有機(jī)復(fù)合生物肥與速效肥配施對(duì)水稻產(chǎn)量及土壤肥力的影響

付雪蛟，鄭舒文，呂小紅，付立東*，劉中卓，全革，紀(jì)薇薇，劉琳琳,張晶

（1 遼寧省鹽堿地利用研究所，遼寧 盤(pán)錦 124010；2 遼寧省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地建設(shè)工程中心，沈陽(yáng) 110000）

我國(guó)約有9 億人口以稻米為主食，增施化肥可促進(jìn)水稻的增產(chǎn)，有利于國(guó)家糧食安全［1－2］。但長(zhǎng)期過(guò)量施用化肥，不僅導(dǎo)致水稻減產(chǎn)、肥料利用率降低，而且造成資源浪費(fèi)與環(huán)境污染［3］。 有機(jī)復(fù)合生物肥是以天然有機(jī)物為基礎(chǔ)，接種微生物經(jīng)發(fā)酵、脫臭、無(wú)害化處理后配以固氮菌、光合菌、解磷菌等多功能微生物而形成的一種肥料，含有水稻生長(zhǎng)發(fā)育所需的大、中、微量元素，能夠增加土壤的有益微生物菌群，將土壤中難以利用的無(wú)效養(yǎng)分轉(zhuǎn)化成易吸收的有效養(yǎng)分，改善土壤結(jié)構(gòu)、培肥地力，促進(jìn)水稻增產(chǎn)，提高化肥利用率與稻谷品質(zhì)［4－5］。對(duì)發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，降低化肥面源污染，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。 本試驗(yàn)采用大區(qū)對(duì)比方法，研究有機(jī)復(fù)合生物肥與速效肥配施對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成、葉面積指數(shù)、光合作用、干物質(zhì)積累、土壤養(yǎng)分含量的影響，探明有機(jī)復(fù)合生物肥與速效肥配施在水稻上的應(yīng)用效果，為指導(dǎo)農(nóng)戶科學(xué)施肥提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017 年在位于遼寧省盤(pán)錦市大洼區(qū)唐家鎮(zhèn)的遼寧省鹽堿地利用研究所試驗(yàn)基地進(jìn)行。耕層土壤含有機(jī)質(zhì)2.48%、堿解氮83.58 mg／kg、有效磷 20.05 mg／kg、速效鉀249.96 mg／kg、全鹽0.19%、pH 值7.71。

1.2 供試材料

供試品種為當(dāng)?shù)刂髟愿弋a(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻品種鹽豐47。 供試肥料為有機(jī)復(fù)合生物肥（有機(jī)質(zhì)含量≥30%、氮磷鉀總養(yǎng)分含量≥18%、有效活菌數(shù)≥1.5×107個(gè)／g）、復(fù)混肥（NP2O5－K2O＝28－18－8）、尿素（N：46%）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)CK1、CK2、A 三個(gè)處理，順序排列。 其中，CK1（常規(guī)施肥）：基肥施入復(fù)混肥40.0 kg／667 m2，蘗肥（插后2.0 葉齡期）、穗肥（倒4 葉齡期）分別追施尿素6.5、2.3 kg／667 m2；CK2：基肥施入有機(jī)復(fù)合生物肥50 kg／667 m2，蘗肥（插后1.0 葉齡期）、穗肥（倒5 葉齡期）分別追施有機(jī)復(fù)合生物肥15.0、10.0 kg／667 m2；A：基肥施入復(fù)混肥、有機(jī)復(fù)合生物肥分別為36.0、40.0 kg／667 m2，穗肥（倒5 葉齡期）追施尿素2.8 kg／667 m2。

采用工廠化育苗技術(shù)培育壯秧，4 月15 日播種，播量100 g／盤(pán)，5 月23 日機(jī)械移栽，行穴距30 cm×18 cm，4～5株／穴，大區(qū)面積1 000 m2。 灌水、病蟲(chóng)草害防治等與大田管理一致。

