有機替代對長江流域水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量的影響

任科宇，陸東明，鄒洪琴，王慧穎，許發(fā)輝*，盧昌艾，段英華*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/耕地培育技術(shù)國家工程實驗室，北京 100081；2.蘇州環(huán)優(yōu)檢測有限公司，江蘇蘇州 215101；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部耕地質(zhì)量監(jiān)測保護中心，北京 100125）

水稻作為我國三大主要糧食作物之一，其產(chǎn)量約占全國谷物總產(chǎn)量的34%，我國50%以上的人口以稻米為主食[1]，因此，提高水稻的產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量對于保障我國的糧食安全至關(guān)重要。氮肥的施用是水稻持續(xù)高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)的主要措施之一[2-3]。然而，過量的化學氮肥施用往往會使水稻發(fā)生倒伏和病蟲害，從而導致產(chǎn)量下降，同時也會降低水稻的蛋白質(zhì)含量[4]。有機肥富含多種養(yǎng)分，是一種緩效性肥料，有機肥替代部分化學氮肥施用，不僅能夠維持作物產(chǎn)量，提高作物的氮肥利用率，而且能夠改善土壤肥力，減少環(huán)境污染[5-7]。但是，有機肥的施用效果會受到施肥管理措施、土壤和氣候等因素的影響[8]。長江流域是我國主要的水稻生產(chǎn)區(qū)，播種面積約占全國水稻總種植面積的67%，生產(chǎn)了全國68%的水稻[9]，但該區(qū)域跨度大，土壤類型及光熱條件不同，導致水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)也存在顯著差異[10]。此外，水稻的籽粒含氮量決定了稻米的蛋白質(zhì)含量[11]。因此明確有機替代措施在長江流域?qū)λ井a(chǎn)量和籽粒含氮量的影響對于該區(qū)域水稻的增產(chǎn)和籽粒蛋白質(zhì)含量的提升以及有機肥的高效利用具有重要意義。XIA 等[12]通過對全球141 項研究整合分析發(fā)現(xiàn)，相對于單施化肥，糞肥替代部分化肥（等量氮）能夠使作物增產(chǎn)5.2%，氮肥利用率提升10.4%，但糞肥的增效作用在不同作物類型和替代比例下存在差異。對于我國的三大主要糧食作物，有機替代能夠使產(chǎn)量增加4.7%，氮肥利用率提升13.4%，且在不同的土壤和氣候條件下提升幅度不同[6-7]。因此，有機肥替代的增產(chǎn)增效作用會存在較大的區(qū)域差異。對我國江蘇省水稻田的研究表明，有機肥替代50%化學氮肥能夠在保證水稻高產(chǎn)的同時，顯著增加氮素的積累量和籽粒含氮量[13]。但是，有研究對亞洲25 個稻田長期定位試驗總結(jié)發(fā)現(xiàn)，相對于單施化肥，添加有機肥并未顯著增加水稻的產(chǎn)量[14]。利用江西省30 年的定位試驗研究發(fā)現(xiàn)，與等養(yǎng)分量的單施化肥處理相比，有機無機配施處理下水稻的氮素吸收量無顯著變化，而籽粒的含氮量低于單施化肥[15]。也有研究表明，在江西省進行不同比例的豬糞有機肥替代，水稻的產(chǎn)量顯著提高，而籽粒含氮量則顯著下降[16]。在浙江地區(qū)，有機肥替代20%～40%能夠獲得較高的水稻產(chǎn)量和品質(zhì)，比例過高則會降低籽粒的蛋白質(zhì)含量[17]。

