有機(jī)肥替代化肥在黔北稻區(qū)水稻種植中的應(yīng)用效果

雷利群　薛明超　余敏　王勇　王加平　冉德乾

摘 要 以水稻品種川優(yōu)553為試驗(yàn)材料，采用隨機(jī)區(qū)組方式，分別設(shè)置配方施肥、有機(jī)肥替代10%、有機(jī)肥替代20%和有機(jī)肥替代30%等4個(gè)處理，在黔北稻區(qū)開展水稻種植最適有機(jī)肥替代化肥比例篩選試驗(yàn)。結(jié)果表明，各施肥處理的生育期基本一致，有機(jī)肥替代部分化肥沒有明顯縮短或延長水稻生育期；水稻種植中有機(jī)肥部分替代化肥可有效提高水稻結(jié)實(shí)率、穗長，株高、有效穗、穗粒數(shù)、穗實(shí)粒數(shù)隨有機(jī)肥替代化肥比例的增加呈下降趨勢。有機(jī)肥替代化肥下水稻各農(nóng)藝性狀間存在相互制約關(guān)系，要獲得水稻高產(chǎn)，需通過調(diào)控施肥比例、農(nóng)藝措施等使各性狀間達(dá)到一定的平衡狀態(tài)。綜上，在黔北稻區(qū)測土配方（每667 m2 N、P2O5、K2O施用量分別為9.2、4.8、7.5 kg）基礎(chǔ)上，以第一年有機(jī)肥替代10%氮肥比例方案的效果較好，可以推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 水稻；化肥；有機(jī)肥；農(nóng)藝性狀；產(chǎn)量；黔北

中圖分類號：S511 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.15.035

水稻是我國重要的糧食作物，種植面積約占我國糧食總面積的30%，產(chǎn)量約占我國糧食總產(chǎn)量的50%，水稻種植與糧食安全息息相關(guān)[1-2]。肥料投入對水稻能否高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)至關(guān)重要。近年來，水稻種植過程中化肥用量不斷增長，導(dǎo)致土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)比例下降、結(jié)構(gòu)變差[3-4]，土壤綜合肥力及肥料利用率逐漸降低，其中水稻氮肥農(nóng)學(xué)效率為10.4 kg·kg-1，氮肥利用率僅為28.3%[1]，遠(yuǎn)低于國際水平。氮肥是影響水稻產(chǎn)量的主效因素[5]，隨著無機(jī)氮肥施用量的增加，氮肥利用率下降顯著，土壤有機(jī)質(zhì)含量短板日趨明顯，使得水稻產(chǎn)量增長緩慢，稻米品質(zhì)也受到影響。

有機(jī)肥可為作物提供營養(yǎng)，增加土壤腐殖質(zhì)、氮、磷、鉀等有效養(yǎng)分，提高土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性，改善土壤微生物數(shù)量和活性[6]。有機(jī)無機(jī)肥配施可有效降低氮素?fù)p失[7-9]，顯著提高水稻氮肥農(nóng)學(xué)利用率和表觀利用率[10]，滿足水稻養(yǎng)分需求，確保水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。合理施用有機(jī)肥，可改善養(yǎng)分庫容[11]及土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)性狀[12-14]，提高土壤基礎(chǔ)生產(chǎn)力及養(yǎng)分利用效率，促進(jìn)農(nóng)業(yè)持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展。貴州山地崎嶇，耕地稀少，而畜牧養(yǎng)殖戶較多，可為農(nóng)作物種植提供豐富的有機(jī)肥。為研究有機(jī)肥替代化肥施用對水稻產(chǎn)量的影響，在黔北稻區(qū)比較水稻栽培中施用有機(jī)肥替代不同比例化肥的效果，掌握本區(qū)域水稻種植最適有機(jī)肥替代化肥比例，促進(jìn)化肥減量增效，減輕農(nóng)業(yè)面源污染。

