品种特异性养分管理对印度奥里萨邦沿海低地生态系统水稻-黑吉豆种植序列生产力与盈利能力的调控效应

《Food and Energy Security》：Variety-Specific Nutrient Management Influenced the Productivity and Profitability of a Rice-Black-Gram Cropping Sequence in the Coastal Lowland Ecosystem of Odisha, India

　　

摘要：一项基于水稻-黑吉豆种植序列的田间试验于2019–2020年和2020–2021年在印度奥里萨邦卡塔克县尼亚利村的农户田块中开展，采用裂区设计，主区设置4个水稻品种（V1: CR 1009 Sub1，V2: CR 1018，V3: Pooja，V4: Upahar），副区设置6种养分管理措施（N0: 对照；N1: 100%推荐施肥量（RDF: 80–40–40 kg N、P₂O₅、K₂O ha^-1）；N2: 50%化肥RDF + 农家肥（FYM）@ 8 t ha^-1；N3: 50%化肥RDF + 田菁绿肥@ 1.5 t ha^-1；N4: 水稻作物管理器（RCM: 115.5–32.7–52.8–25.0 kg N、P₂O₅、K₂O、ZnSO₄ ha^-1 + FYM @ 3 t ha^-1）；N5: 实时氮素管理）。在两个季节中，基于Upahar水稻的种植序列获得了最高的系统产量（7.82 t REY ha^-1）、系统生产力（21.43 kg ha^-1 day^-1）、系统盈利能力（?222.64 ha^-1 day^-1）、系统总产值（?144,080 ha^-1）、净收益（?81,262 ha^-1）和益本比（B:C）（2.27）。在不同养分管理措施中，两个季节均以水稻作物管理器推荐施肥的Kharif水稻-黑吉豆种植系统表现最佳，其系统总产量、系统生产力、系统盈利能力、总产值、净收益和B:C比分别为8.77 t REY ha^-1、24.02 kg ha^-1 day^-1、?161,476 ha^-1、?93,219 ha^-1和2.37。因此，可推荐施用基于水稻作物管理的肥料，以提升水稻-黑吉豆种植系统的生产力和盈利能力。

**基于品种特异性养分管理的水稻-黑吉豆种植系统生产力与经济效益研究解读**

**一、研究背景与意义**

水稻是全球最重要的粮食作物之一，养活了世界一半以上的人口，也是亚洲地区周年轮作的核心作物。然而，长期单一连作模式导致了土壤养分耗竭和理化性质退化，进而造成水稻产量下降。为应对这一挑战，采用合理的种植制度和优化的养分管理策略对于改善土壤健康、提高养分利用效率至关重要。水稻-豆科作物种植系统是南亚多国保障粮食安全的重要模式，其中将豆类作物纳入水稻轮作体系，可促进有机质分解、改善土壤肥力，并提升系统整体的经济效益。然而，印度沿海低地生态系统中的水稻种植长期面临养分失衡、化肥过量施用、氮素损失严重以及土壤质量退化等问题，导致作物产量停滞甚至下降。因此，探索适合该生态区的品种特异性养分管理策略，对实现水稻-黑吉豆种植系统的增产增效具有重要意义。Rice Crop Manager（RCM）作为一种基于田间具体条件的网络平台，能够依据位点特异性养分管理（SSNM）原则，为特定稻田提供优化的作物与养分管理方案，有望成为提升水稻产量和农民收益的有效工具。本研究正是在此背景下，于印度奥里萨邦沿海低地生态区开展田间试验，旨在评估高产品种与不同养分管理措施对水稻-黑吉豆种植序列产量、生产力及经济效益的综合影响。

**二、主要技术方法**

研究人员于2019–2020年和2020–2021年两个Kharif季节，在印度奥里萨邦卡塔克县Niali的农户田块进行田间试验。试验采用裂区设计，主区设4个水稻品种（CR 1009 Sub1、CR 1018、Pooja、Upahar），副区设6种养分管理措施（对照、100%推荐施肥量RDF、50%RDF+农家肥FYM、50%RDF+田菁绿肥、水稻作物管理器RCM推荐施肥、实时氮素管理RDF+定制叶色卡CLCC）。水稻收获后种植黑吉豆（品种PU 31），利用剩余土壤养分。试验测定了系统产量（以水稻当量产量REY表示）、系统生产力、系统盈利能力、系统氮磷钾养分吸收量及系统经济学指标（总产值、净收益、益本比），并采用Fisher方差分析法进行统计分析。试验样地位于印度奥里萨邦，供试土壤为砂壤土，pH 5.36，有机碳0.49%，速效氮、磷、钾含量分别为247、17和157 kg ha^-1。

