化肥減量配施雞糞對土壤肥力及水稻產(chǎn)量的影響

張 琳，呂玉虎，李亞光，郭曉彥，張麗霞，聶良鵬，丁 麗，史鵬飛，凌敬偉，潘茲亮，朱德焰，李 杰*

(1.信陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南信陽 464000；2.河南興發(fā)昊利達(dá)肥業(yè)有限公司，河南新鄉(xiāng) 453000；3.信陽農(nóng)林學(xué)院，河南信陽 464399)

水稻作為豫南地區(qū)的主要糧食作物，年種植面積43萬hm，占全省水稻總面積的83.4%。水稻的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)對保證豫南地區(qū)糧食供應(yīng)和社會(huì)穩(wěn)定具有重要意義。近年來盲目施肥現(xiàn)象在水稻生產(chǎn)中普遍存在，化肥特別是氮肥的施用量逐年增加，雖然在一定程度上提高了農(nóng)作物產(chǎn)量，但也帶來了一系列生態(tài)環(huán)境問題，如土壤肥力退化、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降、環(huán)境污染等負(fù)面影響，直接威脅到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全。隨著國家減肥增效行動(dòng)的推進(jìn)，有機(jī)肥替代部分化肥被認(rèn)為是減少化肥用量、提高肥料資源利用效率的有效措施。研究表明，農(nóng)田施用畜禽糞便可有效增加土壤中氮、磷、鉀等有效養(yǎng)分含量，從而提高玉米產(chǎn)量和籽粒中蛋白質(zhì)含量。添加雞糞可有效改善土壤理化性質(zhì)和養(yǎng)分狀況，為作物提供適宜的生長環(huán)境。有機(jī)肥與化肥配合施用，不僅減少了畜禽糞便和有機(jī)廢棄物對環(huán)境的污染，而且有效增加了土壤有機(jī)質(zhì)含量，還可以增加土壤養(yǎng)分和土壤有益微生物的數(shù)量，提高土壤酶活性。畜禽糞便作有機(jī)肥時(shí)，以基施為主，但不能完全代替化肥。雞糞和化肥按一定比例施用，可以增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，但完全用雞糞代替化肥則會(huì)對產(chǎn)量產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，合理研究畜禽糞便與化肥的配合施用顯得尤為重要。筆者探討了在化肥用量減少10%和20%的情況下，配施不同量雞糞對土壤肥力以及水稻產(chǎn)量的影響，旨在為豫南稻區(qū)化肥的合理利用提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

于2017年3月至2018年10月在信陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)園區(qū)(114°05'E，32°07'N)進(jìn)行。該地屬亞熱帶向暖溫帶過渡區(qū)，日照充足，年均1 900～2 100 h；年平均氣溫15.1～15.3 ℃；降水豐沛，年均降水量900～1 400 mm，空氣濕潤，相對濕度年均77%。供試土壤為水稻土(耕層土壤質(zhì)地為黏壤土)，試驗(yàn)前土壤pH 6.7，有機(jī)質(zhì)25.4 g/kg，堿解氮81.5 mg/kg，有效磷10.5 mg/kg，速效鉀58.2 mg/kg。試驗(yàn)田栽培管理同一般高產(chǎn)田。

供試氮肥為尿素(含純N 46%)，磷肥為普鈣(含PO11%)，鉀肥為氯化鉀(含KO 60%)。雞糞的養(yǎng)分含量為有機(jī)質(zhì)215.8 g/kg，全氮含量14.1 g/kg，全磷含量9.0 g/kg，全鉀含量7.8 g/kg。供試水稻品種為Y兩優(yōu)689。

根據(jù)雞糞和化肥施用量，設(shè)置7個(gè)處理，包括對照和6個(gè)不同類型的配施處理，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。處理分別為100%HF(X)、90%HF+PE1500(X)、90%HF+PE2250(X)、90%HF+PE3000(X)、80%HF+ PE1500(X)、80%HF+ PE2250(X)、80%HF+ PE3000(X)。其中，100% HF指當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥量，全部施用化肥，施肥量為N 150 kg/hm、PO75 kg/hm、KO 105 kg/hm；90%HF、80%HF分別為施用90%、80%的常規(guī)施肥量；PE指的是施用雞糞，數(shù)字表示施肥量，單位kg/hm。氮肥按照基肥∶分蘗肥∶孕穗肥=5∶3∶2分次施入，磷肥全部基施，鉀肥按基肥和穗肥各50%施用。

水稻于2018年5月14日劃行移栽，小區(qū)栽插密度16.7 cm×20.0 cm，每穴 2～3棵基本苗。移栽后灌淺水使秧苗返青，分蘗肥在移栽后7 d施用，孕穗肥在曬田復(fù)水后施用。每小區(qū)長3.3 m，寬2.0 m。小區(qū)間筑0.3 m寬的埂，并覆塑料薄膜防止串水串肥，區(qū)組間留0.5 m寬的溝，便于進(jìn)排水。

