有機(jī)物料施用對(duì)水稻產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響

鄭仁兵　李敏

摘要 為明確江淮地區(qū)水稻生產(chǎn)上不同有機(jī)物料的施用效果，本研究通過設(shè)置不同種類有機(jī)物料田間小區(qū)試驗(yàn)，以不施肥為對(duì)照（CK），在單施化肥（F）的基礎(chǔ)上，分析了秸稈還田（F+S）、施用生物炭（F+C）和種植紫云英（F+M）對(duì)水稻產(chǎn)量、構(gòu)成要素、經(jīng)濟(jì)效益及土壤養(yǎng)分的影響。結(jié)果表明，施肥顯著增加了水稻產(chǎn)量，增幅達(dá)43.58%～53.88%，有機(jī)物料施用較F增產(chǎn)4.21%～7.16%，從大到小排序?yàn)镕+C>F+M>F+S，且F+C和F+M達(dá)到顯著性差異水平。施用有機(jī)物料通過提高水稻產(chǎn)量構(gòu)成中的有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)來提高水稻產(chǎn)量。從經(jīng)濟(jì)效益考慮，施用有機(jī)物料水稻效益和產(chǎn)投比結(jié)果與產(chǎn)量效應(yīng)一致。施用有機(jī)物料能夠顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀含量。綜合產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成、效益和土壤養(yǎng)分結(jié)果分析，在本試驗(yàn)條件下，水稻有機(jī)物料施用效果排序從大到小依次為F+C>F+M>F+S。

關(guān)鍵詞 有機(jī)物料；水稻；產(chǎn)量；經(jīng)濟(jì)效益；土壤養(yǎng)分

中圖分類號(hào) S143.1? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào) A

文章編號(hào) 1007-7731（2023）10-0009-04

Effects of different organic materials application on the yield and economic benefits of rice

ZHENG Rinbin LI Min

（1Agricultural Technology Promotion Center Huoshan County， Huoshan Anhui 237200;

2Soil and Fertilizer Research Institute， Anhui Academy of Agricultural Sciences/Anhui Provincial Laboratory of

Nutrient Cycle， Resources and Environment， Hefei Anhui 230031）

Abstract To determine the effect of different organic materials on rice production in Jianghuai region， a field experiment was carried out to investigate the effects of application different organic martials on rice yield， components， economic benefits and soil nutrients by setting with five treatments including CK （no fertilizers）， F （fertilizer only）， on the basis of F， with straw returning （F+S）， biochar （F+C） and application of Chinese milk vetch （F+M）. The results showed that fertilization significantly increased rice yield by 43.58%-53.88%. Compared with F， the treatments of applying organic materials were increased yield by 4.21%-7.16% in the order of F+C>F+M>F+S， and there was a significant difference between F+C and F+M. Application of organic materials increased rice yield by increasing the number of effective panicles and the number of grains per panicle in rice yield components. The results of rice benefit and yield to input ratio of organic materials were consistent with the yield effect. Application of organic materials? increased significantly increase the contents of soil organic matter， available nitrogen， available phosphorus and available potassium. Based on the results of yield， its components， economic benefit and soil nutrient contents， the application effect of organic materials in rice was in the order of F+C>F+M>F+S in this area.

Keywords organic materials; rice; yield; economic benefit; soil nutrients

江淮地區(qū)雨熱同季，氣候條件與生產(chǎn)匹配度良好，是安徽省水稻主產(chǎn)區(qū)，對(duì)于保障全省水稻生產(chǎn)及糧食安全起到了至關(guān)重要的作用[1]?；瘜W(xué)肥料具有養(yǎng)分釋放速率快、易損失的特點(diǎn)，稻田長期單一施用化肥不僅會(huì)造成肥料利用效率降低，還會(huì)造成稻田土壤理化性質(zhì)持續(xù)變差，環(huán)境污染加劇[2]。

