有機肥氮素20%替代化肥氮素對水稻產(chǎn)量的影響研究

陳愛晶 秦光蔚 （江蘇省鹽城市耕地質(zhì)量保護站 224002）

水稻是我國最主要的糧食作物，稻谷產(chǎn)量占全國谷物總產(chǎn)的40%以上[1]。肥料是農(nóng)作物的“糧食”，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著不可替代的作用。我國稻田氮肥利用率為30%～35%[2]，低于發(fā)達國家的46%～68%，過量施用化學(xué)氮肥已成為當(dāng)前最突出的環(huán)境問題之一。有機肥的施用可在很大程度上改善單施化肥對土壤和環(huán)境造成的負(fù)面影響，有研究表明，有機肥單施或與化肥配施能有效提高土壤有機質(zhì)含量、增加土壤養(yǎng)分含量、提高土壤酶活性、增加作物產(chǎn)量[3-4]；多篇報道[5-8]指出，有機肥氮可以替代20%～30%的化肥氮，但有機肥肥源不同，效果不一。為此，筆者在水稻上進行了有機肥氮素20%替代化肥氮素的試驗，旨在示范驗證有機肥部分替代化肥的科學(xué)性，為化肥減量增效工程的實施提供實例參考和積累技術(shù)資料。現(xiàn)將相關(guān)試驗結(jié)果報道如下。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗點分別位于鹽城市農(nóng)業(yè)經(jīng)濟開發(fā)區(qū)步鳳鎮(zhèn)新灶村二組和鹽城市亭湖區(qū)股園村三組，供試田塊土壤均為輕鹽黃泥土，土壤養(yǎng)分狀況見表1。供試水稻品種為“揚農(nóng)1號”，于2016年5月8日播種，6月15日移栽，10月11日分小區(qū)單打單收計產(chǎn)。供試肥料為以雞糞為原料的有機肥（含有機質(zhì)45.26%、氮1.45%、磷3.11%、鉀1.48%）、以菌渣為原料的有機肥（含有機質(zhì)48.29%、氮1.48%、磷2.98%、鉀1.53%）、尿素（含氮46%）、氯化鉀（含鉀60%）、過磷酸鈣（含磷12%）。

表1 供試田塊土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)

1.2 試驗設(shè)計

每試驗點均設(shè)3個處理：（1）100%化肥氮，（2）80%化肥氮20%雞糞有機肥氮，（3）80%化肥氮20%菌渣有機肥氮；兩試驗點的處理編號分別為GY1、GY2、GY3、XZ1、XZ2、XZ3。每處理重復(fù)3次，每小區(qū)面積100 m2，隨機區(qū)組排列。各處理每667 m2氮肥總用量均為純N 21 kg，分基肥、分蘗肥、穗肥3次施用，分別占總氮量的35%、30%、35%；磷、鉀肥用量相同，作基肥一次性施用，每667 m2用量為P2O54 kg、K2O 6 kg，由于有機肥會含部分磷、鉀素，不足部分用化肥補足。

1.3 樣品采集與測定方法

試驗前后分別用不銹鋼土鉆按“S”形采樣法采集耕層（0～20 cm）的混合土樣2 kg，進行土壤常規(guī)分析，分析方法參見《土壤農(nóng)化分析》[9]。在收獲前1周對試驗區(qū)水稻進行了產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的考查（隨機取10穴），測得株高、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒重，收獲時采取單打單收，單獨測產(chǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機肥氮20%替代化肥氮對水稻產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的影響

由表2可知，2個試驗點各處理間水稻株高和千粒重均無明顯差異，有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)均存在顯著差異，其中菌渣有機肥替代處理的有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)顯著優(yōu)于雞糞有機肥替代處理。

表2 有機肥氮20%替代化肥氮對水稻產(chǎn)量及其結(jié)構(gòu)的影響

2.2 有機肥氮20%替代化肥氮對水稻產(chǎn)量的影響

本試驗各處理的產(chǎn)量統(tǒng)計分析結(jié)果見表2、3、4，方差分析結(jié)果顯示，重復(fù)間F=1.350＜F0.05和F0.01，表明重復(fù)間產(chǎn)量差異不顯著，說明重復(fù)具有一定的可靠性。試驗點間F=23.365＞F0.05和F0.01，表明兩試驗點間產(chǎn)量差異達極顯著水平，究其原因：兩試驗點田塊土壤雖同是輕鹽黃泥土、肥力水平相近，但股園村土地已流轉(zhuǎn)給大戶（管理相對粗放），新灶村土地為農(nóng)戶自留地（管理精耕細(xì)作），兩試驗點的水分管理、病蟲草防控等均不同，故產(chǎn)量有所差異。3個處理間F=153.884＞F0.05和F0.01，表示處理間產(chǎn)量差異達極顯著水平，說明有機肥氮20%替代無機氮未造成水稻減產(chǎn)，反而有助于促進水稻高產(chǎn)；其中，菌渣有機肥比雞糞有機肥的增產(chǎn)效果更明顯，這可能與菌渣、雞糞養(yǎng)分釋放機理不同有關(guān)。

