不同肥力水平下有機(jī)肥部分替代化肥對(duì)土壤及水稻生長(zhǎng)的影響

摘要" 為分析不同肥力水平下有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)土壤養(yǎng)分及其水稻生長(zhǎng)的影響，本試驗(yàn)設(shè)置低、中和高3種肥力水平地塊進(jìn)行水稻15%有機(jī)肥替代部分化肥試驗(yàn)，測(cè)定有機(jī)質(zhì)和堿解氮等養(yǎng)分，及水稻千粒重、分蘗數(shù)和株高等指標(biāo)，分析養(yǎng)分吸收和肥料投入與產(chǎn)出情況。結(jié)果表明，土壤養(yǎng)分方面，與常規(guī)施肥相比，15%有機(jī)肥替代在中肥力水平地塊上有效磷含量提高24.22%，在高肥力地塊上速效鉀含量明顯增加27.71%；產(chǎn)量方面，在低、中和高肥力水平地塊上的水稻千粒重和產(chǎn)量分別增加0.60、0.51和0.94"g與29、143和55"kg/hm2；養(yǎng)分利用方面，3種肥力水平地塊上，15%有機(jī)肥替代的稻草全鉀含量較常規(guī)施肥分別提高78.08%、28.85%和29.44%；經(jīng)濟(jì)效益方面，15%有機(jī)肥替代節(jié)約肥料成本187.4元/hm2，產(chǎn)值平均增加196.7元/hm2。綜上，在低、中和高肥力地塊上可采取15%有機(jī)肥替代化肥的施肥方式，對(duì)土壤養(yǎng)分增加和水稻增產(chǎn)具有益處。本研究為化肥減量及水稻綠色生產(chǎn)提供參考。

關(guān)鍵詞" 有機(jī)肥替代；水稻；土壤肥力；養(yǎng)分利用

中圖分類(lèi)號(hào)" S511"""""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼" A"""""" 文章編號(hào)" 1007-7731（2025）01-0028-05

DOI號(hào)" 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.01.007

Effects of partial substitution of organic fertilizer for chemical fertilizer on soil and rice growth under different fertility levels

Abstract" To analyze the effects of organic substitution of partial fertilizers on soil properties and rice growth under different fertility levels， a experiment for rice to replace chemical fertilizers with 15% organic fertilizer with low， medium， and high fertility levels was conducted. Nutrients such as organic matter and alkaline nitrogen， as well as indicators such as 1 000-grain weight， tiller number， and plant height of rice were measured to analyze nutrient absorption and fertilizer input and output. The results showed that， in terms of soil nutrient， compared with conventional fertilization， 15% organic fertilizer substitution increased the effective phosphorus content by 24.22% in medium fertility plots， significantly increased the available potassium content by 27.71% in high fertility plots; yield aspect， 1 000-grain weight and yield of rice increased by 0.60， 0.51， and 0.94 g and 29， 143， and 55 kg/hm2， respectively， in plots with low， mediom and high fertility levels; nutrient utilization aspect， the total potassium content of rice straw increased by 78.08%， 28.85%， and 29.44% compared with conventional fertilization on plots with 3 fertility levels， respectively; economic benefits aspect， 15% organic fertilizer substitution saved fertilizer costs by 187.4 yuan/hm2， and the average output value increased by 196.7 yuan/hm2. In summary， the use of 15% organic fertilizer instead of chemical fertilizers could be beneficial for increasing soil nutrients and rice yield in low， medium， and high fertility plots. The research provides references for reducing fertilizer usage and promoting green rice production.