合理施用外源有機(jī)物料是提高土壤肥力的重要措施。安徽省主要糧食作物年均秸稈產(chǎn)量5 000 萬t，資源量巨大，秸稈富含多種營養(yǎng)元素，可以通過改良土壤結(jié)構(gòu)和提高土壤肥力來提高作物產(chǎn)量[3]。生物炭具有孔隙發(fā)達(dá)、比表面積大、吸附性能強(qiáng)的特點(diǎn)，施入土壤后，能夠改善土壤結(jié)構(gòu)，增加養(yǎng)分含量，促進(jìn)吸收養(yǎng)分，進(jìn)而增加水稻產(chǎn)量[4]。稻田普遍種植以紫云英為代表的豆科綠肥，生長過程中可以通過根瘤固氮、根系生長調(diào)控土壤酶活性，進(jìn)而提高土壤養(yǎng)分有效性，而翻壓還田可為接茬水稻提供氮、磷、鉀養(yǎng)分供應(yīng)[5]。有機(jī)無機(jī)合理結(jié)合可以取長補(bǔ)短，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到作物增產(chǎn)增效的雙贏目標(biāo)。

本研究針對(duì)安徽省江淮稻區(qū)生產(chǎn)中不合理的施肥現(xiàn)狀，開展了水稻不同有機(jī)物料施用田間試驗(yàn)，通過產(chǎn)量、產(chǎn)量要素及土壤養(yǎng)分指標(biāo)變化的監(jiān)測，明確不同有機(jī)物料施用對(duì)水稻產(chǎn)量、效益、土壤養(yǎng)分含量的影響，以期為本區(qū)域水稻可持續(xù)生產(chǎn)、土壤培肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于霍山縣農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，地處31°22′18″ N，116°17′28″ E，海拔106 m。屬北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，季風(fēng)顯著，雨量充沛，年平均氣溫15 ℃，年平均降水量1 400 mm，年平均無霜期220 d，平均日照時(shí)數(shù)2 146.8 h。供試土壤類型為潴育型水稻土，試驗(yàn)開始前按“S”型10點(diǎn)采集0～20 cm基礎(chǔ)土壤，土壤化學(xué)指標(biāo)測定結(jié)果：有機(jī)質(zhì)22.60 g/kg、全氮1.41 g/kg、堿解氮92.00 mg/kg、有效磷15.20 mg/kg、速效鉀101.00 mg/kg、pH 5.50。供試田塊耕層厚度25 cm，地下水位常年為2 m，農(nóng)田基本設(shè)施良好，灌排方便，交通便利。

1.2 供試材料

1.2.1 供試作物。水稻，品種為特優(yōu)559，移栽密度27 萬穴/hm²。

1.2.2 肥料類型?；瘜W(xué)肥料均為單質(zhì)肥料，其中尿素為中鹽安徽紅四方股份有限公司生產(chǎn)（N 46%）；過磷酸鈣為銅陵化工集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的顆粒狀磷肥（P₂O₅12%）；氯化鉀為羅布泊鉀鹽有限公司生產(chǎn)（K₂O 60%）。有機(jī)肥為安徽省司爾特肥業(yè)股份有限公司生產(chǎn)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)不施肥（CK）、單施化肥（F）、單施化肥的基礎(chǔ)上秸稈還田（F+S）、單施化肥的基礎(chǔ)上增施生物炭（F+C）和單施化肥的基礎(chǔ)上前茬種植紫云英且水稻季翻壓還田（F+M）5個(gè)處理。小區(qū)面積50 m²（5 m×10 m），3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，區(qū)組內(nèi)土壤、地形等條件保持相對(duì)一致。其中單施化肥用量：氮肥（N）180 kg/hm²、磷肥（P₂O₅）60 kg/hm²和鉀肥（K₂O）90 kg/hm²。生物炭和化學(xué)磷肥按不同處理小區(qū)用量一次性基施，人工施肥后翻耕入土15 cm。氮肥運(yùn)籌按基肥∶分蘗肥∶穗肥5∶3∶2進(jìn)行，鉀肥運(yùn)籌按基肥∶穗肥7∶3進(jìn)行。秸稈還田處理為秸稈全量還田，生物炭施用量為7 500 kg/hm²，紫云英為盛花期翻壓，翻壓量為22 500 kg/hm²。

