有機無機肥配施對稻麥產量及土壤質量的影響

丁煥新，吳錫棋，陸陽

(1.蘇州市耕地質量保護站，江蘇 蘇州 215011；2.張家港市耕地質量保護站，江蘇 張家港 215600)

施肥是作物增產最有效的途徑，已有試驗[1]表明，化肥對我國糧食產量的貢獻率在40%左右。實際農業生產中普遍存在為追求高產而大量施用化肥的現象，從而導致了土壤理化性狀變差、農業環境變差及農產品品質降低等一系列問題[2]。近年來，有機肥替代部分化肥已成為化肥減量增效和土壤改良提質工作的一個重要手段。目前，有機肥替代部分化肥在農作物生長和土壤改良等方面已有大量研究[3-9]。高菊生等[10]通過長期定位試驗發現，施用有機肥能增加水稻干物質量，提高結實率，增加千粒重。王校輝[11]研究表明，有機肥替代10%化肥可提高小麥穗數、穗粒數、產量及面筋質含量等指標，總體產質量及經濟效益最優。趙軍等[12]研究發現，有機肥替代部分化肥能增加土壤微生物生物量碳、氮量，還能提高土壤細菌多樣性，顯著改變細菌群落結構。本研究采用有機肥部分替代化肥的方法，設計有機肥不同配比梯度，明確不同用量有機肥配施化肥對稻麥周年農作物生長、產量及土壤質量的影響，以期為耕地保護提供一定的理論依據，并為現代農業高質量發展提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗在張家港市樂余鎮進行，試驗田有機質37.08 g·kg-1，全氮1.96 g·kg-1，速效磷25.68 mg·kg-1，速效鉀114.52 mg·kg-1，pH為7.38。供試有機肥料為商品有機肥(N 2.14%、P2O52.84%、K2O 2.36%)，無機肥料為尿素、過磷酸鈣、氯化鉀。供試品種水稻為常農粳5號，小麥為揚麥13號。

1.2 處理設計

設7個處理，有機氮∶無機氮，處理F1為0∶100，處理F2為15∶85，處理F3為35∶65，處理F4為50∶50，處理F5為55∶45，處理F6為75∶25，處理F7為100∶0。各處理施肥總量相同，氮肥施用總量水稻330 kg·hm-2，小麥225 kg·hm-2。小區面積2 m2，隨機區組排列，重復3次。小區間筑田埂，用防水塑料薄膜覆蓋，分別設進水口和排水口，以防水肥相互滲透，試驗區外設置保護行。各處理水稻季有機肥全作基施(5月30日)，氮化肥按基肥∶1次蘗肥(6月13日)∶2次蘗肥(6月25日)∶長粗肥(7月14日)4∶1∶1∶4施用，磷、鉀肥全部用作基肥。小麥季有機肥全作基施(11月5日)，化肥按基肥、越冬肥(12月26日)和返青拔節肥(3月7日)進行施用。常規田間管理與當地種植戶習慣保持一致。

1.3 樣品采集與測定

土壤樣品分別于試驗前(A)、水稻收獲后(B)和小麥收獲后(C)采集，各處理小區按“S”形采樣路線，采用取土鉆采集0～20 cm耕作層土壤，混合樣品風干、研磨、過篩后備用。

各處理小區分別在水稻和小麥成熟期隨機取樣進行考種。實收、實曬，分區計產。

2 結果與分析

2.1 對水稻產量及其構成因素的影響

有機無機不同配施比例對水稻產量及其構成因素有一定的影響。有效穗處理F1最高，比其他處理增加15.0萬～63.0萬·hm-2(表1)。每穗總粒數大體呈先增加后減少的趨勢，最高為處理F5，最低為處理F1，F5較F1增加13.1%。千粒重差異不明顯，最高為處理F4。結實率大體呈逐漸增加的趨勢，處理F7的結實率最高。

表1 不同處理對水稻產量及其構成因素的影響

圖1看出，水稻產量隨著有機氮比例的增加呈現先增加后減少的趨勢，處理F5產量最高，較處理F1增產9.4%，處理F7產量最低，較F1減產20.2%。與F1相比，其他處理增產的主要原因是提高了每穗總粒數和結實率。

圖1 有機氮所占比例與水稻產量的關系

2.2 對小麥產量及經濟性狀的影響

由表2可知，處理F3小麥產量最高，較處理F1增產5.7%，處理F4～F7小麥產量出現不同程度的降低，呈下降趨勢(圖2)。處理F7產量最低，較處理F1減產21.1%。各處理間每穗實粒數和千粒重差異不大，小麥減產的主要原因是有效穗的降低。

表2 不同處理對小麥產量及其構成因素的影響

圖2 有機氮所占比例與小麥產量的關系

2.3 對土壤肥力的影響

從圖3可見，與處理F1相比，采用有機無機肥料配施處理土壤有機質含量整體提高，處理F6和F7土壤有機質增長最大，約增加20%，其次為處理F4，增長14%。處理F1試驗前后土壤有機質含量變化不大。

圖3 不同處理對土壤有機質的影響

圖4～6可見，通過有機無機肥料配施處理，各處理土壤全氮、速效磷和速效鉀含量均有提升，處理F2～F7稻麥兩季作物種植后，全氮提升了10.7%～44.5%，速效磷提升了7.6%～31.9%，土壤速效鉀提升了6.9%～46.7%。其中，處理F4有機質、全氮、速效磷和速效鉀含量整體明顯上升，漲幅較大。

圖4 不同處理對土壤全氮的影響

圖5 不同處理對土壤速效磷的影響

圖6 不同處理對土壤速效鉀的影響

3 小結與討論

有機無機肥配施有利于提高雙季水稻葉片保護性酶活性和光合特性，促進植株干物質積累和改善產量構成因素，從而增加水稻產量[13-14]。在等氮量替代條件下，50%有機肥替代化肥，保證水稻高產的同時，氮肥利用率顯著提升[15]。在有機氮替代55%無機氮時，水稻產量最高，且提高氮肥利用率[16]。商品有機肥替代基肥氮的比例為30%和45%時，與CK相比，小麥實測單位面積產量顯著提高[17]。本試驗結果表明，本地區稻麥輪作情況下，55%有機氮肥替代處理水稻產量最高，35%有機氮替代處理小麥產量最高。有機無機配施能夠提高土壤的有機質含量和土壤養分有效性[10,18-19]。施用有機肥可以部分替代化肥而不影響稻麥產量，氮肥用量可被替代64%, 而磷肥和鉀肥可被有機肥完全替代[20]。本試驗發現，有機無機配施一定程度保持穩產和增產的條件下，還提高了土壤有機質和養分含量。基本證明了張家港砂壤地區通過有機肥氮替代部分化肥的方式是切實可行和有效的。由于張家港地處長江下游南岸，特別是圩田和近江邊的地區，土壤耕種歷史短，土壤質地以砂壤為主，土壤保肥性較差，可以堅持有機無機肥配施，逐步改善耕地質量。

此外，建議通過長期定位試驗，進一步明確本地區稻麥輪作系統下，有機肥配施適宜比例和土壤改良成效。強化監測工作，有效防范長期施用有機肥可能導致的土壤環境污染風險，切實為農業高質量發展提供可靠理論支撐。