?有機(jī)肥氮替代化肥氮對(duì)水稻產(chǎn)質(zhì)量及土壤養(yǎng)分的影響?

摘要：為了探討有機(jī)肥氮替代化肥氮對(duì)水稻生長(zhǎng)和土壤肥力的影響，設(shè)置不施肥（T1）、常規(guī)施肥（T2）、優(yōu)化施肥（T3）、有機(jī)肥氮替代15%化肥氮（T4）、有機(jī)肥氮替代30%化肥氮（T5）、等氮條件下有機(jī)肥氮替代15%化肥氮（T6）及等氮條件下有機(jī)肥氮替代30%化肥氮（T7）共7個(gè)處理進(jìn)行田間試驗(yàn)，研究有機(jī)肥氮替代化肥氮對(duì)水稻產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成、氮素利用效率、稻米品質(zhì)以及土壤理化性質(zhì)的影響。結(jié)果表明：與T3處理相比，有機(jī)肥氮替代化肥氮處理均顯著增加水稻產(chǎn)量，其中以T7處理效果最好；T5和T7處理的水稻有效穗數(shù)比T3處理分別顯著增加了10.9%和13.3%；與T3處理相比，T7處理的水稻偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)效率均得到了顯著增加；與T1處理相比，施肥處理均顯著提高了水稻的整精米率，增加幅度為1.29～2.87個(gè)百分點(diǎn)；相比T3處理，T7可以顯著增加8.3%的水稻蛋白質(zhì)含量；同時(shí)，與T3處理相比，T7處理會(huì)增加土壤堿解氮和有效磷含量。綜上，等氮條件下有機(jī)肥氮替代30%化肥氮是一種合理的施肥模式，適合推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：有機(jī)肥氮替代化肥氮；化肥；水稻；產(chǎn)量；品質(zhì)；土壤養(yǎng)分

中圖分類號(hào)：S143 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-060X（2024）07-0039-04

Replacing Chemical N Fertilizer by Manure Improves the Yield and Quality of Rice and Soil Fertility

ZENG Peng1，HU Dong-sheng2，LUO Xi-zhe1，ZHANG Hao-dong1，HUANG Meng-jiao1，XIE Gui-xian1，3

（1. College of Resources， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， PRC; 2. Jingzhou County Bureau of Agriculture

and Rural Affairs， Jingzhou 418400， PRC; 3. National Engineering Research Center for Efficient Utilization of Soil and

Fertilizer Resources， Changsha 410128， PRC）

Abstract： This study aims to investigate the effects of replacing chemical N fertilizer by manure on rice growth and soil fertility. Field experiments were carried out with seven treatments： no fertilizer （T1）， conventional fertilizer （T2）， optimized fertilizer （T3）， manure replacing 15% chemical N fertilizer （T4）， manure replacing 30% chemical N fertilizer （T5）， manure replacing 15% chemical N fertilizer under isonitrogen conditions （T6）， and manure replacing 30% chemical N fertilizer under isonitrogen conditions （T7）. The rice yield， yield components， nitrogen use efficiency， rice quality， and soil physicochemical properties in each treatment were determined. The results showed that compared with T3， replacing chemical N fertilizer with manure significantly increased the rice yield， and T7 had the best effect. Compared with T3， T5 and T7 increased the effective panicle number by 10.9% and 13.3%， respectively. Compared with T3， T7 increased the partial factor productivity and agronomic nitrogen efficiency of rice. Compared with T1， other treatments increased the head rice rate by 1.29%-2.87%. Compared with T3， T7 increased the rice protein content by 8.3% and it meanwhile increased the available nitrogen and available phosphorus in soil. In conclusion， replacing 30% chemical N fertilizer with manure under isonitrogen conditions is a fertilization mode suitable for application and popularization.

Key words： replacing chemical N fertilizer by manure; chemical fertilizer; rice; yield; quality; soil nutrients

引用格式：曾鵬，胡東升，羅熙哲，等. 有機(jī)肥氮替代化肥氮對(duì)水稻產(chǎn)質(zhì)量及土壤養(yǎng)分的影響[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024（7）：39-42.

