有机肥替代化肥在黔北稻区水稻种植中的应用效果

雷利群　薛明超　余敏　王勇　王加平　冉德乾

摘 要 以水稻品种川优553为试验材料，采用随机区组方式，分别设置配方施肥、有机肥替代10%、有机肥替代20%和有机肥替代30%等4个处理，在黔北稻区开展水稻种植最适有机肥替代化肥比例筛选试验。结果表明，各施肥处理的生育期基本一致，有机肥替代部分化肥没有明显缩短或延长水稻生育期；水稻种植中有机肥部分替代化肥可有效提高水稻结实率、穗长，株高、有效穗、穗粒数、穗实粒数随有机肥替代化肥比例的增加呈下降趋势。有机肥替代化肥下水稻各农艺性状间存在相互制约关系，要获得水稻高产，需通过调控施肥比例、农艺措施等使各性状间达到一定的平衡状态。综上，在黔北稻区测土配方（每667 m2 N、P2O5、K2O施用量分別为9.2、4.8、7.5 kg）基础上，以第一年有机肥替代10%氮肥比例方案的效果较好，可以推广应用。

关键词 水稻；化肥；有机肥；农艺性状；产量；黔北

中图分类号：S511 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.15.035

水稻是我国重要的粮食作物，种植面积约占我国粮食总面积的30%，产量约占我国粮食总产量的50%，水稻种植与粮食安全息息相关[1-2]。肥料投入对水稻能否高产稳产至关重要。近年来，水稻种植过程中化肥用量不断增长，导致土壤团粒结构比例下降、结构变差[3-4]，土壤综合肥力及肥料利用率逐渐降低，其中水稻氮肥农学效率为10.4 kg·kg-1，氮肥利用率仅为28.3%[1]，远低于国际水平。氮肥是影响水稻产量的主效因素[5]，随着无机氮肥施用量的增加，氮肥利用率下降显著，土壤有机质含量短板日趋明显，使得水稻产量增长缓慢，稻米品质也受到影响。

有机肥可为作物提供营养，增加土壤腐殖质、氮、磷、钾等有效养分，提高土壤团聚体的稳定性，改善土壤微生物数量和活性[6]。有机无机肥配施可有效降低氮素损失[7-9]，显著提高水稻氮肥农学利用率和表观利用率[10]，满足水稻养分需求，确保水稻高产稳产。合理施用有机肥，可改善养分库容[11]及土壤物理、化学和生物学性状[12-14]，提高土壤基础生产力及养分利用效率，促进农业持续高质量发展。贵州山地崎岖，耕地稀少，而畜牧养殖户较多，可为农作物种植提供丰富的有机肥。为研究有机肥替代化肥施用对水稻产量的影响，在黔北稻区比较水稻栽培中施用有机肥替代不同比例化肥的效果，掌握本区域水稻种植最适有机肥替代化肥比例，促进化肥减量增效，减轻农业面源污染。

1  材料与方法

1.1  试验地概况

试验地点设在习水县九龙街道马皇坝村老房子组农户稻田，106°15′47.4″E， 28°20′15.9″N，海拔935 m，年均温14.3 ℃，年有效积温4 450 ℃，年无霜期280 d。土壤为紫泥田土种，肥力中等，水源充足，排灌方便，前茬为冬闲田。试验前采用《土壤分析技术规范》测定耕层土壤理化性状，测定结果为土壤pH值6.0，有机质含量19.5 g·kg-1，全氮1.24 g·kg-1，碱解氮113.8 mg·kg-1，有效磷15 mg·kg-1，速效钾55 mg·kg-1。

1.2  试验材料

试验肥料为商品有机肥（含有机质66%、N 2.6%、P2O5 4.4%、K2O 1.0%）、尿素（含N 46%）、普通过磷酸钙（含P2O5 12%）、氯化钾（含K2O 60%）。

试验水稻品种为川优553。

1.3  试验设计

试验设4个处理，各处理肥料每667 m2施用总养分量均为21.5 kg（N为9.2 kg，P2O5为4.8 kg，K2O为7.5 kg）。处理1：测土配方施肥，全部施用无机化肥。处理2：有机肥替代10%氮肥，每667 m2施用商品有机肥35.4 kg。处理3：有机肥替代20%氮肥，每667 m2施用商品有机肥70.8 kg。处理4：有机肥替代30%氮肥，每667 m2施用商品有机肥106.2 kg。每处理设3次重复，小区面积为20 m2（长5 m×宽4 m），随机区组排列。重复间设1 m宽的走道，用作排灌沟；重复间、小区间设土埂（高30 cm、宽30 cm），用塑料薄膜包埂，防水肥渗透。试验各处理肥料用量详见表1。

1.4  试验实施

试验采用湿润育秧，2022年3月29日播种，5月8日移栽，宽窄行栽培，种植规格为（35 + 23）cm × 20 cm，每667 m2为11 600窝，每窝2株；宽向每小区种14行水稻，长向每行种25窝，每小区种植350窝。肥料施用：有机肥及磷肥全部作底肥；氮肥的52%作底肥，40%为分蘖肥，8%为穗肥；钾肥的60%为底肥，40%为穗肥。底肥在整地时撒施，5月16日撒施分蘖肥，6月30日（倒三叶期）撒施穗肥，各处理其他栽培管理措施一致（前期浅水促分蘖，苗足晒田，拔节后保持浅水层，齐穗后干湿交替管理）。9月5日收获测产，每小区选择5窝有代表的植株，考察田间性状，并对各小区单打单收称重。