Keywords" organic fertilizer substitution; rice; soil fertility; nutrient utilization

化肥施用對(duì)于保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[1]。化肥的不當(dāng)施用會(huì)導(dǎo)致作物減產(chǎn)，同時(shí)可能造成土壤酸化、水土流失等問(wèn)題[2]。因此，開(kāi)展水稻等重要糧食作物化肥減量研究，不僅是提升農(nóng)業(yè)可持續(xù)性的需要，也是實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)文明建設(shè)的必然選擇[3]。水稻作為一種重要的糧食作物，生長(zhǎng)過(guò)程中施用化肥較多。隨著環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需求，在水稻生產(chǎn)中利用有機(jī)肥替代化肥的研究逐漸增多。有機(jī)肥含有腐植酸、有機(jī)質(zhì)和多種微量元素，有機(jī)肥替代部分化肥不僅能夠快速提供作物生長(zhǎng)所需的氮磷鉀養(yǎng)分，而且可以補(bǔ)充其所需的微量元素[4]。有機(jī)肥的施用在消納有機(jī)廢棄物的同時(shí)，可改善土壤環(huán)境，促進(jìn)養(yǎng)分循環(huán)，推動(dòng)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展[5]。梅婷婷等[6]研究表明，采取減施50%化肥配施有機(jī)肥，水稻產(chǎn)量較單施氮磷鉀肥不會(huì)大幅下降，但對(duì)水稻氮肥利用率產(chǎn)生一定影響。邱詩(shī)春等[7]探究不同有機(jī)肥施用量對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響，結(jié)果表明，當(dāng)秸稈類(lèi)有機(jī)肥施用量為2 500"kg/hm2時(shí)，能夠明顯增加水稻產(chǎn)量，提高水稻凈光合速率。盡管有機(jī)肥替代化肥在水稻生產(chǎn)中表現(xiàn)出諸多益處，如改善土壤健康、降低環(huán)境負(fù)荷及提升農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量等，但在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨成本、技術(shù)等方面的挑戰(zhàn)，同時(shí)在不同肥力的土壤上施用有機(jī)肥的效果也存在差異[8-9]。本研究通過(guò)田間試驗(yàn)，測(cè)定不同肥力水平下有機(jī)肥部分替代化肥后有機(jī)質(zhì)和堿解氮等養(yǎng)分及水稻千粒重、分蘗數(shù)和株高等指標(biāo)，分析養(yǎng)分吸收和肥料投入與產(chǎn)出情況，為化肥減量及水稻綠色生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及材料

試驗(yàn)點(diǎn)位于浙江臨海永豐鎮(zhèn)，121.029 584°E，28.873 419°N，屬亞熱帶季風(fēng)氣候型，溫暖濕潤(rùn)、四季分明。選擇3種肥力的土壤進(jìn)行有機(jī)肥部分替代化肥試驗(yàn)，不同肥力地塊土壤理化性質(zhì)為pH 5.31～5.77，有機(jī)質(zhì)含量13.64～30.81g/kg，堿解氮含量116.10～211.40 mg/kg，有效磷含量9.55～37.50 mg/kg，速效鉀含量29～46 mg/kg。供試肥料：配方肥（N∶P2O5∶K2O為20∶10∶15，江蘇華昌化工股份有限公司）；有機(jī)肥（N 1.7%，P2O5 0.2%，K2O 0.9%，臨海市永豐西北畜牧養(yǎng)殖有限公司糞肥）；尿素（N≥46%，中鹽安徽紅四方肥業(yè)股份有限公司）。供試水稻品種為甬優(yōu)1540。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

每種土壤設(shè)2個(gè)處理，具體處理見(jiàn)表1。處理1：常規(guī)施肥（基肥，450.0"kg/hm2配方肥；追肥，225"kg/hm2尿素）。處理2：15%有機(jī)肥替代（基肥，382.5"kg/hm2配方肥+794"kg/hm2有機(jī)肥；追肥，225"kg/hm2尿素）。田間排列采用日字型設(shè)計(jì)，常規(guī)施肥以當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶(hù)施肥水平為依據(jù)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 土壤養(yǎng)分測(cè)定 在每個(gè)小區(qū)采用五點(diǎn)法進(jìn)行土壤樣品采集，風(fēng)干后研磨過(guò)2"mm篩，并測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量。土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀法測(cè)定；堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；有效磷含量采用鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀含量采用火焰光度計(jì)法測(cè)定。

1.3.2 水稻生長(zhǎng)指標(biāo)和產(chǎn)量測(cè)定 測(cè)定千粒重、分蘗數(shù)和株高；在水稻成熟期進(jìn)行水稻取樣，每個(gè)小區(qū)取3個(gè)樣方（各樣方1"m2）進(jìn)行測(cè)產(chǎn)。

