有机肥替代部分化肥对水稻产量及土壤质量的影响_黄钻华.pdf

2023.3 试验研究肥料是粮食的“粮食”，在农业生产中发挥着重要的作用1。近年来，为夺取作物高产，一方面农户主观地加大了化肥投入，生产上过量施用化肥的现象普遍存在，对土壤质量和生态环境造成了负面影响2；另一方面，畜禽粪便、农作物秸秆等农业废弃物排放量较大，而对用作肥料的农业废弃物资源化利用却仍然不多，因此有效地利用农业废弃物并科学施用有机肥成为解决这一问题的双赢途径3。当前，农户对商品有机肥的基施用量掌握不准，本文作者通过有机肥分别替代不同比例化肥试验，探索有机无机肥料在水稻上施用的最适配比，以期减少和控制不合理的化肥投入，为实施“十四五”新一轮化肥减量增效行动提供基础依据。1材料与方法1.1试验地概况试验于2022年在盐城市亭湖区南洋镇陈井村农户茆万鹏田块进行，供试土壤为潮土类典型潮土亚类壤黏土属老黄土种，肥力中等且田块平坦。土壤理化性状具体如下：有机质18.1 g/kg、碱解氮70.4 mg/kg、有效磷20.6 mg/kg、速效钾159 mg/kg、pH 8.0。1.2试验材料参试水稻品种为南粳9108，该品种是由江苏省农业科学院粮食作物研究所育成的迟熟中粳稻品种，2015年被评为原农业部超级稻品种，也是江苏省中部地区主推的高产优质水稻品种之一。参试有机肥由江苏绿方园生物科技有限公司提供。具体组分如下：有机质45%、全氮1.41%、全磷1.92%、全钾2.25%、水分30%。参试化肥为尿素（含N 46%）、过磷酸钙（含P2O512%）、氯化钾（含K2O 60%）。1.3试验设计全生育期每亩纯氮总用量20 kg，氮肥运筹按基肥、分蘖肥、穗肥分3次投入，占比分别为50%、20%、30%。有机肥、磷肥、钾肥作基肥一次性投入，其中，有机肥分为6个处理，分别替代总纯氮用量的0、10%、20%、30%、40%、50%，每个处理设置2个重复，另设无氮处理1个（表1）。水稻采用塑盘育秧、人工栽插，于2022年5月28日播种，6月22日栽插，秧龄25 d，亩基本苗8万。试验点前茬小麦收获后及时耕翻耙平，四周设置保护行，筑埂包膜设置小区，独立灌排。各小区除施肥处理外，其他栽培管理、病虫草防治等均相同。1.4调查、采集及测定观测记载关键生育时期苗情，收获期分小区考种测产。试验前后按照 测土配方施肥技术规程有机肥替代部分化肥对水稻产量及土壤质量的影响作者介绍：黄钻华（1986-），男，高级农艺师，从事耕地质量保护技术研究与推广工作。黄钻华1赵林蓉2（1.盐城市亭湖区农作物栽培技术指导站江苏盐城224000；2.盐城市亭湖区南洋镇农业农村局江苏盐城224000）摘要：为了分析有机肥替代部分化肥对水稻产量及土壤质量的影响，设置有机肥分别替代10%、20%、30%、40%、50%化肥的比较试验。结果表明，有机肥替代总施氮素的10%、20%时，水稻亩产量较高，替代比例为30%时，水稻产量差异不明显，替代比例分别为40%、50%时，水稻有效穗数明显减少，从而使产量显著降低。综上所述，施用有机肥可以提高土壤有机质含量、减轻土壤容重，兼顾经济效益和生态效益。有机肥替代总施氮素比例应控制在30%以内。关键词：有机肥；化肥；水稻产量；土壤质量104-试验研究 2023.3（NY/T 2911-2016）4进行土壤样品的采集和检测，试验前按照有机肥料（NY 525-2021）5开展商品有机肥样品的测定。2结果与分析2.1有机肥替代化肥对产量和氮肥利用效率的影响成熟期对各处理水稻分别进行理论测产和实收测产，由表2、表3、表4可知，实测产量与理论产量变化趋势一致，各处理产量依次为处理2处理1对照处理3处理4处理5。方差分析结果中，重复间F值0.09F0.05且F0.05且F0.01，说明处理间产量差异达极显著水平，产量因有机无机氮配比不同而存在差异。多重比较，处理1、处理2、处理3产量与对照差异不明显，但显著高于处理4、处理5，说明有机肥替代化肥控制在30%范围内并未造成水稻明显减产，在一定范围内还起到了增产的作用，但有机氮替代40%以上的总氮用量会造成明显减产。各处理水稻氮肥偏生产力、氮肥农学效率与产量变化趋势一致。