减氮条件下施用蚓粪对土壤性质和水稻产量及品质的影响

周 星，徐年龙，周娜娜，徐梦彬，王 升

（江苏省农垦农业发展股份有限公司现代农业研究院，江苏 南京 210019）

传统农业生产中，人们为了追求作物的高产而大量施用化肥。过量施用化肥不仅使土壤生产力急速下降，还引起周围环境的污染及农产品品质的下降[1-2]。随着人们生活水平的提高，农产品的品质逐渐受到人们的关注[3]。有机肥是一种经生物物质、动植物废弃物、植物残体加工而来，富含大量有益物质，它不仅能为农作物提供全面营养，而且肥效长，可增加和更新土壤有机质，促进微生物繁殖，改善土壤的理化性质和生物活性[4-5]。

蚓粪作为一种环保型有机肥，其刺激植物生长、提高作物产量、改善作物品质的作用是多数研究者的共识[6-7]。当前大部分研究集中于蚓粪对水稻育秧的效果方面[8-10]，很少有研究施用蚓粪对水稻生长及品质的影响，且由于其价格昂贵，将其单独作为有机肥施用在生产上难以大面积实现[11]。而蚓粪与化肥配施不仅能发挥各自的优势，还能降低施用蚓粪的成本。本试验在2种减氮条件下，探究施用不同用量的蚓粪对土壤性质、水稻产量及品质的影响，为以后蚓粪在水稻生产中的应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验设在江苏省盐城市射阳县盐城农垦农业科学研究所的小1#田（120°15′50″E、33°40′30″N），土壤为壤性潮盐土，前茬作物为小麦，土壤肥力中等。土壤中有机质含量（质量分数，下同）24.3 g/kg，全氮含量1.81 g/kg，碱解氮含量118 mg/kg，速效磷含量18.6 mg/kg，速效钾含量95 mg/kg，pH值7.9。

1.2 试验材料

供试品种：南粳9108，由江苏省农垦农业发展股份有限公司新洋分公司提供。

供试肥料：润垦尿素（总氮质量分数≥46.4%），由江苏双多化工有限公司生产；复合肥（N、P2O5、K2O质量分数均为15%，总养分≥45%），由苏州上研化肥科技发展有限公司生产。蚓粪由南京肥甘农业科技有限公司提供，于2020年6月14日人工一次性撒施用作基肥。

1.3 试验设计

本试验共设置8个处理，包括常规对照、空白、2种减氮条件下施用3种用量的蚓粪，依据磷钾养分一致原则设计（详见表1）。每个处理面积约为200 m2（南北长7.0 m，东西长28.6 m），水浆管理与病虫害防治同其他大田。

表1 8种肥料处理方案 kg/667 m2

1.4 试验田管理

水稻于2020年5月7日落谷，6月15号机械移栽，10月27日机械收割。6月14日人工撒施基肥，6月24日施用第1遍分蘖肥，7月1日施用第2遍分蘖肥，7月23日施用促花肥，8月5日施用保花肥，其余措施同大田。

1.5 测定项目

在水稻收获后人工土钻取样，待土样风干后磨细过筛寄往白马湖检测中心检测土壤性质：全氮含量采用凯氏定氮法测定；有机质含量采用重铬酸钾容量法测定；碱解氮含量采用碱解扩散法测定；有效磷含量采用钼锑抗比色法测定；速效钾含量采用火焰光度计法测定；pH值采用电位法测定，水土质量比为2.5∶1.0；电导率采用电导率仪测定。

水稻产量：水稻成熟后，对水稻进行割方测产，之后换算成标准含水量下的产量。

稻谷品质测定前，先将稻谷晒干扬净，取稻谷样品，参照GB/T 17891—1999《优质稻谷》测定食味品质（米粒食味值、蒸煮外观、口味）。

稻谷的糙米率：每次称取120 g左右的净稻谷，采用三立式砻谷机碾磨为糙米，并称量，重复3次取平均值。糙米率＝（m糙米/m稻谷）×100%。

精米率：每次称取120 g左右的净稻谷，采用LTJM-2099精米机，脱壳碾白，除去一定量的皮层和胚，除去糠粉后，分拣出精米并称质量（m），重复3次取平均值。精米率＝（m精米/m稻谷）×100%。

整精米率：按照GB/T 17891—1999《优质稻谷》方法进行，将碾磨后的精米进行挑选，挑出整精米后，称质量。整精米率＝（m整精米/m稻谷）×100%。

垩白粒率：从优质稻谷精米试样中随机数取整精米100粒，拣出有垩白的米粒求出垩白粒率。平行测定2次，取其平均值。垩白率=垩白粒数/100×100%。

垩白度：在拣出的垩白米粒中，随机取10粒（不足10粒者按实有数取），米粒平放，正视观察，逐粒目测垩白面积占整个籽粒投影面积的百分率，求出垩白面积的平均值。平行测定2次，取其平均值记为垩白大小，垩白度=米粒中垩白部位投影面积/米粒投影面积×100%。

