化肥減量施用對浙南雙季稻產量及土壤肥力的影響

張禹，吳學榮，劉曉霞，陳照明

(1.平陽縣農業農村局，浙江 平陽 325400；2.浙江省耕地質量與肥料管理總站，浙江 杭州 310020；3.浙江省農業科學院 環境資源與土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021)

水稻是我國重要的糧食作物之一，對我國糧食安全起到至關重要的作用[1]。施用化肥是水稻增產增收的主要手段之一。農民常通過過量施用化肥來獲取較高的水稻產量。然而過量的施用化肥，尤其是氮肥，會引起地表水富營養化、地下水污染、溫室氣體排放、土壤酸化等一系列環境問題[2-3]。2015年農業部提出“到2020年化肥使用量零增長行動方案”[4]。此外，浙江省提出“探索建立化肥最高使用限量制度”。化肥合理施用是保持土壤健康的重要措施之一。

施用有機肥可以有效地提高土壤肥力、維持土壤生產力、提高作物產量[5]。化肥減量配施有機肥可以減少化肥的投入，同時還能提高作物產量和土壤肥力[6-7]。浙南地區是浙江省重要的雙季稻種植區。該地區近年來水稻生產中存在盲目施肥的現象。因此，本研究旨在探討化肥減量和化肥減量配施有機肥對雙季稻產量、養分吸收和土壤肥力的影響，以期為浙南雙季稻區化肥合理施用提供技術支持和理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2020年在平陽縣昆陽鎮進行，地處亞熱帶濕潤季風性氣候，年降雨量為1 674 mm，年均氣溫為23 ℃。試驗地土壤類型為潴育型水稻土，土屬為洪積泥砂田。試驗地基礎理化性質為pH 5.33，有機質31.4 g·kg-1，全氮 2.1 g·kg-1，堿解氮107.6 mg·kg-1，有效磷7.9 mg·kg-1，速效鉀155 mg·kg-1。

供試早稻、晚稻品種分別為中早39和甬優1540，分別由浙江勿忘農種業公司和寧波種子公司提供。肥料有尿素(N 46%)、過磷酸鈣(P2O512%)、氯化鉀(K2O 60%)和商品有機肥(有機質含量≥45%，N+P2O5+K2O養分含量≥5%)。

1.2 處理設計

設4個處理，分別為不施肥(T1)、常規施肥(T2)、化肥減量17.7%(T3)、化肥減量17.7%+有機肥(T4)。其中：T1不施任何化肥和有機肥；T2為當地常規施肥，全部施用化肥，早稻、晚稻均施基肥N 72.0 kg·hm-2、57.0 P2O5kg·hm-2、57.0 K2O kg·hm-2，分蘗肥N 54.0 kg·hm-2，穗肥N 54.0 kg·hm-2；T3為T2基礎上減施17.7%化肥，全部施用化肥，早稻、晚稻均施基肥N 64.8 kg·hm-2、37.5 P2O5kg·hm-2、42.5 K2O kg·hm-2，分蘗肥N 48.6 kg·hm-2，穗肥N 48.6 kg·hm-2；T4為T3基礎上基肥配施有機肥3 000 kg·hm-2。重復4次，隨機區組排列，小區面積30 m2。每個小區間用水泥板隔開，水泥板高60 cm，埋入土壤30 cm，露出地面30 cm，各小區獨立排灌。早稻于4月15日移栽，4月26日施分蘗肥，5月23日施穗肥，7月10日收獲。晚稻于7月22日移栽，8月6日施分蘗肥，9月1日施穗肥，10月30日收獲。其他田間管理按當地農戶習慣進行。

1.3 測定項目

在2020年早稻、晚稻成熟時采集水稻地上部樣品，裝入尼龍網袋中，帶回實驗室，在105 ℃下殺青30 min，然后在75 ℃下烘至恒重。烘干的樣品人工脫粒分為籽粒和秸稈兩部分，分別稱重，用粉碎機粉碎后過0.15 mm篩。每小區單收、單打、計產。

