不同有机替代基肥对稻田土壤及其产量的影响

王会来， 陈丽芬， 李赛慧， 柳丹

(1.丽水市莲都区土肥能源发展中心，浙江 丽水 323000； 2.浙江农林大学 浙江省土壤污染生物修复重点实验室，浙江 杭州 311300)

化学肥料是保障国家粮食安全和主要农产品有效供给的投入品[1]。中国已成为世界化肥生产和消费大国，用7%的世界耕地消费近1/3的世界肥料[2]。我国化肥施用总量从1980年的1 294.4万t增至2010年的5 561.7万t，年均增长5%[3]。近年来，随着现代农业的不断发展和农村畜禽养殖的减少，农民为了提高农作物产量，对化肥的使用量和依赖程度越来越大[4]。由于施肥方式粗放，施肥量不合理，施肥缺乏针对性，伴随降雨的冲击和淋溶，大量化肥外溢至水体已成为农业面源污染的最主要来源之一[5]，导致土壤质量和农产品质量下降等一系列问题[6-7]。据统计，我国化肥利用率较低，其中，N肥为30%～35%，P肥为10%～25%，K肥为35%～50%，不科学的施肥行为造成资源浪费[8]。大量研究表明，我国化肥施用量已超过经济意义上的最优施用量，并给农民造成经济效益的损失[9]。因此，从实际情况出发，制定合适的化肥减量计划势在必行。按养分的来源分，作物的产量构成可分为基础地力产量和施肥产量[10]。研究表明，土壤基础地力的提高有利于降低农作物对化肥的依赖[11]。因此，在减少化肥用量的同时，通过提高土壤基础地力保证水稻产量的方法具有较大的可行性。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2020年在浙江省丽水市莲都区碧湖镇魏村进行。供试作物为当地主栽水稻品种浙优21，经播种、穴盘育苗后人工插秧。供试水稻土采自浙江省丽水市莲都区碧湖镇魏村0～20 cm土层，土壤pH值为5.01，有机质含量为46.45 g·kg-1,速效钾、碱解氮、有效磷分别为182.43、274.46和80.10 mg·kg-1。

供试肥料为尿素(N 46%，灵谷化工集团有限公司)、碳酸氢铵(N 17%，安徽华尔泰化工股份有限公司)、复合肥(15-15-15，安徽道尔化肥有限公司)和有机肥(生命源黄腐酸生物有机肥，山东泉林嘉有现代农业股份有限公司)。

1.2 处理设计

在地势平整、肥力均匀的试验田块开展水稻肥料利用率试验，共设5个处理。以T0不施肥为对照(CK)；T1为常规施肥，每667 m2基施25 kg碳酸氢胺；T2为常规施肥+10%基肥替代，每667 m2基施22.5 kg碳酸氢铵+28.3 kg有机肥；T3为常规施肥+20%基肥替代，每667 m2基施20 kg碳酸氢铵+56.6 kg有机肥；T4为常规施肥+50%基肥替代，每667 m2基施12.5 kg碳酸氢铵+142 kg有机肥。追肥除对照不施肥外，其余4个处理追肥均为每667 m2施加10 kg尿素和15 kg(15-15-15)复合肥。

1.3 样品采集、处理及分析

收获后将水稻晒干，考种，测定植株的养分含量，计算养分利用率并收集土壤进行测定，采用土壤农化常规分析方法进行样品分析[12]。其中，土壤pH值采用(水土比2.5∶1) pH计电位法测定；土壤碱解氮、有效磷、速效钾分别采用碱解扩散法、Olsen法和醋酸铵浸提-火焰光度法测定；土壤有机质采用重铬酸钾外加热法测定。

本研究采用Excel 2016和IBM SPSS Statistics 22.0进行统计分析，所用数据均为5次重复的平均值。采用单因素方差分析(One-way ANOVA)和邓肯新复极差法对数据进行方差分析和多重比较，显著性水平设为P<0.05。利用Origin Pro 8.5进行作图。