1.6 数据处理及分析

采用Excel 2010软件处理数据及制表绘图。

2 结果与分析

2.1 不同肥料处理对土壤理化性质的影响

由表2可见，与常规施肥相比，施用蚓粪后土壤全氮含量都低于对照；土壤有机质含量仅在V3和V4这2个处理下得到提高；土壤碱解氮含量在减氮10%+施用蚓粪（V3、V4和V5）后均较常规施肥对照（V2）增加，但减氮量加大后的V6、V7和V8处理土壤碱解氮含量都低于对照（V2）；有效磷含量在V4、V7和V8处理下均高于对照（V2）；速效钾含量在V4和V8处理下有所提高；土壤pH值仅在V4处理下降低幅度最大；施用蚓粪后土壤电导率都高于对照（V2）。说明在减氮10%后施用300 kg/667 m2蚓粪能提高土壤的有机质、速效氮、有效磷、速效钾含量，pH值也处于最低水平。

表2 不同减氮+蚓粪处理对土壤理化性质的影响

2.2 不同肥料处理对水稻产量的影响

由图1得，与常规对照（V2）相比，水稻产量仅在V4和V5这2种处理下增产，但增产幅度较小，其余处理都低于对照（V2）。除不施肥处理外，在V3处理下产量最低。说明在减氮10%的条件下，施用300～400 kg/667 m2的蚓粪能够提高水稻的产量。

图1 不同减氮+蚓粪处理对水稻产量的影响

2.3 不同肥料处理对水稻品质的影响

由表3得，除不施肥处理外，各肥料处理下，水稻的糙米率和精米率都达到了国家优质稻米的1级标准，且在减氮10%+蚓粪施用后水稻的精米率都高于对照（V2）。与常规对照（V2）相比，减氮10%+施用蚓粪后水稻的整精米率都达到了1级标准；施蚓粪的处理中，V3和V4这2个处理下水稻的垩白粒率和垩白度都低于对照（V2），且在V4处理下都达到最低，其余蚓粪处理都不能达到降低水稻的垩白粒率和垩白度的效果，且在V8处理下达到最高。说明V4这个处理不仅能提高水稻的精米率和整精米率，还能降低水稻的垩白粒率和垩白度，有效地改善水稻的外观品质。

表3 不同减氮+蚓粪处理对水稻品质的影响

3 讨论与结论

在减氮10%的条件下，施用200～300 kg/667 m2的蚓粪后能提高土壤的有机质含量，但减氮量加大时继续施用蚓粪后土壤有机质含量不再提高，土壤的碱解氮、有效磷、速效钾含量在减氮10%+300 kg/667 m2蚓粪处理（V4）下得到提高，pH值也达到最低。研究也同样表明，施用蚓粪后能提高土壤的有机质和速效养分含量[12-13]，这主要与蚓粪本身的性质有关。蚓粪本身是一种养分、腐殖质及生物活性都高的有机肥，将其施入土壤后给土壤带入了大量的腐殖质、养分及微生物等，一方面它能够直接增加土壤的有机质含量，另一方面由于微生物的加入能够提高其对土壤中固有养分的分解利用能力，从而能有效提高土壤中的养分含量，同时使该种偏碱土地中的pH值维持在较低水平。但当减氮量加大后，土壤的养分含量提升效果较差，这可能是由于化肥施用量减少加上蚓粪肥效释放缓慢，尚不能充分发挥各自的优势，因此对土壤性质的改善效果欠佳。

在减氮10%的条件下，施用300～400 kg/667 m2的蚓粪增加了水稻的产量，且减氮10%+蚓粪300 kg/667 m2的处理对水稻的品质也产生了有利的影响，水稻的精米率和整精米率都达到了国家优质水稻的1级标准，水稻的垩白粒率和垩白度也得以降低。这可能与施用300 kg/667 m2蚓粪后，土壤的养分含量得到提高后会增强水稻地上部的生长，水稻叶片的光合作用也相应得到增强，从而能防止根系和功能叶的早衰，促进光合产物的运输和积累，进而增加灌浆的充实度，提高水稻的整精米率，降低垩白粒率和垩白度，水稻产量也得到提高。但氮量减少得多对水稻产量及其品质都产生了不利的影响。

综上所述，在减氮10%的情况下，施用300 kg/667 m2的蚓粪不仅对土壤的有机质及速效养分含量提升效果较好，还能够提高作物产量，同时对水稻的碾米和外观品质改善较好。所以在减氮10%的基础上，推荐使用300 kg/667 m2的蚓粪，这对土壤和作物产量、品质的提升效果都较好。