有机肥部分替代氮肥对南粳9108产量及土壤理化现状的影响

杨晓东， 孙萍， 胡涛， 刘燕

(扬州市邗江区农产品质量监督检测中心， 江苏 扬州 225009)

我国是一个农业大国，水稻作为我国主要的粮食作物，其种植面积最大、产量最高、总产量最多，常年种植面积和总产量约占我国粮食作物的28%和40%[1]。在长期的水稻种植中，为了追求产量，大量施用化肥，很少甚至不施有机肥，已有许多文献报道认为长期施用化肥会导致土壤质量下降，单施有机肥能提高土壤有机质含量，但由于有机肥养分供应缓慢，会导致作物产量低，而有机肥、无机肥配合施用既能培肥土壤，又能确保作物高产稳产[2-13]。有机肥主要来源于植物和(或)动物，施于土壤以提供植物营养为其主要功能的含碳物料，生物有机肥作为有机肥的一种，在农业生产中有着广泛的应用。生物有机肥是以畜禽粪便、农作物秸秆、生活垃圾等有机废弃物为基质，经过无害化、腐熟处理而制成的一类兼具有机肥和微生物功效的肥料，含有氮、磷、钾、微量元素等无机成分，以及有利于提高土壤肥力、促进作物吸收和元素释放等特定功能的微生物[14]。研究表明，施用生物有机肥能有效提高土壤有机质含量、改善土壤物理性状，调节植物生长发育、增强植物抗病(虫)能力，改善植物根际营养环境，提升农产品品质[15]，本试验通过施用生物有机肥作为底肥代替部分化肥，研究相同养分条件下不同比例有机肥替代化肥对水稻生长以及土壤理化性状的影响通过分析土壤理化性质和作物生长情况，探究生物有机肥对土壤养分及水稻产量的影响，为水稻生产上科学施用有机肥提供理论依据。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

试验于2019年5—10月在邗江区甘泉镇焦巷村进行。试验地的土壤类型为水稻土，0～20 cm土壤养分含量为有机质17.3 g·kg-1，有效磷10.7 mg·kg-1，速效钾93 mg·kg-1，pH值5.46。供试作物为水稻，品种为南粳9108，供试无机肥为化肥(复合肥、尿素和单质磷钾肥)，供试有机肥为“宁粮”牌商品有机肥(N+P2O5+K2O含量总和为5%)。

1.2 试验设计

试验以氮用量为无机肥与有机肥用量的核算指标，在施氮总量相同的条件下，设计无机氮与有机氮的配比处理，共设6个肥料处理。每个处理设置3次重复，每处理小区面积为 42 m2，各处理间氮、磷、钾肥用量保持一致，分别为262.5 kg·hm-2、67.5 kg·hm-2和75 kg·hm-2。具体处理如下：M0,单施化肥处理，所有养分均有无机复合肥(N 15%，P2O510%，K2O15%)、尿素(N,46%)、过磷酸钙(P2O512%)以及氯化钾(K2O 60%)；M50，有机肥替代50%常规化肥，将131.25 kg·hm-2的化学肥料氮用有机肥替代，化学肥料用量计算及用法参照M0；M40，有机肥替代40%常规化肥，将105 kg·hm-2的化学肥料氮用有机肥替代，化学肥料用量计算及用法参照M0；M30，有机肥替代30%常规化肥，将78.75 kg·hm-2的化学肥料氮用有机肥替代，化学肥料用量计算及用法参照M0；M20，有机肥替代20%常规化肥，将52.5 kg·hm-2的化学肥料氮用有机肥替代，化学肥料用量计算及用法参照M0；M10，有机肥替代10%常规化肥，将26.25 kg·hm-2的化学肥料氮用有机肥替代，化学肥料用量计算及用法参照M0。小区间田埂用塑料薄膜覆盖，均单独排灌以防肥、水相互渗透。

2019年5月3日育苗，6月10 日进行机插，行株距为30 cm×11.7 cm，每穴4苗左右，基本苗118.5万·hm-2。田间管理与当地习惯一致。

1.3 样品采集与测定

1.3.1 茎蘖动态

移栽后各重复定点10穴作为观测点，分别于分蘖期(栽插后20 d左右)、拔节期、抽穗期和成熟期调查茎蘖数和成熟期有效穗数，计算成穗率[16]。

1.3.2 计产

成熟期选取50穴调查穗数，并根据平均穗数取5穴调查每穗粒数、结实率，测定千粒重，计算理论产量，并实收50穴进行测产，计算单位面积产量。

1.3.3 土壤采集

在水稻试验开始前，以整个试验田块为采样单元，试验后以小区为单位，按“S”型取样的方法在试验田块内采集15个点0～20 cm土层土样，混匀风干过筛后备用。按常规方法进行土壤养分检测。水稻成熟后测每小区实收产量，同时每小区单独采集植株样品考察产量构成要素。

1.4 数据处理

试验数据利用Excel 2010软件进行数据录入和计算处理，运用DPS软件作统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对水稻分蘖的影响

