稻油轮作体系施用有机肥对作物产量及土壤综合肥力的影响

厉宝仙，章日亮，刘晓霞

(1.浙江省农业技术推广中心，浙江 杭州 310020； 2.兰溪市土壤肥料工作站，浙江 兰溪 321100； 3.浙江省耕地质量与肥料管理总站，浙江 杭州 310020)

化肥是粮食的“粮食”[1-3]，在粮食增产、农民增收、农业增效中发挥着不可替代的作用[4]。生产上农户过度追求高产往往过量投入化肥，据统计，我国化肥施用量为531.9 kg·hm-2，约是世界平均水平的3.9倍，化肥使用强度远高于世界平均水平[5-6]。长期大量施用化肥导致土壤板结、养分失衡、速效养分含量下降，引起土壤酸化、盐渍化、肥料利用率下降，农田面源污染加剧[7-9]，严重制约着农业的可持续发展。

施用有机肥可在很大程度上改善单施化肥所造成的对土壤和环境的负面影响[10-12]。施用有机肥可显著提高水果产量、品质及果园土壤质量[13]。菜地施用有机肥后蔬菜产量、品质及土壤综合肥力显著提高[14-15]。施用有机肥茶叶产量提高10.8%，茶叶品质、茶园土壤肥力也有显著改善[16]。在水果、蔬菜、茶叶等经济作物上施用有机肥的研究多[17]，施用有机肥对粮油作物产量影响的研究较少。水稻、油菜轮作(稻油轮作)是浙江省主要的耕作制之一，稻油轮作面积达118 000 hm-2，占全省耕地总面积的10%左右[18]。为此，本研究以浙江省主要轮作制度稻油轮作为研究对象，探索施用有机肥对水稻、油菜产量及土壤养分含量、容重和pH值的影响，以明确稻油轮作体系提高产量、培肥土壤的适宜有机肥用量。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2015—2018年在兰溪市游埠街道进行，供试作物为水稻(中浙优1号)和油菜(浙油33)，土壤类型为水稻土，耕作制度一年两熟制。试验前土壤基本理化性状：有机质20.81 g·kg-1，碱解氮110.25 mg·kg-1，有效磷73.41 mg·kg-1，速效钾108.00 mg·kg-1，容重1.39 g·m-3，pH 5.23。商品有机肥含有机质≥45%，N 4%, P2O52%, K2O 2%。

1.2 处理设计

设5个处理：不施肥对照(CK)；单施化肥(CF)；化肥配施低量有机肥[OF(低)]；化肥配施中量有机肥[OF(中)]；化肥配施高量有机肥[OF(高)]。低、中、高有机肥用量水平分别为4 500、9 000、13 500 kg·hm-2，CF、OF(低)、OF(中)、OF(高)为等氮量处理。施肥按常规进行，即水稻用量折N 168 kg·hm-2，P2O557 kg·hm-2，K2O 127.5 kg·hm-2；油菜用量折N 105 kg·hm-2，P2O545 kg·hm-2，K2O 45 kg·hm-2。随机区组排列，重复3次。试验连续进行2年，各小区单灌单排。各处理田间管理措施按照常规栽培进行。

1.3 样品采集及测定

收获期测定产量，试验后采集土样测定有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量，测定土壤容重和pH。

1.4 数据分析

数据采用DPS 2000软件进行方差分析(ANVOA)和统计分析，平均值间显著性差异分析采用Duncan’s新复极差法，利用Origin 8.5软件进行制图。

2 结果与分析

2.1 对水稻、油菜产量的影响

施肥是影响作物产量的重要因素，由图1可见，与不施肥对照相比，施肥显著提高了水稻、油菜产量，单施化肥、化肥配施低量、中量和高量有机肥水稻产量分别较不施肥对照提高47.2%、50.3%、61.7%和60.0%。化肥配施有机肥是提高作物产量的重要措施[19]，与单施化肥相比，化肥配施中量、高量有机肥显著提高了水稻产量；化肥配施高量有机肥显著提高了油菜产量。化肥配施中量、高量有机肥水稻产量较单施化肥高9.8%和8.7%，化肥配施高量有机肥油菜产量较单施化肥高20.8%。

柱上无相同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。图2～4同。

2.2 对土壤有机质、碱解氮含量的影响

土壤有机质含量的高低常用于表征土壤肥力水平[20-21]。如图2所示，施肥处理土壤有机质、碱解氮含量显著高于不施肥对照；化肥配施低量有机肥土壤有机质含量与单施化肥相近，但化肥配施中量、高量有机肥土壤有机质含量显著高于单施化肥处理；化肥配施低量有机肥土壤碱解氮含量与单施化肥接近，继续提高有机肥用量土壤碱解氮含量显著提高；化肥配施中量、高量有机肥土壤碱解氮含量较单施化肥高21.0%、26.6%。

