高 乾，黨 姝，黃雪林，宮小桐，王相君，趙桂榮，張振宇*

（吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院 農(nóng)學(xué)院，吉林 吉林 132101）

水稻是我國(guó)三大糧食作物之一，種植面積和總產(chǎn)量分別占糧食作物面積和總產(chǎn)量的27.4%和36.1%[1]。近年來(lái)，中國(guó)的農(nóng)田化肥投入量不斷增長(zhǎng)，已成為全球最大的化肥生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，大量施用化肥能夠快速、有效地提高水稻產(chǎn)量，其在我國(guó)稻米增產(chǎn)中起到越來(lái)越重要的作用[2，3]。農(nóng)民為了進(jìn)一步提高產(chǎn)量，加大化肥的投入量，稻田過(guò)量施用化肥現(xiàn)象日益嚴(yán)重，長(zhǎng)期大量施用化肥不僅造成土壤板結(jié)、理化性質(zhì)變劣，土壤肥力下降，而且導(dǎo)致土壤、大氣、水體一系列環(huán)境負(fù)效應(yīng)[4，5]?；手械牡┯玫酵寥乐泻?，通過(guò)淋溶、揮發(fā)、徑流等途徑極易損失，降低了水稻的氮肥利用效率[6，7]。這種超過(guò)量的投入引發(fā)了諸多環(huán)境問(wèn)題，尤其是中國(guó)北方的農(nóng)業(yè)高度集約化地區(qū)，由于化肥的過(guò)度施用導(dǎo)致地表水體富營(yíng)養(yǎng)化，河流湖泊污染狀況日趨嚴(yán)重。

研究表明有機(jī)無(wú)機(jī)肥配合施用有利于提高水稻產(chǎn)量和土壤肥力[7，8]。有機(jī)肥富含氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫等作物生長(zhǎng)發(fā)育所需要的大中量營(yíng)養(yǎng)元素和微量元素，同時(shí)富含有機(jī)物質(zhì)等多種生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，能提高土壤有機(jī)質(zhì)，增強(qiáng)土壤保水保肥能力，對(duì)改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境有特殊的作用[9，10]。吉林省作為北方一季粳稻區(qū)，地處松遼平原腹地，農(nóng)作物生長(zhǎng)季節(jié)日照充足，成熟期晝夜溫差大，具有優(yōu)越發(fā)展優(yōu)質(zhì)粳稻生產(chǎn)的自然條件。研究有機(jī)肥替代化肥對(duì)優(yōu)質(zhì)粳稻產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響，旨在明確有機(jī)肥替代化肥的最佳用量，為有機(jī)肥在水稻生產(chǎn)上合理施用提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料

供試品種采用吉林省中早熟品種通禾819，生育期131 d。

綠增有機(jī)肥料，有機(jī)質(zhì)≥45%，有效活菌數(shù)≥0.2 億/g，總養(yǎng)分含純氮+ 磷（P2O5）+ 鉀（K2O）約為5%，符合NY525-2012 有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)。

整個(gè)生育期使用化肥分別為：尿素（N46%）、過(guò)磷酸鈣（P2O546%）或磷酸二銨（N18%，P2O546%）、氧化鉀（K2O60%）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4 個(gè)處理，（1）常規(guī)施肥處理：CK（不施用有機(jī)肥）；（2） 常規(guī)化肥施用量減量10%（NL1）；（3）常規(guī)化肥施用量減量20%（NL2）；（4）常規(guī)化肥施用量減量30%（NL3）。有機(jī)肥替代化肥處理施用量見(jiàn)表1。

表1 有機(jī)肥替代化肥處理施用量

4 月15 日左右播種，5 月25 日左右插秧，移栽葉齡3.5 葉左右。施肥量采用當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥用量，施純氮（N）15 kg/667 m2，氮肥分為基肥、蘗肥和穗肥三個(gè)時(shí)期的肥料施入，氮肥50%做基肥施入、30%做蘗肥施入、20%做穗肥施入，比例為5:3:2；施純磷（P2O5）8 kg/667 m2，磷肥做基肥一次施入；施純鉀（K2O）6 kg/667 m2，鉀肥60%做基肥施入、40%做穗肥施入。三次重復(fù)，病、蟲、草害防治及田間管理措施同正常生產(chǎn)田。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

成熟期調(diào)查有效穗數(shù)和株高，考查穗長(zhǎng)、每穗成粒數(shù)、秕粒數(shù)、千粒重等。收獲后自然風(fēng)干，脫粒測(cè)定小區(qū)產(chǎn)量。

成熟期取樣儲(chǔ)藏3 個(gè)月后采用AN-700 型成份分析儀分析測(cè)定稻米品質(zhì)，包括糙米率、精米率、整精米率、直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量和食味值等，測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)采用農(nóng)業(yè)部NY147/88《米質(zhì)測(cè)定方法》。根據(jù)結(jié)果分析株高、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重和產(chǎn)量的數(shù)據(jù)差異及其各因子與產(chǎn)量品質(zhì)的相關(guān)性差異。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel2010、DPS9.5 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)肥不同替代量水稻農(nóng)藝性狀差異分析

從表2 可見(jiàn)，隨著有機(jī)肥替代量的增加，水稻株高呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，NL3 有機(jī)肥替代處理的株高最高，為106.3 cm。穗長(zhǎng)、粒重和草谷比先增加后降低，NL2 有機(jī)肥替代處理的穗長(zhǎng)最長(zhǎng)，為20.3 cm，粒重最大，為206 g/m2,NL3 有機(jī)肥替代處理谷草比最低，為0.52。

