有機(jī)無機(jī)肥配施對水稻產(chǎn)量·品質(zhì)及土壤養(yǎng)分狀況的影響

王素萍 杜雷 張貴友 黃翔 姜利 程維舜 羅茜 陳鋼 張利紅 洪娟

摘要? 為了闡明水稻生長中有機(jī)肥與化肥配施對水稻產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，在湖北武漢開展大田試驗(yàn)，研究了不同有機(jī)肥替代化肥比例對水稻產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤養(yǎng)分含量的影響。結(jié)果表明，優(yōu)化施肥（包括推薦施肥和不同梯度有機(jī)肥替代化肥）可以促進(jìn)水稻增產(chǎn)349%～18.43%，等養(yǎng)分量條件下，有機(jī)肥替代化肥水稻增產(chǎn)5.63% ～14.43%，有機(jī)肥替代30%化肥氮可以達(dá)到較高的產(chǎn)量水平。不同施肥對水稻品質(zhì)指標(biāo)無明顯影響，優(yōu)化施肥促進(jìn)氮素、磷素和鉀素的積累量分別增加1.03%～6.21%、16.32%～ 65.87%和2.11%～19.92%。有機(jī)肥替代30%化肥氮素時，水稻植株氮素和磷素積累量最大，有機(jī)肥替代15%化肥氮時，植株鉀素積累量最大。優(yōu)化施肥之后，化肥施用量降低0.89%～46.66%，與推薦施肥處理相比，施用有機(jī)肥的化肥施用量降低了15.37%～46.16%，綜合考慮各方面經(jīng)濟(jì)因素，有機(jī)肥替代30%化肥經(jīng)濟(jì)效益最高，比農(nóng)民習(xí)慣施肥增收6 140.38元/hm2。

關(guān)鍵詞? 水稻；有機(jī)無機(jī)肥配施；產(chǎn)量；品質(zhì)；土壤養(yǎng)分

中圖分類號? S145.6?? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼? A?? 文章編號? 0517-6611（2024）07-0143-04

doi： 10.3969/j.issn.0517-6611.2024.07.035

Effects of Combined Application of Organic and Inorganic Fertilizers on Rice Yield， Quality and Soil Nutrient Status

WANG Su-ping， DU Lei， ZHANG Gui-you et al

（Institute of Environmental and Safety， Wuhan Academy of Agricultural Sciences， Wuhan， Hubei 430070）

Abstract? In order to elucidate the effects of combined application of organic fertilizer and chemical fertilizer on rice yield and quality during rice growth， a field experiment was conducted in Wuhan， Hubei Province to study the effects of different ratios of organic fertilizer replacing chemical fertilizer on rice yield， quality， and soil nutrient content. The results showed that optimized fertilization （including recommended fertilization and substitution of organic fertilizers with different gradients） could promote rice yield by 3.49%-18.43%. Under equal nutrient content conditions， organic fertilizers could replace chemical fertilizers to increase rice yield by 5.63%-14.43%， and organic fertilizers could replace 30% nitrogen fertilizers to achieve good yield levels. Different fertilization had no significant impact on rice quality indicators. Optimizing fertilization promoted an increase of 1.03%-6.21%， 16.32%-65.87%， and 2.11%-19.92% in the accumulation of nitrogen， phosphorus， and potassium， respectively. When organic fertilizer replaces 30% nitrogen fertilizer， the accumulation of nitrogen and phosphorus in rice plants was the highest. When organic fertilizer replaces 15% fertilizer nitrogen， the accumulation of potassium in plants was the highest. After optimizing fertilization， the fertilizer application rate decreased by 0.89%-46.66%. Compared with the recommended fertilization treatment， the fertilizer application rate using organic fertilizer decreased by 15.37%-46.16%. Taking into account various economic factors， replacing 30% fertilizer with organic fertilizer has the highest economic benefits， increasing income by 6 140.38 yuan/hm2 compared to farmers' habitual fertilization.

