邱才飛,邵彩虹,王少先,陳 霞

(江西省農(nóng)業(yè)科學院 土壤肥料與資源環(huán)境研究所/國家紅壤改良工程技術研究中心/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部 長江中下游作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室/江西省農(nóng)業(yè)生態(tài)與資源利用重點實驗室,江西 南昌 330200)

廢白土是食用油脂精煉加工過程中用于脫除油脂的顏色、臭味和其他雜質(zhì)后而失去活性的白土[1]。我國油脂加工企業(yè)較多,廢白土的產(chǎn)出量較大,由于缺乏簡易有效的處理手段和技術,大量廢白土作為廢棄物被直接丟棄,既污染了環(huán)境又浪費了資源[2-3]。由于廢白土含有豐富的有機物和礦質(zhì)元素,且其中的油脂、蛋白質(zhì)、有機質(zhì)和腐殖酸等有機成分和磷、鉀等礦質(zhì)元素可以為植物生長提供所需要的營養(yǎng)[4-5],因此,將廢白土與其它畜禽糞或農(nóng)業(yè)廢棄物混合制作有機肥,利用廢白土的發(fā)熱作用可以縮短發(fā)酵時間，利用廢白土的強吸附特性可以減少堆肥的臭氣及保持堆肥中的養(yǎng)分,這樣既能解決廢白土的利用問題,也能為農(nóng)田秸稈、畜禽糞便等廢棄物的利用提供解決方案。利用廢白土制作有機肥既符合“中央1號”文件多次提出的“鼓勵農(nóng)民增施有機肥”,通過有機肥替代化肥來實現(xiàn)化肥零增長,也是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、高效、綠色農(nóng)產(chǎn)品的必然選擇[6]。我們研究了廢白土基有機肥對水稻的生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響,旨在為廢白土基有機肥在水稻生產(chǎn)上應用推廣提供理論依據(jù)和技術支持,加快我國廢白土肥料化應用的步伐。

1 材料與方法

1.1 試驗時間與地點

試驗于2018年3～7月在江西省農(nóng)業(yè)科學院高安試驗基地進行。

1.2 試驗材料

試驗用的廢白土基有機肥為江西省農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料與資源環(huán)境研究所自制,其氮磷鉀(N+P2O5+K2O)總養(yǎng)分含量為5.09%,其中,含N 1.15%、P2O51.93%、K2O 2.01%。水稻為早稻品種中嘉早17。

1.3 試驗設計

試驗設置4個處理,分別為:處理1，不施肥(NF);處理2，施3000 kg/hm2有機肥(OF);處理3，施用全量化肥(CF);處理4，施用半量化肥+3000 kg/hm2有機肥(OF+50%CF)。其中,全量化肥為純氮150 kg/hm2、五氧化二磷75 kg/hm2、氧化鉀120 kg/hm2,半量化肥則按全量的1/2計算。

1.4 田間管理

試驗水稻于3月25日播種,4月25日移栽,移栽株行距為16.7 cm×20.0 cm,每穴插2粒谷苗;所有肥料均作基肥在稻田翻耕時一次性施下。試驗小區(qū)面積40 m2,在小區(qū)間做寬30 cm、高20 cm的田埂,并裹膜防滲。于7月15日收獲。

1.5 測定指標與方法

1.5.1 分蘗調(diào)查 在水稻最高分蘗期和成熟期分別調(diào)查各處理的分蘗數(shù)和有效穗數(shù),每處理連續(xù)調(diào)查10蔸,計算平均值。

1.5.2 葉片葉綠素含量的測定 在水稻最高分蘗期、抽穗期和成熟期,分別利用日本產(chǎn)SPAD-502型葉綠素儀測定各處理水稻葉片的葉綠素含量,每處理選擇5蔸,測定倒二葉中部的SPAD值。

1.5.3 干物質(zhì)量的測定 于水稻最高分蘗期和成熟期,各處理按照平均分蘗數(shù)分別選取3蔸水稻,按葉片、莖稈、穗子分樣,先在105 ℃下殺青0.5 h，然后在80 ℃下烘干至恒重，最后測定不同器官的干物重。

1.5.4 葉面積指數(shù) 在水稻最高分蘗期,以分蘗調(diào)查結果的平均分蘗數(shù)為依據(jù),各處理取3蔸,利用小樣法測定葉片的葉面積指數(shù)。

1.5.5 考種測產(chǎn) 在成熟期，每處理按5點取樣法調(diào)查50蔸的有效穗數(shù),并根據(jù)平均有效穗數(shù)，每處理取5蔸分別考察每穗粒數(shù)、結實率和充實度,同時分處理小區(qū)收割測產(chǎn)。

