化肥减量配施有机肥对稻田肥力与养分吸收的影响

柴晓明，何小林，胡丹丹，余喜初，柳开楼，孙 耿，宋惠洁，徐小林

（1.江西省红壤及种质资源研究所，江西 进贤 331717；2.江西省农业技术推广中心，江西南昌 330046；3.湖南省土壤肥料研究所，湖南 长沙 410125）

长期以来，由于过度追求高产，我国粮食生产中普遍存在盲目增加化肥施用量的现象，导致化肥施用量的增幅远超粮食单产增幅[1]。自2015 年以来，中国开始实施化肥减施增效行动，但有研究表明，单纯降低化肥用量可能导致作物减产和土壤肥力耗竭。因此，在保障粮食稳产和土壤肥力提升的条件下如何进行化肥减施增效就显得十分重要。建国以来，我国有机肥施用比例持续下降，已从1949 年的99.9%降至2003 年的25.0%，目前有机肥的施用比例更低[2]。化肥用量的增加和有机肥施用量的减少会导致化肥利用率降低，土壤理化性质变差，肥力下降。已有大量研究表明，化肥配施有机肥能有效增加土壤有机质含量，促进土壤养分平衡，增强养分的储存和供应能力[3]。为了达到培肥土壤、化肥减量增效和持续丰产的目标，笔者在不同肥力水平稻田中开展了化肥减量配施有机肥对水稻产量、土壤有机质及速效氮磷钾养分和化肥利用率影响的研究，以期为实现稻田可持续丰产栽培提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在井冈山市新城镇和九江市柴桑区马回岭镇的马回岭低和马回岭中3 个试验点进行。各试验点的土壤基础肥力情况见表1。

表1 各试验点的土壤基础肥力情况

1.2 供试材料

供试水稻品种为中稻品种隆两优华占，从当地种子市场购买。供试化肥为尿素、钙镁磷肥和氯化钾，均从当地农资市场购买。供试有机肥有：牛粪，水分含量46.0%，干重有机质含量为41%，N、P2O5和K2O 含量分别为1.6%、0.9%和1.0%；商品有机肥，水分含量为18%，干重有机质含量为45%，N、P2O5和K2O 含量分别为1.8%、2.8%和1.4%。

1.3 试验方法

试验于2022 年分别在上述3 个试验点进行，中稻的栽培管理除施肥处理外均按当地常规方法进行。每个试验点设3 个施肥处理即：不施肥（CK）；常规施化肥（按当地常规化肥施用量施用尿素、钙镁磷肥和氯化钾）；化肥减量配施（按当地常规化肥施用量减量15%，并配施有机肥，新城镇试验点配施牛粪3.75 t/hm2；马回岭低和马回岭中2 个试验点配施商品有机肥2.25 t/hm2）。采用大区试验，不设重复，每个试验点的小区面积为300 m2。

1.4 测定项目与方法

水稻收获时各试验点按小区单独收获测产（籽粒和秸秆产量）。在水稻收获后用5 点采样法采集耕层土样，风干研磨过筛后备用，每个试验点采集3个重复样品；收获时每小区取3 株水稻（重复3 次），去除地下部分，按茎叶和籽粒分装，在烘箱中105℃杀青15 min 之后80℃烘干、冷却、称重后备用。参照鲁如坤[4]的方法测定土壤有机质、速效氮、有效磷、速效钾和植株氮磷钾含量。根据测得的籽粒和茎叶氮磷钾含量以及籽粒和秸秆产量，分别计算出籽粒和秸秆的氮磷钾养分积累量，籽粒和秸秆养分积累量之和即为地上部养分积累量。然后按公式（1）计算肥料利用率（RE）。

式中：U为施肥处理的地上部养分积累量，U0为不施肥（CK）的地上部养分积累量，F为肥料施用量。

1.5 数据统计分析

用Excel 2003 软件和DPS 7.05 软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 化肥减量配施有机肥对水稻产量的影响

