有机肥替代部分化肥对水稻产量及土壤有机碳组分的影响

土壤有机碳是农田土壤重要的组成部分，可分为活性有机碳和稳定性有机碳。土壤活性有机碳稳定性较差，易被土壤微生物分解利用，可作为反映土壤质量改变的指标。因此，了解土壤有机碳组分对探讨不同农田管理措施对于提高土壤质量具有重要意义。施用有机肥是支撑“两减”行动的有效措施，相关研究表明，有机肥替代部分化肥，可以在保证作物产量的同时，减少施肥过量导致的环境污染问题。然而，有机肥替代部分化肥如何改变土壤有机碳组分相关的研究较少。因此，通过研究有机肥替代部分化肥对水稻产量及土壤有机碳组分的影响，探讨适宜的有机肥替代比例，为当地水稻有机肥替代化肥减肥增效提供数据支撑和科学依据。

一、材料与方法

（一）试验地点与材料

试验地选择在盐城市盐都区七星农场（东经119°48'42.985\"，北纬33°17'1.400\"）。水稻品种为南粳9108。供试肥料为尿素N 46%，过磷酸钙 P2O5 12%，氧化钾K2O 60%，干鸡粪有机肥（N∶P2O5∶K2O=2.1%∶2.0%∶1.8%）。试验田基础土壤理化性状为：容重 1.31 g·cm-3、有机质15.13 g·kg-1、全氮1.10 g·kg-1、碱解氮85.4 mg·kg-1、速效磷20.12 mg·kg-1、速效钾99.2 mg·kg-1。

（二）试验设计

试验共设6个处理，处理1为习惯施肥：每667m2施用N、P2O5、K2O分别为22.9 kg、6.8 kg和6.8 kg；处理2为配方施肥：每667m2施用N、P2O5、K2O分别为19.0 kg、7.4 kg和7.4 kg；处理3为80%化肥氮+20%有机氮：有机肥替代化肥氮20%；处理4为70%化肥氮+30%有机氮：有机肥替代化肥氮30%；处理5为60%化肥氮+40%有机氮：有机肥替代化肥氮40%；处理6为50%化肥氮＋50%有机氮：有机肥替代化肥氮50%。有机肥替代化肥氮与配方施肥处理的氮磷钾保持一致，不足部分用单质磷钾肥补充。每个小区面积为56 m2，长8 m，宽7 m，随机排列，重复3次。小区田埂用塑料膜覆盖，并埋至田埂下20 cm，防止串水串肥，各小区均设置独立的进排水口。氮肥分4次施用，基肥25%、分蘖肥25%、拔节肥20%、穗肥30%，所有磷钾肥基肥一次性施用。有机肥替代化肥处理一次性基施。除施肥外，各个小区其他田间管理措施相同。2023年7月9日施肥后翻地灌水，11日移栽。8月10日施分蘖肥，8月20日施拔节肥，9月4日施穗肥。田间管理同常规。

（三）样品采集与指标测定

土壤样品：试验前后用不锈钢土钻按“S”法采集0～20 cm的混合土样，按照《土壤检测》（NY/T1121）系列标准测定土壤pH、有机质、全氮、有效磷、速效钾、有机碳组分及相关酶指标。产量及产量构成：全部现场实收测产，每个小区随机取长势均匀的20个穗用于考种，测定有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒质量。产量和千粒质量标准含水量为13%。

二、结果与分析

（一）有机肥替代部分化肥对水稻产量的影响

由表1可知，常规施肥和配方施肥的产量无显著差异，每667 m2平均产量为606.7 kg。有机肥替代30%化肥氮时，每667 m2产量最高为613.3 kg，与配方施肥产量无显著差异，但是减少了化肥的施用。随着有机肥的增加，产量有下降趋势，穗数、实粒数和千粒质量都有下降趋势，可能是过多的有机肥替代，导致有机养分矿化缓慢，不能及时满足作物对养分的需求。

（二）有机肥替代部分化肥对土壤理化性状的影响

由表2可知，收获期，配方施肥和常规施肥土壤理化性状无显著差异，pH、容重、有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾分别平均为6.5、1.29 g·cm-3、15.73 g·kg-1、1.14 g·kg-1、91.88 mg·kg-1、21.59 mg·kg-1、106.94 mg·kg-1。随着有机肥替代量的增加，土壤容重有下降的趋势，有机质、全氮含量则有上升的趋势。碱解氮、速效磷和速效钾有下降的趋势，其主要原因可能是有机质的增加减少了化肥的投入，减少了速效养分的残留。另外，有机肥施入改善了土壤微生物环境，促进土壤速效养分的固定，从而减少速效养分含量。

（三）有机肥替代部分化肥对土壤有机碳组分的影响

由表3可知，与常规施肥相比，配方施肥的土壤有机碳组分变化不明显，ROC（土壤易氧化有机碳）、DOC（土壤可深性有机碳）、MBC（土壤微生物有机碳）、POC（土壤颗粒有机碳）和MAOC（矿物结合态有机碳）含量分别平均为1.4 g·kg-1、66.4 mg·kg-1、64.7 mg·kg-1、3.3 g·kg-1和5.2 mg·kg-1。有机肥替代化肥能够明显增加土壤有机碳各组分，且随着有机肥替代比例的增加而逐渐增加。

由表4可知，各个处理产量、土壤养分及土壤有机碳组分指标间的相关性分析表明，水稻产量与土壤有机碳各组分间存在显著性负相关关系，其主要原因可能是随着有机肥替代比例的增加，土壤有机碳有显著增加趋势，而水稻产量则有明显的下降趋势，从而表现出有机碳与产量间的负相关关系。因此，在有机肥替代化肥的措施中，要重视适度替代，才可以实现减肥增效。另外，随着有机碳含量的增加，土壤活性有机碳及颗粒有机碳的比例也随之增加，在提高土壤有机碳的同时如何提高土壤有机碳的稳定性，促进固碳、培肥和减肥协同发展有待深入研究。

三、结语

常规施肥和配方施肥的产量差异不显著，每667 m2产量分别为601.7 kg和611.7 kg。有机肥替代30%化肥氮时产量最高为613.3 kg，与配方施肥产量无显著差异，但是减少了化肥的施用。随着有机肥替代比例的增加，水稻产量及产量构成都有不同程度下降，可能是过多的有机肥替代，导致有机养分矿化缓慢，不能及时满足作物对养分的需求。

随着有机肥替代比例的增加，收获期表层土壤有机质、全氮含量则有上升的趋势。碱解氮、速效磷和速效钾有下降的趋势。究其原因，一方面，可能是有机质的增加减少了化肥的投入，减少速效养分的残留；另一方面，有机肥施入改善了土壤微生物环境，促进土壤速效养分的固定，从而减少速效养分含量。

总之，在应用有机肥替代化肥措施中，要重视适度替代，才可以实现减肥增效。另外，在施用有机肥替代化肥提高土壤有机碳的同时，需要考虑如何提高土壤有机碳的稳定性，进一步促进固碳、培肥和减肥协同发展。

作者简介：徐洪胜（1969—），男， 江苏盐城人， 本科，高级农艺师，主要从事耕地质量保护与提升、科学施肥研究。

通信作者：王桂良（1983—），男，江苏泰州人，博士，讲师。