化肥減量施用對浙南雙季稻產(chǎn)量及土壤肥力的影響

張禹，吳學榮，劉曉霞，陳照明

(1.平陽縣農業(yè)農村局，浙江 平陽 325400；2.浙江省耕地質量與肥料管理總站，浙江 杭州 310020；3.浙江省農業(yè)科學院 環(huán)境資源與土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021)

水稻是我國重要的糧食作物之一，對我國糧食安全起到至關重要的作用[1]。施用化肥是水稻增產(chǎn)增收的主要手段之一。農民常通過過量施用化肥來獲取較高的水稻產(chǎn)量。然而過量的施用化肥，尤其是氮肥，會引起地表水富營養(yǎng)化、地下水污染、溫室氣體排放、土壤酸化等一系列環(huán)境問題[2-3]。2015年農業(yè)部提出“到2020年化肥使用量零增長行動方案”[4]。此外，浙江省提出“探索建立化肥最高使用限量制度”。化肥合理施用是保持土壤健康的重要措施之一。

施用有機肥可以有效地提高土壤肥力、維持土壤生產(chǎn)力、提高作物產(chǎn)量[5]?；蕼p量配施有機肥可以減少化肥的投入，同時還能提高作物產(chǎn)量和土壤肥力[6-7]。浙南地區(qū)是浙江省重要的雙季稻種植區(qū)。該地區(qū)近年來水稻生產(chǎn)中存在盲目施肥的現(xiàn)象。因此，本研究旨在探討化肥減量和化肥減量配施有機肥對雙季稻產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收和土壤肥力的影響，以期為浙南雙季稻區(qū)化肥合理施用提供技術支持和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2020年在平陽縣昆陽鎮(zhèn)進行，地處亞熱帶濕潤季風性氣候，年降雨量為1 674 mm，年均氣溫為23 ℃。試驗地土壤類型為潴育型水稻土，土屬為洪積泥砂田。試驗地基礎理化性質為pH 5.33，有機質31.4 g·kg-1，全氮 2.1 g·kg-1，堿解氮107.6 mg·kg-1，有效磷7.9 mg·kg-1，速效鉀155 mg·kg-1。

供試早稻、晚稻品種分別為中早39和甬優(yōu)1540，分別由浙江勿忘農種業(yè)公司和寧波種子公司提供。肥料有尿素(N 46%)、過磷酸鈣(P2O512%)、氯化鉀(K2O 60%)和商品有機肥(有機質含量≥45%，N+P2O5+K2O養(yǎng)分含量≥5%)。

1.2 處理設計

設4個處理，分別為不施肥(T1)、常規(guī)施肥(T2)、化肥減量17.7%(T3)、化肥減量17.7%+有機肥(T4)。其中：T1不施任何化肥和有機肥；T2為當?shù)爻Ｒ?guī)施肥，全部施用化肥，早稻、晚稻均施基肥N 72.0 kg·hm-2、57.0 P2O5kg·hm-2、57.0 K2O kg·hm-2，分蘗肥N 54.0 kg·hm-2，穗肥N 54.0 kg·hm-2；T3為T2基礎上減施17.7%化肥，全部施用化肥，早稻、晚稻均施基肥N 64.8 kg·hm-2、37.5 P2O5kg·hm-2、42.5 K2O kg·hm-2，分蘗肥N 48.6 kg·hm-2，穗肥N 48.6 kg·hm-2；T4為T3基礎上基肥配施有機肥3 000 kg·hm-2。重復4次，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積30 m2。每個小區(qū)間用水泥板隔開，水泥板高60 cm，埋入土壤30 cm，露出地面30 cm，各小區(qū)獨立排灌。早稻于4月15日移栽，4月26日施分蘗肥，5月23日施穗肥，7月10日收獲。晚稻于7月22日移栽，8月6日施分蘗肥，9月1日施穗肥，10月30日收獲。其他田間管理按當?shù)剞r戶習慣進行。

1.3 測定項目

在2020年早稻、晚稻成熟時采集水稻地上部樣品，裝入尼龍網(wǎng)袋中，帶回實驗室，在105 ℃下殺青30 min，然后在75 ℃下烘至恒重。烘干的樣品人工脫粒分為籽粒和秸稈兩部分，分別稱重，用粉碎機粉碎后過0.15 mm篩。每小區(qū)單收、單打、計產(chǎn)。