目前，有機替代對我國長江流域水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響仍不清晰，氣候和土壤環(huán)境因素在不同的區(qū)域?qū)τ袡C肥的響應(yīng)差異尚不明確，而且大多數(shù)研究只關(guān)注有機替代對水稻產(chǎn)量的影響而忽視籽粒的蛋白質(zhì)含量（籽粒含氮量）。因此，需進一步系統(tǒng)量化有機替代對我國長江流域水稻生產(chǎn)的影響。本研究采用整合分析（Meta-analysis）的方法，通過搜集已發(fā)表的有關(guān)施肥對長江流域水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量影響的文獻，綜合量化有機替代對長江流域水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量影響的區(qū)域差異，明確不同因素水平下有機替代的效果，并通過隨機森林模型闡明不同因素的貢獻率，旨在為我國水稻的高質(zhì)量生產(chǎn)、有機肥的高效施用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究通過搜集、整合已發(fā)表的文獻數(shù)據(jù)進行分析。首先在Web of Science、Science Direct、中國知網(wǎng)和萬方數(shù)據(jù)等文獻數(shù)據(jù)庫設(shè)置“有機替代”“有機無機肥配施”“糞肥”和“籽粒含氮量”4 個關(guān)鍵詞進行文獻檢索，然后通過以下條件進行文獻篩選：①以水稻為研究對象的大田試驗，且試驗點位于中國長江流域；②同一試驗須同時包含不施肥（CK）、單施化肥（NPK）和等氮量的有機替代（NPKM）處理，且能夠獲得相應(yīng)的產(chǎn)量和籽粒含氮量的數(shù)據(jù)；③每個試驗處理的重復不少于3 次；④含有試驗前表層土壤（0～20 cm）基礎(chǔ)理化性質(zhì)數(shù)據(jù)。此外，還需獲取每個試驗點的地理位置（經(jīng)緯度）以及氣候指標（年均降雨量、年日照時數(shù)和年均溫），若文獻中缺少氣候指標，在中國氣候數(shù)據(jù)網(wǎng)根據(jù)試驗點的地理位置獲取。文獻中以圖呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)通過軟件GetData Graph Digitizer 2.24提取。本研究中NPKM 處理所施用的有機肥主要是腐熟的畜禽糞便或商品有機肥，在播種前一次性施用。經(jīng)過篩選，共獲取42篇文獻、207組有效數(shù)據(jù)，根據(jù)地理位置和種植制度將長江流域分為上游、中游和下游3個亞區(qū)[3]。表1為數(shù)據(jù)的分布情況，對NPKM 和NPK 處理產(chǎn)量和籽粒含氮量的響應(yīng)比分別進行正態(tài)分布檢驗（圖1），滿足整合分析的要求。

圖1 水稻產(chǎn)量（a）及籽粒含氮量（b）的樣本分布頻率Figure 1 Distribution of rice yield（a）and grain N content（b）

表1 各個地區(qū)的數(shù)據(jù)量分布Table 1 Date volume distribution in regions

氮肥施用量（N rate）和有機肥替代比例（Rs）是影響作物產(chǎn)量和吸氮量的重要因素[18]。本研究參考ZHANG 等[18]的研究將施氮量劃分為高（>250 kg·hm-2）、中（150～250 kg·hm-2）、低（≤150 kg·hm-2）3個水平；有機肥的替代比例綜合參考XIA 等[12]和ZHANG等[18]的研究劃分為高（>60%）、中（30%～60%）、低（≤30%）3 個水平。為了進一步分析不同氣候和土壤養(yǎng)分條件下NPKM 處理對水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量的影響，將年均降雨量（AAR）[19]、年日照時數(shù)（ASD）[20]和年均溫（MAT）[21]分為高、低2 個水平（如年均降雨量：≤1 200 mm、>1 200 mm）；土壤養(yǎng)分指標基于第二次土壤普查[22]時土壤養(yǎng)分分級標準分為高、中、低3 個水平（如土壤有機質(zhì)含量：≤15 g?kg?1、15～25 g?kg?1、>25 g?kg?1）。

1.2 數(shù)據(jù)計算與分析

整合分析方法可以整合多個有共同研究目的且具有相互獨立結(jié)果的研究，并能夠?qū)ρ芯拷Y(jié)果進行定量綜合評價[23]。本研究采用MetaWin 2.1 軟件進行整合分析[24]，每組數(shù)據(jù)需包含NPK（對照組）和NPKM（處理組）的產(chǎn)量（或籽粒含氮量）、重復數(shù)（n）以及標準差（SD），對于只提供標準誤（SE）的研究通過公式（1）進行轉(zhuǎn)換：

分析過程中用響應(yīng)比（Response ratio，RR）的自然對數(shù)來反映有機替代對水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量的影響程度，并由公式（2）計算[25]：

式（2）中：和分別是處理組和對照組變量（水稻的產(chǎn)量和籽粒含氮量）的平均值。

本研究中相對于NPK，NPKM 處理下水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量增加的百分數(shù)（提升幅度，In）通過×100%計算[26]，其中RR++為加權(quán)響應(yīng)比，是對每個獨立試驗響應(yīng)比的加權(quán)，由公式（3）計算[23]：