由图1 可知，各试验点化肥减量配施处理的水稻产量比不施肥（CK）提高39.7%～57.5%，平均提高45.8%，比常规施化肥处理提高2.1%～3.8%，平均提高2.7%，其中马回岭低试验点化肥减量配施处理的水稻产量达8 010 kg/hm2，比常规施化肥处理增加2.1 %，马回岭中试验点化肥减量配施处理的水稻产量比常规施化肥处理增加3.8%，新城试验点化肥减量配施处理的水稻产量比常规施化肥处理增加2.1%。

图1 化肥减量配施有机肥对水稻产量的影响

2.2 化肥减量配施有机肥对土壤有机质和速效氮磷钾的影响

从表2 可知，各试验点化肥减量配施处理的土壤有机质含量均明显增加，与试验前相比，马回岭低、马回岭中和新城镇试验点的土壤有机质含量分别增加0.6、0.6 和0.5 g/kg，且均显著高于不施肥（CK）；不施肥（CK）处理的土壤速效氮磷钾含量稍有下降，常规施化肥处理的土壤速效氮磷钾基本保持稳定，化肥减量配施处理的土壤速效氮磷钾含量比试验前和常规施化肥处理均有明显增加。

表2 化肥减量配施有机肥对土壤有机质和速效氮磷钾的影响

2.3 化肥减量配施对化肥利用率的影响

由表3 可知，各试验点常规施化肥处理的氮肥利用率为26.7%～42.0%，平均35.5%；磷肥利用率为17.1%～20.6%，平均19.4%；钾肥利用率为36.9%～58.8%、平均47.5%；化肥减量配施处理的氮磷钾利用率均明显提高，其氮磷钾利用率均值分别为52.3%、28.3%和60.4%，分别比常规施化肥处理的均值高16.8、8.9 和12.9 个百分点。

表3 不同施肥处理对肥料利用率的影响 （%）

3 讨 论

施肥过量是导致我国肥料利用效率低的最主要原因，例如：水稻在氮肥用量小于60 kg/hm2时氮肥利用率为49.0%，而当氮肥用量大于240 kg/hm2时利用率降至15.0%[5]。土壤肥力也会显著影响肥料的利用效率，一般低肥力田比高肥力田的肥料利用率更高[6]。化肥的肥效明显且施用方便，但过量施用普遍发生会导致肥料利用率低、土壤理化性质变差、资源浪费和农业面源污染等一系列问题。有机肥的有机质含量高，在培肥土壤、提高土壤保肥供肥能力、维持养分平衡、提高土壤微生物活性和改善土壤理化性状等方面具有积极作用[7]。有研究表明，稻田系统采用有机无机肥配施能显著提高土壤有机质含量[3]。施用有机肥虽然在短期内会增加生产成本，但能增加土壤有机质含量，改善土壤理化性质，增强氮磷钾养分的储存和供应能力，从而提高土壤的基础地力贡献率，减少农业生产对化肥的依赖，达到提高肥料利用率和实现可持续丰产的目的。黄庆海[8]的研究结果表明，土壤有机质含量与水稻产量呈线性关系，双季稻田土壤的有机质含量每提高1 g/kg，可提高产量240.75 kg/hm2。笔者的试验结果表明，各试验点化肥减量配施有机肥可明显提高水稻的产量，并培肥地力，与常规施化肥处理相比，水稻产量提高2.1%～3.8%，平均提高2.7%；化肥减量配施处理的土壤有机质含量均明显增加，与试验前相比马回岭低、马回岭中和新城镇试验点的土壤有机质含量分别增加0.6、0.6 和0.5 g/kg；化肥减量配施处理的土壤速效氮磷钾含量比试验前和常规施化肥处理均有明显增加；化肥减量配施处理的氮磷钾利用率均明显提高，其氮磷钾利用率均值分别为52.3%、28.3%和60.4%，分别比常规施化肥处理的均值高16.8、8.9 和12.9 个百分点。