1.4 測(cè)定內(nèi)容與方法

土壤指標(biāo)：移栽前、N－n 期、拔節(jié)期、齊穗期、成熟期測(cè)定耕層土壤全鹽量、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量及pH 值。

莖蘗動(dòng)態(tài)：各處理設(shè)3 個(gè)調(diào)查點(diǎn)，每點(diǎn)定植5 穴。分蘗初期開(kāi)始，6～7 d 調(diào)查一次莖蘗數(shù)。

葉綠素含量： 采用SPAD－502 葉綠素儀， 于N－n 期、N－n＋1 期、拔節(jié)期、齊穗期定株測(cè)定水稻倒3 葉葉綠素含量。 水稻分蘗初期各處理選擇20 株長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)一致的主莖掛牌標(biāo)記，其后跟蹤聯(lián)體無(wú)損傷測(cè)定SPAD 值。 測(cè)定部位距葉基部2／3 的非葉脈處。

光合速率、氣孔導(dǎo)度：用LI－6400 便攜式光合測(cè)定儀于齊穗期測(cè)定各處理劍葉光合速率、氣孔導(dǎo)度。 測(cè)定時(shí)間上午10：00～11：00，測(cè)定部位葉片中部，各處理重復(fù)測(cè)定15 次。

葉面積指數(shù)：移栽期、N－n 期、拔節(jié)期、齊穗期，各處理取2 穴代表性植株，調(diào)查葉面積指數(shù)。 抽穗期分株測(cè)定有效葉面積、無(wú)效葉面積、高效葉面積和低效葉面積。葉面積值等于葉片長(zhǎng)寬之積乘以系數(shù)0.75。

干物重：利用調(diào)查葉面積指數(shù)的植物樣測(cè)定群體干物重，成熟期干物重等于籽粒與莖稈干物重之和。

產(chǎn)量構(gòu)成與單產(chǎn)： 成熟期各處理取代表性植株5 穴，進(jìn)行室內(nèi)考種，調(diào)查平均株高、穗數(shù)、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重等。 采用5 點(diǎn)測(cè)產(chǎn)方法記錄各處理水稻單產(chǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)耕層土壤養(yǎng)分含量的影響

由表1 所示，水稻不同生育時(shí)期，各處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為移栽前＜齊穗期＜成熟期＜拔節(jié)期＜N－n 期，上述三處理N－n 期、拔節(jié)期、齊穗期、成熟期的土壤有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為CK2＞A＞CK1，且處理A 與CK2 的差值小于處理A 與處理CK1 的差值。 處理CK1、CK2、A 成熟期土壤有機(jī)質(zhì)含量比移栽前分別增加了3.2%、13.3%、8.9%；處理A成熟期的土壤有機(jī)質(zhì)含量比處理CK2、CK1 分別增加了－3.9%、5.5%。

表1 不同處理對(duì)耕層土壤養(yǎng)分含量的影響

水稻不同生育時(shí)期，各處理的土壤堿解氮含量均表現(xiàn)為移栽前＜拔節(jié)期＜齊穗期＜N－n 期＜成熟期。 N－n 期、拔節(jié)期、齊穗期、成熟期三處理堿解氮含量表現(xiàn)CK1＞A＞CK2，前兩者的差異明顯小于后兩者的差異，且上述兩差值呈逐漸減小的趨勢(shì)。 說(shuō)明處理CK2 在水稻生育后期由于微生物數(shù)量的增加及活性的增強(qiáng)， 土壤氮素供應(yīng)能力有所增強(qiáng)。 處理CK1、A、CK2 成熟期的土壤堿解氮含量較移栽前分別增加了31.7%、30.6%、28.8%；處理A 成熟期的土壤堿解氮含量比處理CK2、CK1 分別增加了1.4%、－0.8%。

