稻油輪作體系施用有機(jī)肥對(duì)作物產(chǎn)量及土壤綜合肥力的影響

厲寶仙，章日亮，劉曉霞

(1.浙江省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，浙江 杭州 310020； 2.蘭溪市土壤肥料工作站，浙江 蘭溪 321100； 3.浙江省耕地質(zhì)量與肥料管理總站，浙江 杭州 310020)

化肥是糧食的“糧食”[1-3]，在糧食增產(chǎn)、農(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增效中發(fā)揮著不可替代的作用[4]。生產(chǎn)上農(nóng)戶過(guò)度追求高產(chǎn)往往過(guò)量投入化肥，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)化肥施用量為531.9 kg·hm-2，約是世界平均水平的3.9倍，化肥使用強(qiáng)度遠(yuǎn)高于世界平均水平[5-6]。長(zhǎng)期大量施用化肥導(dǎo)致土壤板結(jié)、養(yǎng)分失衡、速效養(yǎng)分含量下降，引起土壤酸化、鹽漬化、肥料利用率下降，農(nóng)田面源污染加劇[7-9]，嚴(yán)重制約著農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

施用有機(jī)肥可在很大程度上改善單施化肥所造成的對(duì)土壤和環(huán)境的負(fù)面影響[10-12]。施用有機(jī)肥可顯著提高水果產(chǎn)量、品質(zhì)及果園土壤質(zhì)量[13]。菜地施用有機(jī)肥后蔬菜產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤綜合肥力顯著提高[14-15]。施用有機(jī)肥茶葉產(chǎn)量提高10.8%，茶葉品質(zhì)、茶園土壤肥力也有顯著改善[16]。在水果、蔬菜、茶葉等經(jīng)濟(jì)作物上施用有機(jī)肥的研究多[17]，施用有機(jī)肥對(duì)糧油作物產(chǎn)量影響的研究較少。水稻、油菜輪作(稻油輪作)是浙江省主要的耕作制之一，稻油輪作面積達(dá)118 000 hm-2，占全省耕地總面積的10%左右[18]。為此，本研究以浙江省主要輪作制度稻油輪作為研究對(duì)象，探索施用有機(jī)肥對(duì)水稻、油菜產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分含量、容重和pH值的影響，以明確稻油輪作體系提高產(chǎn)量、培肥土壤的適宜有機(jī)肥用量。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2015—2018年在蘭溪市游埠街道進(jìn)行，供試作物為水稻(中浙優(yōu)1號(hào))和油菜(浙油33)，土壤類(lèi)型為水稻土，耕作制度一年兩熟制。試驗(yàn)前土壤基本理化性狀：有機(jī)質(zhì)20.81 g·kg-1，堿解氮110.25 mg·kg-1，有效磷73.41 mg·kg-1，速效鉀108.00 mg·kg-1，容重1.39 g·m-3，pH 5.23。商品有機(jī)肥含有機(jī)質(zhì)≥45%，N 4%, P2O52%, K2O 2%。

1.2 處理設(shè)計(jì)

設(shè)5個(gè)處理：不施肥對(duì)照(CK)；單施化肥(CF)；化肥配施低量有機(jī)肥[OF(低)]；化肥配施中量有機(jī)肥[OF(中)]；化肥配施高量有機(jī)肥[OF(高)]。低、中、高有機(jī)肥用量水平分別為4 500、9 000、13 500 kg·hm-2，CF、OF(低)、OF(中)、OF(高)為等氮量處理。施肥按常規(guī)進(jìn)行，即水稻用量折N 168 kg·hm-2，P2O557 kg·hm-2，K2O 127.5 kg·hm-2；油菜用量折N 105 kg·hm-2，P2O545 kg·hm-2，K2O 45 kg·hm-2。隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。試驗(yàn)連續(xù)進(jìn)行2年，各小區(qū)單灌單排。各處理田間管理措施按照常規(guī)栽培進(jìn)行。

