）。随机区组排列，异地（点）重复。小区面积20 m²，长宽比（3～5）︰1，小区间修筑宽0.25 m、高0.2 m的田埂，并用塑料薄膜双面包裹，以防漫灌渗漏串肥。四周设保护行，同一区组密度保持一致。

表1 各处理氮、磷、钾肥施用量 (kg/hm²)

处理	肥料
处理	N	P₂O₅	K₂O
1（N₀P₀K₀）	0	0	0
2（N₀P₂K₂）	0	54	84
3（N₁P₂K₂）	73.5	54	84
4（N₂P₀K₂）	147	0	84
5（N₂P₁K₂）	147	27	84
6（N₂P₂K₂）	147	54	84
7（N₂P₃K₂）	147	81	84
8（N₂P₂K₀）	147	54	0
9（N₂P₂K₁）	147	54	42
10（N₂P₂K₃）	147	54	126
11（N₃P₂K₂）	220.5	54	84
12（N₁P₁K₂）	73.5	27	84
13（N₁P₂K₁）	73.5	54	42
14（N₂P₁K₁）	147	27	42

1.4 施肥方法及田间管理

氮肥的分配为基肥占50%，分蘖肥占35%，移栽后7 d内可结合除草剂施用；穗肥占15%，水稻破口期施用；磷、钾肥全部作基肥。基肥施用时均匀撒于田面，然后耕翻耖平，追肥以浅水撒施。生产管理除试验处理施肥量不同外，其他田间管理措施一致，以确保试验结果不受其他因素和管理措施的影响。

1.5 测定指标及方法

密切关注水稻生长情况，观察记载生育期内的农艺性状变化。水稻成熟采收前，采用5点取样法选取代表性区域水稻，每个点面积为1 m²，统计样点内所有水稻穴数。各点抽取10株，测量株高、穗长、有效分蘖数，带回实验室烘干后脱粒，随机取成熟籽粒1 000粒，称重，并计算单位面积产量。

运用“3414”回归分析模型对作物产量与氮、磷、钾用量进行拟合，通过方程系数判断三元素间的交互效应，系数为正，表明对应两元素间存在协同交互效应，系数为负则为拮抗交互效应，交互效应的显著性通过回归方程的F检验与系数的t检验判断。

基于作物产量与N、P、K纯养分施用量数据，通过回归分析结合经济效益核算，计算最大施肥量（最高产量对应的施肥量）、最佳施肥量（经济最佳产量对应的施肥量）及施肥效益。

全N采用自动定氮仪法测定，全P含量采用钼锑抗比色法测定，全K含量采用火焰光度计法测定。氮素用量计算如式（1），通过缺素区与全肥区产量比较，肥料利用率计算如式（2），单位养分稻谷增产量计算如式（3）。

化肥元素用量（kg/hm²）=目标产量×单位产量元素吸收系数（1）

肥料利用率（%）=（全肥区养分总累积量－缺素区目标元素养分总累积量）/全肥区目标养分纯施用量×100（2）

单位养分稻谷增产量（kg/kg）=（全肥区稻谷单位面积产量－缺素区稻谷单位面积产量）/该元素单位面积投入量（3）

2 结果与分析

2.1 生物学性状

由表2可知，处理1、2的株高和有效分蘖数较低，处理11的株高最高（113.9 cm），较处理1、2分别高12.6、11.5 cm；处理14的穗长最长（27.6 cm）；实粒数以处理13最高，较处理1多22.8粒/株；结实率以处理12最高（92.82%），处理4最低（87.42%）；千粒重以处理6最高（32.26 g），以处理14最低（30.13 g）。由此可见，N、P、K合理配施能提高千粒重。