1? 材料與方法

1.1? 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在習(xí)水縣九龍街道馬皇壩村老房子組農(nóng)戶稻田，106°15′47.4″E， 28°20′15.9″N，海拔935 m，年均溫14.3 ℃，年有效積溫4 450 ℃，年無霜期280 d。土壤為紫泥田土種，肥力中等，水源充足，排灌方便，前茬為冬閑田。試驗(yàn)前采用《土壤分析技術(shù)規(guī)范》測定耕層土壤理化性狀，測定結(jié)果為土壤pH值6.0，有機(jī)質(zhì)含量19.5 g·kg-1，全氮1.24 g·kg-1，堿解氮113.8 mg·kg-1，有效磷15 mg·kg-1，速效鉀55 mg·kg-1。

1.2? 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)肥料為商品有機(jī)肥（含有機(jī)質(zhì)66%、N 2.6%、P2O5 4.4%、K2O 1.0%）、尿素（含N 46%）、普通過磷酸鈣（含P2O5 12%）、氯化鉀（含K2O 60%）。

試驗(yàn)水稻品種為川優(yōu)553。

1.3? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，各處理肥料每667 m2施用總養(yǎng)分量均為21.5 kg（N為9.2 kg，P2O5為4.8 kg，K2O為7.5 kg）。處理1：測土配方施肥，全部施用無機(jī)化肥。處理2：有機(jī)肥替代10%氮肥，每667 m2施用商品有機(jī)肥35.4 kg。處理3：有機(jī)肥替代20%氮肥，每667 m2施用商品有機(jī)肥70.8 kg。處理4：有機(jī)肥替代30%氮肥，每667 m2施用商品有機(jī)肥106.2 kg。每處理設(shè)3次重復(fù)，小區(qū)面積為20 m2（長5 m×寬4 m），隨機(jī)區(qū)組排列。重復(fù)間設(shè)1 m寬的走道，用作排灌溝；重復(fù)間、小區(qū)間設(shè)土埂（高30 cm、寬30 cm），用塑料薄膜包埂，防水肥滲透。試驗(yàn)各處理肥料用量詳見表1。

1.4? 試驗(yàn)實(shí)施

試驗(yàn)采用濕潤育秧，2022年3月29日播種，5月8日移栽，寬窄行栽培，種植規(guī)格為（35 + 23）cm × 20 cm，每667 m2為11 600窩，每窩2株；寬向每小區(qū)種14行水稻，長向每行種25窩，每小區(qū)種植350窩。肥料施用：有機(jī)肥及磷肥全部作底肥；氮肥的52%作底肥，40%為分蘗肥，8%為穗肥；鉀肥的60%為底肥，40%為穗肥。底肥在整地時(shí)撒施，5月16日撒施分蘗肥，6月30日（倒三葉期）撒施穗肥，各處理其他栽培管理措施一致（前期淺水促分蘗，苗足曬田，拔節(jié)后保持淺水層，齊穗后干濕交替管理）。9月5日收獲測產(chǎn)，每小區(qū)選擇5窩有代表的植株，考察田間性狀，并對各小區(qū)單打單收稱重。

1.5? 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，DPS軟件LSR-SSR法進(jìn)行方差分析。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 各施肥處理對水稻生育期的影響

經(jīng)田間觀測調(diào)查，不同施肥處理的生育期見表2。可以看出，各施肥處理對水稻生育進(jìn)程影響較小，僅配方施肥的大田分蘗始期（5月15日）較有機(jī)肥替代化肥處理提早1 d，可能與有機(jī)肥施入時(shí)間較短、分解較少，較配方施肥處理有效氮濃度略低有關(guān)。各施肥處理的其余生育期均一致，有機(jī)肥替代部分化肥沒有明顯縮短或延長生育期時(shí)間。

