有機肥氮素20%替代化肥氮素對水稻產量的影響研究

陳愛晶 秦光蔚 （江蘇省鹽城市耕地質量保護站 224002）

水稻是我國最主要的糧食作物，稻谷產量占全國谷物總產的40%以上[1]。肥料是農作物的“糧食”，在農業生產中發揮著不可替代的作用。我國稻田氮肥利用率為30%～35%[2]，低于發達國家的46%～68%，過量施用化學氮肥已成為當前最突出的環境問題之一。有機肥的施用可在很大程度上改善單施化肥對土壤和環境造成的負面影響，有研究表明，有機肥單施或與化肥配施能有效提高土壤有機質含量、增加土壤養分含量、提高土壤酶活性、增加作物產量[3-4]；多篇報道[5-8]指出，有機肥氮可以替代20%～30%的化肥氮，但有機肥肥源不同，效果不一。為此，筆者在水稻上進行了有機肥氮素20%替代化肥氮素的試驗，旨在示范驗證有機肥部分替代化肥的科學性，為化肥減量增效工程的實施提供實例參考和積累技術資料。現將相關試驗結果報道如下。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗點分別位于鹽城市農業經濟開發區步鳳鎮新灶村二組和鹽城市亭湖區股園村三組，供試田塊土壤均為輕鹽黃泥土，土壤養分狀況見表1。供試水稻品種為“揚農1號”，于2016年5月8日播種，6月15日移栽，10月11日分小區單打單收計產。供試肥料為以雞糞為原料的有機肥（含有機質45.26%、氮1.45%、磷3.11%、鉀1.48%）、以菌渣為原料的有機肥（含有機質48.29%、氮1.48%、磷2.98%、鉀1.53%）、尿素（含氮46%）、氯化鉀（含鉀60%）、過磷酸鈣（含磷12%）。

表1 供試田塊土壤基礎理化性質

1.2 試驗設計

每試驗點均設3個處理：（1）100%化肥氮，（2）80%化肥氮20%雞糞有機肥氮，（3）80%化肥氮20%菌渣有機肥氮；兩試驗點的處理編號分別為GY1、GY2、GY3、XZ1、XZ2、XZ3。每處理重復3次，每小區面積100 m2，隨機區組排列。各處理每667 m2氮肥總用量均為純N 21 kg，分基肥、分蘗肥、穗肥3次施用，分別占總氮量的35%、30%、35%；磷、鉀肥用量相同，作基肥一次性施用，每667 m2用量為P2O54 kg、K2O 6 kg，由于有機肥會含部分磷、鉀素，不足部分用化肥補足。

1.3 樣品采集與測定方法

試驗前后分別用不銹鋼土鉆按“S”形采樣法采集耕層（0～20 cm）的混合土樣2 kg，進行土壤常規分析，分析方法參見《土壤農化分析》[9]。在收獲前1周對試驗區水稻進行了產量結構的考查（隨機取10穴），測得株高、有效穗數、每穗粒數、千粒重，收獲時采取單打單收，單獨測產。

2 結果與分析

2.1 有機肥氮20%替代化肥氮對水稻產量結構的影響

由表2可知，2個試驗點各處理間水稻株高和千粒重均無明顯差異，有效穗數和每穗粒數均存在顯著差異，其中菌渣有機肥替代處理的有效穗數和每穗粒數顯著優于雞糞有機肥替代處理。

表2 有機肥氮20%替代化肥氮對水稻產量及其結構的影響

2.2 有機肥氮20%替代化肥氮對水稻產量的影響

本試驗各處理的產量統計分析結果見表2、3、4，方差分析結果顯示，重復間F=1.350＜F0.05和F0.01，表明重復間產量差異不顯著，說明重復具有一定的可靠性。試驗點間F=23.365＞F0.05和F0.01，表明兩試驗點間產量差異達極顯著水平，究其原因：兩試驗點田塊土壤雖同是輕鹽黃泥土、肥力水平相近，但股園村土地已流轉給大戶（管理相對粗放），新灶村土地為農戶自留地（管理精耕細作），兩試驗點的水分管理、病蟲草防控等均不同，故產量有所差異。3個處理間F=153.884＞F0.05和F0.01，表示處理間產量差異達極顯著水平，說明有機肥氮20%替代無機氮未造成水稻減產，反而有助于促進水稻高產；其中，菌渣有機肥比雞糞有機肥的增產效果更明顯，這可能與菌渣、雞糞養分釋放機理不同有關。

表3 試驗結果F測驗

表4 試驗點間產量多重比較(LSD法)

表5 不同施肥處理間產量多重比較(LSD法)

2.3 有機肥氮20%替代化肥氮對土壤養分的影響

由表6可知，與100%化肥氮相比，2個試驗點中80%化肥氮20%有機肥氮處理的土壤有機質、有效磷、速效鉀含量均有不同程度的提升。與處理（1）相比，土壤有機質含量XZ點和GY點處理（2）分別提高6.3%和14.8%，處理（3）分別提高10.4%和32.2%；土壤有效磷含量略有提升，土壤速效鉀含量則差異不明顯。以上結果表明，有機肥氮20%替代化肥氮可改善土壤基礎理化性狀，增加土壤養分含量。

表6 有機肥氮20%替代化肥氮對土壤養分的影響

3 結論與討論

研究表明，減施化肥并合理配施有機肥可確保糧食安全與環境友好，被認為是創造集約與可持續農業雙贏局面的一個重要因素[10]。本試驗結果表明，在等量氮、磷、鉀用量的條件下，80%化肥氮20%有機肥氮更有利于提高水稻產量，這可能是通過提高功能葉的凈光合速率，增加水稻前期干物質積累、有效穗數、每穗粒數來促進水稻高產的[11-12]。有機肥原料不同，水稻增產效果不同，以菌渣為原料的有機肥的增產效果優于以雞糞為原料的有機肥。這是因為有機肥是指來源于植物和（或）動物、經發酵腐熟的含碳有機物料，其功能是改善土壤肥力、提供植物營養、提高作物品質。不同有機肥的特性不同，這就決定了其施入土壤后的礦化行為。相對而言，菌渣有機肥含纖維素、半纖維素較多，C/N高，礦化速度慢，具有持續性和衡穩性，雞糞有機肥礦化速度較快，過程短暫[13]。同時，試驗地土壤均為輕鹽黃泥土，鹽分也是限制水稻高產的一個制約因子，雞糞有機肥鹽分含量高于菌渣有機肥，施入農田后可能造成土壤含鹽量增加，導致水稻增產效果相對降低。土壤肥力是農業可持續發展的資源基礎，有機肥與無機肥配施有利于實現作物增產、穩產，提高化肥利用效率，增進土壤養分的全面供應能力，增強系統穩產性能[14]。土壤有機質是衡量土壤肥力的重要指標，是土壤質量的核心。本試驗結果表明，與100%化肥氮相比，80%化肥氮20%有機肥氮能顯著增加土壤有機質含量，改善土壤基礎理化性狀。

綜上所述，與100%化肥氮相比，80%化肥氮20%有機肥氮在本試驗條件下能顯著增加土壤有機質含量，達到培肥地力的效果，且能增加水稻有效穗數、每穗粒數，從而顯著提高水稻產量；但有機肥原料不同，水稻增產效果不同，以菌渣為原料的有機肥的增產效果好于以雞糞為原料的有機肥。因此，80%化肥氮20%有機肥氮配施模式有一定的可行性，該模式既有利于水稻增產，又能培肥土壤，是一種環境友好型施肥方式，能促進土壤生態系統健康發展，可進一步示范推廣應用。

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