有機肥部分替代化肥對水稻生長、產(chǎn)量和氮素吸收利用的影響

摘 要：在水稻種植過程中使用大量化肥，不僅會降低肥料利用率，還會對環(huán)境造成污染，影響水稻產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為探索出適合連云港地區(qū)的化肥減量增效技術(shù)路徑，筆者于2023年進行了有機肥部分替代化肥的水稻栽培田間試驗。采用單因素隨機區(qū)組試驗設(shè)計，共設(shè)置5個處理。結(jié)果表明：與當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)化肥施用量處理相比，有機肥部分替代化肥可顯著提高水稻收獲時的株高、產(chǎn)量和對氮素的吸收利用率，且以有機肥替代30%當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)化肥處理下的各項指標表現(xiàn)最優(yōu)。研究結(jié)果為江蘇省連云港水稻高產(chǎn)高效栽培技術(shù)的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：水稻；有機肥替代；生長特性；產(chǎn)量；氮素吸收利用

中圖分類號：S511 文獻標志碼：B 文章編號：1674-7909（2024）4-88-3

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.04.017

0 引言

水稻（Oryza sativa L.）為禾本科水生草本植物。水稻稈直立，葉鞘松弛、無毛，葉舌披針形，圓錐花序大型疏展、長約30 cm，穎果可食用，具有較高的營養(yǎng)價值［1］。水稻作為全球最重要的糧食作物之一，穩(wěn)定水稻產(chǎn)量對維護當(dāng)今世界糧食安全起到至關(guān)重要的作用［2］。受傳統(tǒng)種植方式的影響，種植戶在施用肥料時具有盲目性，隨著化學(xué)肥料施加量的日益增加，土壤耕層質(zhì)量逐漸下降，產(chǎn)量和肥料利用率均呈現(xiàn)降低趨勢［2-3］。有機肥料是以有機物質(zhì)（含碳元素的化合物）為主要原料，經(jīng)發(fā)酵腐熟而成的肥料，能改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力和土地生產(chǎn)力。為緩解因大量施加化學(xué)肥料而導(dǎo)致的農(nóng)田地力下降、作物產(chǎn)量和肥料利用率提升受限、面源污染加重等問題，促進江蘇省農(nóng)業(yè)實現(xiàn)綠色高質(zhì)量發(fā)展，保障區(qū)域糧食安全，筆者在江蘇省連云港市開展田間試驗，探究有機肥部分替代化肥對水稻生長、產(chǎn)量和氮素吸收利用指標（吸氮量、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥肥效）的影響。試驗結(jié)果有助于江蘇省連云港地區(qū)水稻種植提供綠色高效的氮肥施用方案，從而促進農(nóng)戶增收和區(qū)域農(nóng)業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

2023年4—10月，在江蘇省連云港市贛榆區(qū)海頭鎮(zhèn)李巷村水田地（東經(jīng)118°93′78″，北緯34°85′64″）開展田間試驗。該地區(qū)海拔為5 m，屬暖溫帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均氣溫為13.2 ℃，無霜期為214 d，全年平均日照時數(shù)為2 532.9 h，年降水量為976.4 mm。試驗地0～20cm土層土壤理化性質(zhì)見表1。

1.2 試驗材料

供試水稻品種為“徐稻9”；供試氮肥為尿素（N含量為46.3%），購自云南云天化工股份有限公司；供試磷肥為粒狀重過磷酸鈣（P2O5含量為12%），購自安陽磷肥股份有限公司；供試鉀肥為紅牛硫酸鉀（K2O含量為50%），購自德國鉀鹽集團；供試有機肥為純生物發(fā)酵有機肥（N-P2O5-K2O含量≥5%，有機質(zhì)含量≥65%），購自根力多生物科技股份有限公司。

1.3 試驗設(shè)計

采用單因素隨機區(qū)組試驗設(shè)計，共設(shè)置5個不同處理，分別為CK處理（不施肥）、F1處理（常規(guī)化肥施加量）、F2處理（有機肥替代20%化肥）、F3處理（有機肥替代30%化肥）、F4處理（機肥替代40%化肥），各處理具體施肥量見表2。每個處理重復(fù)3次，共15個試驗小區(qū)，每個試驗小區(qū)的面積均為20 m2。為避免不同試驗小區(qū)之間相互影響，小區(qū)之間設(shè)置50 cm寬的邊界。采用等行距種植法來種植水稻，種植行距為25 cm，株距為20 cm，單苗插秧，種植密度約為18.75萬株/hm2。各處理除有機肥替代氮肥比例不同外，其他管理措施均保持一致。當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)氮肥施用量為225 kg/hm2，磷肥施用量為300 kg/hm2、鉀肥施用量為150 kg/hm2。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 水稻收獲期株高測定

在收獲期，對每個處理隨機選定10株水稻，并用卷尺測量選定水稻的株高。

1.4.2 水稻收獲期氮素吸收利用指標測定

在水稻收獲期，對每個處理隨機選取3個0.5 m×0.6 m的小樣方，采樣后帶回實驗室，用烘箱在105 ℃下殺青30 min，在50 ℃下烘干至恒重，粉碎后全部過孔徑0.25 mm的篩子，用H2SO4-H2O2法消煮后，使用凱氏定氮儀來測定植株的全氮含量，并計算植株的吸氮量、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥肥效，計算方法參照參考文獻［3］。