試驗(yàn)于2021年4月27日播種育苗，5月27日移栽，6月20日和7月26日分別追施分蘗肥、穗肥，9月28日收獲。病蟲草害防治按常規(guī)習(xí)慣進(jìn)行。

1.4 樣品采集與測試分析

水稻考種樣品在成熟期先按小區(qū)隨機(jī)采集5穴樣，分別測定水稻產(chǎn)量構(gòu)成中的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和結(jié)實(shí)率；后按小區(qū)單打單收測實(shí)產(chǎn)。水稻收獲后按小區(qū)分別采集0～20 cm土壤樣品，風(fēng)干磨碎后測定土壤養(yǎng)分指標(biāo)。土壤有機(jī)質(zhì)采用外加熱法測定，全氮采用凱氏法測定，有效磷采用比色法測定，速效鉀采用火焰光度法測定，堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測定，pH采用電極法測定[6]。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析，采用鄧肯（Duncan）檢驗(yàn)，且在P<0.05水平下進(jìn)行；采用OriginPro 2017進(jìn)行數(shù)據(jù)作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)物料施用對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

不同有機(jī)物料施用對(duì)水稻產(chǎn)量的影響不同（圖1）。施肥顯著影響水稻產(chǎn)量，較不施肥對(duì)照水稻增產(chǎn)43.58%～53.88%。相對(duì)于單施化肥F處理，有機(jī)物料施用的各處理水稻產(chǎn)量均有一定程度的增加，增產(chǎn)量為333.4～566.9 kg/hm²，增產(chǎn)率為4.21%～7.16%，其中以F+C增產(chǎn)最高，F(xiàn)+M次之，與F均達(dá)到顯著性差異；F+S水稻有一定程度的增產(chǎn)，但兩者未達(dá)到顯著性差異水平。

2.2 有機(jī)物料施用對(duì)水稻理論產(chǎn)量及其產(chǎn)量要素的影響

從表1可以看出，施用有機(jī)物料更有利于提高水稻的理論產(chǎn)量和產(chǎn)量要素。施肥通過提高水稻產(chǎn)量構(gòu)成要素來提高理論產(chǎn)量。施用有機(jī)物料較F一定程度上提高了有效穗數(shù)，增幅在3.57%～8.81%，與F+C和F+M達(dá)到顯著差異水平，以F+C最高。就每穗粒數(shù)而言，施用有機(jī)物料較F增幅在3.75%～6.85%，以F+C最高，F(xiàn)+C和F+M處理與其達(dá)到顯著性差異水平，以F+C增幅最高。結(jié)實(shí)率和千粒重各處理間無顯著性差異。從理論產(chǎn)量結(jié)果來看，施用有機(jī)物料較F顯著增產(chǎn)8.16%～16.38%，增產(chǎn)排序F+C>F+M>F+S。由此說明，有機(jī)物料施用主要通過促進(jìn)水稻分蘗，提高有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)來提高水稻產(chǎn)量。

2.3 有機(jī)物料施用對(duì)水稻經(jīng)濟(jì)效益的影響

從表2可以看出，CK水稻產(chǎn)值最低，僅為14 307.2元/hm²，施肥有效增加了水稻產(chǎn)值和收益。與F相比，施用有機(jī)物料水稻產(chǎn)值增加4.21%～7.16%，表現(xiàn)為F+C＞F+M＞F+S，扣除化肥施用成本，收益分別增加5 002.5～8 504.2元/hm²，增收率4.30%～7.31%，收益排序?yàn)镕+C＞F+M＞F+S。施肥處理的產(chǎn)投比，以F+C最大，F(xiàn)+M次之，F(xiàn)+S排第3位，F(xiàn)最小。