1.5.6 稻米品質(zhì)的測定 在成熟期選擇200 g稻谷，用微型礱谷機碾米,先對稻米稱重，然后測定稻谷的出糙率,再用精米機除去糙米的麩皮，測定精米率和整精米率；然后隨機選取20粒精米，分別測定粒長、粒寬、堊白粒和堊白度；再選擇20 g精米粉碎后測定含氮量,計算蛋白質(zhì)含量。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對最高分蘗數(shù)和有效穗數(shù)的影響

有機肥中含有一定的養(yǎng)分,但養(yǎng)分釋放的速度較慢,對作物的影響也各異,在不同的養(yǎng)分條件下,水稻對養(yǎng)分的反應直接體現(xiàn)在分蘗數(shù)和有效穗數(shù)上。對4個不同施肥處理水稻的最高分蘗數(shù)和有效穗數(shù)進行對比,結果(圖1)顯示：全量化肥(CF)處理的最高分蘗數(shù)和有效穗數(shù)均最高,分別是無肥(NF)處理的2.30倍和2.11倍；其次為半量化肥+有機肥(OF+50%CF)處理,分別是無肥處理的2.18倍和1.87倍；再次為有機肥(OF)處理,均是無肥處理的1.40倍。說明有機肥可以明顯促進水稻分蘗的生長和有效穗的增加,但其肥效對分蘗和成穗的影響要小于化肥。

圖1 不同處理水稻的最高分蘗數(shù)和有效穗數(shù)

2.2 不同施肥處理對水稻各生育期葉片葉綠素含量的影響

施肥對水稻的影響還體現(xiàn)在植株葉片葉綠素含量的多少,葉綠素含量越高越有利于作物進行光合作用,從而使植株生長更加旺盛而衰老更慢。SPAD值是反映葉綠素含量的定量指標。從圖2可以看出：全量化肥(CF)處理水稻葉片的SPAD值在水稻的各主要生育時期均最大,其次為半量化肥+有機肥(OF+50%CF)處理,再次為有機肥(OF)處理,而以無肥(NF)處理的最低,說明有效養(yǎng)分含量越高,對水稻葉片葉綠素含量增加的作用越大。其中,單施有機肥處理水稻葉片在分蘗期、抽穗期和成熟期的SPAD值分別較無肥處理提高了12.16%、3.77%和3.46%,表現(xiàn)出較好的提高葉綠素含量、延緩葉片衰老的作用。

圖2 不同施肥處理水稻葉片在不同生育期的SPAD值

2.3 不同施肥處理對水稻分蘗期葉面積指數(shù)的影響

葉面積是衡量葉片對光照截獲能力的重要指標,葉面積指數(shù)(LAI)是葉面積與種植面積的比值,葉面積指數(shù)過大和過小均不利于水稻的生長。從圖3的結果可以發(fā)現(xiàn)：在水稻的分蘗期葉面積指數(shù)最大的處理為全量化肥(CF)處理,葉面積指數(shù)為2.46,是無肥(NF)處理的2.89倍；其次為半量化肥+有機肥(OF+50%CF)處理,是無肥(NF)處理的2.57倍；再次為有機肥(OF)處理,是無肥(NF)處理的1.64倍。說明施肥量的高低可以直接影響葉面積的大小,且施肥量越高,葉面積越大。全量有機肥處理的養(yǎng)分增加幅度小于化肥+有機肥配施處理,因此其葉面積指數(shù)的增加量也較小。

2.4 不同施肥處理對水稻干物質(zhì)生產(chǎn)的影響

干物質(zhì)量是衡量作物含能力高低的重要指標,也是作物產(chǎn)量形成的基礎。從圖4的結果可以看出,在水稻的3個主要生育期均以全量化肥處理水稻的干物質(zhì)量最多,其次為半量化肥+有機肥處理,再次為有機肥處理,而以無肥處理的最低。其中,有機肥處理在3個生育期的干物質(zhì)量分別較無肥處理增加了48.98%、12.33%和19.86%,且隨著生育進程的推進,干物質(zhì)量的絕對增幅也不斷增加,說明,有機肥對水稻生長具有一定的肥效,但其對干物質(zhì)的影響要小于化肥。

圖3 不同施肥處理水稻分蘗期的葉面積指數(shù)

圖4 不同施肥處理水稻的干物質(zhì)量

2.5 不同施肥處理對水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量因子的影響

不同的施肥技術對水稻的產(chǎn)量及產(chǎn)量形成具有重要的影響。從表1可以發(fā)現(xiàn),施肥處理較無肥處理有明顯的增加產(chǎn)量的作用；在各施肥處理中水稻產(chǎn)量最高的為全量化肥處理,其次為半量化肥+有機肥處理,再次為有機肥處理,分別較無肥處理的水稻產(chǎn)量增加了87.96%、75.61%和33.33%。對水稻產(chǎn)量因子的分析發(fā)現(xiàn),有效穗數(shù)、株高、穗長、每穗粒數(shù)、千粒重等指標的變化趨勢與產(chǎn)量的基本一致,均表現(xiàn)為全量化肥處理>有機肥+化肥處理>有機肥處理>無肥處理,且有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)的增加最為明顯,而結實率的表現(xiàn)則剛好相反,其中,有機肥處理較無肥處理的有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)的增長幅度分別達到了35.29%和6.94%,說明不同施肥處理均可以有效地提高水稻的產(chǎn)量,面且主要是通過增加有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)來提高產(chǎn)量的。在施肥后水稻的千粒重增加較少,結實率還會降低,可能是因為施肥處理的水稻穎花量較大,二次灌漿不完全。

