有機(jī)肥部分替代化肥對沿江地區(qū)單季稻產(chǎn)量及土壤的影響

陳 龍 吳小文 李俊生 潘志軍 趙 強(qiáng) 馮 琪 吳 周 江 波

（廬江縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，安徽廬江 231500）

水稻是沿江地區(qū)主要種植的糧食作物之一，其產(chǎn)量和品質(zhì)對糧食安全起著重要的作用?；首鳛樗镜摹凹Z食”之一，對促進(jìn)農(nóng)作物生長、增加作物產(chǎn)量的效果顯著，是保證水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的基本途徑。糧食產(chǎn)量約有40%的貢獻(xiàn)率源于使用化肥，甚至更高［1］。近些年，由于過分追求產(chǎn)量，化肥施用量過大，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分失衡，引起土壤有機(jī)質(zhì)含量持續(xù)下降，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)比例下降，土壤生態(tài)劣變，土壤綜合肥力和生產(chǎn)力出現(xiàn)下降［2-4］。科學(xué)合理施用有機(jī)肥，不僅可以為作物提供大量而平衡的營養(yǎng)物質(zhì)，還可以有效改良土壤性狀，從而促進(jìn)作物生長發(fā)育與高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的形成［5-7］。通過有機(jī)肥替代化肥來實(shí)現(xiàn)化肥零增長，也是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、高效、綠色農(nóng)產(chǎn)品的必然選擇。有機(jī)肥替代部分化肥是今后一段時(shí)間內(nèi)我國肥料結(jié)構(gòu)變化發(fā)展的重要任務(wù)。

前人研究結(jié)果表明，生物有機(jī)肥可以提高水稻抗病性，增加水稻結(jié)實(shí)率，促進(jìn)水稻穩(wěn)健生長［8-9］。饒梅力等［10］研究發(fā)現(xiàn)，以減少化肥用量為前提，提高水稻產(chǎn)量，需將有機(jī)肥替代化肥的比例控制在一定范圍內(nèi)，有機(jī)肥適量替代化肥，既能減少化肥用量又能明顯改善稻米品質(zhì)。陳琨等［11］研究表明，適當(dāng)增施有機(jī)肥能提高水稻產(chǎn)量和土壤肥力。在水稻生產(chǎn)中有機(jī)肥部分替代化肥已有了大量研究，但是各地區(qū)土壤理化性質(zhì)差異性很大，為緩解沿江地區(qū)在水稻種植中化肥施用不合理現(xiàn)狀，筆者通過有機(jī)肥部分替代化肥的田間試驗(yàn)，確定在測土配方施肥中適合水稻生長的有機(jī)肥替代化肥比例，有效控制不合理化肥施用量，以促進(jìn)水稻種植業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況試驗(yàn)田位于安徽省廬江縣臺(tái)創(chuàng)園北圩村（117.236 054°E，31.479 561°N），該田塊土壤母質(zhì)為河流沖積物，屬于潴育型水稻土亞類，砂泥田土屬砂泥田土種；試驗(yàn)?zāi)攴萑掌骄鶜鉁?7.3 ℃，全年有效積溫3 178.4 ℃·d，年降雨量1 389.4 mm，年光照時(shí)數(shù)1 761.35 h（圖1）；試驗(yàn)田土壤肥力水平中等，肥力均勻，排灌方便，前茬作物為小麥，耕作層理化性質(zhì)為pH 6.3、有機(jī)質(zhì)29.4 g/kg、全氮1.3 g/kg、有效磷（P2O5）2.9 mg/kg、速效鉀（K2O）34.7 mg/kg。

圖1 水稻生產(chǎn)季主要?dú)庀笠刈兓?/p>

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 供試材料 供試水稻品種為鎮(zhèn)稻18（江蘇省豐源種業(yè)有限公司和江蘇丘陵區(qū)鎮(zhèn)江農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所育成的早熟晚粳品種）。供試肥料：有機(jī)肥（安徽祥豐肥業(yè)有限公司，含N3.3%、P2O55%、K2O4.5%）、尿素（N46.4%）、過磷酸鈣（P2O512%）、氯化鉀（K2O60%）。