2020年晚稻收獲后采集土壤(0～20 cm)樣品，挑去石塊和根系，在室內自然風干后過2 mm篩待用。

植物和土壤樣品理化性質檢測參考《土壤農化分析》[8]。植株用H2SO4-H2O2消解，全氮、全磷含量采用流動分析法測定，全鉀含量采用火焰光度法測定。土壤pH采用玻璃電極法測定，有機質采用重鉻酸鉀容量法(外加熱法)測定，全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀分別用凱氏消解蒸餾滴定法、堿解擴散法、Olsen法和CH3COONH4浸提-火焰光度法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016軟件進行數(shù)據(jù)處理，用SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 對雙季稻產(chǎn)量的影響

由表1可知，與T1不施肥相比，施肥顯著增加了早稻和晚稻的產(chǎn)量，其中，早稻增產(chǎn)69.9%～75.2%，晚稻增產(chǎn)46.1%～54.9%。與T2常規(guī)施肥相比，T3、T4處理早稻分別增產(chǎn)1.3%和3.1%；晚稻分別增產(chǎn)6.0%和3.8%。對于周年雙季稻總產(chǎn)量，T3、T4處理較T2處理分別增產(chǎn)3.7%和3.5%。

表1 不同施肥處理對早、晚稻產(chǎn)量的影響

2.2 對雙季稻養(yǎng)分吸收的影響

從表2可以看出，施肥顯著提高了早、晚稻的養(yǎng)分累積量。在早稻季，與T1處理相比，T2～T4處理籽粒N、P2O5、K2O累積量分別提高108.0%～137%、123%～153%和101%～126%；秸稈N、P2O5、K2O累積量分別提高55%～106%、85%～133%和90%～112%。除秸稈氮素累積量外，各施肥處理間籽粒N、P2O5、K2O累積量和秸稈N、P2O5、K2O累積量都沒有達到顯著差異。與T1相比，T2～T4處理顯著提高了早稻總養(yǎng)分累積量；而T2～T4處理間無顯著差異。T2～T4處理晚稻籽粒N、P2O5、K2O累積量都沒有達到顯著差異。秸稈的結果與籽粒相似，T2～T4處理間晚稻養(yǎng)分累積量無顯著差異，但都顯著高于T1處理。T2～T4處理晚稻N累積量較T1處理分別增加127%、139%和157%，P2O5累積量分別增加70%、70%和56%，K2O累積量分別增加72%、94%和114%。

表2 不同施肥處理對早、晚稻養(yǎng)分累積量的影響

2.3 對稻田土壤肥力的影響

由表3可知，T4處理的pH顯著高于T1～T3處理，T1～T3處理間沒有顯著差異。與T1相比，T4處理顯著提高土壤有機質含量，T2～T4處理間土壤有機質沒有顯著差異。各處理土壤全氮和堿解氮含量均沒有顯著差異。T2和T4處理間土壤有效磷含量無顯著差異，但顯著高于T1與T3處理。T4處理的土壤速效鉀含量最高，為113.5 mg·kg-1，且顯著高于T1處理；但與T2和T3處理間沒有顯著差異。

表3 不同施肥處理對土壤肥力的影響

3 小結與討論

適當減少肥料用量是解決我國農業(yè)生產(chǎn)中過量施用肥料帶來一系列環(huán)境問題的主要途徑。合理減少肥料投入仍可以維持或提高作物產(chǎn)量和土壤肥力[9]。在本研究中，與常規(guī)施肥相比，化肥減量處理的早、晚稻產(chǎn)量分別提高了1.3%～3.1%和3.8%～6.0%。蔡炳祥等[3]連續(xù)開展4 a化肥減量試驗，在常規(guī)施肥量的基礎上減量26%仍可保證水稻產(chǎn)量和維持土壤肥力。

在化肥減量的同時配施有機肥能改善土壤結構、提高土壤肥力和作物產(chǎn)量、減少肥料養(yǎng)分的損失[6,9-11]。陳桂芬等[12]進行化肥減施+油菜秸稈還田試驗研究發(fā)現(xiàn)，化肥減施20%+秸稈還田的早、晚稻產(chǎn)量較不還田處理分別增加11.1%和5.2%。本研究顯示，化肥減量配施有機肥與化肥減量處理的雙季水稻產(chǎn)量相近。可能原因是本研究的試驗周期相對較短。但配施有機肥相較純施化肥可以提高土壤pH，降低土壤酸化的風險。施用有機肥能提高土壤有機質含量[5]，這與本研究的結果一致。T4處理的有機質含量較T2、T3處理分別提高4.0%和2.8%。

綜上所述，在浙南雙季稻生產(chǎn)中化肥減量施用能維持水稻產(chǎn)量，保證水稻穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)。在化肥減量的基礎上配施有機肥可以提高土壤pH、土壤有機質和速效鉀含量，維持土壤肥力。因此，化肥減量配施一定量有機肥是適宜浙南雙季稻區(qū)的綠色生產(chǎn)模式。