Key words? Rice;Combination application of organic and inorganic fertilizer;Yield;Quality;Soil nutrient

水稻在我國長江流域廣泛種植，是我國非常重要的糧食作物。近年來，水稻實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)了一些突出問題，化肥施用總量較高、偏施氮肥［1-2］，有機(jī)肥施用較少［3-4］，水稻生產(chǎn)中長期單一的、過量的及不合理的施肥，導(dǎo)致養(yǎng)分流失嚴(yán)重，肥料利用率較低，使稻田土壤可持續(xù)生產(chǎn)能力明顯下降。

有機(jī)肥富含有機(jī)質(zhì)和有效養(yǎng)分，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要肥源之一。 施用有機(jī)肥是提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和增加土壤腐殖質(zhì)含量的有效手段［5-8］。化肥與有機(jī)肥配施可以充分發(fā)揮化肥的速效性和有機(jī)肥的持久性［9-10］，能夠有效提高土壤緩沖性能，在培肥地力和提高作物產(chǎn)量方面優(yōu)勢明顯［11-13］。

筆者選擇武漢市東西湖區(qū)的水稻種植基地開展試驗(yàn)，通過調(diào)查農(nóng)民習(xí)慣施肥狀況和診斷種植前土壤養(yǎng)分情況，合理推薦施肥用量，并在推薦施肥基礎(chǔ)上，用不同量有機(jī)肥氮替代化肥氮，研究不同比例有機(jī)肥替代化肥對水稻產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤養(yǎng)分狀況的影響，在保證穩(wěn)產(chǎn)的前提下，明確有機(jī)肥替代化 肥的適宜比例，為武漢市水稻生產(chǎn)建立合理的有機(jī)無機(jī)肥配施模式提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

2022年5—9月在湖北省武漢市東西湖區(qū)東山街布置田間試驗(yàn)，土壤類型為潮土，由江河沖積物發(fā)育而成。試驗(yàn)前取耕作層（0～20 cm）土壤，土壤基本理化性狀：pH 6.16，有機(jī)質(zhì)38.86 g/kg，堿解氮187.10 mg/kg，速效磷12.31 mg/kg，速效鉀334.02 mg/kg。

供試作物為水稻，品種為南晶香占，由試驗(yàn)基地提供，移栽密度為26.2萬兜/hm2。

供試化肥為鄂中復(fù)合肥（15-15-15），包括尿素（含N 46%）、過磷酸鈣（含P2O5 16%）、氯化鉀（含K2O 60%）。商品有機(jī)肥由深圳中宜環(huán)境實(shí)業(yè)有限公司提供（有機(jī)質(zhì)≥45%，N 2.84%，P2O5 1.03%，K2O 1.82%）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)設(shè)5個處理，每個處理3次重復(fù)，小區(qū)面積20 m2。處理分別為①農(nóng)民習(xí)慣施肥處理，即FP，基肥施用復(fù)合肥（15-15-15）675 kg/hm2，分蘗期追施尿素150 kg/hm2，抽穗期追施尿素75 kg/hm2，氯化鉀75 kg/hm2；②推薦施肥處理，即OPT；③施用有機(jī)氮肥（OM）15%+化肥氮（CF）85%處理，即85%CF+15%OM；④施用有機(jī)氮肥30%+化肥氮70%處理，即70%CF+30%OM；⑤施用有機(jī)氮肥45%+化肥氮55%處理，即55%CF+45%OM。處理②～⑤稻季施氮（N）水平為180 kg/km2，施磷（P2O5）水平為60 kg/km2，鉀肥（K2O）水平為120 kg/km2，氮肥按基肥、分蘗肥和穗肥以5 ∶ 3 ∶ 2的比例施入，磷肥、鉀肥和有機(jī)肥作為基肥一次性施用（6月18日），水稻成熟期（9月28日）收獲，并進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的測定分析。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

水稻產(chǎn)量：收獲期調(diào)查產(chǎn)量構(gòu)成因素，各小區(qū)單獨(dú)采收，稱鮮重，累加記產(chǎn)。

水稻品質(zhì)：①碾磨品質(zhì)，用FC-2 K型實(shí)驗(yàn)礱谷機(jī)加工成糙米；用VP-32型實(shí)驗(yàn)?zāi)朊讬C(jī)加工精米；采用谷粒判別器（ES-1000）分離整精米。②外觀品質(zhì)，用ES-1000便攜式品質(zhì)分析儀測定精米長、精米寬、堊白率、堊白度等。③營養(yǎng)品質(zhì)，用FOSS1241近紅外谷物分析儀測定糙米的直鏈淀粉、蛋白質(zhì)含量。