1.2.2 試驗(yàn)處理 試驗(yàn)設(shè)7 個(gè)處理：包括CK1，不施肥；CK2，常規(guī)施肥；T1：有機(jī)肥替代10%化學(xué)氮肥（折純，下同）；T2，有機(jī)肥替代20%化學(xué)氮肥；T3，有機(jī)肥替代30%化學(xué)氮肥；T4，有機(jī)肥替代40%化學(xué)氮肥；T5，有機(jī)肥替代50%化學(xué)氮肥。除不施肥對照（CK1）外，參試處理施肥總量保持一致，水稻全生育期施肥總量為氮肥180 kg/hm2（以N計(jì)）、磷肥75 kg/hm2（以P2O5計(jì)）、鉀肥150 kg/hm2（以K2O計(jì)）。前茬作物秸稈全量還田，有機(jī)肥與磷肥一次性基施，氮肥與鉀肥分期施用，氮肥基肥∶蘗肥∶穗肥=4∶3∶3，鉀肥基肥∶蘗肥∶穗肥=4∶2∶4。不同施肥處理栽培管理參照本地高產(chǎn)栽培管理，處理間保持一致。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1 生育期確定 按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)記載生育進(jìn)程，以播種當(dāng)天的日期為播種期，以10%的稻穗頂端露出葉鞘的日期為始穗期，以50%的稻穗頂端露出葉鞘的日期為抽穗期，以80%的稻穗頂端已露出葉鞘的日期為齊穗期，以80%的稻穗基部2/3 以上的籽粒達(dá)到玻璃質(zhì)狀的日期為成熟期。

1.3.2 產(chǎn)量及其構(gòu)成要素 在水稻成熟期，每處理按各模式測產(chǎn)方法選取60穴數(shù)測定有效穗數(shù)，計(jì)算取得每穴平均穗數(shù)，取5穴測定每穗總粒數(shù)和結(jié)實(shí)率；收獲時(shí)隨機(jī)取樣晾干測定千粒重；每小區(qū)單打單收測定產(chǎn)量。

1.3.3 土壤理化性狀測定 在水稻成熟期，于田間每處理采集耕作層（0～20 cm）10 個(gè)點(diǎn)的混合樣品，酸度計(jì)測定土壤pH，重鉻酸鉀容量法測定土壤有機(jī)質(zhì)，凱氏定氮法測定全氮，鉬銻抗比色法測定有效磷，醋酸銨浸提火焰光度法測定速效鉀，乙酸銨交換法測定陽離子交換量。

1.4 數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Excel 2010整理數(shù)據(jù)和作圖，用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析，Duncan 法檢驗(yàn)差異顯著性，表格中同列數(shù)據(jù)后的小寫字母表示在0.05水平上的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)肥部分替代化肥對水稻生育期的影響從表1可看出，不同比例有機(jī)肥替代化肥處理，在生育期調(diào)查過程中，各處理生育進(jìn)程無明顯變化，幾種處理無明顯縮短或延長生育期時(shí)間，生育進(jìn)程基本一致。

表1 不同有機(jī)肥替代比例下生育期比較

2.2 有機(jī)肥部分替代化肥對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成要素的影響從表2可以看出，有機(jī)肥替代30%（T3）的小區(qū)有效穗最多，常規(guī)施肥（CK2）小區(qū)次之，有機(jī)肥替代50%（T5）的小區(qū)有效穗最少；每穗粒數(shù)隨著有機(jī)肥替代比例增加逐漸減少；結(jié)實(shí)率表現(xiàn)為有機(jī)肥替代20%（T2）的小區(qū)結(jié)實(shí)率最高，有機(jī)肥替代10%（T1）的小區(qū)次之，有機(jī)肥替代50%（T5）的小區(qū)最低；千粒重表現(xiàn)為有機(jī)肥替代比例為10%（T1）時(shí)千粒重最高，有機(jī)肥替代20%（T2）次之；有機(jī)肥替代比例為20%（T2）的小區(qū)理論產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量比常規(guī)施肥（CK2）小區(qū)分別高出2.25%和1.87%。

