摘 要 為減少和控制不合理化肥施用，實(shí)現(xiàn)綠色水稻產(chǎn)業(yè)，以淮稻5號(hào)為供試品種，利用小區(qū)對(duì)比試驗(yàn)方法，開展了有機(jī)肥部分替代化肥的田間試驗(yàn)。結(jié)果表明，20%～40%有機(jī)肥替代化肥可顯著提高水稻產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益、土壤速效養(yǎng)分、全氮和有機(jī)質(zhì)等含量；50%和60%有機(jī)肥替代化肥組無論是各生育期植株性狀、產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益還是土壤理化性質(zhì)均是最差。綜上所述，施加20%～40%有機(jī)肥有利于水稻生長及土壤理化性質(zhì)的改善。

關(guān)鍵詞 水稻；有機(jī)肥；化肥；經(jīng)濟(jì)效益；土壤理化性質(zhì)

中圖分類號(hào)：S511 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.01.028

淮稻5號(hào)是通過復(fù)交材料7208、武育粳3號(hào)雜交選育而成的遲熟中粳稻新品種，其優(yōu)點(diǎn)在于高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)[1]，自推廣以來一直占據(jù)江蘇省水稻品種市場的重要份額，目前淮稻5號(hào)累計(jì)推廣面積超過175.2萬hm2[2]。目前在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，存在超量投入化肥、有機(jī)肥用量不足等問題。雖然化肥具有易吸收、見效快的特點(diǎn)，但化肥過量投入容易導(dǎo)致有機(jī)和無機(jī)養(yǎng)分比例失調(diào)、資源浪費(fèi)和環(huán)境污染等問題，制約著我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。與傳統(tǒng)化肥相比，有機(jī)肥不僅可以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤理化性狀，提升養(yǎng)分利用率，還可以增加水稻結(jié)實(shí)率，促進(jìn)水稻穩(wěn)健生長[3]。但王國華等研究發(fā)現(xiàn)長期施用有機(jī)肥會(huì)對(duì)土壤pH值和重金屬含量等造成影響[4]。因此，合理施用有機(jī)肥，部分替代化肥能夠?qū)崿F(xiàn)化肥的減量增效，本研究通過施加不同比例有機(jī)肥的對(duì)比方法，探究有機(jī)肥合理施用量，以期減少和控制不合理化肥施用量。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2022年7月開始，試驗(yàn)地點(diǎn)位于泗洪縣石集鎮(zhèn)柳山村，地理坐標(biāo)為33.352 61°N，118.237 93°E。土壤為黏底兩合土，該田塊平整，地力均勻，排灌方便，交通便利。土壤基本理化性狀：pH值7.6，有機(jī)質(zhì)含量17.4 g·kg-1、全氮含量1.55 g·kg-1、有效磷含量19.8 g·kg-1、速效鉀含量146.6 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法

供試水稻品種為淮稻5號(hào)。供試肥料中有機(jī)肥：總養(yǎng)分為N+P2O5+K2O≥9%，有效活菌數(shù)≥ 6億·g-1，有機(jī)質(zhì)含量≥ 60%，N：6.0%，P2O5：1.9%，K2O：1.1%；化肥：尿素（含N 46%）、過磷酸鈣（含P2O5 12%）、氯化鉀（含K2O 50%）。本試驗(yàn)共設(shè)7個(gè)處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。A：常規(guī)施肥；B：測土配方施肥；C：80%化肥氮+20%有機(jī)氮；D：70%化肥氮+30%有機(jī)氮；E：60%化肥氮+40%有機(jī)氮；F：50%化肥氮+50%有機(jī)氮；G：40%化肥氮+60%有機(jī)氮。

每個(gè)小區(qū)面積為20 m2，小區(qū)間筑埂并用薄膜包埂隔離，做到單排單灌，以防串水串肥，埂寬、埂高不少于40 cm。除施肥外，各小區(qū)其他田間管理措施相同，水稻品種、栽插密度、苗齡要保持一致。常規(guī)施肥區(qū)氮磷鉀折純用量分別為19.3、5.0、6.0 kg/667 m2；配方施肥和有機(jī)肥替代化肥各處理組氮、磷、鉀總養(yǎng)分投入一致，全生育期施基肥1次，追肥2次（具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1，肥料用量及運(yùn)籌方法見表2）。