植株養(yǎng)分含量：采用濃H2SO4-H2O2消化，流動分析儀（德國SEAL-AA3）測定氮、磷含量，火焰光度計（FP640）測定鉀含量［14］。

土壤理化性質(zhì)：水稻收獲后，采集每個小區(qū)耕層混合土壤樣品，測定土壤理化性質(zhì)。土壤pH采用pH計測定，土壤有機(jī)質(zhì)測定用重鉻酸鉀容量法-外加熱法，土壤堿解氮測定用堿解擴(kuò)散法，土壤速效磷測定用0.5 mol/L NaHCO3提取，鉬銻抗比色法測定，土壤速效鉀測定用NH4OAc浸提-火焰光度法［14］。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2007和SPSS 17軟件進(jìn)行處理分析，差異顯著性水平（P<0.05）通過最小顯著法（LSD）進(jìn)行檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對水稻品質(zhì)的影響

從表1可以看出，不同施肥處理水稻品質(zhì)指標(biāo)無顯著差異；農(nóng)民習(xí)慣施肥（FP）處理的出糙率、精米率和整精米率均最低，堊白粒率和堊白度最高，有機(jī)肥代替15%化肥氮處理（85%CF+15%OM）的出糙率、精米率和整精米率均最高，堊白粒率和堊白度均最低，所有處理的粒型長寬比無顯著差異，但85%CF+15%OM處理的粒型長寬比最大；不同處理蛋白質(zhì)含量和直鏈淀粉含量不存在顯著差異，但FP處理的蛋白質(zhì)和直鏈淀粉含量最低，有機(jī)肥代替30%化肥氮處理（70%CF+30%OM）的蛋白質(zhì)含量最高，85%CF+15%OM處理的直鏈淀粉含量最高。

2.2 不同施肥處理對水稻產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表2可知，各處理間的千粒重?zé)o顯著差異，但與FP處理相比，優(yōu)化施肥（包括OPT處理、85%CF+15%OM處理、70%CF+30%OM處理和55%CF+45%OM處理）后稻谷的千粒重均呈不同程度的增加趨勢，千粒重增幅為2.80%～4.13%。

從有效穗數(shù)上看，各處理間的大小為70%CF+30%OM>85%CF+15%OM>OPT>55%CF+45%OM>FP。與FP處理相比，優(yōu)化施肥處理的有效穗數(shù)呈增加趨勢，增幅為2.93%～6.88%，其中70%CF+30%OM處理的有效穗數(shù)最大，為621個/m2，所有優(yōu)化施肥處理之間差異不顯著。

優(yōu)化施肥可以顯著提高每穗粒數(shù)，與FP處理相比，OPT、85%CF+15%OM、70%CF+30%OM和55%CF+45%OM處理的水稻每穗粒數(shù)分別增加13、26、31和4粒/穗，增幅為4.81%、9.63%、11.48%和1.48%，所有優(yōu)化施肥處理的每穗粒數(shù)無顯著差異。

各處理間結(jié)實(shí)率大小為70%CF+30%OM>85%CF+15%OM>55%CF+45%OM>OPT>FP，但各處理間結(jié)實(shí)率無顯著差異。

2.3 不同施肥處理對水稻產(chǎn)量的影響

由表3可知，優(yōu)化施肥可以促進(jìn)水稻產(chǎn)量的增加，與農(nóng)民習(xí)慣施肥相比，優(yōu)化施肥的增產(chǎn)量為274～1 445 kg/hm2，增率為3.49%～1843%。與推薦施肥處理相比，有機(jī)肥替代化肥條件下 產(chǎn)量顯著增加，增產(chǎn)457～1 171 kg/hm2，增幅為5.63%～14.43%，有機(jī)肥替代化肥處理中70%CF+30%OM處理的產(chǎn)量顯著高于其他處理，比55%CF+45%OM處理和80%CF+15%OM處理分別增產(chǎn)6.14%和8.33%。因此從水稻的產(chǎn)量結(jié)果來看，在該試驗(yàn)條件下，有機(jī)肥替代30%化肥可以達(dá)到最高的產(chǎn)量水平。

2.4 不同施肥處理對水稻養(yǎng)分積累量的影響

從表4可以看出，優(yōu)化施肥明顯促進(jìn)了養(yǎng)分積累量的增加，與農(nóng)民習(xí)慣施肥相比，優(yōu)化施肥處理的氮素積累量明顯增加，增幅為1.03%～6.21%，磷素積累量明顯增加，增幅為16.32%～65.87%，鉀素積累量明顯增加，增幅為2.11%～19.92%。優(yōu)化施肥條件下，70%CF+30%OM處理的氮素積累量和磷素積累量最大，分別為139.75和216.44 kg/hm2，85%CF+15%OM處理的鉀素積累量最大，為340.46 kg/hm2。

