化肥減量配施有機肥對浙南雙季稻養分吸收及土壤養分平衡的影響

張禹， 張文勇， 張佳佳， 陳照明

(1.平陽縣農業農村局，浙江 平陽 325499； 2.瑞安市農業農村局，浙江 瑞安 325005；3.溫州市農業農村局，浙江 溫州 325000； 4.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)

雙季稻是浙南地區主要的水稻種植制度，其穩產增產對于保障糧食安全起著重要作用。化肥對糧食的貢獻率超過50%。但是在農田管理中，農戶過分追求水稻產量而導致化肥大量使用，引起一系列生態環境問題[1]。為減緩化肥對環境的負面影響，2015年農業部提出“到2020年化肥使用量零增長行動方案”[2]。此外，浙江省率先試行主要作物化肥定額制，指導農戶進行合理施肥，減少肥料投入，提高作物養分利用率。因此，有機肥替代部分化肥的養分管理措施成為關鍵技術之一。

有機肥中含有植物所需的氮、磷、鉀等大量元素，同時還含有豐度的鈣、鎂、硫、鐵等中微量元素，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[3-4]。此外，有機肥富含有機質，施入土壤可以提高土壤有機質含量，改善土壤性質[5]。施用有機肥還可提高土壤酸堿緩沖性能，防止土壤酸化[6]。以往的研究多關注化肥減量對雙季稻產量和土壤肥力的影響，而化肥減量配施有機肥對雙季稻周年土壤養分表觀平衡影響的相關研究較少。本研究旨在探討化肥減量配施有機肥對土壤肥力、雙季水稻產量、養分吸收和土壤養分表觀平衡的影響，以期為浙南雙季稻區合理施肥提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2021年在浙江省平陽縣昆陽鎮進行。該地區為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，為洪積泥砂田。試驗地pH 5.33，有機質含量為31.4 g·kg-1、全氮含量為2.1 g·kg-1、堿解氮含量為107.6 mg·kg-1、有效磷含量為7.9 mg·kg-1、速效鉀含量為155 mg·kg-1。供試早稻和晚稻品種分別為中早39和甬優1540。供試氮、磷、鉀肥分別為尿素(46% N)、過磷酸鈣(12% P2O5)、氯化鉀(60% K2O)，均為市售，供試有機肥為商品有機肥，有機質含量≥45%，氮磷鉀有效養分含量≥5%，市售。

1.2 處理設計

試驗采用的種植方式為雙季稻，共設置4個處理：不施用任何化肥和有機肥(T1)；按當地常規施肥量，全部施用化肥(T2)；T2基礎上減施化肥17%(T3)；T3的基礎上配施有機肥(T4)(表1)。每個處理3次重復，采取隨機區組排列。小區面積為30 m2，小區之間用水泥板隔開，水泥板埋入土壤30 cm，露出地面30 cm。各小區獨立排灌。

表1 雙季稻試驗處理與肥料養分投入量 單位：kg·hm-2

1.3 田間管理

早稻于2021年4月4日移栽，4月15日追施分蘗肥，5月27日追施穗肥，7月12日收獲。晚稻于7月21日移栽，8月2日追施穗肥，9月13日追施分蘗肥，11月4日收獲。其他田間管理按當地農戶習慣進行。

1.4 測定項目與方法

在早稻、晚稻成熟時采集水稻地上部樣品，每個小區隨機采集具有代表性的6篼，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。每個小區單打單收進行測產。

晚稻收獲后采集土壤樣品，每個小區用土鉆隨機取5個耕層(0～20 cm)土壤樣品，混合為一個土壤樣品，放入自封袋中。帶回實驗室后，挑去土壤中石塊和根系，過2 mm篩后，在室內自然風干。

水稻植株樣品用H2SO4-H2O2消解后，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(土水比為1∶2.5)進行測定；有機質含量采用重鉻酸鉀容量法(外加熱法)進行測定；全氮、堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別采用凱氏消解蒸餾滴定法、堿解擴散法、Olsen法和CH3COONH4浸提-火焰光度法進行測定。

1.5 數據處理

采用Excel 2016軟件進行數據處理，用SPSS 22.0進行統計分析，采用LSD法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 化肥減量配施有機肥對稻田土壤肥力的影響