表2 各处理的植株生物学性状

编号	处理	株高/cm	有效分蘖数/（蘖/丛）	穗长/cm	实粒数/（粒/株）	结实率/%	千粒重/g
1	N₀P₀K₀	101.3	9.3	25.8	165.7	89.37	31.08
2	N₀P₂K₂	102.4	9.6	26.6	183.1	88.96	32.10
3	N₁P₂K₂	112.8	11.2	26.7	187.3	91.20	32.14
4	N₂P₀K₂	112.5	11.7	25.2	178.5	87.42	31.44
5	N₂P₁K₂	110.2	12.2	24.2	184.8	90.62	30.32
6	N₂P₂K₂	113.7	12.3	23.4	178.3	91.07	32.26
7	N₂P₃K₂	113.1	12.6	25.5	185.2	92.01	32.12
8	N₂P₂K₀	112.2	12.0	26.4	188.1	89.12	30.25
9	N₂P₂K₁	112.1	12.5	26.3	176.4	89.60	31.39
10	N₂P₂K₃	111.2	12.1	26.1	174.3	88.53	31.09
11	N₃P₂K₂	113.9	12.5	25.4	179.5	89.20	31.46
12	N₁P₁K₂	109.6	11.5	25.2	177.6	92.82	32.13
13	N₁P₂K₁	108.9	11.7	26.2	188.5	91.13	32.20
14	N₂P₁K₁	110.8	12.4	27.6	173.4	90.43	30.13

2.2 产量构成分析

由表3可知，不同施肥配比下，试验点1、2、3、4、5水稻产量的平均产量以处理6最高（9 012.9 kg/hm²），处理1最低（6 276.3 kg/hm²）。根据水稻各处理平均产量，得出单位养分水稻增产量分别为N 13.59 kg/kg，P 25.88 kg/kg，K 18.55 kg/kg，NP 5.87 kg/kg，NK 5.86 kg/kg，PK 5.35 kg/kg，NPK 9.60 kg/kg。以P的增产量最大，其次是K和N。N、P、K配施结果显示，增产效应由高到低依次为NPK>NP>NK>PK。

表3 各试验点水稻产量 (kg/hm²)

试验点	处理
试验点	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
1	6 387.0	7 887.0	8 671.5	7 887.0	8 854.5	9 454.5	9 154.5	7 821.0	8 938.5	9 154.5	8 754.0	8 554.5	8 371.5	8 487.0
2	5 586.0	6 237.0	7 570.5	6 586.5	7 636.5	8 671.5	8 154.0	7 153.5	7 786.5	8 121.0	8 004.0	7 254.0	7 620.0	7 920.0
3	6 520.5	6 903.0	8 179.5	7 854.0	8 545.5	8 721.0	8 337.0	7 053.0	8 587.5	8 505.0	8 629.5	7 854.0	8 004.0	8 629.5
4	6 052.5	6 828.0	8 254.5	7 579.5	8 191.5	9 181.5	8 029.5	7 879.5	8 259.0	9 054.0	8 679.0	8 629.5	8 316.0	8 629.5
5	6 835.5	7 218.0	8 494.5	8 169.0	8 710.5	9 036.0	8 652.0	7 368.0	8 902.5	8 820.0	8 944.5	8 169.0	8 319.0	8 944.5
平均	6 276.3	7 014.6	8 234.1	7 615.2	8 387.7	9 012.9	8 465.4	7 455.0	8 494.8	8 730.9	8 602.2	8 092.2	8 126.1	8 522.1

2.3 氮、磷、钾肥料相互关联性

方程拟合得出的三元二次方程为y=419.03+18.92N+24.12P+8.02K－1.12N²－7.08P²－2.05K²+0.19NP+0.75NK+4.25PK，显著性检验得出F _0.01=43.76>14.66，表明方程极显著，R值为0.995。说明不同试验点方程系数值与土壤养分含量密切相关；对土壤有效磷含量较高田块施用氮肥较土壤磷含量较低的田块增产效果更好，此时施磷效应会下降，这与养分平衡互作原理相符。

2.4 最大施肥和最佳施肥的效益

根据试验结果，运用公式依次计算出最大施肥量和最佳施肥量的施肥收益。由表4可知，产量方面，氮、磷、钾平均最大施肥量产量较平均最佳施肥量分别增加23.13、10.08、22.44 kg/hm²。最佳施肥量的施肥收益高于最大施肥量，但二者施肥收益差异不大。考虑节本增效，减少环境污染，在生产中可采用最佳施肥量配比施肥。将最佳施肥量的施肥收益≥最大施肥量的施肥收益作为衡量施肥是否过量的参考依据，因此推荐水稻纯氮、磷、钾最佳施肥量在124.80～156.00、29.85～67.50和57.45～105.60 kg/hm²。

