化肥減量對水稻產(chǎn)量和耕地質(zhì)量的影響

樓宇濤，陳紅金，陸若輝，朱偉鋒

(浙江省耕地質(zhì)量與肥料管理總站，浙江 杭州 310020)

在農(nóng)業(yè)發(fā)展中，化肥是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，對補(bǔ)充和平衡土壤養(yǎng)分具有至關(guān)重要的作用，被譽(yù)為糧食的“糧食”[1]?；实膹V泛應(yīng)用，在促進(jìn)糧食和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平提升、解決我國14億人口的溫飽問題上發(fā)揮了重要作用。目前，我國化肥生產(chǎn)量和使用量均居世界第一位，約占世界總量的1/3。

與此同時，我國大部分農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地區(qū)都存在過量施肥的問題，不僅嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效果與農(nóng)產(chǎn)品的安全，也會引發(fā)環(huán)境污染[2]。因此，積極推行化肥減量對于實(shí)現(xiàn)化肥使用零增長、有效降低過量施肥帶來的危害，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的綠色、可持續(xù)發(fā)展尤為重要[3]。為此，開展相關(guān)試驗(yàn)，分析化肥減量對水稻產(chǎn)量和耕地質(zhì)量的影響，以期為推行化肥減量提供相關(guān)數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試作物為水稻中浙優(yōu)8號，試驗(yàn)地點(diǎn)位于浙江省蘭溪市赤溪街道橫村畈，土壤類型為水稻土，耕作制度為一年一熟制，試驗(yàn)時間為2009—2015年。試驗(yàn)前土壤基本理化性狀：有機(jī)質(zhì)19.60 g·kg-1，全氮1.15 g·kg-1，有效磷17.25 mg·kg-1，速效鉀21.08 mg·kg-1，緩效鉀235.00 mg·kg-1，土壤pH值5.23。

1.2 處理設(shè)計(jì)

采用長期定位試驗(yàn)，共設(shè)置4個處理：處理1，不施肥；處理2，習(xí)慣施肥，N、P2O5、K2O用量分別為240、127.5、97.5 kg·hm-2，化學(xué)肥料總投入(折純)為465 kg·hm-2；處理3：減量施肥，N、P2O5、K2O用量分別為187.5、52.5、150 kg·hm-2，化學(xué)肥料總投入(折純)為390 kg·hm-2；處理4：減量施肥+有機(jī)肥，N、P2O5、K2O用量分別為157.5、52.5、150 kg·hm-2，化學(xué)肥料總投入(折純)為360 kg·hm-2，另外施用商品有機(jī)肥3.75 t·hm-2。供試肥料：尿素(N 46%)，鈣鎂磷肥(P2O516%)，氯化鉀(K2O 60%)，商品有機(jī)肥的總養(yǎng)分含量≥5%。各處理隨機(jī)排列，每處理重復(fù)3次，栽培管理措施一致。各處理其他農(nóng)藝管理措施按照常規(guī)栽培進(jìn)行。

1.3 樣品采集與測定

收獲期測定水稻產(chǎn)量。土壤樣品經(jīng)風(fēng)干、粉碎過篩后保存待測。有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法測定，全氮含量采用凱氏定氮法測定，有效磷含量采用鉬藍(lán)比色法測定，速效鉀和緩效鉀含量采用火焰光度法測定，土壤pH采用電位法測定(土水浸提質(zhì)量比為1∶2.5)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用DPS 2000軟件進(jìn)行方差分析，對有顯著差異的處理，采用Duncan′s新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較，利用Origin 8.0軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 對水稻產(chǎn)量的影響

由表1可見，施肥處理(處理2～4)的水稻產(chǎn)量、秸稈產(chǎn)量和谷草比均顯著(P<0.05)高于不施肥處理(處理1)，其中，習(xí)慣施肥(處理2)、減量施肥(處理3)和減量施肥+有機(jī)肥處理(處理4)的水稻產(chǎn)量分別較不施肥處理高38.21%、40.92%和54.47%；秸稈產(chǎn)量分別較不施肥處理高11.2%、9.8%和22.0%；谷草比分別較不施肥處理高24.4%、28.4%和26.7%。與習(xí)慣施肥處理相比，化肥減量措施對水稻產(chǎn)量、秸稈產(chǎn)量和谷草比并無顯著不利影響，且減量施肥+有機(jī)肥處理的水稻產(chǎn)量反而較習(xí)慣施肥處理顯著提高。

表1 不同處理對水稻產(chǎn)量的影響

2.2 對土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量的影響

土壤有機(jī)質(zhì)含量常用于表征土壤肥力水平。如圖1所示，施肥處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于試驗(yàn)前的初始值，其中，習(xí)慣施肥、減量施肥和減量施肥+有機(jī)肥處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量分別較初始值增加9.4%、15.8%和30.7%。與不施肥處理相比，施肥處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量均顯著提高，其中，習(xí)慣施肥、減量施肥和減量施肥+有機(jī)肥處理分別較不施肥處理增加9.2%、15.6%和30.5%。不同施肥處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量差異顯著，其中，減量施肥+有機(jī)肥處理顯著高于習(xí)慣施肥和減量施肥處理，較習(xí)慣施肥處理增加19.4%，較減量施肥處理增加12.8%，對提升土壤有機(jī)質(zhì)水平效果突出。

