基于Meta分析中国水稻产量对施肥的响应特征

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作   者：

韩天富;  马常宝;  黄晶;  柳开楼;  薛彦东;  李冬初;  刘立生;  张璐;  刘淑军;  张会民; 

作者机构：

中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/耕地培育技术国家工程实验室;  农业农村部耕地质量监测保护中心;  中国农业科学院衡阳红壤实验站/祁阳农田生态系统国家野外试验站;  江西省红壤研究所/国家红壤改良工程技术研究中心; 

关键词：

施肥;  农学效率;  响应比;  水稻产量;  Meta-analysis; 

期刊名称：

中国农业科学

基金项目：

土壤及团聚体钾素形态对红壤pH和有机质的响应机制
酸化红壤施用石灰后根际土壤钾素转化特征及机制

i s s n：

0578-1752

年卷期：

2019 年 11 期

页   码：

1918-1929

摘   要：

【目的】定量分析近30年施肥对中国水稻产量的综合效应和影响机制,为水稻种植区域肥料的科学施用提供依据。【方法】以全国水稻土长期监测点为平台,将相应的监测数据按照种植区域、试验时间、种植制度、作物类型、施肥类型、土壤质地、土壤p H、土壤有机质含量、土壤全氮含量、土壤有效磷含量、土壤速效钾含量、土壤缓效钾含量进行分组,以不施肥处理作为对照,利用Meta-analysis方法探究施肥对水稻产量的综合效应及其影响因素。【结果】近10年(2008—2017)以来,无论施肥与否,水稻产量均显著高于1988—1997和1998—2007年对应的水稻产量。与不施肥相比,施肥显著提高水稻产量,其提高幅度平均为80.8%。在西南地区施肥对水稻产量的提高幅度最高(98.5%),显著高于华北地区(70.3%)。不同试验时间下,施肥比不施肥处理在1988—1997年对水稻产量提高的幅度(99.1%)高于1998—2007年(84.2%)和2008-2017年(78.1%)。不同种植制度下,施肥较不施肥处理能显著提高一年三熟水稻产量(92.0%),且提高幅度均高于一年一熟(76.2%)和一年两熟(81.9%)。与不施肥相比,双季稻施肥对水稻产量的提高幅度(85.9%)高于单季稻区(75.9%)和水稻-其他作物(79.5%)。与不施肥相比,有机肥与无机肥配合施用对水稻产量提高幅度(88.3%)高于化肥单施处理(76.6%)。施肥较不施肥处理能显著提高黏质土壤水稻产量(92.0%),提高幅度显著高于砂质土壤(58.0%)和壤质土壤(77.5%)。随着土壤有机质和有效磷含量的增加,施肥较不施肥处理水稻产量提高的幅度呈降低趋势。在较高的土壤p H(>7.5)、较低土壤全氮(<1.5g·kg~(-1))和缓效钾(<150 mg·kg~(-1))情况下,施肥较不施肥处理水稻产量提高的幅度较高。随机森林分析结果表明:施肥对水稻产量提高幅度主要受水稻种植区域、土壤全氮和种植制度的影响。此外,肥料的农学效率与施肥对水稻产量增产幅度呈极显著正相关。【结论】虽然当前施肥对水稻产量增加的趋势在降低,但是适量的肥料投入(尤其是西南地区)是提高和维持水稻高产的重要措施,尤其是有机肥与无机肥配合施用增产效果更加显著。同时,在种植制度的基础上,各水稻种植区域应结合土壤质地、土壤氮素和钾素等方面作为肥料投入的主要依据。