西蘭花廢棄物不同還田量對水稻生長、產(chǎn)量及氮肥利用率的影響

張中熙，陳劍，齊文，王旭輝，項(xiàng)玉英*

(1.臺(tái)州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 臨海 317000；2.臺(tái)州市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，浙江 臺(tái)州 318000)

臺(tái)州市自1989年開始引進(jìn)試種西蘭花，2003年后西蘭花種植面積就穩(wěn)定在6.7×103hm2左右，約占浙江省西蘭花種植面積的60%，占全國西蘭花種植面積的25%，是全國最大的冬春西蘭花生產(chǎn)中心[1-3]。臺(tái)州市每年收獲的西蘭花中，有1/3以上用于速凍加工，加工過程產(chǎn)生的莖葉、花球等廢棄物年均約5萬t，這部分廢棄物產(chǎn)生時(shí)間集中且數(shù)量巨大，它們的處理成為當(dāng)?shù)卣推髽I(yè)面臨的難題。目前，當(dāng)?shù)貙τ谖魈m花加工廢棄物的處理方法主要是集中收集后傾倒在田間，但是過量還田不僅影響田塊來年的正常使用，還會(huì)帶來污水、臭氣等問題，同時(shí)也造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。西蘭花廢棄物養(yǎng)分含量豐富，N含量為2.50%左右(烘干基)，P2O5含量為0.50%左右(烘干基)，K2O含量在4.60%左右(烘干基)，若能合理利用，將成為化肥減施戰(zhàn)略中重要的替代肥源。

“西蘭花-水稻”是浙江沿海常見的輪作生產(chǎn)模式，該模式能夠利用水稻收獲時(shí)殘留在田間的秸稈，對于西蘭花上市前加工過程中再次產(chǎn)生的大量廢棄物并未涉及。為了提高“西蘭花-水稻”輪作生產(chǎn)模式的資源利用率，減少農(nóng)業(yè)面源污染，本研究在冬閑田塊開展西蘭花直接還田試驗(yàn)，比較不同還田量對于早稻生育期、產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素、分蘗能力等指標(biāo)的影響，探索適宜的西蘭花廢棄物直接還田量，以期為實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好型的生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2021年3—7月在臺(tái)州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院臨海市小溪村基地(121°25′15″E，28°49′0.9″N)開展，試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)土層深厚，肥力一致，地勢平坦，試驗(yàn)地土壤容重1.38 g·cm-3、pH 5.50、有機(jī)質(zhì)含量為37.30 g·kg-1、水解性氮(堿解氮)含量為164.10 mg·kg-1、有效磷含量為27.10 mg·kg-1、速效鉀含量為38.02 mg·kg-1。

1.2 供試材料

參試早稻品種為中早39，由中國水稻研究所選育；西蘭花加工廢棄物為當(dāng)?shù)丶庸て髽I(yè)提供的新鮮物料，含水率約為90%。

1.3 試驗(yàn)方法

早稻常規(guī)化肥處理所施氮、磷、鉀肥分別為尿素、過磷酸鈣和氯化鉀，純氮用量180 kg·hm-2，其中基肥∶分蘗肥7∶3；磷肥用量60 kg·hm-2，作基肥一次性施用；鉀肥用量120 kg·hm-2，作分蘗肥一次性施用。

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，T1(CK)，常規(guī)施肥；T2，70%常規(guī)化肥處理；T3，化肥70%+西蘭花廢棄物(60 t·hm-2)；T4，化肥70%+西蘭花廢棄物(90 t·hm-2)；T5，化肥70%+西蘭花廢棄物(120 t·hm-2)。每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)小區(qū)面積約40 m2。西蘭花廢棄物于水稻移栽前10 d施入，用鐵齒耙耖入5 cm深的土層內(nèi)，小區(qū)間用擋水板隔離，嚴(yán)格實(shí)行單獨(dú)排灌。水稻栽培間距為20 cm×14 cm，每穴苗數(shù)為4～5本，試驗(yàn)期間管理措施與大田相同，收獲時(shí)各小區(qū)單獨(dú)測產(chǎn)。

1.4 田間調(diào)查與項(xiàng)目測定

及時(shí)記載水稻生育期。選取各小區(qū)具有代表性植株10穴定點(diǎn)，調(diào)查記錄落田苗、最高苗、有效穗。在水稻成熟期，各小區(qū)單獨(dú)測產(chǎn)，收割前采集有代表性的5蔸水稻進(jìn)行考種。

氮肥偏生產(chǎn)力[4]=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和制作圖表，采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同還田量對水稻生育期的影響

由表1可知，施用西蘭花廢棄物的處理，水稻生育期均比T1(CK)有所延長；各處理的播齊歷期為85～89 d，全生育期為114～119 d；水稻的播齊歷期與全生育期均隨著西蘭花廢棄物的還田量增加而增加；生育期延長最多的是T5處理，播齊歷期與全生育期均比T1(CK)增加了4 d。

