炭基復合肥對水稻植物學性狀及產量的影響

白懷瑾，鄭云峰，郭 蘭，楊宜紅，岳振平

（河南省濮陽市農業科學院，河南 濮陽 457000）

中華人民共和國國家統計局發布的2015～2019 年我國農用化肥施用量統計數據顯示，近5 年來我國化肥施用總量呈逐年下降趨勢，其中2019 年化肥施用總量為5 403.59 萬t，比2015 年下降11.45%[1]，說明我國在農業生產中切實實施了國家農業農村部減肥減藥的行動。氮、磷、鉀肥是河南濮陽地區農田施用最普遍的化肥，但肥料利用率很低。2020 年中華人民共和國農業農村部發布秸稈炭基肥利用增效技術，該技術具有減肥增效作用，是一種利國利民利生態的新型生態綠色環保型肥料[2]。

炭基復合肥以生物質炭為基質，通過高溫熱解炭化形成富含羥基、羧基等含碳量豐富、穩定的固態物質，并添加有機、無機質配制而成。它的作用機理是利用生物質炭的多孔性能以及較強的吸附能力，結合各種養分和有益微生物，具有改善土壤團粒結構、增強微生物活性、提高肥料利用率、凈化土壤微生態環境等功效[3，4]。姜濤等研究表明，在根際干物質形成期，炭基肥處理的干物質累積量和累積速率比對照和復合肥處理大；另外，炭基肥處理作物功能葉SPAD 值在不同生育期均高于復合肥和對照處理，說明炭基肥有利于葉片在生育后期保持較高的葉綠素含量，延長葉片功能期，防止早衰[5]。樊鵬飛等研究了滴灌減氮下生物炭基肥對植煙土壤無機氮組分含量的影響，結果顯示，與常規對照處理相比，中高添加量的生物炭基肥能延緩硝態氮的淋失時間，顯著提高土壤硝態氮含量；與對照相比，滴灌下施用生物炭基肥能顯著提高移栽中后期土壤的銨態氮、堿解氮、無機氮、全氮含量，且滴灌下施用生物炭基肥處理的作物農藝性狀指標基本上均高于對照處理[6]。楊天昱研究表明，施加生物炭基肥有利于稻田土壤物理性狀的改良、化學性質的改善，且可促進水稻產量的提高[7]。

為進一步明確炭基復合肥對水稻生長的影響，本研究以水稻品種新豐2 號為試驗材料，分析炭基復合肥對水稻株高、莖粗、穗長、分蘗等植物學性狀和穗粒數、結實率、千粒重等產量構成因素的影響，以期為炭基復合肥在水稻生產上的實際推廣應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗于2018 年5 月～11 月在河南省濮陽縣國升農機專業合作社內進行。示范地地勢平坦，肥力均勻。

1.2 供試材料

供試水稻品種為新豐2 號。

供試肥料為秸稈生物質炭基復合肥，尿素、磷鉀肥均為市購。

1.3 試驗設計

試驗共設5 個處理，3 次重復，處理小區面積13 m2。精確施肥量，不同處理間通過聚氯乙烯（PVC）或筑梗等措施進行隔離，以避免水肥流串影響結果準確性，各處理間除施肥外其他田間管理措施相同，具體見表1。

表1 不同處理施肥用量

1.4 測定內容與方法

于9 月30 日對各處理水稻的株高、莖粗、穗長和單株分蘗數進行測量;于10 月6 日對各處理水稻分別進行收割，并對各處理水稻的穗粒數、空粒數、結實率、千粒重等產量構成因素及產量進行統計。

1.5 數據分析

試驗數據采用Microsoft Excel 2010 和SPSS 20.0 統計分析軟件進行統計與分析，采用單因素分析、多重比較（LSD 法）進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對水稻植物學性狀的影響

由表2 可以得出，與對照相比，撒施炭基復合肥的各處理均可改善水稻的植物學性狀，但不同處理的改善程度略有不同。處理1 的水稻株高、莖粗、穗長、單株分蘗數分別較CK 高7.19%、15.96%、14.77%、84.25%;處理2 的水稻株高、莖粗、穗長、分蘗數分別較CK 高4.94%、9.55%、7.23%、23.62%;處理3 的水稻株高、莖粗、穗長、單株分蘗數分別較CK 高2.41%、1.81%、15.07%、46.46%;處理4 的水稻株高、莖粗、穗長、單株分蘗數分別較CK 高2.67%、11.37%、20.80%、24.41%。

表2 不同處理對水稻植物學性狀的影響

2.2 不同處理對水稻成產因素的影響

由表3 可以看出，處理1 的水稻穗數、穗粒數、千粒重分別較CK 高3.30%、4.86%、0.46%，空粒數、結實率分別較CK 降低30.29%、0.11%；處理2 的水稻穗數、穗粒數、結實率、千粒重分別較CK 高2.49%、3.28%、0.21%、0.38%，空粒數較CK低24.20%；處理3 的水稻穗數、穗粒數、千粒重分別較CK 高1.87%、3.17%、0.31%，空粒數較CK 降低23.19%，而結實率與CK 一致；處理4 的穗粒數、結實率、千粒重分別比CK 高1.36%、1.06%、0.12%，穗數、空粒數分別比CK 低1.87%、38.70%。說明與CK 相比，處理1、處理2、處理3 均具有增加水稻穗數、穗粒數、千粒重和降低空粒數的優勢，其中處理1 的優勢最明顯；處理4 在降低空粒數、增加結實率方面優勢最佳。

表3 不同處理對水稻成產因素的影響

2.3 不同處理對水稻產量的影響

從表4 可以看出，水稻產量由高到低排序為處理1>處理2>處理3>處理4>CK，處理1、處理2、處理3、處理4 分別較CK 顯著增產10.17%、7.95%、7.58%、6.92%。水稻產量方差分析結果詳見表5。

表4 不同處理水稻產量多重比較結果

表5 水稻產量方差分析

3 結論

試驗結果表明，在一定條件下，相比常規施肥，在水稻上施用秸稈生物炭基復合肥料能夠對水稻的株高、莖粗、分蘗數、穗數、平均穗粒數、結實率、空粒數等指標有所改善，進而增加水稻的產量。這與王麗[8]的研究結果相一致，說明炭基復合肥能部分替代緩釋復合肥。綜上所述，在水稻上施用炭基復合肥能夠促進水稻生長發育，改善水稻的產量構成因素，進而有助于穩產增產。炭基復合肥適宜在濮陽水稻種植區進一步推廣應用。

4 討論

水稻的產量是決定其經濟效益的重要因素，而經濟性狀是決定產量的關鍵因子。本研究結果表明，與對照相比，施用炭基復合肥的處理均減少了氮、磷、鉀的施用量[8，9]，提高了肥料利用率且有助于穩產增產，提高經濟效益，在農業生產中具有較大的推廣應用潛力[10]。不同炭基復合肥處理間的水稻產量及植物學性狀指標存在明顯差異，但炭基復合肥的具體作用機理[11-13]以及對推廣地土壤質量[14-17]、增加土壤微生物活力[18-20]、重金屬污染水稻田所生產稻谷米質[21-23]等的影響還有待進一步深入研究。