1.3 樣品采集及測(cè)定

收獲期測(cè)定產(chǎn)量，試驗(yàn)后采集土樣測(cè)定有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量，測(cè)定土壤容重和pH。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用DPS 2000軟件進(jìn)行方差分析(ANVOA)和統(tǒng)計(jì)分析，平均值間顯著性差異分析采用Duncan’s新復(fù)極差法，利用Origin 8.5軟件進(jìn)行制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)水稻、油菜產(chǎn)量的影響

施肥是影響作物產(chǎn)量的重要因素，由圖1可見(jiàn)，與不施肥對(duì)照相比，施肥顯著提高了水稻、油菜產(chǎn)量，單施化肥、化肥配施低量、中量和高量有機(jī)肥水稻產(chǎn)量分別較不施肥對(duì)照提高47.2%、50.3%、61.7%和60.0%?；逝涫┯袡C(jī)肥是提高作物產(chǎn)量的重要措施[19]，與單施化肥相比，化肥配施中量、高量有機(jī)肥顯著提高了水稻產(chǎn)量；化肥配施高量有機(jī)肥顯著提高了油菜產(chǎn)量。化肥配施中量、高量有機(jī)肥水稻產(chǎn)量較單施化肥高9.8%和8.7%，化肥配施高量有機(jī)肥油菜產(chǎn)量較單施化肥高20.8%。

柱上無(wú)相同小寫(xiě)字母表示組間差異顯著(P<0.05)。圖2～4同。

2.2 對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮含量的影響

土壤有機(jī)質(zhì)含量的高低常用于表征土壤肥力水平[20-21]。如圖2所示，施肥處理土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮含量顯著高于不施肥對(duì)照；化肥配施低量有機(jī)肥土壤有機(jī)質(zhì)含量與單施化肥相近，但化肥配施中量、高量有機(jī)肥土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于單施化肥處理；化肥配施低量有機(jī)肥土壤堿解氮含量與單施化肥接近，繼續(xù)提高有機(jī)肥用量土壤堿解氮含量顯著提高；化肥配施中量、高量有機(jī)肥土壤堿解氮含量較單施化肥高21.0%、26.6%。

圖2 稻油輪作體系施用有機(jī)肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮含量的影響

2.3 對(duì)土壤有效磷、速效鉀含量的影響

施肥是提高土壤有效磷和速效鉀含量的有效手段[22]。如圖3所示，單施化肥及化肥配施有機(jī)肥處理土壤有效磷和速效鉀含量顯著提高；與單施化肥相比，化肥配施低量有機(jī)肥土壤有效磷和速效鉀含量變化不大；化肥配施中量、高量有機(jī)肥土壤有效磷、速效鉀含量均顯著高于單施化肥，其中化肥配施中量、高量有機(jī)肥土壤有效磷含量較單施化肥高19.6%、26.4%，速效鉀含量較單施化肥高21.8%、27.5%。

圖3 稻油輪作體系施用有機(jī)肥對(duì)土壤有效磷、速效鉀含量的影響

2.4 對(duì)土壤容重和pH值的影響

土壤容重是衡量土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)：土壤越疏松多孔，容重越??；土壤越緊實(shí)，容重越大。容重大小可反映土壤透氣性、透水性以及保水保肥能力的高低[23]。圖4所示，單施化肥處理土壤容重與不施肥無(wú)顯著差異，化肥配施低量有機(jī)肥土壤容重變化不大，配施中量、高量有機(jī)肥土壤容重顯著降低，其中，化肥配施中量、高量有機(jī)肥土壤容重較單施化肥處理降低0.10和0.11 g·m-3。施用有機(jī)肥是調(diào)節(jié)土壤酸堿度的重要手段，配施中、低量有機(jī)肥不影響土壤pH值，繼續(xù)提高有機(jī)肥用量至13 500 kg·hm-2，土壤pH值顯著提高。