DOI：10.16498/j.cnki.hnnykx.2024.007.008

收稿日期：2024-03-20

基金項(xiàng)目：湖南省綠色種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)試點(diǎn)項(xiàng)目（湘農(nóng)聯(lián)〔2021〕50號(hào)）

作者簡(jiǎn)介：曾鵬（1999—），男，湖南常德市人，碩士研究生，主要從事施肥技術(shù)研究。

通信作者：胡東升，謝桂先

水稻是我國(guó)的主要糧食作物，我國(guó)有超過三分之二的人口食用稻米[1]。為了提高產(chǎn)量，在水稻種植過程中，農(nóng)民會(huì)大量施用化肥，但對(duì)有機(jī)肥的施用極少[2]。長(zhǎng)期施用化肥會(huì)導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降[3]。同時(shí)，化肥的長(zhǎng)期投入會(huì)降低作物抗逆性，也會(huì)增加作物感染病蟲害的幾率，進(jìn)而降低農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)[4]。已有的研究結(jié)果表明，單施有機(jī)肥能提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，但是會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)分供應(yīng)緩慢，不能及時(shí)供給作物[5]，進(jìn)而造成作物產(chǎn)量的降低。前人的研究結(jié)果表明，有機(jī)肥和無機(jī)肥配合施用在能培肥土壤的同時(shí)，也能維持作物的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)[6]。此外，有研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)肥部分替代化肥能夠有效促進(jìn)土壤碳循環(huán)，提高土壤肥力，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物可持續(xù)性高產(chǎn)[7]。在2015年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部提出了2020年全國(guó)化肥使用零增長(zhǎng)計(jì)劃。因此，有機(jī)肥替代化肥這種合理的施肥模式勢(shì)在必行。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)以湘南地區(qū)水稻為研究對(duì)象，以田間試驗(yàn)為基礎(chǔ)，探討在有機(jī)肥氮替代不同比例化肥氮對(duì)水稻產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤養(yǎng)分的影響，以期為湘南地區(qū)水稻種植合理施肥提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2022年在湖南省靖州苗族侗族自治區(qū)渠陽鎮(zhèn)林源村進(jìn)行，試驗(yàn)田前茬作物為油菜。試驗(yàn)區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)區(qū)，氣候溫和，年平均氣溫

16.8℃，熱量豐富，年活動(dòng)積溫為4 976.1～6 165.8℃，

年平均降水量1 146.3～1 611.4 mm。

1.2 試驗(yàn)材料

供試土壤為石灰?guī)r發(fā)育的黃泥田，土壤的基本理

化性質(zhì)如下：pH值為6.8，有機(jī)質(zhì)含量為29.1 g/kg，堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別為150.36、16.3和120.61 mg/kg，全氮、全磷和全鉀含量分別為1.71、0.51和14.2 g/kg，陽離子交換量為17.8 cmol/kg，土壤容重為1.1 g/cm3。供試水稻品種為“耘兩優(yōu)玖48”。供試有機(jī)肥為豬糞堆肥，N、P2O5和K2O含量分別為1.44%、1.88%和1.68%。化肥為尿素（N含量為46%）、過磷酸鈣（P2O5含量為16%）和氯化鉀（K2O含量為60%）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)7個(gè)處理：不施肥（T1）、常規(guī)施肥（T2）、優(yōu)化施肥（T3）、有機(jī)肥氮替代15%化肥氮（T4）、有機(jī)肥氮替代30%化肥氮（T5）、等氮條件下有機(jī)肥氮替代15%化肥氮（T6）、等氮條件下有機(jī)肥氮替代30%化肥氮（T7）。小區(qū)面積為20 m2（5 m×4 m），隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。T3、T4和T5處理的氮磷鉀施用量相等。T3、T6和T7處理的氮肥施用量相等，T6和T7處理有機(jī)肥磷鉀養(yǎng)分不折算，化學(xué)磷鉀肥施用量與T3處理相等。T2處理N、P2O5和K2O施用量分別為160、56和105 kg/hm2，T3、T4和T5處理N、P2O5和K2O施用量分別為150、54和112.5 kg/hm2。堆肥和磷肥全部作基肥；化學(xué)氮肥和鉀肥60%作基肥，40%作分蘗肥。水稻于2022年5月15日育秧，6月17日移栽，10月8日收割。水稻栽植株行距為20 cm×23.31 cm，栽植密度1.43萬株/667m2。其他栽培管理按照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)方法進(jìn)行。

1.4 指標(biāo)測(cè)定

1.4.1 水稻產(chǎn)量測(cè)定 在水稻收割前1 d每小區(qū)隨機(jī)

取10株水稻用于考種，小區(qū)單獨(dú)收割測(cè)定水稻產(chǎn)量。

1.4.2 水稻品質(zhì)測(cè)定 （1）水稻蛋白質(zhì)的測(cè)定。將稻谷用小型精米機(jī)和粉碎機(jī)加工成米粉后過100目篩，用于稻米品質(zhì)測(cè)定。水稻全氮含量采用凱氏定氮法測(cè)定，全氮含量乘以換算系數(shù)5.95即為水稻蛋白質(zhì)含量[8]。