由表1可以看出，在分蘖中期群体茎蘖数M30最高，M0次之，M50最低，M30和M0与其他处理之间差异显著；拔节期群体茎蘖数M30>M0>M20>M40>M50>M10，与分蘖期相比，M0的茎蘖数增加了36.65%，M50、M40、M30、M20和M10 的茎蘖数分别增加了43.71%、43.26%、38.46%、40.21%、38.87%，说明有机肥部分替代化肥处理相对于单施化肥处理有较强的分蘖能力；抽穗后，M20的茎蘖消亡速度相对较快，与拔节期相比，抽穗期M20的茎蘖消亡率达到26.08%，M0、M50、M40、M30和M10的消亡率分别为22.09%、25.01%、25.51%、25.38%和25.21%；成熟期，群体茎蘖数M0>M30>M40>M10>M50>M20。可以看出，M0常规施肥处理和M30(有机肥替代30%化肥)的早期发苗快，分蘖能力强，但是后期的成穗率不是很高。

表1 不同施肥处理对水稻茎蘖动态的影响

2.2 不同施肥处理对水稻产量结构的影响

表2表示的是不同施肥处理对水稻结构及产量的影响。从表中可以看出，各处理产量由高到低依次为M0>M30>M40>M50>M10>M20，处理间差异显著。产量构成因素中，穗数方面，M0和M30处理间的穗数差异不大，但与其他施用有机肥处理的各处理间存在显著性差异；每穗总粒数M0的最高为181.6粒万·hm-2，其次为M30，再次为M50，M40，M20，而M10最少，差异显著；千粒重，M0、M40、M30、M10与M50之间差异不显著，但与M20之间存在显著性差异。

表2 不同施肥处理对水稻产量结构及产量的影响

2.3 不同施肥处理对土壤理化性状的影响

2.3.1 对土壤有机质的影响

土壤中的有机质是土壤肥力的基础，是衡量土壤肥力的重要指标之一，其含量与土壤肥力水平密切相关。有机肥施入土壤中必然会影响土壤中有机质的含量，从图1中可以看出，施用有机肥的各处理的有机质含量高于单施化肥的M0处理，M50的土壤有机质含量比单施化肥处理的M0高0.64 g·kg-1，M40的土壤有机质含量比单施化肥处理的M0高0.21 g·kg-1，M30的土壤有机质含量比单施化肥处理的M0高0.99 g·kg-1，M20的土壤有机质含量比单施化肥处理的M0高0.18 g·kg-1，M10的土壤有机质含量比单施化肥处理的M0高0.1 g·kg-1，说明较短的时间内外源有机肥施入土壤中可以提升土壤中有机质含量，但效果不明显。这也说明外源有机肥施入土壤中短时间内对提升土壤有机质含量的效果不明显。

图1 不同处理对土壤有机质含量的影响

2.3.2 对土壤有效磷含量的影响

土壤中的有效磷是指土壤中可被植物吸收利用的磷的总称。土壤有效磷含量是土壤磷素养分供应水平高低的指标，在一定程度上反映土壤中磷素的储量和供应能力的高低。从图2中可以看出，施用有机肥各处理的土壤中有效磷含量均低于施用化肥处理，M50、M40、M30、M20、M10各处理的土壤中有效磷含量比单施化肥处理的M0分别低21 mg·kg-1、18 mg·kg-1、4 mg·kg-1、6 mg·kg-1、14 mg·kg-1。

图2 不同处理对土壤有效磷含量的影响

2.3.3 对土壤速效钾含量的影响

土壤中的速效钾是指土壤中易被作物吸收利用的钾素，其含量的高低可以反映植物对土壤中速效钾的吸收利用。从图3可以看出，施用有机肥处理的土壤中速效钾含量与有效磷含量出现类似的情况，即施用有机肥处理的土壤中速效钾含量低于单施化肥处理，这可能是由于有机肥的钾含量较低。

图3 不同处理对土壤速效钾含量的影响

3 小结与分析

化肥具有容易被作物吸收、见效快的特点，但是化肥的超量投入、有机肥用量不足、氮磷钾肥比例和有机、无机养分比例失调是目前农业生产中普遍存在的问题[17]；而有机肥的肥效慢，不能及时满足作物关键生育时期对养分的需求[18]，因此，采取有机肥部分替代化肥施用，可满足作物生长需求并能获得高产[18]。本试验是在相同养分条件下，用有机肥部分替代化肥基施，随着有机肥替代比例的增加，水稻的产量也呈现增加的趋势，在有机肥替代30%化学氮肥处理水稻产量最高，有机肥料与化学肥料配施能使水稻产量构成要素达到协调统一，通过提高水稻产量构成中有效穗来实现高产。这与前人的研究一致[19]。随着有机肥替代化学氮肥量的减少，水稻的产量也呈现降低的趋势。这说明有机肥的施用并不是越多越好，只有合理的替代化肥比例，才能起到增产效果，否则还会减产[20-21]。

在本试验条件下，施用有机肥的各处理的土壤有机质含量高于单施用化肥处理，这是由于有机肥的有机质含量较化学肥料高，但一年时间内对提升土壤中的有机质含量不明显；而土壤中的有效磷、速效钾含量与有机质含量的趋势相反。

综上所述，在本试验条件下，有机肥替代化肥30%时既能保证南粳9108的产量，又能增加土壤中的有机质含量。