有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)稻麥產(chǎn)量及土壤質(zhì)量的影響

丁煥新，吳錫棋，陸陽(yáng)

(1.蘇州市耕地質(zhì)量保護(hù)站，江蘇 蘇州 215011；2.張家港市耕地質(zhì)量保護(hù)站，江蘇 張家港 215600)

施肥是作物增產(chǎn)最有效的途徑，已有試驗(yàn)[1]表明，化肥對(duì)我國(guó)糧食產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率在40%左右。實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍存在為追求高產(chǎn)而大量施用化肥的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致了土壤理化性狀變差、農(nóng)業(yè)環(huán)境變差及農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)降低等一系列問(wèn)題[2]。近年來(lái)，有機(jī)肥替代部分化肥已成為化肥減量增效和土壤改良提質(zhì)工作的一個(gè)重要手段。目前，有機(jī)肥替代部分化肥在農(nóng)作物生長(zhǎng)和土壤改良等方面已有大量研究[3-9]。高菊生等[10]通過(guò)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，施用有機(jī)肥能增加水稻干物質(zhì)量，提高結(jié)實(shí)率，增加千粒重。王校輝[11]研究表明，有機(jī)肥替代10%化肥可提高小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)、產(chǎn)量及面筋質(zhì)含量等指標(biāo)，總體產(chǎn)質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)。趙軍等[12]研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥替代部分化肥能增加土壤微生物生物量碳、氮量，還能提高土壤細(xì)菌多樣性，顯著改變細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)。本研究采用有機(jī)肥部分替代化肥的方法，設(shè)計(jì)有機(jī)肥不同配比梯度，明確不同用量有機(jī)肥配施化肥對(duì)稻麥周年農(nóng)作物生長(zhǎng)、產(chǎn)量及土壤質(zhì)量的影響，以期為耕地保護(hù)提供一定的理論依據(jù)，并為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)在張家港市樂(lè)余鎮(zhèn)進(jìn)行，試驗(yàn)田有機(jī)質(zhì)37.08 g·kg-1，全氮1.96 g·kg-1，速效磷25.68 mg·kg-1，速效鉀114.52 mg·kg-1，pH為7.38。供試有機(jī)肥料為商品有機(jī)肥(N 2.14%、P2O52.84%、K2O 2.36%)，無(wú)機(jī)肥料為尿素、過(guò)磷酸鈣、氯化鉀。供試品種水稻為常農(nóng)粳5號(hào)，小麥為揚(yáng)麥13號(hào)。

1.2 處理設(shè)計(jì)

設(shè)7個(gè)處理，有機(jī)氮∶無(wú)機(jī)氮，處理F1為0∶100，處理F2為15∶85，處理F3為35∶65，處理F4為50∶50，處理F5為55∶45，處理F6為75∶25，處理F7為100∶0。各處理施肥總量相同，氮肥施用總量水稻330 kg·hm-2，小麥225 kg·hm-2。小區(qū)面積2 m2，隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。小區(qū)間筑田埂，用防水塑料薄膜覆蓋，分別設(shè)進(jìn)水口和排水口，以防水肥相互滲透，試驗(yàn)區(qū)外設(shè)置保護(hù)行。各處理水稻季有機(jī)肥全作基施(5月30日)，氮化肥按基肥∶1次蘗肥(6月13日)∶2次蘗肥(6月25日)∶長(zhǎng)粗肥(7月14日)4∶1∶1∶4施用，磷、鉀肥全部用作基肥。小麥季有機(jī)肥全作基施(11月5日)，化肥按基肥、越冬肥(12月26日)和返青拔節(jié)肥(3月7日)進(jìn)行施用。常規(guī)田間管理與當(dāng)?shù)胤N植戶(hù)習(xí)慣保持一致。

1.3 樣品采集與測(cè)定

土壤樣品分別于試驗(yàn)前(A)、水稻收獲后(B)和小麥?zhǔn)斋@后(C)采集，各處理小區(qū)按“S”形采樣路線(xiàn)，采用取土鉆采集0～20 cm耕作層土壤，混合樣品風(fēng)干、研磨、過(guò)篩后備用。

各處理小區(qū)分別在水稻和小麥成熟期隨機(jī)取樣進(jìn)行考種。實(shí)收、實(shí)曬，分區(qū)計(jì)產(chǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

有機(jī)無(wú)機(jī)不同配施比例對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素有一定的影響。有效穗處理F1最高，比其他處理增加15.0萬(wàn)～63.0萬(wàn)·hm-2(表1)。每穗總粒數(shù)大體呈先增加后減少的趨勢(shì)，最高為處理F5，最低為處理F1，F(xiàn)5較F1增加13.1%。千粒重差異不明顯，最高為處理F4。結(jié)實(shí)率大體呈逐漸增加的趨勢(shì)，處理F7的結(jié)實(shí)率最高。

