有機肥部分替代化肥對沿江地區單季稻產量及土壤的影響

陳 龍 吳小文 李俊生 潘志軍 趙 強 馮 琪 吳 周 江 波

（廬江縣農業技術推廣中心，安徽廬江 231500）

水稻是沿江地區主要種植的糧食作物之一，其產量和品質對糧食安全起著重要的作用?；首鳛樗镜摹凹Z食”之一，對促進農作物生長、增加作物產量的效果顯著，是保證水稻高產穩產的基本途徑。糧食產量約有40%的貢獻率源于使用化肥，甚至更高［1］。近些年，由于過分追求產量，化肥施用量過大，導致土壤養分失衡，引起土壤有機質含量持續下降，土壤團粒結構比例下降，土壤生態劣變，土壤綜合肥力和生產力出現下降［2-4］?？茖W合理施用有機肥，不僅可以為作物提供大量而平衡的營養物質，還可以有效改良土壤性狀，從而促進作物生長發育與高產優質的形成［5-7］。通過有機肥替代化肥來實現化肥零增長，也是生產優質、高效、綠色農產品的必然選擇。有機肥替代部分化肥是今后一段時間內我國肥料結構變化發展的重要任務。

前人研究結果表明，生物有機肥可以提高水稻抗病性，增加水稻結實率，促進水稻穩健生長［8-9］。饒梅力等［10］研究發現，以減少化肥用量為前提，提高水稻產量，需將有機肥替代化肥的比例控制在一定范圍內，有機肥適量替代化肥，既能減少化肥用量又能明顯改善稻米品質。陳琨等［11］研究表明，適當增施有機肥能提高水稻產量和土壤肥力。在水稻生產中有機肥部分替代化肥已有了大量研究，但是各地區土壤理化性質差異性很大，為緩解沿江地區在水稻種植中化肥施用不合理現狀，筆者通過有機肥部分替代化肥的田間試驗，確定在測土配方施肥中適合水稻生長的有機肥替代化肥比例，有效控制不合理化肥施用量，以促進水稻種植業的可持續發展。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況試驗田位于安徽省廬江縣臺創園北圩村（117.236 054°E，31.479 561°N），該田塊土壤母質為河流沖積物，屬于潴育型水稻土亞類，砂泥田土屬砂泥田土種；試驗年份日平均氣溫17.3 ℃，全年有效積溫3 178.4 ℃·d，年降雨量1 389.4 mm，年光照時數1 761.35 h（圖1）；試驗田土壤肥力水平中等，肥力均勻，排灌方便，前茬作物為小麥，耕作層理化性質為pH 6.3、有機質29.4 g/kg、全氮1.3 g/kg、有效磷（P2O5）2.9 mg/kg、速效鉀（K2O）34.7 mg/kg。

圖1 水稻生產季主要氣象要素變化

1.2 試驗設計

1.2.1 供試材料 供試水稻品種為鎮稻18（江蘇省豐源種業有限公司和江蘇丘陵區鎮江農業科學研究所育成的早熟晚粳品種）。供試肥料：有機肥（安徽祥豐肥業有限公司，含N3.3%、P2O55%、K2O4.5%）、尿素（N46.4%）、過磷酸鈣（P2O512%）、氯化鉀（K2O60%）。

1.2.2 試驗處理 試驗設7 個處理：包括CK1，不施肥；CK2，常規施肥；T1：有機肥替代10%化學氮肥（折純，下同）；T2，有機肥替代20%化學氮肥；T3，有機肥替代30%化學氮肥；T4，有機肥替代40%化學氮肥；T5，有機肥替代50%化學氮肥。除不施肥對照（CK1）外，參試處理施肥總量保持一致，水稻全生育期施肥總量為氮肥180 kg/hm2（以N計）、磷肥75 kg/hm2（以P2O5計）、鉀肥150 kg/hm2（以K2O計）。前茬作物秸稈全量還田，有機肥與磷肥一次性基施，氮肥與鉀肥分期施用，氮肥基肥∶蘗肥∶穗肥=4∶3∶3，鉀肥基肥∶蘗肥∶穗肥=4∶2∶4。不同施肥處理栽培管理參照本地高產栽培管理，處理間保持一致。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 生育期確定 按照統一標準記載生育進程，以播種當天的日期為播種期，以10%的稻穗頂端露出葉鞘的日期為始穗期，以50%的稻穗頂端露出葉鞘的日期為抽穗期，以80%的稻穗頂端已露出葉鞘的日期為齊穗期，以80%的稻穗基部2/3 以上的籽粒達到玻璃質狀的日期為成熟期。

1.3.2 產量及其構成要素 在水稻成熟期，每處理按各模式測產方法選取60穴數測定有效穗數，計算取得每穴平均穗數，取5穴測定每穗總粒數和結實率；收獲時隨機取樣晾干測定千粒重；每小區單打單收測定產量。