2.5 水稻收獲后不同施肥處理對土壤理化性狀的影響

由表5可知，與農(nóng)民習(xí)慣施肥相比，水稻收獲后優(yōu)化施肥處理土壤的有機(jī)質(zhì)含量升高，堿解氮含量、有效磷含量和土壤EC值呈降低趨勢。土壤pH和速效鉀含量無顯著差異，與推薦施肥處理相比，有機(jī)肥替代化肥處理的pH和速效鉀含量無顯著差異，有機(jī)質(zhì)含量有升高趨勢，EC值呈減低趨勢， 所有施用有機(jī)肥處理，隨著有機(jī)肥施用量的增加，土壤的pH、有機(jī)質(zhì)、有效磷和速效鉀含量無顯著變化，但EC值呈降低趨勢。

2.6 不同施肥處理經(jīng)濟(jì)及肥料效益分析

由表6可知，與農(nóng)民習(xí)慣施肥相比，推薦施肥和有機(jī)肥替代化肥處理的化肥施用量均降低了8.70～454.90 kg/hm2，降幅為0.89%～4666%，肥料成本降低-1174%～50.25%。與推薦施肥處理相比，有機(jī)肥替代化肥處理的化肥施用量降低了15.37%～4616%，綜合考慮各方面經(jīng)濟(jì)因素，有機(jī)肥替代30%化肥處理經(jīng)濟(jì)效益最高，比農(nóng)民習(xí)慣施肥可以增收6 140.38元/hm2。

3 結(jié)論與討論

（1）不同施肥對水稻品質(zhì)指標(biāo)無明顯影響。農(nóng)民習(xí)慣施肥的出糙率、精米率和整精米率均最低，堊白粒率和堊白度最高，有機(jī)肥代替15%化肥氮處理的出糙率、精米率和整精米率均最高，堊白粒率和堊白度均最低。

（2）優(yōu)化施肥可以促進(jìn)水稻產(chǎn)量的增加， 增幅為3.49%～18.43%。優(yōu)化施肥的有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)呈增加趨勢。等施肥量情況下，有機(jī)肥替代化肥產(chǎn)量增加5.63%～1443%，其中70%CF+30%OM處理的產(chǎn)量最高，因此，在該試驗(yàn)條件下，有機(jī)肥替代30%化肥氮可以達(dá)到最高的產(chǎn)量水平。

（3）養(yǎng)分吸收是物質(zhì)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，而物質(zhì)生產(chǎn)又是稻谷產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)［11］。優(yōu)化施肥促進(jìn)氮素、磷素和鉀素的積累量分別增加1.03%～6.21%、16.32%～65.87%和2.11%～19.92%。優(yōu)化施肥條件下，有機(jī)肥替代30%化肥氮的氮素積累量和磷素積累量最大，分別為139.75和216.44 kg/hm2，有機(jī)肥替代15%化肥氮的鉀素積累量最大，為340.46 kg/hm2?；视袡C(jī)肥配施后水稻的養(yǎng)分吸收量較高，因?yàn)橛袡C(jī)肥肥效緩慢釋放，使水稻各生育階段得到更為均衡的礦質(zhì)營養(yǎng)，可以彌補(bǔ)單施化肥作物后期養(yǎng)分不足，提高了水稻的養(yǎng)分積累量［15］。

（4）化肥有機(jī)肥配施可以明顯提高土壤有機(jī)質(zhì)積累。優(yōu)化施肥之后，水稻收獲后，有機(jī)肥替代化肥的土壤有機(jī)質(zhì)呈升高趨勢，EC值呈減低趨勢，堿解氮、有效磷和土壤EC值呈降低趨勢。

（5）優(yōu)化施肥之后，化肥施用量降低了0.89%～46.66%，肥料成本降低-11.74%～50.25%。與推薦施肥處理相比，有機(jī)肥替代化肥的化肥施用量降低了15.37%～46.16%，綜合考慮各方面經(jīng)濟(jì)因素，有機(jī)肥替代30%化肥經(jīng)濟(jì)效益最高，比農(nóng)民習(xí)慣施肥增收6 140.38元/hm2。

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基金項(xiàng)目?? 武漢市財政專項(xiàng)“武漢市化肥和化學(xué)農(nóng)藥減量化技術(shù)研究與應(yīng)用”（HA01）。

作者簡介?? 王素萍（1985—），女，山東德州人，農(nóng)藝師，碩士，從事蔬菜養(yǎng)分資源管理與現(xiàn)代施肥技術(shù)研究。*通信作者，高級農(nóng)藝師，博士，從事養(yǎng)分資源管理與新型肥料研究。