有機肥替代化肥在黔北稻區(qū)水稻種植中的應用效果

雷利群，薛明超，余 敏，王 勇，王加平，冉德乾

（習水縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，貴州習水 564600）

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[1-2]。肥料投入對水稻能否高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)至關重要。近年來，水稻種植過程中化肥用量不斷增長，導致土壤團粒結構比例下降、結構變差[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)學效率為10.4 kg·kg-1，氮肥利用率僅為28.3%[1]，遠低于國際水平。氮肥是影響水稻產(chǎn)量的主效因素[5]，隨著無機氮肥施用量的增加，氮肥利用率下降顯著，土壤有機質含量短板日趨明顯，使得水稻產(chǎn)量增長緩慢，稻米品質也受到影響。

有機肥可為作物提供營養(yǎng)，增加土壤腐殖質、氮、磷、鉀等有效養(yǎng)分，提高土壤團聚體的穩(wěn)定性，改善土壤微生物數(shù)量和活性[6]。有機無機肥配施可有效降低氮素損失[7-9]，顯著提高水稻氮肥農(nóng)學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)。合理施用有機肥，可改善養(yǎng)分庫容[11]及土壤物理、化學和生物學性狀[12-14]，提高土壤基礎生產(chǎn)力及養(yǎng)分利用效率，促進農(nóng)業(yè)持續(xù)高質量發(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肥。為研究有機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肥替代化肥比例，促進化肥減量增效，減輕農(nóng)業(yè)面源污染。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點設在習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。試驗前采用《土壤分析技術規(guī)范》測定耕層土壤理化性狀，測定結果為土壤pH 值6.0，有機質含量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 試驗材料

試驗肥料為商品有機肥（含有機質66%、N 2.6%、P2O54.4%、K2O 1.0%）、尿素（含N 46%）、普通過磷酸鈣（含P2O512%）、氯化鉀（含K2O 60%）。

試驗水稻品種為川優(yōu)553。

1.3 試驗設計

試驗設4 個處理，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，全部施用無機化肥。處理2：有機肥替代10%氮肥，每667 m2施用商品有機肥35.4 kg。處理3：有機肥替代20% 氮肥，每667 m2施用商品有機肥70.8 kg。處理4：有機肥替代30%氮肥，每667 m2施用商品有機肥106.2 kg。每處理設3 次重復，小區(qū)面積為20 m2（長5 m×寬4 m），隨機區(qū)組排列。重復間設1 m 寬的走道，用作排灌溝；重復間、小區(qū)間設土?。ǜ?0 cm、寬30 cm），用塑料薄膜包埂，防水肥滲透。試驗各處理肥料用量詳見表1。

表1 不同處理肥料施用方案設計 單位：kg/667 m2

1.4 試驗實施

試驗采用濕潤育秧，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 軟件進行數(shù)據(jù)處理，DPS 軟件LSR-SSR法進行方差分析。

2 結果與分析

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?？梢钥闯?，各施肥處理對水稻生育進程影響較小，僅配方施肥的大田分蘗始期（5 月15 日）較有機肥替代化肥處理提早1 d，可能與有機肥施入時間較短、分解較少，較配方施肥處理有效氮濃度略低有關。各施肥處理的其余生育期均一致，有機肥替代部分化肥沒有明顯縮短或延長生育期時間。

表2 不同施肥處理的水稻生育期

2.2 各施肥處理對水稻農(nóng)藝性狀的影響

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

表3 有機肥替代化肥不同比例處理對水稻農(nóng)藝性狀的影響

2.3 各施肥處理下水稻農(nóng)藝性狀的相關性

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

表4 水稻產(chǎn)量與各農(nóng)藝性狀指標的相關性分析

2.4 各施肥處理對水稻產(chǎn)量的影響

對各小區(qū)水稻實收產(chǎn)量F測驗結果見表5。可以看出，重復間F值為0.964

表5 試驗處理的水稻產(chǎn)量F測驗結果

有機肥替代化肥不同比例的水稻產(chǎn)量分析見表6?？梢钥闯觯髟囼炋幚懋a(chǎn)量結果：配方施肥區(qū)>有機肥替代10%區(qū)>有機肥替代20%區(qū)>有機肥替代30%區(qū)。配方施肥區(qū)水稻產(chǎn)量最高，667 m2產(chǎn)量達617.9 kg，其產(chǎn)量與3 個有機肥替代化肥處理均無極顯著差異，且與施用有機肥替代10%處理無顯著差異；有機肥替代20%、30%處理產(chǎn)量顯著低于配方施肥處理。試驗結果說明在測土配方施肥基礎上第一年有機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。

表6 有機肥替代化肥不同比例處理的水稻產(chǎn)量分析

3 小結

無機化肥可增加土壤速效養(yǎng)分，保證土壤供肥強度；有機肥則可改善養(yǎng)分庫容，提高土壤供肥容量，保蓄養(yǎng)分、減少流失[16]。充分結合無機化肥、有機肥兩者優(yōu)勢，合理配施，實現(xiàn)根層養(yǎng)分供應與作物需求在數(shù)量、時間、空間上相匹配，提高作物產(chǎn)量和肥料利用率[17]。試驗結果表明，水稻實收產(chǎn)量與株高、有效穗數(shù)、穗實粒數(shù)呈極顯著正相關，與穗總粒數(shù)呈顯著正相關，與穗長呈正相關，與結實率、千粒重呈顯著負相關。水稻株高、穗長、有效穗、穗粒數(shù)、穗實粒數(shù)及產(chǎn)量隨有機肥替代化肥比例的增加呈下降趨勢，施用適當比例有機肥替代化肥有利于增加水稻結實率。隨有機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、晚稻有機肥替代20%氮肥試驗中，有機肥替代處理產(chǎn)量略低于常規(guī)處理，其中早稻產(chǎn)量相當，差異不顯著，晚稻產(chǎn)量差異顯著[16]。本試驗結果與毛偉、孫加亮、劉明月有機肥替代氮肥比例20%處理的水稻籽粒產(chǎn)量最高，區(qū)別較大，可能與其試驗地土壤黏度、氣候狀況等因素及常規(guī)氮肥用量較大有關[18-20]。

有機肥替代化肥處理中，早、晚稻各生長時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]，可保證水稻各時期的土壤有效氮供應。有機肥替代化肥能夠為作物平衡供應有機與無機養(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，容易被作物吸收轉化，而有機肥養(yǎng)分釋放較慢，雖能為水稻長久持續(xù)供應養(yǎng)分，但所施有機肥養(yǎng)分總體被當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。羅統(tǒng)照在有機肥當季氮素同效試驗中測得不同有機肥當季氮素利用率介于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，第一年使用有機肥替代化肥時，替代比例不宜過高，可以只替代所施有機肥含氮總量的67%，以彌補所施有機肥氮素未在當季充分利用的不足。

施用有機肥可有效減輕長期施用化肥導致的土壤酸化程度，改善土壤團粒結構，培肥地力。為減少化肥用量，實現(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 m2N、P2O5、K2O施用量分別為9.2、4.8、7.5 kg）基礎上，水稻栽培中有機肥替代化肥施用方案可行，以第一年有機肥替代10%氮肥比例方案的效果較好，可以推廣應用。