图2 稻油轮作体系施用有机肥对土壤有机质、碱解氮含量的影响

2.3 对土壤有效磷、速效钾含量的影响

施肥是提高土壤有效磷和速效钾含量的有效手段[22]。如图3所示，单施化肥及化肥配施有机肥处理土壤有效磷和速效钾含量显著提高；与单施化肥相比，化肥配施低量有机肥土壤有效磷和速效钾含量变化不大；化肥配施中量、高量有机肥土壤有效磷、速效钾含量均显著高于单施化肥，其中化肥配施中量、高量有机肥土壤有效磷含量较单施化肥高19.6%、26.4%，速效钾含量较单施化肥高21.8%、27.5%。

图3 稻油轮作体系施用有机肥对土壤有效磷、速效钾含量的影响

2.4 对土壤容重和pH值的影响

土壤容重是衡量土壤质量的重要指标：土壤越疏松多孔，容重越小；土壤越紧实，容重越大。容重大小可反映土壤透气性、透水性以及保水保肥能力的高低[23]。图4所示，单施化肥处理土壤容重与不施肥无显著差异，化肥配施低量有机肥土壤容重变化不大，配施中量、高量有机肥土壤容重显著降低，其中，化肥配施中量、高量有机肥土壤容重较单施化肥处理降低0.10和0.11 g·m-3。施用有机肥是调节土壤酸碱度的重要手段，配施中、低量有机肥不影响土壤pH值，继续提高有机肥用量至13 500 kg·hm-2，土壤pH值显著提高。

图4 稻油轮作体系施用有机肥对土壤容重和pH的影响

3 讨论

有机肥富含氮、磷、钾、钙、镁、硫等多种养分，施入土壤即能供给植物生长发育所需，又可提高土壤养分含量；此外，有机肥还含有大量的有机物质、微生物，施入土壤后能迅速提高土壤有机质含量和微生物数量，促进土壤难溶矿物质养分的释放，进一步提高土壤养分含量[11, 24]。本研究结果显示，施用低量有机肥(4 500 kg·hm-2商品有机肥)土壤养分含量及土壤容重、pH值与单施化肥接近，继续提高有机肥用量，土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量显著高于单施化肥，土壤容重显著低于单施化肥处理。

有机肥富含大量有机物质，施入土壤可显著提高土壤酸碱缓冲性能。长期施用有机肥(牛粪)可增加有机质含量，从而减缓耕层土壤酸化作用[25]。长达18 a的定位试验[26]表明，施用有机肥(化学肥料配施有机肥和单施有机肥)，土壤pH保持稳定或较试验开始有所升高，以单施有机肥处理pH升幅最大，升高1.0个单位。有研究[27]指出，有机肥用量600～1 200 kg·hm-2时，对烟株根际土壤pH值的调控作用较为显著。本研究显示，施用有机肥影响土壤pH值，且有机肥用量越大土壤pH值越高。4 500～9 000 kg·hm-2有机肥土壤pH值与单施化肥接近，13 500 kg·hm-2有机肥土壤pH值较单施化肥处理高0.56个单位，可能是由于有机肥呈碱性，土壤pH值随着有机肥用量的增加而提高。

施用有机肥可提高作物产量并改善土壤理化性状[28-29]。有机肥处理早稻和晚稻平均产量较单施化肥增产3.9%～7.8%，单季稻产量提高20%以上[30]。与茶园常规施肥处理相比，施用牛粪有机肥或猪粪有机肥可使茶叶鲜叶的产量分别增加4.4%和44%以上[31]，陈会鲜等[32]的研究表明，增施生物有机肥可提高食用木薯的光合作用，促进其生长，进而提高块根产量。本研究结果显示，施用有机肥有效提高了水稻、油菜产量，可能是由于施用有机肥提高了土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量，改善了土壤容重和酸碱度，进而影响了水稻和油菜的生长及产量。

综上所述，化肥配施低量有机肥对水稻、油菜产量，土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量，以及容重和pH值无显著影响。化肥配施中量(9 000 kg·hm-2商品有机肥)、高量有机肥(13 500 kg·hm-2商品有机肥)显著提高粮油作物产量及产地土壤综合肥力。综合考虑作物产量、土壤肥力和施肥成本等因素，建议粮油轮作体系施用9 000 kg·hm-2商品有机肥。