表2 不同有機(jī)肥替代比例下產(chǎn)量比較

2.3 有機(jī)肥部分替代化肥對土壤理化性狀的影響從表3 可以看出，與常規(guī)施用化肥（CK2）處理相比，有機(jī)肥化肥配施處理（T2）土壤有機(jī)質(zhì)、速效鉀和有效磷的含量明顯增加，分別增加3.54、7.61、1.35 g/kg，pH、水溶性鹽總量、陽離子交換量、全氮、全磷、全鉀變化不顯著。從表4可以看出，與常規(guī)施用化肥（CK2）處理相比，有機(jī)肥化肥配施處理（T2）土壤中微量元素鎳含量增加2.76 mg/kg、銅含量增加0.41 mg/kg、鋅含量增加8.28 mg/kg、有效鋅含量增加0.26 mg/kg、有效硅含量增加7.69 mg/kg。

表3 土壤各項(xiàng)常規(guī)指標(biāo)檢測結(jié)果

表4 土壤中微量元素含量 單位：mg·kg-1

3 討論

3.1 有機(jī)肥部分替代化肥對產(chǎn)量及生育特征的影響施用化肥能提升土壤供肥能力，增加農(nóng)作物產(chǎn)量，是農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的有效手段［12-13］。宇萬太等［14-15］研究表明，有機(jī)肥可以顯著改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，增加土壤有機(jī)碳含量和各級團(tuán)聚體中有機(jī)碳含量，一定程度上促進(jìn)了土壤疏松透氣，改善土壤生物學(xué)性狀，有利于水稻根系生長與養(yǎng)分吸收利用，在同等施肥水平下可以實(shí)現(xiàn)5%～10%的增產(chǎn)效果。該研究表明，在保持相同地力和栽培管理?xiàng)l件下，與常規(guī)施肥處理相比，有機(jī)肥替代部分化肥處理對全生育期的影響小于2 d。有機(jī)肥替代化肥比例為20%可提高結(jié)實(shí)率和千粒重，促進(jìn)產(chǎn)量的增加，比單一施用化肥產(chǎn)量高1.87%。由于不同地區(qū)的土壤結(jié)構(gòu)土壤養(yǎng)分有所不同，不同區(qū)域的最佳有機(jī)肥化肥配施比例也會(huì)不同。有機(jī)肥替代比例過高，會(huì)造成前期養(yǎng)分供應(yīng)不足，造成有效穗和穗粒數(shù)減少，產(chǎn)量減少。單施化肥會(huì)造成后期養(yǎng)分供應(yīng)不足，結(jié)實(shí)率和千粒重下降，造成產(chǎn)量減少。

3.2 有機(jī)肥部分替代化肥對土壤理化性狀的影響有機(jī)無機(jī)配施實(shí)現(xiàn)作物產(chǎn)量和品質(zhì)提升的本質(zhì)是土壤理化特征的改善［16］，研究表明［17］，等氮條件下有機(jī)肥替代部分化肥的各處理的磷、鉀實(shí)際投入總量高于單施化肥。有機(jī)肥能增加土壤中微量營養(yǎng)元素，促進(jìn)植株養(yǎng)分均衡吸收。有機(jī)無機(jī)配施改善了土壤生物學(xué)性狀，提高了土壤微生物量碳、氮含量與土壤脲酶、磷酸酶活性，促進(jìn)了養(yǎng)分高效循環(huán)利用，土壤微生物生物量是土壤重要的活性養(yǎng)分庫，通過有機(jī)肥化肥配施，促進(jìn)了土壤相關(guān)功能微生物的繁殖生長以及土壤礦質(zhì)養(yǎng)分的循環(huán)轉(zhuǎn)化與利用，提高了肥料吸收利用效率。該研究表明，有機(jī)肥部分替代化肥能使土壤中有機(jī)質(zhì)、速效鉀、有效磷、部分中微量元素含量顯著增加，改善土壤中微量元素得不到有效補(bǔ)充的現(xiàn)狀，考慮施用有機(jī)肥對土壤影響是一個(gè)長期過程，還需長期定位試驗(yàn)進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

該研究表明，沿江地區(qū)單季水稻最佳有機(jī)肥替代化肥比例為20%，既可減少化肥使用量，提升耕地質(zhì)量，又能提高水稻產(chǎn)量。在不影響生育期的情況下，水稻的結(jié)實(shí)率和千粒重明顯提高，理論產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量比常規(guī)施肥小區(qū)分別高出2.25%和1.87%。有機(jī)肥部分替代使化肥土壤中有機(jī)質(zhì)、速效鉀、有效磷、部分中微量元素含量顯著增加，改善了土壤理化性狀。