稻油輪作體系施用有機肥對作物產量及土壤綜合肥力的影響

厲寶仙，章日亮，劉曉霞

(1.浙江省農業技術推廣中心，浙江 杭州 310020； 2.蘭溪市土壤肥料工作站，浙江 蘭溪 321100； 3.浙江省耕地質量與肥料管理總站，浙江 杭州 310020)

化肥是糧食的“糧食”[1-3]，在糧食增產、農民增收、農業增效中發揮著不可替代的作用[4]。生產上農戶過度追求高產往往過量投入化肥，據統計，我國化肥施用量為531.9 kg·hm-2，約是世界平均水平的3.9倍，化肥使用強度遠高于世界平均水平[5-6]。長期大量施用化肥導致土壤板結、養分失衡、速效養分含量下降，引起土壤酸化、鹽漬化、肥料利用率下降，農田面源污染加劇[7-9]，嚴重制約著農業的可持續發展。

施用有機肥可在很大程度上改善單施化肥所造成的對土壤和環境的負面影響[10-12]。施用有機肥可顯著提高水果產量、品質及果園土壤質量[13]。菜地施用有機肥后蔬菜產量、品質及土壤綜合肥力顯著提高[14-15]。施用有機肥茶葉產量提高10.8%，茶葉品質、茶園土壤肥力也有顯著改善[16]。在水果、蔬菜、茶葉等經濟作物上施用有機肥的研究多[17]，施用有機肥對糧油作物產量影響的研究較少。水稻、油菜輪作(稻油輪作)是浙江省主要的耕作制之一，稻油輪作面積達118 000 hm-2，占全省耕地總面積的10%左右[18]。為此，本研究以浙江省主要輪作制度稻油輪作為研究對象，探索施用有機肥對水稻、油菜產量及土壤養分含量、容重和pH值的影響，以明確稻油輪作體系提高產量、培肥土壤的適宜有機肥用量。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2015—2018年在蘭溪市游埠街道進行，供試作物為水稻(中浙優1號)和油菜(浙油33)，土壤類型為水稻土，耕作制度一年兩熟制。試驗前土壤基本理化性狀：有機質20.81 g·kg-1，堿解氮110.25 mg·kg-1，有效磷73.41 mg·kg-1，速效鉀108.00 mg·kg-1，容重1.39 g·m-3，pH 5.23。商品有機肥含有機質≥45%，N 4%, P2O52%, K2O 2%。

1.2 處理設計

設5個處理：不施肥對照(CK)；單施化肥(CF)；化肥配施低量有機肥[OF(低)]；化肥配施中量有機肥[OF(中)]；化肥配施高量有機肥[OF(高)]。低、中、高有機肥用量水平分別為4 500、9 000、13 500 kg·hm-2，CF、OF(低)、OF(中)、OF(高)為等氮量處理。施肥按常規進行，即水稻用量折N 168 kg·hm-2，P2O557 kg·hm-2，K2O 127.5 kg·hm-2；油菜用量折N 105 kg·hm-2，P2O545 kg·hm-2，K2O 45 kg·hm-2。隨機區組排列，重復3次。試驗連續進行2年，各小區單灌單排。各處理田間管理措施按照常規栽培進行。

1.3 樣品采集及測定

收獲期測定產量，試驗后采集土樣測定有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀含量，測定土壤容重和pH。

1.4 數據分析

數據采用DPS 2000軟件進行方差分析(ANVOA)和統計分析，平均值間顯著性差異分析采用Duncan’s新復極差法，利用Origin 8.5軟件進行制圖。

2 結果與分析

2.1 對水稻、油菜產量的影響

施肥是影響作物產量的重要因素，由圖1可見，與不施肥對照相比，施肥顯著提高了水稻、油菜產量，單施化肥、化肥配施低量、中量和高量有機肥水稻產量分別較不施肥對照提高47.2%、50.3%、61.7%和60.0%。化肥配施有機肥是提高作物產量的重要措施[19]，與單施化肥相比，化肥配施中量、高量有機肥顯著提高了水稻產量；化肥配施高量有機肥顯著提高了油菜產量。化肥配施中量、高量有機肥水稻產量較單施化肥高9.8%和8.7%，化肥配施高量有機肥油菜產量較單施化肥高20.8%。

柱上無相同小寫字母表示組間差異顯著(P<0.05)。圖2～4同。

2.2 對土壤有機質、堿解氮含量的影響

土壤有機質含量的高低常用于表征土壤肥力水平[20-21]。如圖2所示，施肥處理土壤有機質、堿解氮含量顯著高于不施肥對照；化肥配施低量有機肥土壤有機質含量與單施化肥相近，但化肥配施中量、高量有機肥土壤有機質含量顯著高于單施化肥處理；化肥配施低量有機肥土壤堿解氮含量與單施化肥接近，繼續提高有機肥用量土壤堿解氮含量顯著提高；化肥配施中量、高量有機肥土壤堿解氮含量較單施化肥高21.0%、26.6%。