2.2有机肥替代化肥对产量结构和生育特性的影响由表5可知，水稻有效穗数随着有机肥替代化肥比例的增加呈先上升后下降的趋势，与产量的变化趋势高度一致，当有机肥替代总氮素比例大于40%时，有效穗数明显减少，处理4、处理5的亩有效穗数分别为21.5万穗、20.2万穗，较对照分别减少8.1%、13.7%，当有机肥替代总施氮素比例小于30%表1试验各处理纯养分用量及运筹处理基肥（kg/亩）追肥（kg/亩）有机肥N尿素N过磷酸钙P2O5氯化钾K2O分蘖肥N穗肥N无氮（配方施肥）003.03.500对照（配方施肥）010.03.03.54.06.0处理1（替代10%）2.08.03.03.54.06.0处理2（替代20%）4.06.03.03.54.06.0处理3（替代30%）6.04.03.03.54.06.0处理4（替代40%）8.02.03.03.54.06.0处理5（替代50%）10.003.03.54.06.0表2各处理水稻产量和氮肥利用效率处理理论产量（kg/亩）实收产量（kg/亩）氮肥偏生产力（kg/kg）氮肥农学效率（kg/kg）平均对照662.1645.1639.7642.432.115.01670.4656.0643.5649.832.515.42683.3658.2665.3661.833.116.03655.2635.0640.4637.731.914.84598.6591.6571.4581.529.112.05580.1554.5570.3562.428.111.0注：F值的数值若带“*”，则表示有显著差异；若带“*”，则表示有极显著差异，否则无差异。表3各处理水稻实收产量方差分析变异来源自由度平方和均方F值F0.05F0.01重复间1880.096.6116.30处理间516 406.293 281.2636.19*5.0511.00误差5453.3290.66总和1116 867.62105-2023.3 试验研究时，有效穗数有不同程度的增加，其中处理1、处理2的亩有效穗数分别为24.0万穗、23.8万穗，较对照分别增加2.6%、1.7%，处理3的亩有效穗数与对照相差较小。有机肥替代化肥对每穗总粒数和结实率影响不明显，与对照相比有高有低。有机肥替代部分化肥可以提高籽粒千粒重，各处理千粒重较对照均有不同程度的提高。通过在成熟期的考察结果可知，各处理水稻株高、穗长均无显著差异。2.3有机肥替代化肥对经济效益的影响由表6可知，化肥成本随着有机肥替代比例的提高而逐渐下降，而有机肥成本显著上升，因此肥料总成本随着有机肥替代比例的提高而明显上升，说明相同氮素条件下施用有机肥成本明显高于化肥，有机肥替代部分化肥会造成肥料总成本的增加。水稻价格相同的情况下，亩产值与产量直接相关，呈现先上升后下降的趋势，但由于成本迅速上升，产投比逐渐下降。从经济效益来看，未施用有机肥的对照收入最高（仅考虑肥料成本），有机肥替代比例最高的处理5收入最低，有机肥替代总施氮素比例在30%以内的各处理收入与对照相差较小，变幅为4.4%17.8%，当有机肥替代总施氮素比例在40%以上时，收入较对照显著下降，处理4、处理5收入较对照分别减少33.2%、42.2%。表4各处理水稻实收产量多重比较（LSD法）排序位次处理平均实收产量（kg/亩）差异显著性5%差异水平1%差异水平12661.8aA21649.8aA3对照642.4aA43637.7aA54581.5bB65562.4bB表5各处理水稻产量构成因素和生育特性处理株高（cm）穗长（cm）有效穗数（万穗/亩）总粒数（粒/穗）结实率（%）千粒重（g）理论产量（kg/亩）对照98.417.123.4119.690.326.2662.1199.716.424.0116.989.526.7670.4296.517.623.8119.591.026.4683.33100.517.223.2116.890.926.6655.2499.416.321.5115.291.226.5598.6597.917.520.2120.389.426.7580.1注：水稻价格2.8元/kg；化肥中N 6.5元/kg、P2O56.5元/kg、K2O 8.0元/亩；有机肥0.7元/kg。