化肥減量配施有機肥對稻田肥力與養分吸收的影響

柴曉明，何小林，胡丹丹，余喜初，柳開樓，孫 耿，宋惠潔，徐小林

（1.江西省紅壤及種質資源研究所，江西 進賢 331717；2.江西省農業技術推廣中心，江西南昌 330046；3.湖南省土壤肥料研究所，湖南 長沙 410125）

長期以來，由于過度追求高產，我國糧食生產中普遍存在盲目增加化肥施用量的現象，導致化肥施用量的增幅遠超糧食單產增幅[1]。自2015 年以來，中國開始實施化肥減施增效行動，但有研究表明，單純降低化肥用量可能導致作物減產和土壤肥力耗竭。因此，在保障糧食穩產和土壤肥力提升的條件下如何進行化肥減施增效就顯得十分重要。建國以來，我國有機肥施用比例持續下降，已從1949 年的99.9%降至2003 年的25.0%，目前有機肥的施用比例更低[2]。化肥用量的增加和有機肥施用量的減少會導致化肥利用率降低，土壤理化性質變差，肥力下降。已有大量研究表明，化肥配施有機肥能有效增加土壤有機質含量，促進土壤養分平衡，增強養分的儲存和供應能力[3]。為了達到培肥土壤、化肥減量增效和持續豐產的目標，筆者在不同肥力水平稻田中開展了化肥減量配施有機肥對水稻產量、土壤有機質及速效氮磷鉀養分和化肥利用率影響的研究，以期為實現稻田可持續豐產栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在井岡山市新城鎮和九江市柴桑區馬回嶺鎮的馬回嶺低和馬回嶺中3 個試驗點進行。各試驗點的土壤基礎肥力情況見表1。

表1 各試驗點的土壤基礎肥力情況

1.2 供試材料

供試水稻品種為中稻品種隆兩優華占，從當地種子市場購買。供試化肥為尿素、鈣鎂磷肥和氯化鉀，均從當地農資市場購買。供試有機肥有：牛糞，水分含量46.0%，干重有機質含量為41%，N、P2O5和K2O 含量分別為1.6%、0.9%和1.0%；商品有機肥，水分含量為18%，干重有機質含量為45%，N、P2O5和K2O 含量分別為1.8%、2.8%和1.4%。

1.3 試驗方法

試驗于2022 年分別在上述3 個試驗點進行，中稻的栽培管理除施肥處理外均按當地常規方法進行。每個試驗點設3 個施肥處理即：不施肥（CK）；常規施化肥（按當地常規化肥施用量施用尿素、鈣鎂磷肥和氯化鉀）；化肥減量配施（按當地常規化肥施用量減量15%，并配施有機肥，新城鎮試驗點配施牛糞3.75 t/hm2；馬回嶺低和馬回嶺中2 個試驗點配施商品有機肥2.25 t/hm2）。采用大區試驗，不設重復，每個試驗點的小區面積為300 m2。

1.4 測定項目與方法

水稻收獲時各試驗點按小區單獨收獲測產（籽粒和秸稈產量）。在水稻收獲后用5 點采樣法采集耕層土樣，風干研磨過篩后備用，每個試驗點采集3個重復樣品；收獲時每小區取3 株水稻（重復3 次），去除地下部分，按莖葉和籽粒分裝，在烘箱中105℃殺青15 min 之后80℃烘干、冷卻、稱重后備用。參照魯如坤[4]的方法測定土壤有機質、速效氮、有效磷、速效鉀和植株氮磷鉀含量。根據測得的籽粒和莖葉氮磷鉀含量以及籽粒和秸稈產量，分別計算出籽粒和秸稈的氮磷鉀養分積累量，籽粒和秸稈養分積累量之和即為地上部養分積累量。然后按公式（1）計算肥料利用率（RE）。

式中：U為施肥處理的地上部養分積累量，U0為不施肥（CK）的地上部養分積累量，F為肥料施用量。

1.5 數據統計分析

用Excel 2003 軟件和DPS 7.05 軟件進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 化肥減量配施有機肥對水稻產量的影響

