有機肥部分替代氮肥對南粳9108產量及土壤理化現狀的影響

楊曉東， 孫萍， 胡濤， 劉燕

(揚州市邗江區農產品質量監督檢測中心， 江蘇 揚州 225009)

我國是一個農業大國，水稻作為我國主要的糧食作物，其種植面積最大、產量最高、總產量最多，常年種植面積和總產量約占我國糧食作物的28%和40%[1]。在長期的水稻種植中，為了追求產量，大量施用化肥，很少甚至不施有機肥，已有許多文獻報道認為長期施用化肥會導致土壤質量下降，單施有機肥能提高土壤有機質含量，但由于有機肥養分供應緩慢，會導致作物產量低，而有機肥、無機肥配合施用既能培肥土壤，又能確保作物高產穩產[2-13]。有機肥主要來源于植物和(或)動物，施于土壤以提供植物營養為其主要功能的含碳物料，生物有機肥作為有機肥的一種，在農業生產中有著廣泛的應用。生物有機肥是以畜禽糞便、農作物秸稈、生活垃圾等有機廢棄物為基質，經過無害化、腐熟處理而制成的一類兼具有機肥和微生物功效的肥料，含有氮、磷、鉀、微量元素等無機成分，以及有利于提高土壤肥力、促進作物吸收和元素釋放等特定功能的微生物[14]。研究表明，施用生物有機肥能有效提高土壤有機質含量、改善土壤物理性狀，調節植物生長發育、增強植物抗病(蟲)能力，改善植物根際營養環境，提升農產品品質[15]，本試驗通過施用生物有機肥作為底肥代替部分化肥，研究相同養分條件下不同比例有機肥替代化肥對水稻生長以及土壤理化性狀的影響通過分析土壤理化性質和作物生長情況，探究生物有機肥對土壤養分及水稻產量的影響，為水稻生產上科學施用有機肥提供理論依據。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2019年5—10月在邗江區甘泉鎮焦巷村進行。試驗地的土壤類型為水稻土，0～20 cm土壤養分含量為有機質17.3 g·kg-1，有效磷10.7 mg·kg-1，速效鉀93 mg·kg-1，pH值5.46。供試作物為水稻，品種為南粳9108，供試無機肥為化肥(復合肥、尿素和單質磷鉀肥)，供試有機肥為“寧糧”牌商品有機肥(N+P2O5+K2O含量總和為5%)。

1.2 試驗設計

試驗以氮用量為無機肥與有機肥用量的核算指標，在施氮總量相同的條件下，設計無機氮與有機氮的配比處理，共設6個肥料處理。每個處理設置3次重復，每處理小區面積為 42 m2，各處理間氮、磷、鉀肥用量保持一致，分別為262.5 kg·hm-2、67.5 kg·hm-2和75 kg·hm-2。具體處理如下：M0,單施化肥處理，所有養分均有無機復合肥(N 15%，P2O510%，K2O15%)、尿素(N,46%)、過磷酸鈣(P2O512%)以及氯化鉀(K2O 60%)；M50，有機肥替代50%常規化肥，將131.25 kg·hm-2的化學肥料氮用有機肥替代，化學肥料用量計算及用法參照M0；M40，有機肥替代40%常規化肥，將105 kg·hm-2的化學肥料氮用有機肥替代，化學肥料用量計算及用法參照M0；M30，有機肥替代30%常規化肥，將78.75 kg·hm-2的化學肥料氮用有機肥替代，化學肥料用量計算及用法參照M0；M20，有機肥替代20%常規化肥，將52.5 kg·hm-2的化學肥料氮用有機肥替代，化學肥料用量計算及用法參照M0；M10，有機肥替代10%常規化肥，將26.25 kg·hm-2的化學肥料氮用有機肥替代，化學肥料用量計算及用法參照M0。小區間田埂用塑料薄膜覆蓋，均單獨排灌以防肥、水相互滲透。

2019年5月3日育苗，6月10 日進行機插，行株距為30 cm×11.7 cm，每穴4苗左右，基本苗118.5萬·hm-2。田間管理與當地習慣一致。

1.3 樣品采集與測定

1.3.1 莖蘗動態

移栽后各重復定點10穴作為觀測點，分別于分蘗期(栽插后20 d左右)、拔節期、抽穗期和成熟期調查莖蘗數和成熟期有效穗數，計算成穗率[16]。

1.3.2 計產

成熟期選取50穴調查穗數，并根據平均穗數取5穴調查每穗粒數、結實率，測定千粒重，計算理論產量，并實收50穴進行測產，計算單位面積產量。

1.3.3 土壤采集

在水稻試驗開始前，以整個試驗田塊為采樣單元，試驗后以小區為單位，按“S”型取樣的方法在試驗田塊內采集15個點0～20 cm土層土樣，混勻風干過篩后備用。按常規方法進行土壤養分檢測。水稻成熟后測每小區實收產量，同時每小區單獨采集植株樣品考察產量構成要素。

1.4 數據處理

試驗數據利用Excel 2010軟件進行數據錄入和計算處理，運用DPS軟件作統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對水稻分蘗的影響