注：同列數(shù)據(jù)后無相同字母的表示差異顯著(P<0.05)。

柱上無相同字母的表示處理間差異顯著(P<0.05)。圖2～4同。圖1 不同處理對土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量的影響

施肥是影響土壤全氮含量的重要因素。如圖1所示，習(xí)慣施肥、減量施肥和減量施肥+有機(jī)肥處理的土壤全氮含量顯著高于試驗(yàn)前的初始值，其中，習(xí)慣施肥、減量施肥和減量施肥+有機(jī)肥處理分別較初始值增加21.7%、28.7%和47.0%。與不施肥處理相比，施肥處理的土壤全氮含量顯著提高，其中，習(xí)慣施肥、減量施肥和減量施肥+有機(jī)肥處理的土壤全氮含量分別是不施肥處理的1.2、1.3和1.5倍。不同施肥處理間土壤全氮含量差異顯著，其中，減量施肥+有機(jī)肥處理的土壤全氮含量顯著高于習(xí)慣施肥和減量施肥處理，較習(xí)慣施肥處理增加20.7%，較減量施肥處理增加14.2%，對提升土壤全氮含量效果突出。

2.3 對土壤有效磷含量的影響

如圖2所示，施肥處理的土壤有效磷含量顯著高于試驗(yàn)前的初始值，其中，習(xí)慣施肥、減量施肥和減量施肥+有機(jī)肥處理的土壤有效磷含量分別是初始值的2.1、2.3和2.6倍。與不施肥相比，施肥處理的土壤有效磷含量顯著提高，其中，習(xí)慣施肥、減量施肥和減量施肥+有機(jī)肥處理分別較不施肥處理的土壤有效磷含量增加90.5%、100.7%和128.3%。不同施肥處理間土壤有效磷含量差異顯著，其中，化肥減量+有機(jī)肥處理的土壤有效磷含量顯著高于習(xí)慣施肥處理，較之增加19.9%，但與減量施肥處理無顯著差異。

圖2 不同處理對土壤有效磷含量的影響

2.4 對土壤pH值的影響

如圖3所示，不施肥、習(xí)慣施肥和減量施肥處理的土壤pH值與試驗(yàn)前的初始值差異不顯著，但減量施肥+有機(jī)肥處理的土壤pH值顯著高于其他處理和初始值。

圖3 不同處理對土壤pH值的影響

2.5 對土壤速效鉀和緩效鉀含量的影響

如圖4所示，施肥處理的土壤速效鉀含量顯著高于試驗(yàn)前的初始值，其中，習(xí)慣施肥、減量施肥和減量施肥+有機(jī)肥處理分別是初始值的1.8、2.2和3.0倍。施肥處理的土壤速效鉀含量顯著高于不施肥處理，其中，習(xí)慣施肥、減量施肥和減量施肥+有機(jī)肥處理的土壤速效鉀含量分別是不施肥處理的1.8、2.1和2.9倍。不同施肥處理間土壤速效鉀含量差異顯著，其中，化肥減量+有機(jī)肥處理的土壤速效鉀含量顯著高于習(xí)慣施肥和減量施肥處理，分別增加64.9%和39.0%。

圖4 不同處理對土壤速效鉀和緩效鉀含量的影響

如圖4所示，施肥處理的土壤緩效鉀含量顯著高于試驗(yàn)前的初始值，其中，習(xí)慣施肥、減量施肥和減量施肥+有機(jī)肥處理的土壤緩效鉀含量分別較初始值高17.0%、25.1%和23.4%。施肥處理的土壤緩效鉀含量顯著高于不施肥處理，其中，習(xí)慣施肥、減量施肥和減量施肥+有機(jī)肥處理的土壤緩效鉀含量分別是不施肥處理的1.1、1.2和1.2倍。不同施肥處理的土壤緩效鉀含量差異不顯著。

3 討論

本研究表明，不同化肥減量措施并不會對水稻產(chǎn)量、秸稈產(chǎn)量和谷草比產(chǎn)生不利影響，且對耕地質(zhì)量有顯著的提升效果，其中，以減量施肥+有機(jī)肥處理的綜合效果最好。除土壤緩效鉀含量差異不顯著外，與習(xí)慣施肥處理相比，減量施肥+有機(jī)肥處理的水稻產(chǎn)量增加11.8%，土壤有機(jī)質(zhì)含量增

加19.4%，土壤全氮含量增加20.7%，土壤有效磷含量增加19.9%，土壤速效鉀含量增加64.9%，并且減量施肥+有機(jī)肥處理的化學(xué)肥料總投入較習(xí)慣施肥處理減少22.6%。綜上所述，合理的化肥減量措施不但能減少過量化肥投入帶來的危害，還能促使水稻增產(chǎn)，并對耕地質(zhì)量起到改良作用，值得借鑒推廣。