閆聰碩 楊莉莉 周奇 陳林 支金虎

摘要：為明確我國水稻不同產(chǎn)區(qū)施氮量與產(chǎn)量的關系，通過對中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫相關文獻數(shù)據(jù)進行分析，對我國5 個不同地區(qū)水稻施氮量和產(chǎn)量進行相關分析，并對其偏生產(chǎn)力進行比較。結果表明：在農(nóng)戶習慣施肥水平內(nèi)，我國水稻施氮量與產(chǎn)量呈顯著正相關關系，全國平均施氮量為194.5 kg/hm2，平均產(chǎn)量為8 427.4 kg/hm2；IV區(qū)—長江中下游地區(qū)的產(chǎn)量最高，且施氮量與產(chǎn)量顯著正相關；II區(qū)—華北平原和中西部地區(qū)施氮量最高，達248.6 kg/hm2；III區(qū)—西南地區(qū)氮肥偏生產(chǎn)力最高，達53.5 kg/kg。II區(qū)—華北平原和中西部地區(qū)通過調控其他措施來增加水稻產(chǎn)量的潛力較大。

關鍵詞：水稻；不同產(chǎn)區(qū)；施氮量；產(chǎn)量

中圖分類號：S511；S143.1? ? ?文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2023）01-0017-04

水稻是三大糧食作物之一，對解決人類溫飽問題發(fā)揮重要作用。據(jù)世界糧農(nóng)組織最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)，世界上有140 多個國家種植水稻[1]，通過對近11 a（2010—2020年）平均值排在前20位的國家的水稻種植面積、總產(chǎn)量、單位面積產(chǎn)量進行統(tǒng)計，中國平均種植面積為3 053萬hm2，占世界總種植面積的18.8%，居世界第二；水稻總產(chǎn)量較高的國家分別是中國、印度、印尼、孟加拉國等，中國總產(chǎn)量平均為1.39 億t，占世界總產(chǎn)量的19.0%，居世界第一位；我國單位面積產(chǎn)量平均為6.85 t/hm2，居世界第12 位，雖高于世界平均水平4.52 t/hm2，但與澳大利亞、埃及、美國等相比仍有一定差距。施肥是提高作物產(chǎn)量的一項有效措施，很多研究認為糧食產(chǎn)量增長的50%來自肥料投入[2]，特別是氮肥投入在所有肥料投入中的占比最大[3]。已有很多關于施肥量與水稻產(chǎn)量關系的研究，朱莉等[4]發(fā)現(xiàn)低氮條件下水稻產(chǎn)量比高氮條件下水稻產(chǎn)量高；王汝丹等[5]認為雜交水稻產(chǎn)量總體隨著氮肥施用量增加而顯著提高；胡昌高等[6]研究認為隨施氮水平增加，水稻有效穗數(shù)逐漸遞增，產(chǎn)量也呈遞增趨勢。這些研究均認為施肥量與水稻產(chǎn)量有一定的相關關系。水稻在我國種植范圍很廣，30個省市區(qū)均有水稻種植。但受氣候、種植制度、土壤肥力等因素影響，各個地區(qū)的施肥量和單位面積產(chǎn)量差異很大。目前，關于施肥量與水稻產(chǎn)量關系的研究大多集中于某一地點，而少見按水稻種植劃分區(qū)域進行研究的報道。結合我國水稻種植五大區(qū)域，通過查閱文獻對其施肥量和產(chǎn)量的關系進行分析，旨在明確不同水稻種植區(qū)域施肥量與產(chǎn)量的關系，以期為不同地區(qū)水稻生產(chǎn)提供指導。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

在中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中通過搜索主題“水稻”“施肥”文獻146 篇，篩選出當?shù)亓晳T施肥量或常規(guī)施肥量并有產(chǎn)量的文章80 篇。鑒于氮肥研究較多，僅統(tǒng)計氮肥施用量與水稻產(chǎn)量數(shù)據(jù)。

根據(jù)韓天富[2]等研究方法，將我國稻田劃分為5個不同的種植區(qū)，分別為I區(qū)：北方和東北地區(qū)，包括黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古；II區(qū)：華北平原和中西部地區(qū)，包括河南、河北、北京、天津、山西、陜西、甘肅、寧夏、新疆；III區(qū)—西南地區(qū)，包括貴州、云南、四川、重慶；IV區(qū)—長江中下游地區(qū)，包括安徽、湖南、湖北、江蘇、江西、上海、浙江；V區(qū)—華南地區(qū)，包括福建、海南、廣西、廣東。分別對5 個不同區(qū)域的水稻施肥量和產(chǎn)量進行統(tǒng)計分析。

1.2 計算及作圖

數(shù)據(jù)在Excel和SPSS中進行分析處理，作圖用Excel。

2 結果與分析

對80 篇文獻中的施氮量（x）與產(chǎn)量（y）進行相關性分析（圖1），全國水稻平均施氮量為194.5 kg/hm2，平均產(chǎn)量為8 427.4 kg/hm2，且施氮量與產(chǎn)量擬合的二次方程比一次方程相關性更好，R2達極顯著水平，表明隨著施氮量的增加產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢。