1.3" 指標(biāo)測定與方法

1.3.1" 莖蘗動(dòng)態(tài)

在水稻生長的主要發(fā)育階段，調(diào)查水稻分蘗動(dòng)態(tài)、株高、葉齡等指標(biāo)。在水稻成熟后去除邊際效應(yīng)，每小區(qū)隨機(jī)采集3穴水稻植株樣，測定穗長、千粒質(zhì)量等農(nóng)藝性狀。生物量和實(shí)際產(chǎn)量測定樣方為5 m2。

1.3.2 測產(chǎn)

在水稻成熟期每個(gè)小區(qū)選擇有代表性3行，每行連續(xù)割取10穴（共30穴）調(diào)查每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率，測定千粒質(zhì)量，計(jì)算理論產(chǎn)量。另外，每小區(qū)選擇有代表性3行，每行連續(xù)割取10穴（共30穴）單收單打，曬干后稱質(zhì)量，推算小區(qū)實(shí)際產(chǎn)量。

1.3.3 土壤采集與測定

分別在水稻插秧前及收割后按照五點(diǎn)取樣法用土鉆采集各小區(qū)0～20 cm表層的混合土樣，取出石塊等雜質(zhì)后，風(fēng)干并研磨。處理后的土壤經(jīng)過1.00 mm和0.25 mm孔徑篩混勻，測定土壤有機(jī)質(zhì)（重鉻酸鉀外加熱法）、全氮（半微量凱氏定氮法）、有效磷（鉬藍(lán)比色法）和速效鉀含量（乙酸銨浸提-火焰光度計(jì)法）[5]。

1.4" 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并制表，IBM SPSS Statistics 25.0 軟件進(jìn)行方差分析。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 不同處理對(duì)水稻農(nóng)藝性狀的影響

由表3可知，不同濃度有機(jī)肥對(duì)水稻株高、穗數(shù)和單株成穗數(shù)有影響，各農(nóng)藝性狀隨著有機(jī)肥施加量增加均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。水稻的株高、穗數(shù)和單株成穗數(shù)性狀均在30%施加量組達(dá)到最大值，且均與常規(guī)施肥組呈現(xiàn)顯著差異（p＜0.05）；當(dāng)有機(jī)肥的添加量繼續(xù)增加時(shí)，水稻各農(nóng)藝性狀與有機(jī)肥的添加量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，50%和60%有機(jī)肥組水稻農(nóng)藝性狀均顯著低于常規(guī)施肥組（p＜0.05）。

2.2" 不同處理對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

由表4可知，常規(guī)施肥區(qū)、配方施肥區(qū)、各有機(jī)肥替代化肥區(qū)的水稻結(jié)實(shí)粒數(shù)分別為116.3、120.6、118.2，116.9，116.3，114.3，113.7粒/穗，其中20%，30%，40%有機(jī)肥替代區(qū)均高于常規(guī)施肥區(qū)，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p＞0.05）。有機(jī)肥替代化肥區(qū)水稻千粒質(zhì)量隨著有機(jī)肥替代量增加而減少，20%，30%，40%有機(jī)肥替代區(qū)籽粒飽滿度較高，相較于常規(guī)施肥區(qū)，20%，30%，40%有機(jī)肥替代區(qū)水稻千粒重有顯著增加（p＜0.05）。常規(guī)施肥區(qū)的產(chǎn)量為629.5 kg/667 m2，20%，30%，40%有機(jī)肥替代區(qū)的產(chǎn)量分別比常規(guī)施肥區(qū)增產(chǎn)93.9，97.1，51.7 kg/667 m2，增產(chǎn)率分別為14.9%，15.4%，8.2%，其中30%有機(jī)肥替代區(qū)水稻產(chǎn)量顯著高于常規(guī)施肥區(qū)（p＜0.05）。而50%，60%有機(jī)肥替代區(qū)的產(chǎn)量為分別比常規(guī)施肥區(qū)平均減產(chǎn)63.6 kg/667 m2和177 kg/667 m2。隨著有機(jī)肥施用量的增加，秸稈產(chǎn)量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，當(dāng)有機(jī)肥施用量在30%以下時(shí)，其施用量與秸稈產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)（p＜0.05）；當(dāng)有機(jī)肥含量超過30%時(shí)，其施用量與秸稈產(chǎn)量呈顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.05）。