（2）水稻出糙率和精米率的測(cè)定。取稻谷試樣100 g，在糙米機(jī)上脫殼，然后稱取糙米重量，用于出糙率的測(cè)定。出糙率（%）=糙米質(zhì)量/稻谷試樣重量×100。將已稱重的糙米試樣放在碾磨機(jī)上碾磨5～10 min，使米皮去凈。然后取出精米，用直徑1.0 mm圓孔篩篩去米糠，待精米冷卻至室溫后稱出重量。精米率（%）=精米重量/稻谷試樣重量×100。

（3）稻米堊白粒率和堊白度的測(cè)定。將稻谷加工成大米，從大米試樣中隨機(jī)數(shù)取整精米100粒，揀出有堊白的米粒（粒數(shù)n）。堊白粒率（%）=堊白米粒數(shù)/100×100。再從揀出的堊白米粒中，隨機(jī)取10粒（不足10粒者按實(shí)有粒數(shù)?。瑢装酌琢Ｆ椒?，正視觀察，逐粒目測(cè)堊白投影面積占整米粒投影面積的百分率，并計(jì)算其平均值，即為堊白米粒堊白大小的數(shù)值（%）。重復(fù)2次取平均值為堊白大小。堊白度（%）=米粒中堊白部位投影面積/米粒投影面積×100。

1.4.3 氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)效率 根據(jù)施氮量計(jì)算氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)利用率：氮肥偏生產(chǎn)力（kg/kg）=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量，氮肥農(nóng)學(xué)利用率（kg/kg）=（施氮區(qū)產(chǎn)量?不施氮區(qū)產(chǎn)量）/施氮量。

1.4.4 土壤養(yǎng)分測(cè)定 水稻收獲后，在每個(gè)小區(qū)按照“S”形采樣方法采集0～20 cm土壤樣品，經(jīng)混勻風(fēng)干過篩后測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷和速效鉀含量[9] 。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并通過SPSS 22.0來對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)肥替代化肥對(duì)水稻產(chǎn)量及氮肥利用率的影響

由表1可知，相比T1處理，各施肥處理均顯著增加了水稻產(chǎn)量（P＜0.05）。T2和T3處理的水稻產(chǎn)量差異不顯著。相比T3處理，有機(jī)肥氮替代化肥氮處理均顯著增加了水稻產(chǎn)量，提高幅度為6.1%～

49.6%，其中以T7處理效果最好。相比T1處理，各施肥處理均顯著增加了水稻的有效穗數(shù)；與T3處理相比，T5和T7處理的水稻有效穗數(shù)分別顯著增加了10.9%和13.3%。與T1處理相比，各施肥處理均顯著增加了水稻的穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重，但是各施肥處理間差異不顯著。相比T3處理，T5和T7處理的水稻偏生產(chǎn)力分別顯著增加了15.5%和19.5%。與優(yōu)化處理相比，T7處理的氮肥農(nóng)學(xué)效率顯著增加了18.4%。

2.2 有機(jī)肥替代化肥對(duì)水稻加工品質(zhì)的影響

從表2可知，相比T1處理，各施肥處理均顯著增加了水稻的糙米率（P＜0.05），其中以T7處理增加最為明顯，達(dá)到了10.51個(gè)百分點(diǎn)。各處理的精米率不存在顯著差異。與T1處理相比，施肥處理均顯著提高了水稻的整精米率，增加幅度為1.29～2.87個(gè)百分點(diǎn)。

2.3 有機(jī)肥替代化肥對(duì)水稻外觀和食味品質(zhì)的影響

如表3所示，水稻的堊白度表現(xiàn)為T1處理最大，并且顯著高于各施肥處理，各施肥處理之間的堊白度沒有顯著差異（P＜0.05）。各處理的堊白粒率不存在顯著差異，表明施肥對(duì)水稻的堊白粒率沒有影響。相比T1處理，各施肥處理顯著增加了水稻中蛋白質(zhì)含量。與T3處理相比，T7處理水稻中蛋白質(zhì)含量顯著增加了8.3%，表明有機(jī)肥氮替代合理比例的化肥氮可以改善稻米的食味品質(zhì)。

2.4 有機(jī)肥替代化肥對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

由表4可知，各處理的土壤pH值和全鉀含量均不存在顯著差異（P＜0.05）。與T1處理相比，T7處理的有機(jī)質(zhì)、全氮和全磷含量分別增加了28.3%、

13.6%和22.6%。相比T3處理，有機(jī)肥氮替代化肥氮處理的土壤堿解氮含量均得到顯著增加，其中以T5和T7處理的土壤堿解氮含量增加幅度最大。與T3處理相比，T5和T7處理的有效磷含量顯著增加了34.5%和38.0%。相比T2處理，T5和T7處理的土壤速效鉀含量顯著增加了59.1%和73.7%；此外，在氮肥施用量相等的情況下，各施肥處理的土壤速效鉀含量不存在顯著差異。綜上，有機(jī)肥氮替代化肥氮在一定程度上可以改善土壤質(zhì)量，增加土壤養(yǎng)分含量。