由圖1 可知，各試驗點化肥減量配施處理的水稻產量比不施肥（CK）提高39.7%～57.5%，平均提高45.8%，比常規施化肥處理提高2.1%～3.8%，平均提高2.7%，其中馬回嶺低試驗點化肥減量配施處理的水稻產量達8 010 kg/hm2，比常規施化肥處理增加2.1 %，馬回嶺中試驗點化肥減量配施處理的水稻產量比常規施化肥處理增加3.8%，新城試驗點化肥減量配施處理的水稻產量比常規施化肥處理增加2.1%。

圖1 化肥減量配施有機肥對水稻產量的影響

2.2 化肥減量配施有機肥對土壤有機質和速效氮磷鉀的影響

從表2 可知，各試驗點化肥減量配施處理的土壤有機質含量均明顯增加，與試驗前相比，馬回嶺低、馬回嶺中和新城鎮試驗點的土壤有機質含量分別增加0.6、0.6 和0.5 g/kg，且均顯著高于不施肥（CK）；不施肥（CK）處理的土壤速效氮磷鉀含量稍有下降，常規施化肥處理的土壤速效氮磷鉀基本保持穩定，化肥減量配施處理的土壤速效氮磷鉀含量比試驗前和常規施化肥處理均有明顯增加。

表2 化肥減量配施有機肥對土壤有機質和速效氮磷鉀的影響

2.3 化肥減量配施對化肥利用率的影響

由表3 可知，各試驗點常規施化肥處理的氮肥利用率為26.7%～42.0%，平均35.5%；磷肥利用率為17.1%～20.6%，平均19.4%；鉀肥利用率為36.9%～58.8%、平均47.5%；化肥減量配施處理的氮磷鉀利用率均明顯提高，其氮磷鉀利用率均值分別為52.3%、28.3%和60.4%，分別比常規施化肥處理的均值高16.8、8.9 和12.9 個百分點。

表3 不同施肥處理對肥料利用率的影響 （%）

3 討 論

施肥過量是導致我國肥料利用效率低的最主要原因，例如：水稻在氮肥用量小于60 kg/hm2時氮肥利用率為49.0%，而當氮肥用量大于240 kg/hm2時利用率降至15.0%[5]。土壤肥力也會顯著影響肥料的利用效率，一般低肥力田比高肥力田的肥料利用率更高[6]。化肥的肥效明顯且施用方便，但過量施用普遍發生會導致肥料利用率低、土壤理化性質變差、資源浪費和農業面源污染等一系列問題。有機肥的有機質含量高，在培肥土壤、提高土壤保肥供肥能力、維持養分平衡、提高土壤微生物活性和改善土壤理化性狀等方面具有積極作用[7]。有研究表明，稻田系統采用有機無機肥配施能顯著提高土壤有機質含量[3]。施用有機肥雖然在短期內會增加生產成本，但能增加土壤有機質含量，改善土壤理化性質，增強氮磷鉀養分的儲存和供應能力，從而提高土壤的基礎地力貢獻率，減少農業生產對化肥的依賴，達到提高肥料利用率和實現可持續豐產的目的。黃慶海[8]的研究結果表明，土壤有機質含量與水稻產量呈線性關系，雙季稻田土壤的有機質含量每提高1 g/kg，可提高產量240.75 kg/hm2。筆者的試驗結果表明，各試驗點化肥減量配施有機肥可明顯提高水稻的產量，并培肥地力，與常規施化肥處理相比，水稻產量提高2.1%～3.8%，平均提高2.7%；化肥減量配施處理的土壤有機質含量均明顯增加，與試驗前相比馬回嶺低、馬回嶺中和新城鎮試驗點的土壤有機質含量分別增加0.6、0.6 和0.5 g/kg；化肥減量配施處理的土壤速效氮磷鉀含量比試驗前和常規施化肥處理均有明顯增加；化肥減量配施處理的氮磷鉀利用率均明顯提高，其氮磷鉀利用率均值分別為52.3%、28.3%和60.4%，分別比常規施化肥處理的均值高16.8、8.9 和12.9 個百分點。