1.4.3 水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成要素指標測定

在水稻收獲期進行田間調(diào)查，對每個處理選取1 m×1 m的樣方，統(tǒng)計樣方內(nèi)的水稻穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重等，并對水稻產(chǎn)量進行測定。

1.5 試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

利用Excel 2018軟件對數(shù)據(jù)進行整理，利用DPS軟件進行方差分析，采用LSD法對各處理進行多重比較（Plt;0.05）。

2 結(jié)果分析

2.1 有機肥部分替代化肥對水稻收獲期株高的影響

有機肥部分替代化肥對水稻收獲期株高的影響見表3和圖1。由圖1和表3可知，不同有機肥部分替代化肥處理下水稻收獲期株高為89.65～109.94 cm，以有機肥替代30%化肥處理的株高最高，不施肥處理的株高最低。其中，有機肥部分替代化肥下的株高均顯著高于當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)化肥施加量處理。

2.2 有機肥部分替代化肥水稻氮素吸收利用的影響

有機肥部分替代化肥對水稻氮素吸收利用的影響見表4。由表4可知，有機肥部分替代化肥可顯著促進水稻對氮素養(yǎng)分的吸收和利用，不同處理下水稻生長季吸氮量表現(xiàn)為F3gt;F4gt;F2gt;F1gt;CK，氮肥回收利用率、氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥肥效表現(xiàn)為F3gt;F4gt;F2gt;F1，且不同處理間差異性顯著，均顯著高于常規(guī)化肥施用處理。

2.3 有機肥部分替代化肥對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成要素的影響

有機肥部分替代化肥對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成要素的影響見表5。由表5可知，在不同處理下，水稻有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量的差異性顯著。水稻有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量均在有機肥替代30%化肥處理下的效果最優(yōu)，分別為277.63萬穗/hm2、104.35粒/穗、24.3 g/1 000粒和9 937.72 kg/hm2，較當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)化肥施用處理的增幅明顯，增幅分別為4.85%、9.66%、2.83%和8.69%。

3 結(jié)論

在作物生長發(fā)育過程中，采用適宜的栽培技術(shù)可促進作物地上部分的生長發(fā)育，有利于干物質(zhì)積累［4］。水稻生長特性指標受栽培品種、施肥量和施肥類型等因素的影響，有機肥部分替代化肥可顯著提高水稻收獲期株高。其中，以有機肥替代30%化肥處理的株高最高。這說明有機肥替代部分化肥更有利于植株地上部分生長發(fā)育，與龔明強［5］的研究結(jié)果一致。同時，研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)化肥施用處理，有機肥部分替代化肥更有利于作物對養(yǎng)分的吸收利用和產(chǎn)量的提高，這與黃文等［6］的研究一致。黃文等［6］的研究結(jié)果表明，與常規(guī)尿素施用處理相比，有機肥替代尿素處理可顯著提高水稻對氮素的吸收利用能力，并提高水稻產(chǎn)量，75%有機肥替代尿素處理下的水稻各項指標表現(xiàn)最優(yōu)，這與此研究的研究結(jié)果略有出入。筆者經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，有機肥替代30%化肥處理下各指標表現(xiàn)最優(yōu)，水稻吸氮量、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥肥效、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量分別為215.67 kg/hm2、31.29%、71.97 kg/kg、20.04 kg/kg、277.63萬穗/hm2、104.35 粒/穗、24.32 g和9 937.72 kg/hm2。這是因為有機肥料不僅能提供作物生長所需的養(yǎng)分，還可改良土壤，從而促進作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，并能提高肥料的利用率，降低生產(chǎn)成本。充分合理利用有機肥料，能增加作物產(chǎn)量、培肥地力、改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、提高土壤養(yǎng)分的有效性［7］。

綜上所述，在江蘇省連云港水稻生產(chǎn)過程中，用有機肥替代30%化肥能顯著提升水稻生長季葉面積指數(shù)、收獲期株高、對氮素吸收利用率和產(chǎn)量，可作為江蘇省連云港水稻高產(chǎn)高效栽培技術(shù)進行推廣應(yīng)用。

參考文獻：

［1］安紅梅，楊雪嬌，蔣小東.化肥減量配施有機肥對水稻產(chǎn)量的影響［J］.特種經(jīng)濟動植物，2022（10）：31-33.

［2］羅強鑫.不同有機肥施用量和種植密度對有機栽培水稻產(chǎn)量形成與稻米品質(zhì)的影響［D］.貴陽：貴州大學(xué)，2021.

［3］謝慧敏.化肥減量與部分替代對水稻生長與養(yǎng)分利用的影響［D］.南寧：廣西大學(xué)，2021.

［4］孫志祥，李敏，韓上，等.有機肥部分替代化肥和秸稈還田對雙季稻產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收及土壤肥力的影響［J］.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2020（6）：1012-1016.

［5］龔明強.有機肥料替代部分無機肥使用對水稻產(chǎn)量與肥料利用率的影響［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2023（10）：130-133，138.

［6］黃文，李金錦.有機肥替代尿素對水稻氮素吸收利用和產(chǎn)量的影響［J］.鄉(xiāng)村科技，2023（19）：73-75.

［7］陳香碧，胡亞軍，秦紅靈，等.稻作系統(tǒng)有機肥替代部分化肥的土壤氮循環(huán)特征及增產(chǎn)機制［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2020（3）：1033-1042.