1.3.3 水稻養(yǎng)分測(cè)定 測(cè)產(chǎn)后的水稻分為稻谷和稻草，使用純水分別將其潤(rùn)洗后在105"℃烘箱里殺青30"min，80"℃烘干至恒重，取出磨樣后過(guò)0.25"mm篩，采用濃硫酸—過(guò)氧化氫法消解，其全氮、全磷和全鉀含量分別采用蒸餾法、鉬藍(lán)比色法和火焰光度法進(jìn)行測(cè)定。

1.3.4 肥料投入與產(chǎn)出 肥料投入與產(chǎn)出相關(guān)數(shù)據(jù)按照以下方法計(jì)算：肥料成本（元/hm2）=配方肥單價(jià)（元/kg）×用量（kg/hm2）+尿素單價(jià)（元/kg）×用量（kg/hm2）；產(chǎn)值（元/hm2）=稻谷單價(jià)（元/kg）×產(chǎn)量（kg/hm2）；產(chǎn)出/肥料成本=產(chǎn)值/肥料成本。其中，配方肥單價(jià)2.775元/kg，尿素單價(jià)2.2元/kg，稻谷單價(jià)2.6元/kg。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)結(jié)果的平均值，利用Microsoft Excel 2019和SPSS 25軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

由表2可知，15%有機(jī)肥替代在3種肥力的地塊上均可提高土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮和速效鉀含量。在低水平肥力地塊上，15%有機(jī)肥替代的有機(jī)質(zhì)和堿解氮等土壤養(yǎng)分含量較常規(guī)施肥差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Pgt;0.05）。在中肥力水平地塊上，15%有機(jī)肥替代的有效磷含量較常規(guī)施肥提高24.22%，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Plt;0.05）。在高肥力地塊上，15%有機(jī)肥替代的速效鉀含量較常規(guī)施肥明顯增加27.71%（Plt;0.05）。表明15%有機(jī)肥替代在中、高肥力水平地塊上對(duì)提升土壤養(yǎng)分含量的效果較好。

2.2 對(duì)水稻生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響

由表3可知，在不同肥力水平土壤中進(jìn)行有機(jī)肥替代試驗(yàn)，對(duì)水稻生長(zhǎng)和產(chǎn)量造成一定影響。與常規(guī)施肥相比，15%有機(jī)肥替代在低肥力水平地塊上的水稻千粒重、分蘗數(shù)、株高和產(chǎn)量分別增加0.60"g、2.39個(gè)/株、0.13"cm和29"kg/hm2；中肥力水平地塊上的千粒重、株高和產(chǎn)量分別增加0.51"g、3.86"cm和143"kg/hm2；高肥力水平地塊上的千粒重、分蘗數(shù)和產(chǎn)量分別增加0.94"g、2.67個(gè)/株和55"kg/hm2。表明在3種肥力水平地塊上采取15%有機(jī)肥替代對(duì)水稻千粒重和產(chǎn)量的提高促進(jìn)作用較好。

2.3 對(duì)水稻養(yǎng)分利用的影響

由表4可知，在低肥力水平地塊上采用15%有機(jī)肥替代的水稻稻谷和稻草的全氮、全磷和全鉀含量均有所提升，在中、高肥力地塊上對(duì)水稻養(yǎng)分產(chǎn)生的影響存在差異。3種肥力水平下15%有機(jī)肥替代的稻谷全氮量均高于常規(guī)施肥，表明有機(jī)肥的施入可以在一定程度上促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育；有機(jī)肥的施入能夠提高稻草的全鉀含量，其中3種肥力水平地塊上15%有機(jī)肥替代的稻草全鉀含量明顯高于常規(guī)施肥，分別提高78.08%、28.85%和29.44%，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Plt;0.05）。說(shuō)明15%有機(jī)肥替代在低肥力水平地塊上對(duì)水稻養(yǎng)分利用表現(xiàn)較為穩(wěn)定。