由表2可知，T4處理的pH顯著高于其他3個處理，T1～T3的土壤pH為5.32～5.69，3個處理間沒有顯著差異。與T1處理相比，T4處理顯著提高了土壤有機質含量。T1、T2和T3之間土壤有機質含量無顯著差異。施肥處理相較于不施肥處理顯著提高了土壤全氮含量。各處理之間土壤堿解氮含量沒有顯著差異。T4處理的土壤有效磷含量最高，為10.96 mg·kg-1，顯著高于T1、T2和T3處理。T3和T4處理的土壤速效鉀含量分別為106.3和103.3 mg·kg-1，均顯著高于T1和T2處理。

表2 不同施肥處理對稻田土壤肥力的影響

2.2 化肥減量配施有機肥對雙季稻產量的影響

由表3可知，與對照不施肥相比，施肥顯著增加了早稻和晚稻的產量，其中早稻增產3 427～4 246 kg·hm-2，晚稻增產2 513～3 396 kg·hm-2，早晚稻總產量增產5 939～7 641 kg·hm-2。T3處理和T4處理的早稻分別比T1增產3 909和 4 246 kg·hm-2；T3處理和T4處理的晚稻分別比T1增產2 589和3 396 kg·hm-2。對于周年雙季稻總產量，T3和T4處理分別增產6 497和7 641 kg·hm-2。

表3 不同施肥處理對雙季稻產量的影響

2.3 化肥減量配施有機肥對土壤養分表觀平衡的影響

從表4中可以看出，與T1相比，施用肥料顯著提高了早稻和晚稻的N、P2O5和K2O養分吸收量。與常規施肥(T2)相比，T3和T4處理顯著提高了早稻N和K2O吸收量,而T3和T4處理間無顯著差異。各施肥處理之間的早稻P2O5吸收量無顯著差異。T2、T3和T4處理的晚稻N吸收量較T1處理分別增加了76.4、66.4和88.4 kg·hm-2；P2O5吸收量分別增加了19.6、6.0和8.3 kg·hm-2；K2O吸收量分別增加了104.2、107.0和128.5 kg·hm-2。3種施肥處理周年對N、P2O5和K2O的吸收量均表現為T4最大，而T2與T3之間無顯著差異。

表4 不同施肥處理對雙季稻養分吸收量及土壤養分表觀盈余量的影響 單位：kg·hm-2

在本研究中，對于早稻和晚稻生長過程的養分損失(徑流損失等)和其他養分的輸入忽略，只考慮化肥的投入和作物吸收帶走的養分。從周年土壤氮素表觀平衡看，T2處理有較多氮素盈余，T3和T4處理相較于T2處理氮素盈余顯著下降，基本達到表觀平衡。從周年磷素表觀平衡看，4個處理均表現為虧損，與T2處理相比，T3和T4處理磷素虧損均更為顯著。從周年土壤鉀素表觀平衡看，3個施肥處理的鉀素表觀平衡分別為-327.9、-395.0和-417.0 kg·hm-2，且T4處理的土壤鉀素虧損最多。

3 討論

有機肥含有大量有機質，施用后可提高土壤有機質含量，同時也可提高土壤養分含量[7]。本研究的結果顯示，化肥配施有機肥相較于常規施肥提高了土壤有機質、有效磷和速效鉀含量。許多研究[6]表明，施用有機肥可以提高土壤酸堿緩沖性能。長期施用有機肥可以提高土壤pH，土壤pH隨有機肥施用量增加而增加。在本研究中，與單施化肥處理相比，化肥減量配施有機肥處理顯著增加土壤pH，防治稻田土壤酸化。

有研究[8]表明，在化肥減量的同時配施有機肥能改善土壤結構、提升土壤肥力，從而提高作物產量。本研究表明，周年土壤磷、鉀處于虧缺狀態，但是常規施肥的土壤氮素表現為盈余，而化肥減量處理(T3和T4)表現為土壤表觀平衡。在浙南雙季稻生產中統籌兼顧養分高效利用與周年水稻高產，需要針對不同的養分進行周年合理運籌，建議適當增施磷肥，提高鉀肥施用量。同時，大力提倡秸稈還田，推廣施用有機肥，提高養分利用率，從而減少資源的浪費。