水稻葉片葉綠素SPAD。施肥第7天測定水稻葉片葉綠素SPAD，對每個(gè)小區(qū)中5株水稻的倒一葉至倒四葉進(jìn)行SPAD測定，最終由同一小區(qū)、同一葉位5個(gè)SPAD的平均值代表該小區(qū)該葉位的葉色情況。

產(chǎn)量及其構(gòu)成因素。成熟期于每個(gè)處理取具有代表性植株10穴，測定株高和有效穗、穗粒數(shù)、穗實(shí)粒數(shù)，風(fēng)干后測定千粒重。各小區(qū)單打單收，風(fēng)干后，測定籽粒產(chǎn)量。

土壤性狀。水稻收獲后在小區(qū)內(nèi)采集耕層混合土樣(0～20 cm)，風(fēng)干過篩后測定。土壤pH用pH計(jì)測定，堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測定，速效磷采用Olsen法測定，速效鉀采用醋酸銨浸提-火焰光度法測定，土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀外加熱法測定。

采用 Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用SAS 9.2 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

不同處理水稻農(nóng)藝性狀見表1。從表1可以看出，90%HF和80%HF處理中，配施不同量的雞糞處理對水稻的有效穗無顯著影響，但對株高、穗粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重有不同程度的影響。在90%HF的3個(gè)處理(X、X、X)中，X表現(xiàn)效果最好，與X相比株高、穗粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)和千粒重均顯著增加，增幅分別為7.35%、19.35%、25.47%、4.24%。在80%HF的3個(gè)處理(X、X、X)中，X表現(xiàn)效果最好，與X相比株高、穗粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重均顯著增加，增幅分別為5.91%、20.16%、27.36%、6.05%、3.65%。這說明配施雞糞有助于改善水稻的農(nóng)藝性狀，但雞糞的施用量不是越高越好。

決定水稻產(chǎn)量的主要因素是有效穗數(shù)、穗實(shí)粒數(shù)、千粒重。由表1可知，化肥減量20%配施3 000 kg/hm(X、X)的2個(gè)處理，其株高、穗粒數(shù)、穗實(shí)粒數(shù)、千粒重均顯著高于X。其原因可能是單施化肥在水稻生長前期供肥過旺、后期供肥不足，而雞糞在水稻全生育期都有充足的養(yǎng)分供應(yīng)，有利于水稻后期籽粒生長。

表1 不同處理水稻農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量

不同處理水稻產(chǎn)量見表2。從表2可以看出，與對照X相比，雞糞各處理水稻產(chǎn)量均升高。各處理產(chǎn)量比對照X增加0.06%～12.94%。90%HF的3個(gè)處理水稻平均產(chǎn)量為9 606.5 kg/hm，80%HF的3個(gè)處理水稻平均產(chǎn)量為9 217.3 kg/hm，均高于X，表現(xiàn)為90%HF>80%HF>100%HF。其中X處理水稻產(chǎn)量顯著高于X。

不同處理的水稻葉片葉綠素SPAD見表3。從表3可以看出，在施入底肥7 d后(5月28日，分蘗期)，雞糞處理的葉綠素SPAD與單施化肥處理(X)相比差異不顯著，但配施雞糞的稍高；在施入分蘗肥7 d后(6月6日，孕穗期)，各處理葉綠素SPAD與單施化肥處理(X)相比差異不顯著；在施入孕穗肥7 d后(7月16日，齊穗期)，X的葉綠素含量與全施化肥處理(X)相比差異顯著；在成熟期，單施化肥處理(X)的葉片葉綠素含量顯著低于雞糞處理，且在同一化肥施用量的情況下，隨著雞糞施用量的增加，葉綠素含量呈先降低后增加的趨勢。

表2 不同處理水稻產(chǎn)量

表3 不同處理水稻葉片葉綠素SPAD

從表4可以看出，與X對照相比，除X處理外，化肥配施雞糞處理的耕層土壤堿解氮含量均顯著提高，各處理土壤堿解氮含量提高25.32%～131.54%。當(dāng)化肥施用量為80%HF時(shí)，將雞糞由1 500 kg/hm提高至2 250 kg/hm時(shí)，能顯著提高土壤堿解氮含量，但當(dāng)雞糞施用量為2 250 kg/hm時(shí)，再增加雞糞施用量也難以提高土壤堿解氮含量。

與X對照相比，各處理耕層土壤速效磷含量無顯著差異，在等量雞糞處理下，90%HF處理較80%HF處理土壤速效磷含量高，增幅為4.32%～99.33%。

土壤速效鉀含量表現(xiàn)趨勢與土壤堿解氮含量表現(xiàn)趨勢相似?；逝涫╇u糞各處理土壤速效鉀含量與X間差異不顯著，但在施用雞糞1 500 kg/hm時(shí)，X土壤速效鉀含量顯著高于X。