2020年晚稻收獲后采集土壤(0～20 cm)樣品，挑去石塊和根系，在室內自然風干后過2 mm篩待用。

植物和土壤樣品理化性質檢測參考《土壤農化分析》[8]。植株用H2SO4-H2O2消解，全氮、全磷含量采用流動分析法測定，全鉀含量采用火焰光度法測定。土壤pH采用玻璃電極法測定，有機質采用重鉻酸鉀容量法(外加熱法)測定，全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀分別用凱氏消解蒸餾滴定法、堿解擴散法、Olsen法和CH3COONH4浸提-火焰光度法測定。

1.4 數據處理

采用Excel 2016軟件進行數據處理，用SPSS 22.0軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 對雙季稻產量的影響

由表1可知，與T1不施肥相比，施肥顯著增加了早稻和晚稻的產量，其中，早稻增產69.9%～75.2%，晚稻增產46.1%～54.9%。與T2常規施肥相比，T3、T4處理早稻分別增產1.3%和3.1%；晚稻分別增產6.0%和3.8%。對于周年雙季稻總產量，T3、T4處理較T2處理分別增產3.7%和3.5%。

表1 不同施肥處理對早、晚稻產量的影響

2.2 對雙季稻養分吸收的影響

從表2可以看出，施肥顯著提高了早、晚稻的養分累積量。在早稻季，與T1處理相比，T2～T4處理籽粒N、P2O5、K2O累積量分別提高108.0%～137%、123%～153%和101%～126%；秸稈N、P2O5、K2O累積量分別提高55%～106%、85%～133%和90%～112%。除秸稈氮素累積量外，各施肥處理間籽粒N、P2O5、K2O累積量和秸稈N、P2O5、K2O累積量都沒有達到顯著差異。與T1相比，T2～T4處理顯著提高了早稻總養分累積量；而T2～T4處理間無顯著差異。T2～T4處理晚稻籽粒N、P2O5、K2O累積量都沒有達到顯著差異。秸稈的結果與籽粒相似，T2～T4處理間晚稻養分累積量無顯著差異，但都顯著高于T1處理。T2～T4處理晚稻N累積量較T1處理分別增加127%、139%和157%，P2O5累積量分別增加70%、70%和56%，K2O累積量分別增加72%、94%和114%。

表2 不同施肥處理對早、晚稻養分累積量的影響

2.3 對稻田土壤肥力的影響

由表3可知，T4處理的pH顯著高于T1～T3處理，T1～T3處理間沒有顯著差異。與T1相比，T4處理顯著提高土壤有機質含量，T2～T4處理間土壤有機質沒有顯著差異。各處理土壤全氮和堿解氮含量均沒有顯著差異。T2和T4處理間土壤有效磷含量無顯著差異，但顯著高于T1與T3處理。T4處理的土壤速效鉀含量最高，為113.5 mg·kg-1，且顯著高于T1處理；但與T2和T3處理間沒有顯著差異。

表3 不同施肥處理對土壤肥力的影響

3 小結與討論

適當減少肥料用量是解決我國農業生產中過量施用肥料帶來一系列環境問題的主要途徑。合理減少肥料投入仍可以維持或提高作物產量和土壤肥力[9]。在本研究中，與常規施肥相比，化肥減量處理的早、晚稻產量分別提高了1.3%～3.1%和3.8%～6.0%。蔡炳祥等[3]連續開展4 a化肥減量試驗，在常規施肥量的基礎上減量26%仍可保證水稻產量和維持土壤肥力。

在化肥減量的同時配施有機肥能改善土壤結構、提高土壤肥力和作物產量、減少肥料養分的損失[6,9-11]。陳桂芬等[12]進行化肥減施+油菜秸稈還田試驗研究發現，化肥減施20%+秸稈還田的早、晚稻產量較不還田處理分別增加11.1%和5.2%。本研究顯示，化肥減量配施有機肥與化肥減量處理的雙季水稻產量相近。可能原因是本研究的試驗周期相對較短。但配施有機肥相較純施化肥可以提高土壤pH，降低土壤酸化的風險。施用有機肥能提高土壤有機質含量[5]，這與本研究的結果一致。T4處理的有機質含量較T2、T3處理分別提高4.0%和2.8%。

綜上所述，在浙南雙季稻生產中化肥減量施用能維持水稻產量，保證水稻穩產增產。在化肥減量的基礎上配施有機肥可以提高土壤pH、土壤有機質和速效鉀含量，維持土壤肥力。因此，化肥減量配施一定量有機肥是適宜浙南雙季稻區的綠色生產模式。