2.2? 各施肥處理對水稻農(nóng)藝性狀的影響

有機(jī)肥替代化肥不同比例對水稻農(nóng)藝性狀的影響結(jié)果見表3?？梢钥闯?，結(jié)實(shí)率隨著有機(jī)肥替代化肥比例的增加呈上升趨勢，以有機(jī)肥替代20%處理最高，與羅伏安等的有機(jī)無機(jī)肥配施有效增加水稻的穗實(shí)粒數(shù)、提高結(jié)實(shí)率的試驗(yàn)結(jié)果一致[15]；有機(jī)肥替代10%、20%處理的穗長明顯高于配方施肥處理；水稻株高、有效穗、穗粒數(shù)、穗實(shí)粒數(shù)隨有機(jī)肥替代化肥比例增加呈下降趨勢，其中有機(jī)肥替代化肥10%處理與配方施肥處理接近；各處理的千粒重差異較小，隨有機(jī)肥替代化肥比例變化規(guī)律不明顯，以有機(jī)肥替代30%處理最高。

2.3? 各施肥處理下水稻農(nóng)藝性狀的相關(guān)性

通過有機(jī)肥替代化肥處理后水稻農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析結(jié)果見表4?？梢钥闯?，水稻實(shí)收產(chǎn)量與株高、有效穗數(shù)、穗實(shí)粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與穗總粒數(shù)呈顯著正相關(guān)，與穗長呈正相關(guān)，與結(jié)實(shí)率、千粒重呈顯著負(fù)相關(guān)；株高與千粒重呈極顯著負(fù)相關(guān)，與穗長、有效穗數(shù)、穗實(shí)粒數(shù)呈顯著正相關(guān)，與穗總粒數(shù)呈正相關(guān)。表明有機(jī)肥替代化肥下水稻各農(nóng)藝性狀間存在相互制約關(guān)系，要獲得水稻高產(chǎn)，需通過施肥比例、農(nóng)藝措施等調(diào)控各性狀間達(dá)到一定的平衡狀態(tài)。

2.4? 各施肥處理對水稻產(chǎn)量的影響

對各小區(qū)水稻實(shí)收產(chǎn)量F測驗(yàn)結(jié)果見表5?？梢钥闯?，重復(fù)間F值為0.964 < F0.05（5.143），差異不顯著；處理間F值為4.672 < F0.05（4.757），差異不顯著。

有機(jī)肥替代化肥不同比例的水稻產(chǎn)量分析見表6?？梢钥闯觯髟囼?yàn)處理產(chǎn)量結(jié)果：配方施肥區(qū) > 有機(jī)肥替代10%區(qū) > 有機(jī)肥替代20%區(qū) > 有機(jī)肥替代30%區(qū)。配方施肥區(qū)水稻產(chǎn)量最高，667 m2產(chǎn)量達(dá)617.9 kg，其產(chǎn)量與3個(gè)有機(jī)肥替代化肥處理均無極顯著差異，且與施用有機(jī)肥替代10%處理無顯著差異；有機(jī)肥替代20%、30%處理產(chǎn)量顯著低于配方施肥處理。試驗(yàn)結(jié)果說明在測土配方施肥基礎(chǔ)上第一年有機(jī)肥替代化肥的比例不宜過大，適宜控制在10%左右，既對水稻產(chǎn)量無明顯影響，又可保蓄養(yǎng)分、保持和提高土壤肥力，并減輕徑流、滲漏、揮發(fā)等途徑造成的化肥養(yǎng)分流失對環(huán)境的不利影響。

3? 小結(jié)