表1 不同施肥處理水稻的產(chǎn)量及經(jīng)濟性狀

2.6 不同施肥處理對稻米品質(zhì)的影響

隨著生活水平的不斷改善, 人們對稻米品質(zhì)的要求亦越來越高。栽培技術對稻米品質(zhì)具有重要的影響,其中,施肥對稻米品質(zhì)的影響較大。從稻米品質(zhì)分析結果(表2)發(fā)現(xiàn),各施肥處理較無肥處理的精米率、堊白度和蛋白質(zhì)含量均有所增加,其中,堊白度增加會降低稻米的外觀品質(zhì),精米率增加有利于提高加工品質(zhì),蛋白質(zhì)含量增加雖提高了營養(yǎng)品質(zhì)卻也降低了食味品質(zhì)。與無肥處理比較,施用有機肥處理還提高了稻米的出糙率和整精米率；與全量化肥處理相比，有機肥+半量化肥處理水稻的精米率、整精米率、粒長、堊白粒率、堊白度均有所增加,出糙率和蛋白質(zhì)含量稍有下降,但整體表現(xiàn)為外觀品質(zhì)、加工品質(zhì)和食味品質(zhì)均有所增加,說明施用有機肥或有機肥部分替代化肥均可有效提高稻米品質(zhì)。

表2 不同施肥處理稻米品質(zhì)分析結果

3 討論與結論

隨著我國生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展,有機肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用越來越受到國家的重視,特別是有機肥在改土培肥、化肥替代和農(nóng)業(yè)廢棄物再利用方面的作用,使有機肥產(chǎn)業(yè)在近年來得到了快速發(fā)展,然而,有機肥產(chǎn)品由于原料、制作方式的不同,其有效養(yǎng)分組成及有機質(zhì)含量等也不同,田間施用對作物的肥效各異,但均具有促進作物生長、提高產(chǎn)量和品質(zhì)的作用[7-12]。廢白土基有機肥作為一款新型的有機肥,其應用在水稻的生產(chǎn)上同樣表現(xiàn)出較好的增產(chǎn)效果和改善稻米品質(zhì)的作用。在本試驗中，與不施肥處理比較,施用3000 kg/hm2廢白土基有機肥后，水稻的分蘗數(shù)和有效穗數(shù)均增加了1.40倍,葉綠素含量提高了3.46%,葉面積增大了1.64倍；在水稻分蘗期、抽穗期和成熟期的干物質(zhì)量分別增加了48.98%、12.33%和19.86%；有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒重均有所增加,增幅分別為35.29%、 6.94%和1.43%,實現(xiàn)增產(chǎn)33.33%,對稻米品質(zhì)中的出糙率、精米率、整精米率、堊白粒率和蛋白質(zhì)含量等具有改善作用。

在生產(chǎn)上由于有機肥的有效養(yǎng)分含量低、肥效慢,單獨使用有機肥不僅成本高,且不利于作物的高產(chǎn)高效,通常與無機肥進行一定比例的配合施用,才能達到優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)產(chǎn)、高效的作用。周江明認為有機肥氮在 20.0%～40.0% 之間最有利于稻米品質(zhì)和產(chǎn)量的提高[13];蘇瑞芳等研究也發(fā)現(xiàn)施入26.5%～40.0% 有機肥氮可以實現(xiàn)水稻高產(chǎn)和改善稻米品質(zhì)[14]；孟琳等認為有機肥氮占總氮量的 10.0%～20.0%是最合適的,過高過低均會導致產(chǎn)量下降[15]。與已有研究不同,本研究以3000 kg/hm2廢白土基有機肥替代半量化肥(OF+50%CF處理),其總氮量減少了27.0%,其中,有機氮占施用總氮量的31.5%,結果表明：與全量化肥處理比較,經(jīng)OF+50%CF處理后，受總氮量減少的影響,水稻的分蘗數(shù)、有效穗數(shù)、葉面積、葉綠素含量等各項生理及形態(tài)指標均有一定程度的降低,產(chǎn)量也相應減少了7.03%,但降低幅度均不大,而在稻米的加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)方面得到了一定的改善,主要表現(xiàn)為精米率、整精米率增加，堊白粒率、堊白度降低。因此,在水稻生產(chǎn)上,利用廢白土基有機肥替代一定量的化肥是可行的,但化肥的替代量不宜超過50.0%。