圖4 稻油輪作體系施用有機(jī)肥對(duì)土壤容重和pH的影響

3 討論

有機(jī)肥富含氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫等多種養(yǎng)分，施入土壤即能供給植物生長(zhǎng)發(fā)育所需，又可提高土壤養(yǎng)分含量；此外，有機(jī)肥還含有大量的有機(jī)物質(zhì)、微生物，施入土壤后能迅速提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和微生物數(shù)量，促進(jìn)土壤難溶礦物質(zhì)養(yǎng)分的釋放，進(jìn)一步提高土壤養(yǎng)分含量[11, 24]。本研究結(jié)果顯示，施用低量有機(jī)肥(4 500 kg·hm-2商品有機(jī)肥)土壤養(yǎng)分含量及土壤容重、pH值與單施化肥接近，繼續(xù)提高有機(jī)肥用量，土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量顯著高于單施化肥，土壤容重顯著低于單施化肥處理。

有機(jī)肥富含大量有機(jī)物質(zhì)，施入土壤可顯著提高土壤酸堿緩沖性能。長(zhǎng)期施用有機(jī)肥(牛糞)可增加有機(jī)質(zhì)含量，從而減緩耕層土壤酸化作用[25]。長(zhǎng)達(dá)18 a的定位試驗(yàn)[26]表明，施用有機(jī)肥(化學(xué)肥料配施有機(jī)肥和單施有機(jī)肥)，土壤pH保持穩(wěn)定或較試驗(yàn)開(kāi)始有所升高，以單施有機(jī)肥處理pH升幅最大，升高1.0個(gè)單位。有研究[27]指出，有機(jī)肥用量600～1 200 kg·hm-2時(shí)，對(duì)煙株根際土壤pH值的調(diào)控作用較為顯著。本研究顯示，施用有機(jī)肥影響土壤pH值，且有機(jī)肥用量越大土壤pH值越高。4 500～9 000 kg·hm-2有機(jī)肥土壤pH值與單施化肥接近，13 500 kg·hm-2有機(jī)肥土壤pH值較單施化肥處理高0.56個(gè)單位，可能是由于有機(jī)肥呈堿性，土壤pH值隨著有機(jī)肥用量的增加而提高。

施用有機(jī)肥可提高作物產(chǎn)量并改善土壤理化性狀[28-29]。有機(jī)肥處理早稻和晚稻平均產(chǎn)量較單施化肥增產(chǎn)3.9%～7.8%，單季稻產(chǎn)量提高20%以上[30]。與茶園常規(guī)施肥處理相比，施用牛糞有機(jī)肥或豬糞有機(jī)肥可使茶葉鮮葉的產(chǎn)量分別增加4.4%和44%以上[31]，陳會(huì)鮮等[32]的研究表明，增施生物有機(jī)肥可提高食用木薯的光合作用，促進(jìn)其生長(zhǎng)，進(jìn)而提高塊根產(chǎn)量。本研究結(jié)果顯示，施用有機(jī)肥有效提高了水稻、油菜產(chǎn)量，可能是由于施用有機(jī)肥提高了土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，改善了土壤容重和酸堿度，進(jìn)而影響了水稻和油菜的生長(zhǎng)及產(chǎn)量。

綜上所述，化肥配施低量有機(jī)肥對(duì)水稻、油菜產(chǎn)量，土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量，以及容重和pH值無(wú)顯著影響?；逝涫┲辛?9 000 kg·hm-2商品有機(jī)肥)、高量有機(jī)肥(13 500 kg·hm-2商品有機(jī)肥)顯著提高糧油作物產(chǎn)量及產(chǎn)地土壤綜合肥力。綜合考慮作物產(chǎn)量、土壤肥力和施肥成本等因素，建議糧油輪作體系施用9 000 kg·hm-2商品有機(jī)肥。