表1 不同還田量對水稻生育期的影響

2.2 不同還田量對水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表2可知，在化肥氮減量30%的情況下，水稻的產(chǎn)量隨著西蘭花廢棄物還田量的增加呈先增長后降低的趨勢；各處理水稻667 m2實(shí)際產(chǎn)量最高為T3處理的483.79 kg，比T1增產(chǎn)4.32%，差異不顯著；T2、T4、T5與T1相比均減產(chǎn)，其中T5處理顯著減產(chǎn)11.75%。由產(chǎn)量構(gòu)成因素可知，隨著西蘭花還田量的增加，水稻的有效穗呈現(xiàn)增長趨勢，總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率呈下降趨勢，不同處理間的株高、千粒重均無顯著差異；與T1相比，T3處理產(chǎn)量的增加主要是由于有效穗數(shù)量的增長，T2、T4與T5產(chǎn)量的減少主要是由于每穗粒數(shù)以及結(jié)實(shí)率的下降。

表2 不同還田量下的水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

2.3 不同還田量對水稻分蘗能力和莖蘗成穗率的影響

由表3可知，不同處理間的落田苗、莖蘗成穗率均無顯著差異，最高苗、有效穗均存在顯著差異；最高苗、有效穗數(shù)最多的均為T5處理，分別比T1顯著增加13.43%、15.11%；在化肥氮減量30%的基礎(chǔ)上，水稻的最高苗、有效穗數(shù)量均隨著西蘭花廢棄物還田量的增加而增加。

表3 不同還田量對水稻分蘗能力與莖蘗成穗率的影響

2.4 不同還田量對水稻產(chǎn)量及氮肥利用率的影響

由表4可知，各處理中無機(jī)氮肥偏生產(chǎn)力最高的為T3處理，與T1相比顯著增加了49.00%；總氮肥偏生產(chǎn)力最高的為T2處理，與T1相比顯著增加了32.01%；化肥氮減量30%情況下，隨著西蘭花廢棄物還田量的增加，無機(jī)氮肥偏生產(chǎn)力呈先升高后降低的趨勢，總氮肥偏生產(chǎn)力呈下降趨勢。

表4 不同還田量下水稻產(chǎn)量和氮肥利用率

3 小結(jié)與討論

有機(jī)肥與化肥配施是我國農(nóng)作物施肥發(fā)展的主要方向之一，農(nóng)業(yè)廢棄物富含作物生長發(fā)育所需的營養(yǎng)元素，直接或者經(jīng)過處理還田可作為有機(jī)肥源供作物吸收利用。陳琨等[5]用豬糞發(fā)酵后的產(chǎn)品與化肥配施在水稻上應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)有機(jī)無機(jī)肥配施處理的水稻產(chǎn)量較CK增加17.29%～31.43%，且明顯提高了氮肥利用率、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力。毛偉等[6]研究發(fā)現(xiàn)，在穩(wěn)定水稻產(chǎn)量前提下，有機(jī)肥替代20%～30%化肥具有促進(jìn)作物生長與養(yǎng)分吸收、提高土壤質(zhì)量的作用。陶玥玥等[7]利用水生植物堆肥替代部分氮肥在水稻上應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)水生植物有機(jī)堆肥與尿素配施利于水稻產(chǎn)量的提高，并隨著有機(jī)肥替代率增加，水稻產(chǎn)量先增后降，當(dāng)有機(jī)肥替代率達(dá)40%和60%時(shí)產(chǎn)量最高。本研究的結(jié)果與前人基本一致，在化肥氮減量30%的情況下，利用西蘭花廢棄物直接還田作為有機(jī)肥，水稻的產(chǎn)量隨著有機(jī)肥施用量的增加呈先升高后減低的趨勢，其中產(chǎn)量最高的為T3處理，即70%化肥+西蘭花廢棄物60 t·hm-2，與T1相比增產(chǎn)4.32%，差異不顯著，產(chǎn)量的提高主要是由于T3處理的有效穗數(shù)量的提高。隨著西蘭花廢棄物施用量的提高，水稻的有效穗數(shù)量呈上升趨勢，總粒數(shù)與結(jié)實(shí)率呈下降趨勢，無機(jī)氮肥偏生產(chǎn)力呈先升高后降低的趨勢，總氮肥偏生產(chǎn)力呈下降趨勢。應(yīng)當(dāng)指出，本試驗(yàn)在西蘭花廢棄物與化肥配施時(shí)，雖然控制總氮量相同，化肥磷、鉀施入量也相同，但未計(jì)算額外增施的西蘭花廢棄物中的有機(jī)磷、鉀。由于化學(xué)氮肥減量只設(shè)置一個(gè)水平，因此，減施化學(xué)氮肥的范圍，即化肥與西蘭花廢棄物配施比例，有待進(jìn)一步探究。

綜上所述，在化肥氮減量30%的情況下，配施西蘭花廢棄物60 t·hm-2對水稻的增產(chǎn)效果最好。西蘭花廢棄物直接還田，不但能降低水稻生產(chǎn)的化肥用量、提高化肥氮的利用率，還能增加農(nóng)業(yè)廢棄物合理利用途徑、緩解廢棄農(nóng)業(yè)廢棄物帶來的環(huán)境壓力，而且能增加水稻產(chǎn)量和提高經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益，對實(shí)現(xiàn)水稻生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。