由表1可以看出，在分蘗中期群體莖蘗數M30最高，M0次之，M50最低，M30和M0與其他處理之間差異顯著；拔節期群體莖蘗數M30>M0>M20>M40>M50>M10，與分蘗期相比，M0的莖蘗數增加了36.65%，M50、M40、M30、M20和M10 的莖蘗數分別增加了43.71%、43.26%、38.46%、40.21%、38.87%，說明有機肥部分替代化肥處理相對于單施化肥處理有較強的分蘗能力；抽穗后，M20的莖蘗消亡速度相對較快，與拔節期相比，抽穗期M20的莖蘗消亡率達到26.08%，M0、M50、M40、M30和M10的消亡率分別為22.09%、25.01%、25.51%、25.38%和25.21%；成熟期，群體莖蘗數M0>M30>M40>M10>M50>M20。可以看出，M0常規施肥處理和M30(有機肥替代30%化肥)的早期發苗快，分蘗能力強，但是后期的成穗率不是很高。

表1 不同施肥處理對水稻莖蘗動態的影響

2.2 不同施肥處理對水稻產量結構的影響

表2表示的是不同施肥處理對水稻結構及產量的影響。從表中可以看出，各處理產量由高到低依次為M0>M30>M40>M50>M10>M20，處理間差異顯著。產量構成因素中，穗數方面，M0和M30處理間的穗數差異不大，但與其他施用有機肥處理的各處理間存在顯著性差異；每穗總粒數M0的最高為181.6粒萬·hm-2，其次為M30，再次為M50，M40，M20，而M10最少，差異顯著；千粒重，M0、M40、M30、M10與M50之間差異不顯著，但與M20之間存在顯著性差異。

表2 不同施肥處理對水稻產量結構及產量的影響

2.3 不同施肥處理對土壤理化性狀的影響

2.3.1 對土壤有機質的影響

土壤中的有機質是土壤肥力的基礎，是衡量土壤肥力的重要指標之一，其含量與土壤肥力水平密切相關。有機肥施入土壤中必然會影響土壤中有機質的含量，從圖1中可以看出，施用有機肥的各處理的有機質含量高于單施化肥的M0處理，M50的土壤有機質含量比單施化肥處理的M0高0.64 g·kg-1，M40的土壤有機質含量比單施化肥處理的M0高0.21 g·kg-1，M30的土壤有機質含量比單施化肥處理的M0高0.99 g·kg-1，M20的土壤有機質含量比單施化肥處理的M0高0.18 g·kg-1，M10的土壤有機質含量比單施化肥處理的M0高0.1 g·kg-1，說明較短的時間內外源有機肥施入土壤中可以提升土壤中有機質含量，但效果不明顯。這也說明外源有機肥施入土壤中短時間內對提升土壤有機質含量的效果不明顯。

圖1 不同處理對土壤有機質含量的影響

2.3.2 對土壤有效磷含量的影響

土壤中的有效磷是指土壤中可被植物吸收利用的磷的總稱。土壤有效磷含量是土壤磷素養分供應水平高低的指標，在一定程度上反映土壤中磷素的儲量和供應能力的高低。從圖2中可以看出，施用有機肥各處理的土壤中有效磷含量均低于施用化肥處理，M50、M40、M30、M20、M10各處理的土壤中有效磷含量比單施化肥處理的M0分別低21 mg·kg-1、18 mg·kg-1、4 mg·kg-1、6 mg·kg-1、14 mg·kg-1。

圖2 不同處理對土壤有效磷含量的影響

2.3.3 對土壤速效鉀含量的影響

土壤中的速效鉀是指土壤中易被作物吸收利用的鉀素，其含量的高低可以反映植物對土壤中速效鉀的吸收利用。從圖3可以看出，施用有機肥處理的土壤中速效鉀含量與有效磷含量出現類似的情況，即施用有機肥處理的土壤中速效鉀含量低于單施化肥處理，這可能是由于有機肥的鉀含量較低。

圖3 不同處理對土壤速效鉀含量的影響

3 小結與分析

化肥具有容易被作物吸收、見效快的特點，但是化肥的超量投入、有機肥用量不足、氮磷鉀肥比例和有機、無機養分比例失調是目前農業生產中普遍存在的問題[17]；而有機肥的肥效慢，不能及時滿足作物關鍵生育時期對養分的需求[18]，因此，采取有機肥部分替代化肥施用，可滿足作物生長需求并能獲得高產[18]。本試驗是在相同養分條件下，用有機肥部分替代化肥基施，隨著有機肥替代比例的增加，水稻的產量也呈現增加的趨勢，在有機肥替代30%化學氮肥處理水稻產量最高，有機肥料與化學肥料配施能使水稻產量構成要素達到協調統一，通過提高水稻產量構成中有效穗來實現高產。這與前人的研究一致[19]。隨著有機肥替代化學氮肥量的減少，水稻的產量也呈現降低的趨勢。這說明有機肥的施用并不是越多越好，只有合理的替代化肥比例，才能起到增產效果，否則還會減產[20-21]。

在本試驗條件下，施用有機肥的各處理的土壤有機質含量高于單施用化肥處理，這是由于有機肥的有機質含量較化學肥料高，但一年時間內對提升土壤中的有機質含量不明顯；而土壤中的有效磷、速效鉀含量與有機質含量的趨勢相反。

綜上所述，在本試驗條件下，有機肥替代化肥30%時既能保證南粳9108的產量，又能增加土壤中的有機質含量。