2.4 有機(jī)物料施用對(duì)土壤化學(xué)養(yǎng)分的影響

從表3可以看出，施肥能提高土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀含量。施用有機(jī)物料與F相比，土壤有機(jī)質(zhì)提高4.47%～6.31%，F(xiàn)+S和F+C處理與其達(dá)到顯著性差異，堿解氮顯著提高5.16%～7.74%，有效磷顯著提高7.49%～10.16%，速效鉀顯著提高10.31%～16.79%，土壤全氮無顯著性差異。

3 討論與結(jié)論

有機(jī)物料施用是影響水稻高效全體質(zhì)量構(gòu)建和產(chǎn)量的重要調(diào)控要素。本研究結(jié)果表明，與常規(guī)單施化肥相比，配施有機(jī)物料能夠提高水稻產(chǎn)量，這與杜舒陽等[7]的研究結(jié)果相似。秸稈還田、生物炭和綠肥翻壓還田提高水稻產(chǎn)量的原因可能在于：秸稈中含有C、N、P、K等營養(yǎng)元素，還田后不僅提高了土壤養(yǎng)分供應(yīng)，還能提高土壤蓄水保墑能力，進(jìn)而有利于水稻增產(chǎn)[8]。生物炭主要通過增加土壤碳庫，提高土壤pH來達(dá)到促進(jìn)磷、鉀、微量元素的生物有效性[9]。紫云英翻壓還田可以提供大量元素營養(yǎng)供應(yīng)，增加土壤礦質(zhì)養(yǎng)分，從而提高水稻產(chǎn)量[10]。本試驗(yàn)表明，不同有機(jī)物料施用對(duì)水稻的增效效果不同，生物質(zhì)炭和紫云英翻壓還田的效果優(yōu)于秸稈還田，且較F達(dá)到顯著性差異水平。其原因可能在于秸稈C/N比高，短期秸稈直接還田加速了微生物對(duì)土壤氮素固定，不利于水稻生長，導(dǎo)致水稻增產(chǎn)效果不明顯[11]。

單位面積有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重作為水稻產(chǎn)量構(gòu)成要素，決定著水稻產(chǎn)量的高低。研究表明，秸稈還田、生物質(zhì)炭、紫云英翻壓還田通過提高水稻產(chǎn)量構(gòu)成中的有效穗和穗實(shí)粒數(shù)來提高水稻產(chǎn)量，這與本研究結(jié)果一致[12-13]。本研究結(jié)果表明，秸稈還田、生物炭、紫云英翻壓還田3種有機(jī)物料投入，均能提高土壤化學(xué)養(yǎng)分的含量，與F相比，土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀分別提高了4.47%～6.31%、5.16%～7.74%、7.49%～10.16%和10.31%～16.79%。這與前人的研究結(jié)果[13-14]有機(jī)物料施用提高土壤養(yǎng)分含量一致。

本試驗(yàn)條件下，有機(jī)物料施用對(duì)水稻有一定的增產(chǎn)效果，生物質(zhì)炭和紫云英翻壓還田水稻增產(chǎn)顯著。有機(jī)物料施用通過提高水稻產(chǎn)量構(gòu)成中的有效穗數(shù)和穗粒數(shù)來提高產(chǎn)量，增加收益。有機(jī)物料施用能夠提高土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，從而達(dá)到培肥土壤的目的。另外，由于本試驗(yàn)結(jié)果為短期試驗(yàn)結(jié)果，為保證數(shù)據(jù)的科學(xué)性，今后還需對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行長期定位監(jiān)測。因地制宜施用有機(jī)物料，對(duì)于安徽江淮地區(qū)水稻合理施肥具有積極的促進(jìn)作用。

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（責(zé)編：張宏民）