3 討論與結(jié)論

研究結(jié)果表明，與優(yōu)化施肥處理相比，有機(jī)肥氮替代化肥氮處理可以顯著增加水稻產(chǎn)量，這與田苗等[10]的研究結(jié)果一致，這是因?yàn)橛袡C(jī)肥的施用會(huì)增加根系微生物的活動(dòng)，促進(jìn)水稻對(duì)養(yǎng)分的吸收轉(zhuǎn)化，提高水稻養(yǎng)分的積累和利用效率[11-12]，進(jìn)而增加水稻產(chǎn)量。前人的研究結(jié)果也表明了有機(jī)肥替代化肥處理可以提高作物產(chǎn)量。侯紅乾等[13]研究表明有機(jī)無機(jī)肥配施處理的水稻產(chǎn)量均高于單施化肥處理，并且有利于提高水稻增產(chǎn)效果和穩(wěn)產(chǎn)性能。有機(jī)肥替代化肥土壤氮素供應(yīng)有很好的改善作用，并協(xié)調(diào)水稻氮素吸收過程，從而達(dá)到水稻穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的效果[14]。此外，研究結(jié)果也表明，有機(jī)肥氮替代30%化肥氮和等氮條件下有機(jī)肥氮替代30%化肥氮處理的水稻有效穗數(shù)顯著高于優(yōu)化施肥處理，這與Xie等[5]的研究結(jié)果一致。

經(jīng)研究可知，相比優(yōu)化施肥處理，有機(jī)肥氮替代化肥氮處理水稻的精米率和整精米率均不存在顯著差異，這與前人的研究結(jié)果一致，李冠男等[15]基于長(zhǎng)期定位試驗(yàn)結(jié)果表明，有機(jī)肥配施氮磷鉀肥和秸稈配施氮磷鉀肥處理的水稻精米率和整精米率均與氮磷鉀肥配施處理不存在顯著差異。研究結(jié)果表明，有機(jī)肥氮替代化肥氮處理水稻的堊白度和堊白粒率與優(yōu)化施肥處理相比不存在顯著差異，這與前人的研究結(jié)果存在差異。在長(zhǎng)期定位試驗(yàn)上，相比氮磷鉀肥配施處理，有機(jī)肥配施氮磷鉀肥和秸稈配施氮磷鉀肥處理可以顯著增加水稻的堊白度和堊白粒率，這是因?yàn)橛袡C(jī)肥施用或秸稈還田延緩了化肥的肥效，導(dǎo)致水稻生殖期土壤仍保持著較高的氮素含量，過高的氮素會(huì)增加稻米的堊白度，降低稻米的外觀和品質(zhì)[15]。出現(xiàn)這種差異是因?yàn)檠芯繉儆诙唐谠囼?yàn)，土壤中氮素含量還沒有得到顯著上升，因而對(duì)稻米的外觀品質(zhì)還沒有造成明顯影響。與優(yōu)化處理相比，等氮條件下有機(jī)肥氮替代30%化肥氮可以提高水稻的蛋白質(zhì)含量，這表明有機(jī)肥氮替代化肥氮處理下養(yǎng)分的緩慢釋放會(huì)使水稻在重要的生長(zhǎng)時(shí)期得到充足的養(yǎng)分供給[16]，更有利于水稻蛋白質(zhì)含量的提高。

經(jīng)研究可知，相比優(yōu)化施肥，有機(jī)肥氮替代30%化肥氮和等氮條件下有機(jī)肥氮替代30%化肥氮處理的土壤堿解氮和有效磷含量均得到了顯著增加，這是因?yàn)樵谟袡C(jī)肥氮替代化肥氮的處理下，有機(jī)肥中的養(yǎng)分的釋放是一個(gè)緩慢進(jìn)入土壤的過程[16]，因而在水稻收獲時(shí)，有機(jī)肥氮替代30%化肥氮和等氮條件下有機(jī)肥氮替代30%化肥氮處理的土壤堿解氮和有效磷含量有了明顯的提升。

綜上，與優(yōu)化施肥處理相比，等氮條件下有機(jī)肥氮替代30%化肥氮處理不僅可以增加水稻產(chǎn)量和氮素利用效率，還可以提高水稻的蛋白質(zhì)含量，此外，等氮條件下有機(jī)肥氮替代30%化肥氮處理也會(huì)增加土壤堿解氮和有效磷含量。因此在實(shí)際生產(chǎn)過程中，等氮條件下有機(jī)肥氮替代30%化肥氮更適合推廣和應(yīng)用。

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（責(zé)任編輯：肖彥資）