式（3）中：m是變量根據(jù)不同條件（如施氮量或替代比例）的分組數(shù)；ki是第i分組的總比較對數(shù)；j表示第i分組的第j對；wij表示權(quán)重系數(shù)，用平均值的變異系數(shù)（V）的倒數(shù)表示：

式（5）中：SDt和SDc分別表示處理組和對照組變量的標準差；nt和nc分別表示處理組和對照組變量的樣本數(shù)。

相對于NPK，NPKM 處理對水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量的影響是否顯著則根據(jù)RR++的95%置信區(qū)間（95%CI）是否包含零點來判斷，若不包含零點，表示影響顯著，反之則影響不顯著[27]，通過公式（6）和（7）計算：

式（7）中：S(RR++)表示RR++的標準差。

此外，為了選擇合適的效應(yīng)模型進行Meta 分析，需要在計算加權(quán)響應(yīng)比前檢驗各試驗處理及結(jié)果間異質(zhì)性。通過卡方檢驗（Chi-square test）進行異質(zhì)性檢驗，若檢驗結(jié)果P>0.05，表示無異質(zhì)性，選擇固定效應(yīng)模型，否則選擇隨機效應(yīng)模型[28]，本研究選用隨機效應(yīng)模型。

數(shù)據(jù)分析過程中，不同施肥處理間水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量的差異比較應(yīng)用SPSS 11.0 采用配對t檢驗進行顯著性分析，實質(zhì)是先分析處理間對應(yīng)組數(shù)據(jù)的差值，然后檢驗差值序列的均值是否與0 有顯著差異。若雙側(cè)檢驗P<0.05，說明處理間差異顯著；若雙側(cè)檢驗P<0.01，說明處理間差異極顯著。利用隨機森林模型計算各因素對有機替代效果的貢獻率，采用R語言中的軟件包“Random Forest”進行分析[29]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量的影響

如圖2 所示，不同施肥處理下水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量均存在較大差異，總體上表現(xiàn)為NPKM>NPK>CK。CK 處理下水稻的產(chǎn)量為4.8 t?hm?2，NPK、NPKM處理下水稻的產(chǎn)量分別顯著提高了2.3、2.6 t?hm?2；NPKM、NPK 處理的水稻產(chǎn)量也存在顯著差異。與CK 處理下水稻的籽粒含氮量（11.2 g?kg?1）相比，NPK、NPKM 處理均顯著提高了水稻的籽粒含氮量，分別達到12.4、12.6 g?kg?1；NPKM 處理下水稻的籽粒含氮量顯著高于NPK處理。

圖2 不同施肥處理兩兩比較下長江流域水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量Figure 2 The yield and N content of rice grain compared in pairs under different fertilization treatments in the Yangtze River basin

2.2 有機替代對水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量影響的區(qū)域差異

與NPK 相比，NPKM 處理對長江流域水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量的影響存在地域差異（圖3）。在長江上游地區(qū)，NPK 處理下水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量分別為8.4 t?hm?2和12.7 g?kg?1，與之相比，NPKM 處理下水稻產(chǎn)量無顯著變化，籽粒含氮量顯著提高了1.2 g?kg?1。在長江中游地區(qū)，與NPK 處理下水稻產(chǎn)量（6.1 t?hm?2）和籽粒含氮量（11.1 g?kg?1）相比，NPKM 處理分別顯著提高了0.3 t?hm?2和0.2 g?kg?1。在長江下游地區(qū)，NPK 處理下水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量相對較高，分別為8.7 t?hm?2和14.3 g?kg?1，NPKM 處理下水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量與NPK處理均無顯著差異。

圖3 長江流域不同區(qū)域有機替代對水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量的影響Figure 3 Effects of manure substitution on yield and grain N content of rice in different regions of the Yangtze River basin

2.3 不同管理措施、土壤和氣候條件下有機替代對水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量的影響