無機(jī)化肥可增加土壤速效養(yǎng)分，保證土壤供肥強(qiáng)度；有機(jī)肥則可改善養(yǎng)分庫容，提高土壤供肥容量，保蓄養(yǎng)分、減少流失[16]。充分結(jié)合無機(jī)化肥、有機(jī)肥兩者優(yōu)勢，合理配施，實(shí)現(xiàn)根層養(yǎng)分供應(yīng)與作物需求在數(shù)量、時(shí)間、空間上相匹配，提高作物產(chǎn)量和肥料利用率[17]。試驗(yàn)結(jié)果表明，水稻實(shí)收產(chǎn)量與株高、有效穗數(shù)、穗實(shí)粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與穗總粒數(shù)呈顯著正相關(guān)，與穗長呈正相關(guān)，與結(jié)實(shí)率、千粒重呈顯著負(fù)相關(guān)。水稻株高、穗長、有效穗、穗粒數(shù)、穗實(shí)粒數(shù)及產(chǎn)量隨有機(jī)肥替代化肥比例的增加呈下降趨勢，施用適當(dāng)比例有機(jī)肥替代化肥有利于增加水稻結(jié)實(shí)率。隨有機(jī)肥替代化肥比例提高，水稻產(chǎn)量呈降低趨勢，替代10%氮肥比例處理的水稻產(chǎn)量接近測土配方施肥處理，差異不顯著。林森在早稻、晚稻有機(jī)肥替代20%氮肥試驗(yàn)中，有機(jī)肥替代處理產(chǎn)量略低于常規(guī)處理，其中早稻產(chǎn)量相當(dāng)，差異不顯著，晚稻產(chǎn)量差異顯著[16]。本試驗(yàn)結(jié)果與毛偉、孫加亮、劉明月有機(jī)肥替代氮肥比例20%處理的水稻籽粒產(chǎn)量最高，區(qū)別較大，可能與其試驗(yàn)地土壤黏度、氣候狀況等因素及常規(guī)氮肥用量較大有關(guān)[18-20]。

有機(jī)肥替代化肥處理中，早、晚稻各生長時(shí)期的土壤水溶性銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和總氮含量與常規(guī)化肥處理差異不顯著[16]，可保證水稻各時(shí)期的土壤有效氮供應(yīng)。有機(jī)肥替代化肥能夠?yàn)樽魑锲胶夤?yīng)有機(jī)與無機(jī)養(yǎng)分，滿足作物對各種養(yǎng)分的需求，使作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)[21]。由于化肥養(yǎng)分釋放較快，容易被作物吸收轉(zhuǎn)化，而有機(jī)肥養(yǎng)分釋放較慢，雖能為水稻長久持續(xù)供應(yīng)養(yǎng)分，但所施有機(jī)肥養(yǎng)分總體被當(dāng)季水稻吸收利用得較少，部分養(yǎng)分留在土壤中，在供給作物養(yǎng)分方面有殘效疊加效應(yīng)。羅統(tǒng)照在有機(jī)肥當(dāng)季氮素同效試驗(yàn)中測得不同有機(jī)肥當(dāng)季氮素利用率介于52%～81%[22]。為保證水稻氮素供給，在總養(yǎng)分量投入較低的情況下，第一年使用有機(jī)肥替代化肥時(shí)，替代比例不宜過高，可以只替代所施有機(jī)肥含氮總量的67%，以彌補(bǔ)所施有機(jī)肥氮素未在當(dāng)季充分利用的不足。

施用有機(jī)肥可有效減輕長期施用化肥導(dǎo)致的土壤酸化程度，改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，培肥地力。為減少化肥用量，實(shí)現(xiàn)化肥“減量增效”，減輕農(nóng)業(yè)面源污染，在本區(qū)域測土配方（每667 m2 N、P2O5、K2O施用量分別為9.2、4.8、7.5 kg）基礎(chǔ)上，水稻栽培中有機(jī)肥替代化肥施用方案可行，以第一年有機(jī)肥替代10%氮肥比例方案的效果較好，可以推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張福鎖，王激清，張衛(wèi)峰，等.中國主要糧食作物肥料利用率現(xiàn)狀與提高途徑[J].土壤學(xué)報(bào)，2008，45（5）：915-924.

[2] 張猛，李振山，陳猛猛，等.氮肥運(yùn)籌對水稻生長、光合特性及產(chǎn)量的影響[J].青島農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2023，40（1） ：54-61，67.