水稻不同生育時(shí)期，各處理的土壤有效磷含量均表現(xiàn)為移栽前＜成熟期＜N－n 期＜齊穗期＜拔節(jié)期， 上述三處理N－n 期、拔節(jié)期、齊穗期、成熟期有效磷含量表現(xiàn)為CK1＞A＞CK2。 處理CK2 在水稻整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)表現(xiàn)為土壤有效磷含量較低，成熟期最為突出，其次是N－n 期。 處理CK1、A、CK2 成熟期有效磷含量比移栽前分別增加了27.8%、22.6%、13.6%； 處理A 成熟期土壤有效磷含量比處理CK2、CK1 分別增加了7.9%、－4.1%。

水稻不同生育時(shí)期，CK1、A 處理的土壤速效鉀含量均表現(xiàn)為拔節(jié)期＜齊穗期＜N－n 期＜移栽前＜成熟期，CK2 處理的的土壤速效鉀含量則表現(xiàn)為拔節(jié)期＜移栽前＜齊穗期＜N－n 期＜成熟期，上述三處理N－n 期、拔節(jié)期、齊穗期、成熟期土壤有效鉀含量表現(xiàn)為CK2＞A＞CK1， 且前兩者的差異明顯小于后兩者的差異。 處理CK2、A、CK1 成熟期土壤速效鉀含量比移栽前分別增加了27.8%、20.1%、13.1%；處理A 成熟期土壤速效鉀含量比處理CK2、CK1 分別增加了－6.0%、6.2%。 說(shuō)明在濱海鹽堿稻區(qū)土壤含鉀量較高的前提下， 處理CK2 因氮磷供給不足造成了植株吸鉀量減少反而增加了土壤中鉀含量。

2.2 不同處理對(duì)水稻植株含氮量與吸氮量的影響

由表2 所示，水稻不同生育時(shí)期，各處理的植株含氮量表現(xiàn)為成熟期＜齊穗期＜拔節(jié)期＜N－n 期＜移栽期， 上述各時(shí)期三處理植株氮含量表現(xiàn)為CK2＜A＜CK1。 各處理N－n 期、拔節(jié)期、齊穗期累計(jì)吸氮量表現(xiàn)為CK2＜A＜CK1，成熟期處理A 累計(jì)吸氮量為10.48 kg／667 m2， 比CK2、CK1 處理分別增加5.00、0.07 kg／667 m2， 增加了91.2%、0.7%。

表2 不同處理對(duì)水稻植株含氮量與吸氮量的影響

2.3 不同處理對(duì)水稻莖蘗的影響

由表3 所示，三處理N－n 期、拔節(jié)期、齊穗期莖蘗數(shù)及成熟期收獲穗數(shù)表現(xiàn)為CK2＜A＜CK1。 處理A 成熟期收獲穗數(shù)23.88 萬(wàn)穗／667 m2， 較處理CK2、CK1 分別增加了44.7%、－1.0%。 處理A 的莖蘗成穗率為77.8%， 比處理CK2、CK1 分別增加了－3.2、5.3 個(gè)百分點(diǎn)。

2.4 不同處理對(duì)水稻葉面積指數(shù)的影響

由表4 所示，N－n 期、拔節(jié)期、齊穗期三處理葉面積指數(shù)表現(xiàn)為CK2＜A＜CK1。處理A 齊穗期葉面積指數(shù)為5.79，比處理CK2、CK1 分別增加2.55、－0.20，增加了78.7%、－3.3%。處理A 的齊穗期高效葉面積率為78.5%、比處理CK2、CK1分別增加13.3、5.1 個(gè)百分點(diǎn)，增加了20.4%、6.9%；三處理的有效葉面積率差異較小。

表4 不同處理對(duì)水稻葉面積指數(shù)的影響

2.5 不同處理對(duì)水稻葉綠素含量與光合效應(yīng)的影響

由表5 所示， 三處理N－n 期、N－n＋1 期倒3 葉葉綠素含量表現(xiàn)為CK2＜A＜CK1， 拔節(jié)期倒3 葉葉綠素含量及齊穗期劍葉葉綠素含量CK2＞A＞CK1， 處理A 齊穗期劍葉葉綠素含量分別比處理CK2、CK1 增加了－1.3%、3.5%。 處理A 齊穗期光合速率為21.78 μmol·CO2·m－2s－1，比處理CK2、CK1 分別增加了10.6%、3.1%；三處理氣孔導(dǎo)度差異較小。