總體來說，與NPK 相比，NPKM 處理下水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量分別顯著提升3.7%和1.9%（圖4）。NPKM 處理下水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量的提升幅度隨施氮量的增加呈下降趨勢，在不同施氮量下NPKM 處理均能顯著提高水稻產(chǎn)量增幅（3.2%～5.1%），籽粒含氮量在施氮量≤250 kg?hm?2時顯著提高2.5%～3.7%，而施氮量>250 kg?hm?2時籽粒含氮量無顯著提升。隨著有機肥替代比例的增加，水稻產(chǎn)量的提升幅度下降，當替代比例>60%時，NPKM 處理的增產(chǎn)效果不顯著，而籽粒含氮量在有機肥替代比例為30%～60%時能夠顯著提升3.7%，替代比例過高或過低均不能顯著提高籽粒含氮量。

圖4 有機替代在不同管理措施下對水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量的影響Figure 4 Effect of manure substitution on yield and grain N content of rice under different management measures

與NPK 相比，在不同土壤養(yǎng)分（有機質(zhì)、全氮和有效氮）條件下NPKM 處理均能顯著提高作物的產(chǎn)量（圖5）。但不同養(yǎng)分水平下的提高幅度存在差異，養(yǎng)分含量越高，產(chǎn)量的提升幅度越大。土壤有效磷含量≤10 mg?g?1時，NPKM 處理對水稻的增產(chǎn)效果不顯著，有效磷含量>10 mg?g?1時，水稻的產(chǎn)量顯著增加3.4%～5.3%。土壤速效鉀含量在80～160 mg?g?1或者土壤pH 介于6.5～7.5 時，NPKM 處理均未顯著提高水稻產(chǎn)量。NPKM 處理在不同土壤養(yǎng)分條件下對水稻籽粒含氮量的影響與產(chǎn)量不同，籽粒含氮量的提升幅度隨養(yǎng)分（有機質(zhì)、有效氮、有效磷和速效鉀）水平的提高而下降，且在有效氮含量≤90 mg?g?1（有效磷含量≤10 mg?g?1、速效鉀含量≤80 mg?g?1）時，籽粒含氮量顯著提高4.2%（15.4%、5.4%）。土壤全氮含量≤1.5 g?kg?1時，NPKM 處理未顯著提高籽粒含氮量。在土壤pH≤7.5 時，NPKM 處理下籽粒含氮量顯著增加1.8%～4.3%。

圖5 有機替代在不同土壤養(yǎng)分水平下對水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量的影響Figure 5 Effect of manure substitution on yield and grain N content of rice under different nutrient levels

在不同年均降雨量和年日照時數(shù)條件下，NPKM處理均能顯著提高水稻的產(chǎn)量（圖6），且在年均降雨量>1 200 mm 時提升幅度是年均降雨量≤1 200 mm 時的2.6 倍，在年均日照時數(shù)≤1 800 h 時提升幅度是年均日照時數(shù)>1 800 h時的1.9倍。在年均溫>15 ℃時，NPKM 處理下水稻的產(chǎn)量顯著提升4.1%。NPKM 處理下籽粒含氮量在年均降雨量≤1 200 mm 時顯著提高3.3%，是年均降雨量>1 200 mm 時的3 倍。年均日照時數(shù)越長（>1 800 h）、年均溫越高（>15 ℃），NPKM處理下籽粒含氮量的提升幅度越大。

圖6 有機替代在不同氣候條件下對水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量的影響Figure 6 Effect of manure substitution on yield and grain N content of rice under different climatic factors

2.4 影響有機替代效果的主控因素

從圖7 可知，影響NPKM 處理提高水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量的主控因素存在差異。NPKM 處理對水稻產(chǎn)量的提升作用主要受有機肥替代比例（Rs）、pH 和年均降雨量（AAR）的影響，三者總的貢獻率達到31.9%。而NPKM處理對水稻籽粒含氮量的提升作用主要受土壤因素中的有效磷（AP）、全氮（TN）和pH的影響，且貢獻率均在10%以上；管理措施中的替代比例（9.7%）和氣候因素中的年均降雨量（9.6%）、年均溫（9.4%）貢獻率次之。

圖7 各因素影響有機替代提高水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量的貢獻率Figure 7 The contribution of factors affecting manure substitution to increase yield and grain N content of rice