對I區(qū)水稻施氮量與水稻產(chǎn)量進行相關性分析，擬合的的二次曲線為y=-0.052 6x2+29.705x+4 898.5（R2 =0.254 1），其相關性系數(shù)優(yōu)于一次方程的相關性系數(shù)（圖2）。I區(qū)平均施氮量為180.1 kg/hm2，平均產(chǎn)量為8 476.2 kg/hm2，施氮量低于全國平均水平，產(chǎn)量高于全國平均水平，表明該區(qū)氮肥偏生產(chǎn)力相對較高。

對II區(qū)水稻施氮量與水稻產(chǎn)量進行相關性分析（圖3），其一次方程較二次曲線更符合實際生產(chǎn)規(guī)律。II區(qū)華北平原和中西部地區(qū)雖然省份最多，但因種植面積較少，總種植面積僅占全國種植面積的3.6%，故相關研究相對較少。該區(qū)平均施氮量為248.6 kg/hm2，平均產(chǎn)量為8 468.2 kg/hm2，施氮量高于全國平均水平24.8%，產(chǎn)量僅略高于全國平均水平，表明該區(qū)的氮肥偏生產(chǎn)力較低。

對III區(qū)水稻施氮量與水稻產(chǎn)量進行相關性分析（圖4），擬合的二次曲線方程相關性系數(shù)優(yōu)于一次方程，且相關性系數(shù)較高，R2=0.674 9。該區(qū)平均施氮量為154.1 kg/hm2，比全國平均施氮量低20.8%；平均產(chǎn)量8 245.8 kg/hm2，低于全國平均水平。

對IV區(qū)水稻施氮量與水稻產(chǎn)量進行相關性分析（圖5），擬合的二次曲線方程相關性系數(shù)大于一次方程，且施氮量與產(chǎn)量之間關系顯著（F=0.027）。該區(qū)是我國水稻主產(chǎn)區(qū)，其種植面積占全國的50.4%，關于該區(qū)的水稻施肥量與產(chǎn)量的相關研究最多，其平均施氮量為212.8 kg/hm2，高于全國平均水平；平均產(chǎn)量為8 765.2 kg/hm2，高于全國平均水平，為五大區(qū)域中產(chǎn)量最高的區(qū)域。

對V區(qū)水稻施氮量與水稻產(chǎn)量進行相關性分析（圖6），其一次方程較二次曲線方程更符合實際生產(chǎn)規(guī)律。該區(qū)平均施氮量為161.4 kg/hm2，比全國平均水平低17.0%；平均產(chǎn)量為7 699.3 kg/hm2，在五大區(qū)域中最低，比全國平均水平低8.6%。

對不同區(qū)域氮肥偏生產(chǎn)力進行分析（圖7），表現(xiàn)出III區(qū)>V區(qū)>I區(qū)>全國平均>IV區(qū)>II區(qū)，II區(qū)雖然單產(chǎn)不是最低，但因其施氮量較高，導致氮肥偏生產(chǎn)力最低，僅為34.1 kg/kg。I區(qū)和IV區(qū)雖然單產(chǎn)較高，其施氮量也高，同樣導致其氮肥偏生產(chǎn)力較低。因此，要綜合考慮施氮量與單產(chǎn)。

3 結論與討論

我國南方地區(qū)水熱條件較好，水稻種植面積較廣，是當?shù)刂饕Z食作物和農(nóng)民重要經(jīng)濟來源。北方地區(qū)擁有利于水稻生長的熱量條件，特別是東北地區(qū)的肥沃土壤利于水稻增產(chǎn)。由于地形、氣候等條件不同，各地區(qū)水稻熟制、種類、種植面積不同，管理方式和產(chǎn)量也不同。韓天富等[2]將我國水稻種植區(qū)根據(jù)土壤質量監(jiān)測點分為東北、華北、西南、長江中游、長江下游、華南6 個區(qū)域，李建軍等[7]依據(jù)我國糧食主產(chǎn)區(qū)將水稻土分為東北、長江中下游、華南、西南4個區(qū)域，但這種劃分方式不包括內(nèi)蒙、新疆、寧夏等省份。本研究根據(jù)鄒建文等[8]劃分方式，將我國水稻種植區(qū)劃分為五大區(qū)域。