基础地力产量=当季不施肥产量；

基础地力贡献率/%=当季不施肥处理的产量/当季施肥处理的产量×100。

2 结果与分析

2.1 基肥不同的有机替代对水稻产量的影响

基肥的不同有机替代对水稻产量的影响各不相同。由图1可知，相比CK，施用化肥的4个处理的水稻产量均显著提高。其中，T2产量最高，显著高于其他处理；T1产量显著高于T3和T4，T3、T4差异不显著，但显著高于对照。T2产量高于T1的原因可能是因其基肥虽然减少，但养分仍能充足供应水稻生长，且替换的有机肥能有效增加土壤中的有机质，从而提高土壤生产力。而T3、T4产量显著低于T1，则可能是因为有机肥替代化肥比例较高，导致氮含量的降低引起。

柱上无相同小写字母者表示组间差异显著(P<0.05)。图2、4同。图1 基肥不同的有机替代对水稻产量的影响

2.2 基肥的不同有机替代对土壤有机质的影响

基肥的不同有机替代对土壤有机质的影响也各不相同。由图2可知，相比CK，各施肥处理的有机质均显著增加。其中，T2、T3、T4对土壤有机质的提高显著高于未进行基肥有机替代的T1。

图2 基肥的不同有机替代对土壤有机质的影响

2.3 基肥不同的有机替代对土壤pH值的影响

由图3可知，相比CK，各施肥处理的pH值均显著提高。其中，T2～T4对pH值的提升高于T1和CK，说明相比常规施肥，基肥的有机替代可提升酸性土壤的pH值，改善土壤理化性质。

点上无相同小写字母者表示组间差异显著(P<0.05)。图3 基肥不同的有机替代对土壤pH的影响

2.4 基肥不同的有机替代对基础地力贡献率的影响

由图4可知，各处理的基础地力贡献率表现为CK>T3>T4>T1>T2。因CK未施任何肥料，故在此季度的试验中，其土壤基础地力贡献率为100%。T3的基础地力贡献率最高，说明作物在生产中依赖基础地力较多，肥料的作用相较不明显。T2的基础地利贡献率最低，表明T2的有机替代的基肥效果最好。

图4 基肥不同的有机替代对基础地力贡献率的影响

2.5 基肥不同的有机替代对土壤养分的影响

表1显示，相比CK，T1的各项指标值均有一定的提高，而T2～T4除有效磷的含量明显降低外，pH、有机质和碱解氮均大幅提升；T4的速效钾含量明显提升，T3的速效钾较CK有一定量的增加，但T2的速效钾含量低于CK。

表1 基肥不同的有机替代试验后的土壤基本性质

3 讨论

3.1 有机肥替代部分基肥对肥料的利用率的影响

研究表明，有机无机肥配合施用能明显提高肥料利用率，提高N素运转效率，提高作物产量[13-14]。N素是作物增产的首要因素[15]。本研究中，基肥中的有机替代为10%时，能明显提高肥料利用率和水稻产量，降低对N肥的依赖；有机替代为20%和50%时，土壤性质虽然得到改善，但产量因N素供应不足而下降。因此，在有机肥替代化肥的同时，仍要保证一定的施N量，以保证N的充足供应，防止作物的产量下降。

3.2 基肥的有机替代对土壤性质和肥力的影响

与不施肥和常规施肥相比，基肥的有机替代方案明显提高了土壤有机质、pH值和土壤碱解氮的含量。有机质是土壤养分的主要来源，具有增加土壤肥力和提高土壤缓冲性的作用。有机质的增加有利于提高土壤碱解氮含量，从而提高土壤的N素供应能力。而pH值的提高有利于缓解常规施肥带来的土地酸化问题。但在pH<6.5时，随着土壤pH的升高会使土壤中的有效磷含量降低[16]。因此，应在之后的追肥当中添加适量的磷肥，以保证磷元素的充足供应。

4 小结

在基肥的不同有机替代中，基肥的有机替代比例为10%时，可获得较高的水稻产量，肥料的贡献率最高，不仅提高了土壤有机质含量，也增加了土壤的肥力，提高了土壤的pH值，改善了因化肥使用过多而带来的土壤酸化问题。但是在本试验中，由于pH值的提高，使得土壤有效磷含量减少。因此，在选择该方案的同时，也要留意对土壤磷元素的补充。对于常规肥料的有机替代和减施还需长期坚持，其对农业生产带来的影响不止于眼前，对以后耕地的质量和环境的保护具有长远意义。