3 討論

總體來看，有機肥替代部分化學氮肥（等量氮）能夠顯著提高長江流域水稻的產(chǎn)量和籽粒含氮量（圖2和圖4）。有機肥是一種富含多種營養(yǎng)元素、腐植酸和微生物活體的有機物質(zhì)，與單施化肥相比，有機肥替代部分化肥不僅能夠快速提供作物所需的氮磷鉀養(yǎng)分，而且可以補充作物所需的微量元素[5，30]；同時，有機肥中大量的微生物有利于土壤團聚體的形成，改善土壤的理化性狀，促進土壤中有機質(zhì)的形成和分解，加速養(yǎng)分的循環(huán)，為作物生長提供充足的養(yǎng)分和良好的環(huán)境，有利于作物的增產(chǎn)[15，31]。水稻籽粒形成于分蘗期之后，對養(yǎng)分的需求量較大，但是化肥養(yǎng)分釋放快速，后期供應(yīng)不足，而有機肥屬于緩效肥料，養(yǎng)分釋放緩慢，能夠持續(xù)不斷地提供水稻籽粒發(fā)育成熟過程中所需要的養(yǎng)分，提高籽粒的含氮量和蛋白質(zhì)含量[32-33]；有機肥分解的過程中會釋放多種氨基酸和多肽類物質(zhì)，這些有機態(tài)小分子也會對作物的品質(zhì)產(chǎn)生重要影響[17，34]。然而，隨著施氮量的增加，有機替代對提高水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量的效果均會下降（圖4）。張福鎖等[35]指出在我國目前的栽培技術(shù)和產(chǎn)量水平下，糧食作物的推薦施氮總量為150～200 kg?hm?2，即使在高產(chǎn)條件下也不應(yīng)超過250 kg?hm?2。過量的氮肥投入會導致土壤的理化狀況惡化，養(yǎng)分含量失衡，同時，作物抵御自然災(zāi)害及病蟲害的能力也會下降[5，36]，本研究中施氮量大于250 kg?hm?2后，有機替代對水稻籽粒含氮量的提升效果不顯著，說明過量施氮的條件下即使通過有機替代也無法進一步提升水稻的蛋白質(zhì)含量。

有機肥的替代比例對作物產(chǎn)量和籽粒含氮量的影響較大（圖4），少量的有機肥替代（≤30%）雖然能夠提高水稻的產(chǎn)量，卻并未顯著提高籽粒的含氮量。而有機替代也并非越多越好，過量的有機肥替代對水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量的提升效果不顯著，因為有機肥的分解和養(yǎng)分的釋放需要一定的條件和時間，過量替代化學氮肥會導致水稻生長前期的養(yǎng)分供應(yīng)不足，生長發(fā)育緩慢，不利于水稻的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)[17，37-38]；過高的碳氮比投入會引起水稻生長早期土壤微生物與水稻爭氮，也會影響氮素的早期供應(yīng)[39]。有機肥替代比例在30%～60%時能夠同時顯著提高水稻的產(chǎn)量和籽粒含氮量，因此，本研究綜合考慮水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量的提升認為，有機替代比例在30%～60%時能夠?qū)崿F(xiàn)水稻增產(chǎn)提質(zhì)的目的。但是，由于搜集到的數(shù)據(jù)限制，30%～60%的替代比例范圍還相對較大，更加精確的指導建議還需要通過田間試驗進一步明確。