2.3 不同處理對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表5可知，純收入主要由稻谷產(chǎn)量、稻谷收購價(jià)格、人工成本、肥料成本組成。稻谷產(chǎn)量由測產(chǎn)數(shù)據(jù)獲得，稻谷市場收購價(jià)格為2.76元/kg。肥料成本以有機(jī)肥1 000元/t，尿素2 800元/t，過磷酸鈣1 000元/t，氯化鉀5 500元/t計(jì)算。各處理純收益表現(xiàn)為C＞D＞B＞E＞A＞F＞G，與常規(guī)施肥模式相比，20%，30%，40%有機(jī)肥替代區(qū)的純收入分別增加236.4，210.9，51.6元/667 m2，產(chǎn)投比分別為1.27，1.24，1.17，配方施肥區(qū)和20%有機(jī)肥替代區(qū)產(chǎn)投比高于常規(guī)施肥區(qū)，而50%和60%有機(jī)肥替代區(qū)產(chǎn)投比低于常規(guī)施肥區(qū)。

2.4 不同處理對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

由表6可知，與常規(guī)施肥區(qū)相比，20%和30%有機(jī)肥區(qū)土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀均顯著高于常規(guī)施肥區(qū)（p＜0.05），40%有機(jī)肥區(qū)土壤理化指標(biāo)中全氮、有效磷和速效鉀也均顯著高于常規(guī)施肥區(qū)（p＜0.05）。除有效磷外，50%和60%有機(jī)肥替代區(qū)的有機(jī)質(zhì)、全氮和速效鉀均顯著低于常規(guī)施肥區(qū)（p＜0.05）。綜合來看，用20% ～ 40%有機(jī)肥替代化肥可提高土壤各速效養(yǎng)分、全氮和有機(jī)質(zhì)含量，各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于常規(guī)施肥和配方施肥。

3 討論與結(jié)論

3.1 不同處理對(duì)水稻農(nóng)藝性狀的影響

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，合理配合施用有機(jī)肥不僅可以滿足作物高產(chǎn)需求，還可以提高肥料效率[6]。本研究在保證養(yǎng)分條件相同的前提下，通過調(diào)整有機(jī)肥的施用量，探究各處理組水稻農(nóng)藝性狀的變化趨勢。結(jié)果顯示，隨著有機(jī)肥施用量的增加，水稻各農(nóng)藝性狀均呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，拐點(diǎn)為30%有機(jī)肥替代區(qū)，表明當(dāng)有機(jī)肥施用量為30%時(shí)，水稻農(nóng)藝性狀最優(yōu)。張翔等認(rèn)為出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因在于植物干物質(zhì)累積與分配取決于所施加的肥料，其積累量和積累程度呈現(xiàn)出“慢-快-慢”的變化規(guī)律，適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)肥替代化肥有利于植物的干物質(zhì)累積[7]；隨著水稻生長發(fā)育，其光合能力逐漸降低，有機(jī)肥替代化肥的處理方法，可以提高水稻葉片的凈光合速率，在水稻灌漿期尤為明顯[6]。這與本研究觀點(diǎn)一致，降低化肥施加量，添加適量有機(jī)肥可顯著增加作物的株高和成穗數(shù)等農(nóng)藝性狀。