表4 水稻3414试验施肥收益

试验点	基础产量/ （kg/hm²）	最大施肥量/（kg/hm²）			最高产量/ （kg/hm²）	施肥收益/ （元/hm²）	最佳施肥量/（kg/hm²）			最佳产量/ （kg/hm²）	施肥收益/ （元/hm²）
试验点	基础产量/ （kg/hm²）	N	P₂O₅	K₂O	最高产量/ （kg/hm²）	施肥收益/ （元/hm²）	N	P₂O₅	K₂O	最佳产量/ （kg/hm²）	施肥收益/ （元/hm²）
1	6 387.0	143.10	58.95	99.15	9 339.0	4 844.55	124.80	51.75	85.80	9 289.5	4 953.90
2	5 586.0	181.95	83.40	92.40	8 469.0	4 366.65	156.00	67.50	73.95	8 383.5	4 513.05
3	6 520.5	159.30	44.55	89.40	8 854.5	3 523.50	139.50	33.15	65.55	8 781.0	3 681.90
4	6 052.5	185.55	55.80	142.95	9 073.5	4 354.50	155.10	49.50	105.60	8 973.0	4 573.95
5	6 835.5	169.35	39.45	76.65	9 141.0	3 513.60	148.20	29.85	57.45	9 076.5	3 656.70
平均	6 276.3	167.85	56.43	100.11	8 975.4	4 120.56	144.72	46.35	77.67	8 900.7	4 275.90

注：施肥收益计算依据N 4.85元/kg；P₂O₅ 5元/kg；K₂O 7元/kg；水稻2.20元/kg。

2.5 氮、磷、钾肥料利用率

由表5可知，全肥区2水平处理的养分利用率分别为N 21.44%～45.81%，平均养分利用率35.10%；P 14.71%～24.86%，平均20.00%；K 41.58%～60.33%，平均53.49%。

表5 水稻“3414”试验养分利用率

试验点数（n）	养分分类	施肥水平/ （kg/hm²）	平均养分利用率/%	变幅/%
5	N	73.5	39.61	33.97～49.82
		147	35.10	21.44～45.81
		220.5	20.17	17.87～22.89

	P	27	22.48	14.43～29.04
		54	20.00	14.71～24.86
		81	9.51	5.97～12.86

	K	42	55.91	38.79～71.01
		84	53.49	41.58～60.33
		126	29.60	24.27～41.07

由表6可知，N、P、K养分在一定范围内随着用肥水平（x）的提高，利用率（y）呈下降趋势，经方程拟合，得到一元二次回归方程：y _N=-0.001 x ²+0.151 3 x+33.7；y_P=-0.005 5 x ²+0.353 1 x+16.95；y _K=-0.006 1 x ²+0.709 2 x+36.86。

表6 施肥水平与肥料利用率预测

N		P₂O₅		K₂O
用量/ （kg/hm²）	利用率/%	用量/ （kg/hm²）	利用率/%	用量/ （kg/hm²）	利用率/%
75	39.42	30	22.59	45	56.42
105	38.56	45	21.70	60	57.45
135	35.90	60	18.34	75	55.74
165	31.44	75	12.50	90	51.28
195	25.18	90	4.18	105	44.07

3 结论与讨论

N、P、K肥三要素合理配比施用，不仅能提高水稻单位面积产量，还能提高经济效益和肥料利用率，减少不必要的肥料浪费，保持土壤养分平衡，达到持续增产增收的目的^[4-6]。本研究中各处理在生物学性状方面存在差异；试验点1、2、3、4、5水稻平均产量以处理6最高（9 012.9 kg/hm²），处理1最低（6 276.3 kg/hm²），增产效应由高到低依次为NPK>NP>NK>PK。本研究建立了水稻N、P、K配比施肥量与产量数学模型，得出最佳施肥配比为纯氮124.80～156.00 kg/hm²、磷29.85～67.50 kg/hm²、钾57.45～105.6 kg/hm²。

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