2.4 肥料投入與產(chǎn)出

由表5可知，15%有機(jī)肥替代處理較常規(guī)施肥化肥施用量減少了67.5"kg/hm2，消納畜禽糞便量794.1"kg/hm2，節(jié)約肥料成本187.4元/hm2，產(chǎn)值平均增加196.7元/hm2。常規(guī)施肥模式下平均產(chǎn)出/肥料成本為9.51，有機(jī)替代模式下平均產(chǎn)出/肥料成本為10.78，說(shuō)明15%有機(jī)肥替代一定程度上減少了化肥成本，合理消納了畜禽糞便，同時(shí)增加了作物產(chǎn)量。

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)表明，與常規(guī)施肥相比，有機(jī)肥部分替代化肥明顯提高了土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮和速效鉀含量。林光號(hào)等[10]、張軍等[11]研究發(fā)現(xiàn)，相比于單施化肥，有機(jī)肥替代處理明顯提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，減緩?fù)寥浪峄约疤岣咄寥缐A解氮、有效磷和速效鉀含量，本試驗(yàn)結(jié)果與此基本一致。有機(jī)質(zhì)作為土壤養(yǎng)分的主要來(lái)源之一，具有增加土壤肥力和提高土壤緩沖性的特性[12]。有機(jī)質(zhì)的增加有利于提高土壤中的堿解氮含量，從而提高土壤的氮素供應(yīng)能力。土壤pH的提高，會(huì)降低土壤有效磷含量，有利于緩解常規(guī)施肥可能出現(xiàn)的土壤酸化問(wèn)題[13-14]。本試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥部分替代化肥后的土壤pH較常規(guī)施肥土壤僅有微弱變化，整體呈酸化趨勢(shì)，其對(duì)土壤pH的提高效果不明顯，可能與以往不當(dāng)施用化學(xué)肥料有關(guān)。因此，在后續(xù)追肥中應(yīng)添加適量的磷肥，以保證磷元素的充足供應(yīng)。

氮素是作物增產(chǎn)的重要因素之一，有機(jī)肥、無(wú)機(jī)肥配施能大幅度提高化肥的利用率，通過(guò)提高氮素的利用率來(lái)促進(jìn)作物對(duì)氮素的積累，從而提高作物產(chǎn)量[15-16]。尹彩俠等[17]研究表明，有機(jī)肥替代部分化肥施用后，水稻產(chǎn)量、水稻的氮素累積量、氮肥利用率、水稻氮肥吸收利用率及水稻偏生產(chǎn)力均有所提高；郭喜軍等[18]研究發(fā)現(xiàn)，提高基施氮肥中有機(jī)氮肥的比例，較不施氮肥處理具有一定增產(chǎn)作用，氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)利用效率呈上升趨勢(shì)，較單施化肥具有穩(wěn)產(chǎn)作用。本研究發(fā)現(xiàn)，15%有機(jī)肥替代能夠明顯提高水稻產(chǎn)量和養(yǎng)分利用率，降低其對(duì)氮肥的依賴(lài)，改善土壤質(zhì)量和微生物環(huán)境，促進(jìn)作物根系吸收利用養(yǎng)分，有利于水稻生長(zhǎng)發(fā)育。肥料投入與產(chǎn)出方面，有機(jī)肥替代在減少化肥施用量的同時(shí)，節(jié)約了肥料成本，增加了產(chǎn)值，與樊仙等[19]研究結(jié)果一致。

綜上，15%有機(jī)肥替代化肥可以提高土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮和速效鉀含量；在3種不同肥力水平地塊上對(duì)水稻千粒重和產(chǎn)量的提高促進(jìn)作用較好；在低肥力水平地塊上對(duì)水稻養(yǎng)分利用表現(xiàn)較為穩(wěn)定；減少了化肥成本，合理消納了畜禽糞便，同時(shí)增加了作物產(chǎn)量。在實(shí)際生產(chǎn)中，在低、中和高肥力水平地塊可采取15%有機(jī)肥替代化肥的施肥方式，對(duì)土壤養(yǎng)分增加和水稻增產(chǎn)具有益處。

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