[3]? GUO J H， LIU X J， ZHANG Y， et al. Significant acidification in major Chinese croplands[J]. Science， 2010， 327（2）： 1008-1010.

[4]? 謝鈞宇，彭博，王仁杰，等.長期不同施肥對塿土大團(tuán)聚體中有機(jī)碳組分特征的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2019，25（7）：1073-1083.

[5] 尹春芹，王宏燕，王旭梅.氮、磷、鉀、有機(jī)肥配施對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因子關(guān)系的研究[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，36（3）：263-267.

[6]? 張玉平，劉強(qiáng)，榮湘民，等.有機(jī)無機(jī)肥配施對雙季稻田土壤養(yǎng)分利用與滲漏淋失的影響[J].水土保持學(xué)報(bào)，2012，26（1）：22-27，32.

[7] 孔文杰.油稻輪作下有機(jī)無機(jī)肥配施對作物產(chǎn)量及氮磷流失的影響[J].作物雜志，2013（3）：63-66.

[8] 葉靜，俞巧鋼，楊梢娜，等.有機(jī)無機(jī)肥配施對杭嘉湖地區(qū)稻田氮素利用率及環(huán)境效應(yīng)的影響[J].水土保持學(xué)報(bào)，2011，25（3）：87-91.

[9] 曾憲軍，劉登魁.有機(jī)無機(jī)氮肥配施對蔬菜和土壤硝酸鹽含量的影響[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006（1）：37-39.

[10] 黃紅英，曹金留，常志州，等.豬糞沼液施用對稻、麥產(chǎn)量和氮磷吸收的影響[J].土壤，2013，45（3）：412-418.

[11] 唐繼偉，林治安，許建新，等.有機(jī)肥與無機(jī)肥在提高土壤肥力中的作用[J].中國土壤與肥料，2006（3）：44-47.

[12] 石鑫蕊，任彬彬，江琳琳，等.有機(jī)肥替代部分化肥對水稻光合速率、氮素利用率和產(chǎn)量的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2021，32（1）：154-162.

[13] 許仁良，王建峰，張國良，等.秸稈、有機(jī)肥及氮肥配合使用對水稻土微生物和有機(jī)質(zhì)含量的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，30（13）：3584-3590.

[14] HAO M D， FAN J， WANG Q J， et al. Wheat grain yield and yield stability in a long-term fertilization experiment on the loess plateau[J]. Pedosphere， 2007，17（2）：257-264.

[15] 羅伏安，羅建新.有機(jī)—無機(jī)復(fù)混肥在晚稻生產(chǎn)上的應(yīng)用效果[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013（9）：61-63.

[16] 林森.土壤—水稻體系施用有機(jī)肥的主要生態(tài)效應(yīng)研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2018.

[17] EFTHIMIADOU A， BILALIS D， KARKANIS A， et al. Combined organic/inorganic fertilization enhance soil quality and increased yield， photosynthesis and sustainability of sweet maize crop[J]. Australian Journal of Crop Science， 2010， 4（9）：722-729.

[18] 毛偉，李文西，趙雨涵，等.有機(jī)肥替代部分化肥對水稻產(chǎn)量及土壤理化性質(zhì)的影響[J].農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)，2021，11（8）：32-36.

[19] 孫加亮，田麗云.有機(jī)肥等氮量替代部分化肥對水稻產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分含量的影響[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2022，42（7）：24-27.

[20] 劉明月，張凱鳴，毛偉，等.有機(jī)肥長期等氮替代無機(jī)肥對稻麥產(chǎn)量及土壤肥力的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2021，36（3）：133-141.

[21] 溫延臣，張?jiān)粬|，袁亮，等.商品有機(jī)肥替代化肥對作物產(chǎn)量和土壤肥力的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，51（11）：2136-2142.

[22] 羅統(tǒng)照，李少泉.幾種有機(jī)肥當(dāng)季氮素同效當(dāng)量試驗(yàn)[J].廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)，1996（1）：38-40.

（責(zé)任編輯：易? 婧）