表2 有機(jī)肥不同替代量水稻農(nóng)藝性狀差異分析

2.2 有機(jī)肥不同替代量對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

不同處理水稻產(chǎn)量NL2＞NL1＞CK＞NL3（圖1），分析表3 得出，NL1 有機(jī)肥替代處理較CK 增產(chǎn)2.33%，NL3 有機(jī)肥替代處理較CK 減產(chǎn)4.50%，NL2 有機(jī)肥替代處理水稻產(chǎn)量構(gòu)成較均衡，水稻產(chǎn)量較CK 增加6.76%，可以達(dá)到最適替代體系高產(chǎn)模式。

表3 有機(jī)肥不同替代量水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成分析

圖1 有機(jī)肥不同替代量水稻產(chǎn)量差異比較

2.3 有機(jī)肥不同替代量對(duì)水稻米質(zhì)的影響

從表4 可見(jiàn)，有機(jī)肥不同替代量處理間蛋白質(zhì)在6.5～6.9，差異不明顯。有機(jī)肥不同替代量處理間直鏈淀粉含量在18.4～18.6，均高于CK。食味值在87 分左右，差異沒(méi)有達(dá)到顯著水平。綜上所述，有機(jī)肥不同替代量處理水稻品質(zhì)差異不顯著。

表4 有機(jī)肥不同替代量對(duì)水稻米質(zhì)的影響

2.4 有機(jī)肥不同替代量水稻葉片SPAD 值比較分析

不同處理間測(cè)定上三片葉SPAD 值取平均值，測(cè)定時(shí)分葉片倒一葉、倒二葉、倒三葉測(cè)定，計(jì)算上中下部位平均值，為此處理的SPAD 值。

如表5 所示，有機(jī)肥不同替代量處理與CK比較，隨著化肥用量的遞減，各生育時(shí)期SPAD 值均呈上升趨勢(shì)，差異較顯著。NL3 有機(jī)肥量最大，化肥用量最少，各生育時(shí)期SPAD 值最大。比較有機(jī)肥不同替代量處理生育時(shí)期SPAD 值變異系數(shù)，水稻葉片SPAD 值分蘗和齊穗期變化不大，分別為1.91%和1.96%，水稻成熟期變化最大，為7.44%；水稻葉片SPAD 值變異幅度成熟期＞齊穗期＞分蘗期。

表5 有機(jī)肥不同替代量水稻葉片SPAD 值比較分析

2.5 有機(jī)肥不同替代量水稻效益分析

由圖2 有機(jī)肥不同替代量水稻效益分析比較可知，稻谷按3.0 元/kg 售價(jià)計(jì)算，減去有機(jī)肥施用成本，有機(jī)肥不同替代量處理NL1 和NL2 效益分析較CK 不施用有機(jī)肥呈現(xiàn)正向上升趨勢(shì)，NL2效益最高，達(dá)到增收342 元/hm2，NL3 效益最低，減少收入1 064.1 元/hm2。可見(jiàn)有機(jī)肥替代氮肥節(jié)本增效作用在20%替代量之內(nèi)較好，不但減少氮肥過(guò)量施用帶來(lái)的面源污染，還可以增加種稻農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入。

圖2 有機(jī)肥不同替代量水稻效益分析比較

3 結(jié)論與討論

目前，水稻減量施肥的研究頗多，主要圍繞有機(jī)肥替代，綠肥種植，施肥方式改進(jìn)，緩釋肥應(yīng)用等來(lái)減少化肥用量[11]。應(yīng)用不同有機(jī)肥進(jìn)行減量10%和20%化肥，水稻產(chǎn)量反而增加7%和5%[12]。歐盟和美國(guó)通過(guò)建立限量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)和一系列法律法規(guī)等方式來(lái)減量增質(zhì)增效。經(jīng)過(guò)測(cè)算，有機(jī)肥替代化肥潛力約為10%，研發(fā)新型肥料，主要包括有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合肥，約占10%-15%，利用智能機(jī)具可提高10%-12%。三項(xiàng)技術(shù)合計(jì)，未來(lái)可減施化肥養(yǎng)分30%-37%，從而實(shí)現(xiàn)減施化肥的目的[13]。從保護(hù)自然生態(tài)和人類生活環(huán)境及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)，水稻施肥的發(fā)展方向應(yīng)該是有機(jī)肥與化肥結(jié)合使用，這種施肥方法的特點(diǎn)是有利于生物氮的形成，減少氮的淋失，提高使用效率，對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)提高并不矛盾[14]。國(guó)外研究表明，用有機(jī)氮替代50%的化肥，可提高水稻產(chǎn)量，如果采用農(nóng)家肥加菌肥再結(jié)合化肥，農(nóng)家肥配合氮磷鉀施肥是維持產(chǎn)量和土壤肥力最適合的方法，同時(shí)提高肥料利用率[15，16]。

本試驗(yàn)針對(duì)東北稻區(qū)水肥利用程度差、稻田土壤質(zhì)量下降、經(jīng)濟(jì)回報(bào)率低等問(wèn)題，以水稻品種為試材，通過(guò)有機(jī)肥替代部分化肥施用技術(shù)的研究表明，有機(jī)肥替代方式減少了化肥投入，其中，NL1、NL2 有機(jī)肥替代處理分別較CK 增產(chǎn)2.33%、6.76%。水稻群體結(jié)構(gòu)得到顯著改善，耕地質(zhì)量逐步提升，對(duì)穩(wěn)定和擴(kuò)大水稻種植面積，提高水稻種植效益，增加農(nóng)民收入，保障糧食安全具有重要意義。