3.2 不同處理對(duì)水稻產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響

提高糧食產(chǎn)量是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重點(diǎn)，而有機(jī)肥的添加不僅可以確保水稻高產(chǎn)，更可減少農(nóng)田徑流水體總氮流失量和流失率[8]。本研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥替代區(qū)水稻產(chǎn)量范圍為452.5～726.6 kg/667 m2，施加30%有機(jī)肥區(qū)產(chǎn)量最高，顯著高于常規(guī)施肥區(qū)產(chǎn)量，且每667 m2產(chǎn)量隨著施加有機(jī)肥量的增加呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，該趨勢與上文所述水稻農(nóng)藝性狀呈現(xiàn)的趨勢一致。相對(duì)于配方施肥區(qū)，各有機(jī)肥替代組雖然產(chǎn)量等指標(biāo)均高于配方施肥區(qū)，但實(shí)粒數(shù)指標(biāo)卻低于配方施肥區(qū)的水稻。該現(xiàn)象可以用“養(yǎng)分歸還學(xué)說”來解釋，即農(nóng)作物長勢取決于土壤中相對(duì)含量最小的養(yǎng)分因素，而配方施肥正是通過科學(xué)手段檢測土壤肥力，精準(zhǔn)提供養(yǎng)分需求，補(bǔ)齊短板[8-9]，以此保證農(nóng)作物長勢，但由于近年來過量施肥導(dǎo)致的面源污染等問題逐漸嚴(yán)重，配方施肥指標(biāo)需據(jù)此及時(shí)更新和調(diào)整。

本研究表明，20%有機(jī)肥替代區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益最高，但產(chǎn)投比略低于配方施肥區(qū)，這是因?yàn)榕浞绞┓逝淞铣杀鞠噍^于20%和30%有機(jī)肥替代區(qū)減少了23.66%和31.71%，通過對(duì)肥料用量的控制，降低肥料成本，同時(shí)維持作物體內(nèi)各種營養(yǎng)元素平衡供應(yīng)[10]。雖然配方施肥區(qū)的水稻實(shí)粒數(shù)較高，但該組水稻的千粒質(zhì)量較低，導(dǎo)致其產(chǎn)量顯著低于20%和30%有機(jī)肥替代區(qū)的水稻。

3.3 不同處理對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

農(nóng)作物所需養(yǎng)分大部分來自土壤[11]，目前我國大多數(shù)土壤都存在微量元素“中度缺乏”的狀況[12]。有機(jī)肥的施加可改善土壤中微生物的數(shù)量和活性，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量及肥力，進(jìn)而提高水稻對(duì)養(yǎng)分的吸收和氮素利用率，以此達(dá)到水稻增產(chǎn)的目的[13-14]。本研究結(jié)果顯示，相較于水稻播種前，各處理組在水稻完成收割后，所在區(qū)域的土壤各理化性質(zhì)均有不同程度的提高，其中以20%和30%有機(jī)肥替代區(qū)的土壤理化指標(biāo)提升最為顯著。在繼續(xù)增加有機(jī)肥的施加量時(shí)，土壤各理化指標(biāo)出現(xiàn)下降趨勢，出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因是土壤對(duì)于磷元素的吸收能力是有限的，大量施加有機(jī)肥會(huì)導(dǎo)致土壤對(duì)于磷元素的吸收能力下降，從而增加了土壤的滲漏率，造成土壤各理化指標(biāo)的下降[15]。一般以有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分來衡量土壤肥力水平[16]，農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量和土地生產(chǎn)力與施肥方法及措施關(guān)系密切，長期施加單一肥料或不施肥，會(huì)導(dǎo)致土壤肥力下降[17]。因此使用有機(jī)肥部分替代化肥的方法對(duì)于土壤和農(nóng)作物生長是有益的。

4 結(jié)論

20%、30%、40%有機(jī)氮替代化肥氮，水稻的產(chǎn)量未出現(xiàn)減產(chǎn)現(xiàn)象，且具有一定的增產(chǎn)效果，說明有機(jī)氮在40%替代量范圍內(nèi)可以替代化肥氮，其中以替代30%處理組綜合利用效果最好。將適宜濃度的有機(jī)肥替代化肥，減少化肥使用量，促進(jìn)化肥使用實(shí)現(xiàn)零增長是可行的。

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（責(zé)任編輯：敬廷桃）

收稿日期：2023-06-30

基金項(xiàng)目：泗洪縣2022年部級(jí)化肥減量增效項(xiàng)目。

作者簡介：丁曉娟（1984—），本科，高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事土肥新技術(shù)研究。E-mail： 649896617@qq.com。