表5 不同處理對(duì)水稻葉綠素含量與齊穗期光合效應(yīng)的影響

2.6 不同處理對(duì)水稻干物質(zhì)積累量的影響

由表6 所示，三處理N－n 期、拔節(jié)期、齊穗期干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為CK2＜A＜CK1， 處理A 成熟期干物質(zhì)積累量1 204.8 kg／667 m2， 比處理CK2、CK1 分別增加348.1、22.0 kg／667 m2，增加了40.6%、1.9%。 處理A 齊穗后干物質(zhì)積累量占籽粒產(chǎn)量百分比為76.3%， 比處理CK2、CK1 分別增加了－2.4 和3.3 個(gè)百分點(diǎn)。

表6 不同處理對(duì)水稻干物質(zhì)積累量的影響

2.7 不同處理對(duì)水稻產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表7 所示，三處理穗長(zhǎng)、穗成粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重表現(xiàn)為CK2＞A＞CK1， 株高、 單位面積收獲穗數(shù)表現(xiàn)為CK2＜A＜CK1，穎花量表現(xiàn)為CK2＜CK1＜A。 處理A 獲得單產(chǎn)677.7 kg／667 m2，比處理CK1、CK2 分別增產(chǎn)5.5、182.7 kg／667 m2，增產(chǎn)了0.8%、36.9%。

表7 不同處理對(duì)水稻產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

3 結(jié)論與討論

有機(jī)復(fù)合生物肥（40 kg／667 m2）與速效肥配施，在減氮25%、減磷鉀10%的條件下，比常規(guī)施肥（N、P2O5、K2O：15.2、7.2、3.2 kg／667 m2）的處理CK1 增產(chǎn)了0.8%，比施用有機(jī)復(fù)合生物肥 （75 kg／667 m2） 的處理CK2 增產(chǎn)了36.9%。單位面積收獲穗數(shù)與結(jié)實(shí)率的穩(wěn)定，穗成粒數(shù)與千粒重的增加使其在獲得了較多穎花量的同時(shí)又獲得了較高的產(chǎn)量［6－8］。

水稻籽粒產(chǎn)量的80%以上來(lái)自穗后的干物質(zhì)積累［9］。因此， 抽穗后的水稻群體葉面積指數(shù)與高效葉面積率、葉綠素含量與光合速率對(duì)產(chǎn)量的形成起著重要作用［4，9］。 本試驗(yàn)結(jié)果表明，與常規(guī)施肥相比，有機(jī)復(fù)合生物肥與速效肥配施處理齊穗期在保證群體葉面積指數(shù)穩(wěn)定的前提下，高效葉面積率提高了5.1 個(gè)百分點(diǎn)，劍葉葉綠素含量與光合速率分別增加3.5%、3.1%，同時(shí)增施有機(jī)復(fù)合生物肥可長(zhǎng)時(shí)間地維持較大的葉面積指數(shù)，有利于籽粒灌漿［10］。

土壤有機(jī)質(zhì)含量的變化，是土壤有機(jī)物質(zhì)和外來(lái)有機(jī)物質(zhì)在復(fù)雜的條件下腐殖化和礦化作用的動(dòng)態(tài)過(guò)程［11］。有機(jī)復(fù)合生物肥與速效肥配施可有效供給水稻生長(zhǎng)發(fā)育所需要的氮磷鉀等養(yǎng)分，避免大量單獨(dú)施用化肥造成土壤板結(jié)、有益生物菌群落少等弊端，但該處理也同樣存在土壤有機(jī)物質(zhì)積累少的問(wèn)題。只有適量施入有機(jī)肥或采用秸稈還田等措施才能保證土壤有機(jī)質(zhì)的穩(wěn)步增加，進(jìn)而促進(jìn)土壤肥力步入良性循環(huán)的軌道［12－13］。