1.3.3 土壤理化性狀測定 在水稻成熟期，于田間每處理采集耕作層（0～20 cm）10 個點的混合樣品，酸度計測定土壤pH，重鉻酸鉀容量法測定土壤有機質，凱氏定氮法測定全氮，鉬銻抗比色法測定有效磷，醋酸銨浸提火焰光度法測定速效鉀，乙酸銨交換法測定陽離子交換量。

1.4 數據處理采用Microsoft Excel 2010整理數據和作圖，用SPSS 22.0 統計軟件進行方差分析，Duncan 法檢驗差異顯著性，表格中同列數據后的小寫字母表示在0.05水平上的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 有機肥部分替代化肥對水稻生育期的影響從表1可看出，不同比例有機肥替代化肥處理，在生育期調查過程中，各處理生育進程無明顯變化，幾種處理無明顯縮短或延長生育期時間，生育進程基本一致。

表1 不同有機肥替代比例下生育期比較

2.2 有機肥部分替代化肥對水稻產量及其構成要素的影響從表2可以看出，有機肥替代30%（T3）的小區有效穗最多，常規施肥（CK2）小區次之，有機肥替代50%（T5）的小區有效穗最少；每穗粒數隨著有機肥替代比例增加逐漸減少；結實率表現為有機肥替代20%（T2）的小區結實率最高，有機肥替代10%（T1）的小區次之，有機肥替代50%（T5）的小區最低；千粒重表現為有機肥替代比例為10%（T1）時千粒重最高，有機肥替代20%（T2）次之；有機肥替代比例為20%（T2）的小區理論產量與實際產量比常規施肥（CK2）小區分別高出2.25%和1.87%。

表2 不同有機肥替代比例下產量比較

2.3 有機肥部分替代化肥對土壤理化性狀的影響從表3 可以看出，與常規施用化肥（CK2）處理相比，有機肥化肥配施處理（T2）土壤有機質、速效鉀和有效磷的含量明顯增加，分別增加3.54、7.61、1.35 g/kg，pH、水溶性鹽總量、陽離子交換量、全氮、全磷、全鉀變化不顯著。從表4可以看出，與常規施用化肥（CK2）處理相比，有機肥化肥配施處理（T2）土壤中微量元素鎳含量增加2.76 mg/kg、銅含量增加0.41 mg/kg、鋅含量增加8.28 mg/kg、有效鋅含量增加0.26 mg/kg、有效硅含量增加7.69 mg/kg。

表3 土壤各項常規指標檢測結果

表4 土壤中微量元素含量 單位：mg·kg-1

3 討論

3.1 有機肥部分替代化肥對產量及生育特征的影響施用化肥能提升土壤供肥能力，增加農作物產量，是農業穩產高產的有效手段［12-13］。宇萬太等［14-15］研究表明，有機肥可以顯著改善土壤團粒結構，增加土壤有機碳含量和各級團聚體中有機碳含量，一定程度上促進了土壤疏松透氣，改善土壤生物學性狀，有利于水稻根系生長與養分吸收利用，在同等施肥水平下可以實現5%～10%的增產效果。該研究表明，在保持相同地力和栽培管理條件下，與常規施肥處理相比，有機肥替代部分化肥處理對全生育期的影響小于2 d。有機肥替代化肥比例為20%可提高結實率和千粒重，促進產量的增加，比單一施用化肥產量高1.87%。由于不同地區的土壤結構土壤養分有所不同，不同區域的最佳有機肥化肥配施比例也會不同。有機肥替代比例過高，會造成前期養分供應不足，造成有效穗和穗粒數減少，產量減少。單施化肥會造成后期養分供應不足，結實率和千粒重下降，造成產量減少。

3.2 有機肥部分替代化肥對土壤理化性狀的影響有機無機配施實現作物產量和品質提升的本質是土壤理化特征的改善［16］，研究表明［17］，等氮條件下有機肥替代部分化肥的各處理的磷、鉀實際投入總量高于單施化肥。有機肥能增加土壤中微量營養元素，促進植株養分均衡吸收。有機無機配施改善了土壤生物學性狀，提高了土壤微生物量碳、氮含量與土壤脲酶、磷酸酶活性，促進了養分高效循環利用，土壤微生物生物量是土壤重要的活性養分庫，通過有機肥化肥配施，促進了土壤相關功能微生物的繁殖生長以及土壤礦質養分的循環轉化與利用，提高了肥料吸收利用效率。該研究表明，有機肥部分替代化肥能使土壤中有機質、速效鉀、有效磷、部分中微量元素含量顯著增加，改善土壤中微量元素得不到有效補充的現狀，考慮施用有機肥對土壤影響是一個長期過程，還需長期定位試驗進一步研究。

4 結論

該研究表明，沿江地區單季水稻最佳有機肥替代化肥比例為20%，既可減少化肥使用量，提升耕地質量，又能提高水稻產量。在不影響生育期的情況下，水稻的結實率和千粒重明顯提高，理論產量與實際產量比常規施肥小區分別高出2.25%和1.87%。有機肥部分替代使化肥土壤中有機質、速效鉀、有效磷、部分中微量元素含量顯著增加，改善了土壤理化性狀。