圖2 稻油輪作體系施用有機肥對土壤有機質、堿解氮含量的影響

2.3 對土壤有效磷、速效鉀含量的影響

施肥是提高土壤有效磷和速效鉀含量的有效手段[22]。如圖3所示，單施化肥及化肥配施有機肥處理土壤有效磷和速效鉀含量顯著提高；與單施化肥相比，化肥配施低量有機肥土壤有效磷和速效鉀含量變化不大；化肥配施中量、高量有機肥土壤有效磷、速效鉀含量均顯著高于單施化肥，其中化肥配施中量、高量有機肥土壤有效磷含量較單施化肥高19.6%、26.4%，速效鉀含量較單施化肥高21.8%、27.5%。

圖3 稻油輪作體系施用有機肥對土壤有效磷、速效鉀含量的影響

2.4 對土壤容重和pH值的影響

土壤容重是衡量土壤質量的重要指標：土壤越疏松多孔，容重越小；土壤越緊實，容重越大。容重大小可反映土壤透氣性、透水性以及保水保肥能力的高低[23]。圖4所示，單施化肥處理土壤容重與不施肥無顯著差異，化肥配施低量有機肥土壤容重變化不大，配施中量、高量有機肥土壤容重顯著降低，其中，化肥配施中量、高量有機肥土壤容重較單施化肥處理降低0.10和0.11 g·m-3。施用有機肥是調節土壤酸堿度的重要手段，配施中、低量有機肥不影響土壤pH值，繼續提高有機肥用量至13 500 kg·hm-2，土壤pH值顯著提高。

圖4 稻油輪作體系施用有機肥對土壤容重和pH的影響

3 討論

有機肥富含氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫等多種養分，施入土壤即能供給植物生長發育所需，又可提高土壤養分含量；此外，有機肥還含有大量的有機物質、微生物，施入土壤后能迅速提高土壤有機質含量和微生物數量，促進土壤難溶礦物質養分的釋放，進一步提高土壤養分含量[11, 24]。本研究結果顯示，施用低量有機肥(4 500 kg·hm-2商品有機肥)土壤養分含量及土壤容重、pH值與單施化肥接近，繼續提高有機肥用量，土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀含量顯著高于單施化肥，土壤容重顯著低于單施化肥處理。

有機肥富含大量有機物質，施入土壤可顯著提高土壤酸堿緩沖性能。長期施用有機肥(牛糞)可增加有機質含量，從而減緩耕層土壤酸化作用[25]。長達18 a的定位試驗[26]表明，施用有機肥(化學肥料配施有機肥和單施有機肥)，土壤pH保持穩定或較試驗開始有所升高，以單施有機肥處理pH升幅最大，升高1.0個單位。有研究[27]指出，有機肥用量600～1 200 kg·hm-2時，對煙株根際土壤pH值的調控作用較為顯著。本研究顯示，施用有機肥影響土壤pH值，且有機肥用量越大土壤pH值越高。4 500～9 000 kg·hm-2有機肥土壤pH值與單施化肥接近，13 500 kg·hm-2有機肥土壤pH值較單施化肥處理高0.56個單位，可能是由于有機肥呈堿性，土壤pH值隨著有機肥用量的增加而提高。

施用有機肥可提高作物產量并改善土壤理化性狀[28-29]。有機肥處理早稻和晚稻平均產量較單施化肥增產3.9%～7.8%，單季稻產量提高20%以上[30]。與茶園常規施肥處理相比，施用牛糞有機肥或豬糞有機肥可使茶葉鮮葉的產量分別增加4.4%和44%以上[31]，陳會鮮等[32]的研究表明，增施生物有機肥可提高食用木薯的光合作用，促進其生長，進而提高塊根產量。本研究結果顯示，施用有機肥有效提高了水稻、油菜產量，可能是由于施用有機肥提高了土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，改善了土壤容重和酸堿度，進而影響了水稻和油菜的生長及產量。

綜上所述，化肥配施低量有機肥對水稻、油菜產量，土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀含量，以及容重和pH值無顯著影響。化肥配施中量(9 000 kg·hm-2商品有機肥)、高量有機肥(13 500 kg·hm-2商品有機肥)顯著提高糧油作物產量及產地土壤綜合肥力。綜合考慮作物產量、土壤肥力和施肥成本等因素，建議糧油輪作體系施用9 000 kg·hm-2商品有機肥。