1.5  数据处理

采用Excel 2003软件进行数据处理，DPS软件LSR-SSR法进行方差分析。

2  结果与分析

2.1  各施肥处理对水稻生育期的影响

经田间观测调查，不同施肥处理的生育期见表2。可以看出，各施肥处理对水稻生育进程影响较小，仅配方施肥的大田分蘖始期（5月15日）较有机肥替代化肥处理提早1 d，可能与有机肥施入时间较短、分解较少，较配方施肥处理有效氮浓度略低有关。各施肥处理的其余生育期均一致，有机肥替代部分化肥没有明显缩短或延长生育期时间。

2.2  各施肥处理对水稻农艺性状的影响

有机肥替代化肥不同比例对水稻农艺性状的影响结果见表3。可以看出，结实率随着有机肥替代化肥比例的增加呈上升趋势，以有机肥替代20%处理最高，与罗伏安等的有机无机肥配施有效增加水稻的穗实粒数、提高结实率的试验结果一致[15]；有机肥替代10%、20%处理的穗长明显高于配方施肥处理；水稻株高、有效穗、穗粒数、穗实粒数随有机肥替代化肥比例增加呈下降趋势，其中有机肥替代化肥10%处理与配方施肥处理接近；各处理的千粒重差异较小，随有机肥替代化肥比例变化规律不明显，以有机肥替代30%处理最高。

2.3  各施肥处理下水稻农艺性状的相关性

通過有机肥替代化肥处理后水稻农艺性状的相关性分析结果见表4。可以看出，水稻实收产量与株高、有效穗数、穗实粒数呈极显著正相关，与穗总粒数呈显著正相关，与穗长呈正相关，与结实率、千粒重呈显著负相关；株高与千粒重呈极显著负相关，与穗长、有效穗数、穗实粒数呈显著正相关，与穗总粒数呈正相关。表明有机肥替代化肥下水稻各农艺性状间存在相互制约关系，要获得水稻高产，需通过施肥比例、农艺措施等调控各性状间达到一定的平衡状态。

2.4  各施肥处理对水稻产量的影响

对各小区水稻实收产量F测验结果见表5。可以看出，重复间F值为0.964 < F0.05（5.143），差异不显著；处理间F值为4.672 < F0.05（4.757），差异不显著。

有机肥替代化肥不同比例的水稻产量分析见表6。可以看出，各试验处理产量结果：配方施肥区 > 有机肥替代10%区 > 有机肥替代20%区 > 有机肥替代30%区。配方施肥区水稻产量最高，667 m2产量达617.9 kg，其产量与3个有机肥替代化肥处理均无极显著差异，且与施用有机肥替代10%处理无显著差异；有机肥替代20%、30%处理产量显著低于配方施肥处理。试验结果说明在测土配方施肥基础上第一年有机肥替代化肥的比例不宜过大，适宜控制在10%左右，既对水稻产量无明显影响，又可保蓄养分、保持和提高土壤肥力，并减轻径流、渗漏、挥发等途径造成的化肥养分流失对环境的不利影响。

3  小结

无机化肥可增加土壤速效养分，保证土壤供肥强度；有机肥则可改善养分库容，提高土壤供肥容量，保蓄养分、减少流失[16]。充分结合无机化肥、有机肥两者优势，合理配施，实现根层养分供应与作物需求在数量、时间、空间上相匹配，提高作物产量和肥料利用率[17]。试验结果表明，水稻实收产量与株高、有效穗数、穗实粒数呈极显著正相关，与穗总粒数呈显著正相关，与穗长呈正相关，与结实率、千粒重呈显著负相关。水稻株高、穗长、有效穗、穗粒数、穗实粒数及产量随有机肥替代化肥比例的增加呈下降趋势，施用适当比例有机肥替代化肥有利于增加水稻结实率。随有机肥替代化肥比例提高，水稻产量呈降低趋势，替代10%氮肥比例处理的水稻产量接近测土配方施肥处理，差异不显著。林森在早稻、晚稻有机肥替代20%氮肥试验中，有机肥替代处理产量略低于常规处理，其中早稻产量相当，差异不显著，晚稻产量差异显著[16]。本试验结果与毛伟、孙加亮、刘明月有机肥替代氮肥比例20%处理的水稻籽粒产量最高，区别较大，可能与其试验地土壤黏度、气候状况等因素及常规氮肥用量较大有关[18-20]。

有机肥替代化肥处理中，早、晚稻各生长时期的土壤水溶性铵态氮、硝态氮和总氮含量与常规化肥处理差异不显著[16]，可保证水稻各时期的土壤有效氮供应。有机肥替代化肥能够为作物平衡供应有机与无机养分，满足作物对各种养分的需求，使作物高产稳产[21]。由于化肥养分释放较快，容易被作物吸收转化，而有机肥养分释放较慢，虽能为水稻长久持续供应养分，但所施有机肥养分总体被当季水稻吸收利用得较少，部分养分留在土壤中，在供给作物养分方面有残效叠加效应。罗统照在有机肥当季氮素同效试验中测得不同有机肥当季氮素利用率介于52%～81%[22]。为保证水稻氮素供给，在总养分量投入较低的情况下，第一年使用有机肥替代化肥时，替代比例不宜过高，可以只替代所施有机肥含氮总量的67%，以弥补所施有机肥氮素未在当季充分利用的不足。

施用有机肥可有效减轻长期施用化肥导致的土壤酸化程度，改善土壤团粒结构，培肥地力。为减少化肥用量，实现化肥“减量增效”，减轻农业面源污染，在本区域测土配方（每667 m2 N、P2O5、K2O施用量分别为9.2、4.8、7.5 kg）基础上，水稻栽培中有机肥替代化肥施用方案可行，以第一年有机肥替代10%氮肥比例方案的效果较好，可以推广应用。

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（责任编辑：易  婧）