表6各处理水稻投入与产出分析处理实收产量（kg/亩）产值（元/亩）肥料成本（元/亩）收入（元/亩）产投比化肥有机肥对照642.41 79917701 62210.21649.81 8191641051 5506.82661.81 8531512101 4925.13637.71 7861383151 3333.94581.51 6281254201 0833.05562.41 5751125259382.5（下转195页）106-粮食作物 2023.3则导致减产；去雄要及时，去晚了增产效果不明显。人工授粉最好在盛花末期的晴天上午9:0011:00进行，应边采粉边授粉，可减少秃顶、缺粒。5收获玉米早收获（未成熟）对玉米产量、品质都极其不利。早收玉米的籽粒不饱满、含水量较高、容重低、商品性差，同时籽粒产量降低10%以上。玉米适当晚收增产10%左右，在玉米成熟期即苞叶变白且上口松开、籽粒乳线基本消失、基部黑层出现时收获，收获后及时晾晒。玉米收获后及时粉碎秸秆还田，培肥地力。参考文献1张华生，段民孝，陈传永，等.京津冀夏播早熟玉米新品种NK815选育过程及配套栽培技术J.农业科技通讯,2018（6）:269-270.2郭智慧，刘鹏，郭良海，等.高产多抗玉米新品种德迪336配套轻简化栽培技术J.中国种业，2005（5）:136-137.3陈海见，潘科峰，张俊威.优质粮饲兼用型玉米品种伟科702J.中国种业，2017（9）:81-82.2.4有机肥替代化肥对土壤质量的影响由表7可知，有机肥替代部分化肥可不同程度地减轻土壤容重。土壤有机质是衡量土壤质量的重要指标，有机肥替代部分化肥可以提高土壤有机质含量，处理1处理5的有机质含量分别较对照提高0.4 g/kg、0.9 g/kg、1.6 g/kg、1.8 g/kg、2.5 g/kg。各处理有效磷、速效钾的含量有高有低，差异不明显。3讨论与结论从水稻产量来看，有机肥替代总施氮素量小于30%时，水稻有效穗数总体保持稳定并略有提高，产量也较稳定；比例大于40%时，有效穗数明显减少，产量也随之降低，这可能与有机肥前期养分供应不足有关，从而影响水稻前期分蘖分化。施用有机肥可表7各处理对土壤质量的影响处理容重（g/cm3）有机质（g/kg）有效磷（mg/kg）速效钾（mg/kg）对照1.3215.122.420311.3015.522.120921.3116.022.520031.3016.723.020341.2916.922.720751.2817.623.2198以提高水稻籽粒质量，这可能与其养分释放缓慢、肥效持久有关，水稻灌浆中后期叶片能保持较好的功能，有利于中后期干物质积累，促进物质转化入库，从而提高粒重。从土壤质量来看，施用有机肥不仅可以在短时间内提高土壤有机质含量，还能降低容重。有机肥中除含有作物生产所需的氮、磷、钾等养分外，还含有丰富的有机碳，易于土壤团聚体的形成，对土壤物理性状、蓄水保肥能力能起到明显的改善作用。从经济效益来看，有机肥替代总施氮素量的10%20%时，产量、产值和收入最佳。在本试验中，施用有机肥能提高土壤质量，减少化肥施用量，因此兼顾经济效益和生态效益，以有机肥替代总施氮素量控制在30%以内为宜。有机无机配施是化肥减量增效、耕地质量提升的重要途径之一，既有利于水稻稳产，又能培肥土壤，在瓜果、蔬菜等经济作物应用的基础上，可以逐步在水稻、小麦等粮食作物上进一步试验、示范和推广，在宣传应用过程中，还需注意有机无机配比、农机农艺结合等，以获得最佳效益。参考文献1张福锁.科学认识化肥的作用J.中国农技推广,2017,33（1）:16-19.2郭光光,杨俐苹,曹磊.关于化肥对土壤的污染及有效治理举措阐述J.环境与发展,2020,32（1）:78-79.3杜为研,唐彬,汪洪.我国有机肥资源及产业发展现状J.中国土壤与肥料,2020（3）:210-219.4中华人民共和国农业农村部.测土配方施肥技术规程:NY/T2911-2016S.北京:中国农业出版社,2017.5中华人民共和国农业农村部.有机肥料:NY525-2021S.北京:中国标准出版社,2021.（上接106页）195-