表3 試驗結(jié)果F測驗

表4 試驗點間產(chǎn)量多重比較(LSD法)

表5 不同施肥處理間產(chǎn)量多重比較(LSD法)

2.3 有機肥氮20%替代化肥氮對土壤養(yǎng)分的影響

由表6可知，與100%化肥氮相比，2個試驗點中80%化肥氮20%有機肥氮處理的土壤有機質(zhì)、有效磷、速效鉀含量均有不同程度的提升。與處理（1）相比，土壤有機質(zhì)含量XZ點和GY點處理（2）分別提高6.3%和14.8%，處理（3）分別提高10.4%和32.2%；土壤有效磷含量略有提升，土壤速效鉀含量則差異不明顯。以上結(jié)果表明，有機肥氮20%替代化肥氮可改善土壤基礎(chǔ)理化性狀，增加土壤養(yǎng)分含量。

表6 有機肥氮20%替代化肥氮對土壤養(yǎng)分的影響

3 結(jié)論與討論

研究表明，減施化肥并合理配施有機肥可確保糧食安全與環(huán)境友好，被認(rèn)為是創(chuàng)造集約與可持續(xù)農(nóng)業(yè)雙贏局面的一個重要因素[10]。本試驗結(jié)果表明，在等量氮、磷、鉀用量的條件下，80%化肥氮20%有機肥氮更有利于提高水稻產(chǎn)量，這可能是通過提高功能葉的凈光合速率，增加水稻前期干物質(zhì)積累、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)來促進水稻高產(chǎn)的[11-12]。有機肥原料不同，水稻增產(chǎn)效果不同，以菌渣為原料的有機肥的增產(chǎn)效果優(yōu)于以雞糞為原料的有機肥。這是因為有機肥是指來源于植物和（或）動物、經(jīng)發(fā)酵腐熟的含碳有機物料，其功能是改善土壤肥力、提供植物營養(yǎng)、提高作物品質(zhì)。不同有機肥的特性不同，這就決定了其施入土壤后的礦化行為。相對而言，菌渣有機肥含纖維素、半纖維素較多，C/N高，礦化速度慢，具有持續(xù)性和衡穩(wěn)性，雞糞有機肥礦化速度較快，過程短暫[13]。同時，試驗地土壤均為輕鹽黃泥土，鹽分也是限制水稻高產(chǎn)的一個制約因子，雞糞有機肥鹽分含量高于菌渣有機肥，施入農(nóng)田后可能造成土壤含鹽量增加，導(dǎo)致水稻增產(chǎn)效果相對降低。土壤肥力是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的資源基礎(chǔ)，有機肥與無機肥配施有利于實現(xiàn)作物增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，提高化肥利用效率，增進土壤養(yǎng)分的全面供應(yīng)能力，增強系統(tǒng)穩(wěn)產(chǎn)性能[14]。土壤有機質(zhì)是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)，是土壤質(zhì)量的核心。本試驗結(jié)果表明，與100%化肥氮相比，80%化肥氮20%有機肥氮能顯著增加土壤有機質(zhì)含量，改善土壤基礎(chǔ)理化性狀。

綜上所述，與100%化肥氮相比，80%化肥氮20%有機肥氮在本試驗條件下能顯著增加土壤有機質(zhì)含量，達到培肥地力的效果，且能增加水稻有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)，從而顯著提高水稻產(chǎn)量；但有機肥原料不同，水稻增產(chǎn)效果不同，以菌渣為原料的有機肥的增產(chǎn)效果好于以雞糞為原料的有機肥。因此，80%化肥氮20%有機肥氮配施模式有一定的可行性，該模式既有利于水稻增產(chǎn)，又能培肥土壤，是一種環(huán)境友好型施肥方式，能促進土壤生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展，可進一步示范推廣應(yīng)用。

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