**三、研究结果**

**3.1 系统产量、生产力与盈利能力**

在2年的水稻-黑吉豆种植序列中，Upahar品种为基础的种植序列获得了最高的系统产量（7.82 t REY ha^-1）、系统生产力（21.43 kg ha^-1 day^-1）和系统盈利能力（?222.64 ha^-1 day^-1），而Pooja品种为基础的种植序列表现最低。系统产量较高主要归因于该品种Kharif水稻产量较高。在养分管理措施中，RCM推荐施肥处理的系统产量最高（8.77 t REY ha^-1），与50% RDF + FYM 8 t ha^-1处理（8.60 t REY ha^-1）无显著差异，表明有机无机肥配施可为作物全生育期提供持续养分供应，从而获得较高产量。

**3.2 系统养分吸收**

从2年数据的综合分析来看，Upahar品种为基础的种植序列在系统氮、磷、钾吸收量方面均最高（分别为177.3、31.4和174.7 kg ha^-1），Pooja品种序列最低。在养分管理措施中，RCM处理获得了最高的系统氮（200.4 kg ha^-1）、磷（35.6 kg ha^-1）和钾（193.4 kg ha^-1）吸收量，其次为50% RDF + FYM处理和50% RDF + 田菁绿肥处理，对照处理最低。研究还发现不同养分吸收量之间存在正相关关系。

**3.3 系统经济学评价**

在2年试验中，Upahar品种为基础的种植序列获得了最高的系统总产值（?144,080 ha^-1）、净收益（?81,262 ha^-1）和B:C比（2.27），与CR 1009 Sub1品种序列表现相当；Pooja品种序列经济效益最低。在养分管理中，RCM处理获得了最高的系统总产值（?161,476 ha^-1），系统净收益以RCM处理（?93,219 ha^-1）、50% RDF + 田菁绿肥处理（?92,350 ha^-1）和50% RDF + FYM处理（?91,494 ha^-1）表现相似且最高；50% RDF + 田菁绿肥处理获得了最高的B:C比（2.46）。较高的经济收益归因于有机无机肥配合施用促进了作物增产。

**四、讨论与结论**

讨论部分指出，水稻品种间的遗传差异显著影响产量构成要素和养分吸收能力。Upahar品种具有广谱生物逆境抗性，在沿海低地生态系统中表现出优良的适应性。在养分管理方面，RCM基于田间具体信息推荐施肥方案，实现了养分供应与作物需求的时空同步，减少了氮素损失。有机物料的添加改善了土壤理化性质，促进了土壤有益微生物活动，从而提高了肥料利用效率和作物产量。有机无机配施处理的良好表现也印证了综合养分管理的优势。此外，实时氮素管理通过CLCC指导施肥，虽低于RCM和有机无机配施处理，但优于常规施肥，显示出按需施肥的潜力。综上所述，研究结果明确了品种选择和优化养分管理对提升水稻-黑吉豆种植系统生产力与经济效益的关键作用。

**五、研究结论**

在为期两年的试验中，基于Upahar水稻品种的种植序列在两个季节均获得了最高的系统产量（7.82 t REY ha^-1）、系统生产力（21.43 kg ha^-1 day^-1）、系统盈利能力（?222.64 ha^-1 day^-1）、系统总产值（?144,080 ha^-1）、净收益（?81,262 ha^-1）和B:C比（2.27）。在不同养分管理措施中，两个季节均以水稻作物管理器（RCM）推荐施肥处理表现最优，其系统总产量、系统生产力、系统盈利能力、总产值、净收益和B:C比分别为8.77 t REY ha^-1、24.02 kg ha^-1 day^-1、?255.40 ha^-1 day^-1、?161,476 ha^-1、?93,219 ha^-1和2.37。因此，可推荐采用基于水稻作物管理的施肥策略，以提升水稻-黑吉豆种植系统的生产力和盈利能力。该研究为印度沿海低地生态系统水稻-豆科轮作体系的养分精准管理提供了科学依据和实践指导。