根據(jù)《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》資料，我國水稻種植I、II，III，IV，V區(qū)種植面積分別占全國種植面積的17.9%，3.6%，13.3%，50.4%，14.7%。根據(jù)各省份種植總面積和總產(chǎn)量，計算出單位面積產(chǎn)量（表1），得出全國平均產(chǎn)量為7 442.6 kg/hm2，比中國知網(wǎng)獲取的平均產(chǎn)量數(shù)據(jù)低。這兩種不同數(shù)據(jù)來源結果存在一定差距的原因，可能在于中國知網(wǎng)文獻的數(shù)據(jù)大多為試驗數(shù)據(jù)，條件控制相對較好，且產(chǎn)量均為理論數(shù)據(jù)，最終導致比中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒中的數(shù)據(jù)要高。不同數(shù)據(jù)來源的五大區(qū)域整體規(guī)律一致，I區(qū)、IV區(qū)的水稻單產(chǎn)較高，V區(qū)的水稻單產(chǎn)最低，因此，本研究獲取的數(shù)據(jù)仍有一定參考價值。

評價一個地區(qū)肥料效應的高低，不能僅以產(chǎn)量高低為依據(jù)，還應考慮其綜合效應，其中，肥料偏生產(chǎn)力是反映當?shù)赝寥阑A養(yǎng)分水平和化肥施用量綜合效應的重要指標。本研究結果表明，III區(qū)（西南地區(qū)）的肥料偏生產(chǎn)力最高，可能與該區(qū)土壤基礎肥力、肥料施用方法方式、水稻種類等有關。大量研究認為，土壤肥力對肥料效應、作物增產(chǎn)能力影響較大，土壤肥力對水稻增產(chǎn)的貢獻在50%以上。任意等[9]認為西南地區(qū)肥力相對較低，施肥增產(chǎn)效果高于其他地區(qū)，低肥力土壤的施肥增產(chǎn)效果更好，這與本研究結果一致。但也有研究認為土壤基礎地理與最佳管理條件下的水稻產(chǎn)量呈顯著正相關關系，產(chǎn)量隨基礎地力提高而增加。

氮肥對水稻產(chǎn)量影響較大，故相關研究較多。本研究僅對施氮量與水稻產(chǎn)量關系進行比較，而其他因素對水稻產(chǎn)量的影響也較大。這些因素與種植區(qū)域、種植制度（一年一熟、一年兩熟）、作物類型（雙季稻、單季稻）、施肥類型（化肥、有機肥、有機肥+化肥）、肥料配比、水稻類型（雜交稻、常規(guī)稻）、土壤質地、土壤養(yǎng)分狀況、水熱條件等有關[3]。而且不同地區(qū)每種影響因素的主導因子不同，如李忠芳等發(fā)現(xiàn)驅動水稻產(chǎn)量的肥力主要以第一肥力因素——土壤有機質為主要因素。可見，不同地區(qū)提高產(chǎn)量的方法不同，應綜合考慮各種因素的影響。

研究結果表明，在農(nóng)戶習慣施肥水平內(nèi)，我國水稻施氮量與產(chǎn)量呈顯著正相關關系，全國平均施氮量為194.5 kg/hm2，平均產(chǎn)量為8 427.4 kg/hm2。水稻不同種植區(qū)的平均施氮量分別為180.1，248.6，154.1，212.8，161.4kg/hm2，平均產(chǎn)量分別為8 476.2，8 468.2，8 245.8，8 765.2，7 699.3kg/hm2，且IV區(qū)（長江中下游地區(qū)）的施氮量與產(chǎn)量顯著正相關。從氮肥偏生產(chǎn)力來看，II區(qū)（華北平原和中西部地區(qū)）通過調控其他措施來增加水稻產(chǎn)量的潛力較大。

參考文獻

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Analysis and Comparison of Nitrogen Application Rate and Yield in Different Rice Production Areas in China

YAN Congshuo1，YANG Lili1，ZHOU Qi3，CHEN Lin3，ZHI Jinhu1，2*

（1. College of Agronomy， Tarim University， Alar Xinjang 843300， China;2. Southern Xinjiang Oasis Agricultural Resources and Environment Research Center， Tarim University， Alar Xinjiang 843300，China; 3. Alar Golden Sand Reclamation Agriculture Development Co.， LTD.， Alar Xinjiang 843300， China）

Abstract： In order to clarify the relationship between nitrogen application rate and rice yield in different rice production areas in China， this paper analyzes the correlation between nitrogen application rate and rice yield in five different regions of China and compares their partial productivity based on the literature data of CNKI database. The results showed that there was a significant positive correlation between nitrogen application and yield of rice within the farmer's habit fertilization level. The national average amount of nitrogen application was 194.5 kg/hm2， and the average yield was 8 427.4 kg/hm2. Zone IV ——the middle and lower reaches of the Yangtze River had the highest yield， and there was a significant positive correlation between nitrogen application rate and rice yield. Zone II ——North China Plain and Central and western regions had the highest nitrogen application rate of 248.6 kg/ha. Zone III—— The southwest region had the highest nitrogen partial productivity （53.5 kg/kg）. Zone II —— the North China Plain and Central and western regions have greater potential to increase rice yield by regulating other measures.

Key words： rice; different production areas; nitrogen application rate; yield