表1 不同處理對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

圖1看出，水稻產(chǎn)量隨著有機(jī)氮比例的增加呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，處理F5產(chǎn)量最高，較處理F1增產(chǎn)9.4%，處理F7產(chǎn)量最低，較F1減產(chǎn)20.2%。與F1相比，其他處理增產(chǎn)的主要原因是提高了每穗總粒數(shù)和結(jié)實(shí)率。

圖1 有機(jī)氮所占比例與水稻產(chǎn)量的關(guān)系

2.2 對(duì)小麥產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表2可知，處理F3小麥產(chǎn)量最高，較處理F1增產(chǎn)5.7%，處理F4～F7小麥產(chǎn)量出現(xiàn)不同程度的降低，呈下降趨勢(shì)(圖2)。處理F7產(chǎn)量最低，較處理F1減產(chǎn)21.1%。各處理間每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重差異不大，小麥減產(chǎn)的主要原因是有效穗的降低。

表2 不同處理對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

圖2 有機(jī)氮所占比例與小麥產(chǎn)量的關(guān)系

2.3 對(duì)土壤肥力的影響

從圖3可見(jiàn)，與處理F1相比，采用有機(jī)無(wú)機(jī)肥料配施處理土壤有機(jī)質(zhì)含量整體提高，處理F6和F7土壤有機(jī)質(zhì)增長(zhǎng)最大，約增加20%，其次為處理F4，增長(zhǎng)14%。處理F1試驗(yàn)前后土壤有機(jī)質(zhì)含量變化不大。

圖3 不同處理對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響

圖4～6可見(jiàn)，通過(guò)有機(jī)無(wú)機(jī)肥料配施處理，各處理土壤全氮、速效磷和速效鉀含量均有提升，處理F2～F7稻麥兩季作物種植后，全氮提升了10.7%～44.5%，速效磷提升了7.6%～31.9%，土壤速效鉀提升了6.9%～46.7%。其中，處理F4有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷和速效鉀含量整體明顯上升，漲幅較大。

圖4 不同處理對(duì)土壤全氮的影響

圖5 不同處理對(duì)土壤速效磷的影響

圖6 不同處理對(duì)土壤速效鉀的影響

3 小結(jié)與討論

有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施有利于提高雙季水稻葉片保護(hù)性酶活性和光合特性，促進(jìn)植株干物質(zhì)積累和改善產(chǎn)量構(gòu)成因素，從而增加水稻產(chǎn)量[13-14]。在等氮量替代條件下，50%有機(jī)肥替代化肥，保證水稻高產(chǎn)的同時(shí)，氮肥利用率顯著提升[15]。在有機(jī)氮替代55%無(wú)機(jī)氮時(shí)，水稻產(chǎn)量最高，且提高氮肥利用率[16]。商品有機(jī)肥替代基肥氮的比例為30%和45%時(shí)，與CK相比，小麥實(shí)測(cè)單位面積產(chǎn)量顯著提高[17]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，本地區(qū)稻麥輪作情況下，55%有機(jī)氮肥替代處理水稻產(chǎn)量最高，35%有機(jī)氮替代處理小麥產(chǎn)量最高。有機(jī)無(wú)機(jī)配施能夠提高土壤的有機(jī)質(zhì)含量和土壤養(yǎng)分有效性[10,18-19]。施用有機(jī)肥可以部分替代化肥而不影響稻麥產(chǎn)量，氮肥用量可被替代64%, 而磷肥和鉀肥可被有機(jī)肥完全替代[20]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，有機(jī)無(wú)機(jī)配施一定程度保持穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)的條件下，還提高了土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量?；咀C明了張家港砂壤地區(qū)通過(guò)有機(jī)肥氮替代部分化肥的方式是切實(shí)可行和有效的。由于張家港地處長(zhǎng)江下游南岸，特別是圩田和近江邊的地區(qū)，土壤耕種歷史短，土壤質(zhì)地以砂壤為主，土壤保肥性較差，可以堅(jiān)持有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施，逐步改善耕地質(zhì)量。

此外，建議通過(guò)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，進(jìn)一步明確本地區(qū)稻麥輪作系統(tǒng)下，有機(jī)肥配施適宜比例和土壤改良成效。強(qiáng)化監(jiān)測(cè)工作，有效防范長(zhǎng)期施用有機(jī)肥可能導(dǎo)致的土壤環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，切實(shí)為農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供可靠理論支撐。