從區(qū)域上看，相對于單施化肥，有機替代對我國長江流域水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量的影響存在地域差異（圖3）。在長江下游地區(qū)，有機替代處理未顯著提高水稻的產(chǎn)量和籽粒含氮量，其原因可能是下游地區(qū)地勢平坦、土壤肥沃、光熱條件適宜，且管理水平較高，單施化肥處理下水稻的產(chǎn)量和籽粒含氮量相對較高[11，40]，有機肥在當季未能顯著發(fā)揮對產(chǎn)量和籽粒含氮量的提升作用。在上游地區(qū)，有機替代雖未顯著提高水稻的產(chǎn)量，但顯著提高了水稻的籽粒含氮量，這可能是由于上游地區(qū)多丘陵山地，土壤養(yǎng)分含量較低，我國長江流域水稻的產(chǎn)量和籽粒含氮量在不同土壤養(yǎng)分含量下對有機替代的響應(yīng)存在差異（圖5），土壤養(yǎng)分含量越低，有機替代條件下水稻的產(chǎn)量提升幅度越小，而籽粒含氮量提升幅度越高。對于有機替代處理，水稻的整個生長發(fā)育期內(nèi)其養(yǎng)分的供應(yīng)前期主要來源于化學肥料和土壤本身的養(yǎng)分，后期主要是有機肥分解養(yǎng)分的供應(yīng)，前期養(yǎng)分充足有利于水稻的分蘗和抽穗，后期有機肥持續(xù)的養(yǎng)分供應(yīng)有利于水稻籽粒的灌漿和成熟，因此有機替代條件下，土壤本身的養(yǎng)分含量越高，水稻成熟期的整體有效穗數(shù)和總粒數(shù)越多，促進作物高產(chǎn)[32，37]；土壤養(yǎng)分不足則會減少前期水稻的分蘗和抽穗，后期有機肥釋放的養(yǎng)分會增加籽粒的含氮量，而土壤養(yǎng)分較高條件下后期有限的有機肥養(yǎng)分無法滿足所有穗粒養(yǎng)分的供應(yīng)，從而導致籽粒含氮量下降[17]。長江中游地區(qū)，有機肥替代顯著提高了水稻的產(chǎn)量和籽粒含氮量，因為中游地區(qū)光熱條件充足[11]，有利于有機肥的分解和養(yǎng)分的釋放。此外，近些年我國長江中游地區(qū)水田酸化較為嚴重，目前土壤的pH 僅為5.61，較2000 年下降了0.81 個單位[41]，而有機肥的施用能夠有效地控制土壤的酸化，提高作物對養(yǎng)分的吸收[42]，本研究也表明在酸性土壤上進行有機替代后水稻的產(chǎn)量和籽粒含氮量提升幅度較大（圖5）。

水稻的產(chǎn)量和籽粒含氮量對有機肥替代的響應(yīng)在不同土壤養(yǎng)分（圖5）和氣候條件（圖6）下存在差異，且影響有機替代效果的主控因素也有所不同（圖7），有機替代的增產(chǎn)效果主要受管理措施（RS）、土壤因素（pH）和氣候條件（AAR）共同影響，而提升籽粒含氮量的效果主要受土壤因素（AP、TN 和pH）的影響，以上差異的原因可能是有機肥增產(chǎn)的機理主要是提高水稻單位面積的穗粒數(shù)和結(jié)實率，而籽粒含氮量提升的機理則是提高每顆籽粒的氮素吸收和積累[16-17，37]。因此，為了實現(xiàn)有機肥的高效利用，使有機替代達到既增產(chǎn)又增加籽粒蛋白質(zhì)含量的效果，需根據(jù)有機替代對水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量的不同影響進行合理施用?？傮w來說，在進行有機替代時，總的氮肥投入量不應(yīng)超過250 kg?hm?2，有機肥的替代比例應(yīng)控制在30%～60%。對于長江下游地區(qū)，少量的氮肥投入和有機替代既能夠保障水稻產(chǎn)量和品質(zhì)、維持土壤的肥力，又可以減少化學肥料的施用，從而減少污染。而長江中上游地區(qū)則需在合理的替代比例下增加有機肥的投入，進一步提高水稻的產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量。此外，對于土壤有效磷含量較低和酸化較為嚴重的地區(qū)，在進行有機替代時還應(yīng)適當增施磷肥和土壤酸堿度調(diào)理劑，改善土壤的理化性狀，這樣更有利于水稻的增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

4 結(jié)論

（1）總體來說，相對于單施化肥，有機替代能夠顯著提高長江流域水稻的產(chǎn)量（3.7%）和籽粒含氮量（1.9%），但區(qū)域間存在差異，有機替代對水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量的提升效果表現(xiàn)為中游地區(qū)>上游地區(qū)>下游地區(qū)。

（2）在進行有機替代時，總的氮肥投入量應(yīng)低于250 kg?hm?2，替代比例控制在30%～60%，更有利于實現(xiàn)水稻的增產(chǎn)提質(zhì)。

（3）有機替代在不同土壤和氣候條件下對水稻產(chǎn)量和籽粒含氮量的影響不同，應(yīng)綜合考慮本地區(qū)的土壤和氣候條件進行有機替代，在養(yǎng)分含量較低、高光溫條件的地區(qū)，可通過有機替代實現(xiàn)水稻的高質(zhì)量生產(chǎn)。