與X對照相比，各處理耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量無顯著差異。在化肥施用量一定時(shí)，90%HF和80%HF的3個(gè)處理均表現(xiàn)為有機(jī)質(zhì)含量隨著雞糞施用量的增加而增加的趨勢。由此可知，土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加幅度與雞糞施入量呈正相關(guān)關(guān)系。

表4 不同處理對水稻成熟期土壤肥力的影響

90%HF的3個(gè)處理(X、X、X)間土壤pH差異不顯著，但雞糞的施用有升高土壤pH的趨勢。當(dāng)化肥施用量為80%HF時(shí)，將雞糞由1 500 kg/hm提高至2 250 kg/hm時(shí)，土壤pH顯著提高。

3 討論

作為光合速率的關(guān)鍵因素，葉綠素含量對作物的生長發(fā)育具有重要意義。水稻各生長階段葉綠素SPAD反映了施用雞糞后水稻整個(gè)生育期的氮素供應(yīng)情況。該研究結(jié)果表明，雞糞與化肥配施可提高水稻葉片葉綠素SPAD，葉片葉綠素含量的提高，不僅可以延緩葉片衰老，還可以為水稻增產(chǎn)奠定基礎(chǔ)?；示哂蟹市Э臁⒁妆蛔魑镂盏奶攸c(diǎn)，而有機(jī)肥肥效緩慢，不能及時(shí)滿足作物關(guān)鍵生育期的養(yǎng)分需求。用有機(jī)肥部分代替化肥，可以滿足作物生長需求而獲得高產(chǎn)。該研究中，與單施化肥相比，雞糞配施減量化肥處理提高了產(chǎn)量，在90%HF+PE2250時(shí)差異顯著。說明有機(jī)肥部分替代化肥后，有機(jī)無機(jī)養(yǎng)分可以協(xié)調(diào)、平衡供給，滿足作物對養(yǎng)分的需求，保持作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，同時(shí)減少化肥用量。研究結(jié)果與楊曉梅等研究結(jié)果一致?；手械乃傩юB(yǎng)分可以在短期內(nèi)滿足作物對養(yǎng)分的需求，而雞糞中含有一定量的緩效養(yǎng)分，在自然條件、土壤微生物、酶等方面的作用下經(jīng)過礦化作用轉(zhuǎn)換為速效養(yǎng)分，同時(shí)礦化作用產(chǎn)生的有機(jī)酸，又可以溶解土壤中的一些難溶性養(yǎng)分，使土壤中的速效養(yǎng)分含量升高。在水稻成熟期，90%HF+PE3000處理的土壤堿解氮和有機(jī)質(zhì)含量最高，90%HF+PE1500處理的有效磷、鉀含量最高。因此，雞糞與化肥配合施用，可以適當(dāng)減少化肥的使用量，從而減少化肥對土壤面源污染的影響，也可使有機(jī)肥得到合理利用。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤固相的重要組成部分，其含量是反映土壤肥力水平的重要標(biāo)準(zhǔn)。研究表明，在相同化肥施用量條件下，土壤有機(jī)質(zhì)含量隨著雞糞施用量的增加而增加。這與陳乃祥等和唐繼偉等的研究結(jié)果一致。土壤pH可以直觀反映土壤的酸堿度，對土壤養(yǎng)分的有效性和作物生長發(fā)育有明顯影響。該研究發(fā)現(xiàn)，雞糞與化肥同時(shí)施用可提高成熟期土壤pH，且雞糞的施用量與土壤pH呈顯著正相關(guān)。這主要是因?yàn)殡u糞作為有機(jī)肥可以促進(jìn)土壤腐殖質(zhì)的分解，提高土壤的緩沖性能，具有調(diào)節(jié)土壤pH的作用。通過化肥與雞糞配施可提高土壤有效養(yǎng)分含量和水稻產(chǎn)量，如果完全采用有機(jī)肥作為水稻生長的養(yǎng)分來源，是否能減少更多的化肥用量或者在短期內(nèi)不施用化肥，仍需要開展研究進(jìn)行探討。

4 結(jié)論

該試驗(yàn)條件下，雞糞能顯著提高成熟期葉片的葉綠素含量，不僅可以延緩葉片衰老，還可以為水稻增產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。施用雞糞2 250 kg/hm時(shí)不僅可以減少10%的化肥量且能增加水稻產(chǎn)量。

在水稻成熟期，以90%HF+PE3000處理的土壤堿解氮和有機(jī)質(zhì)含量最高，速效磷和速效鉀含量以90%HF+PE1500處理最高。綜合考慮水稻產(chǎn)量和土壤成熟期養(yǎng)分指標(biāo)，90%HF+PE2250是較為推薦的施肥處理。

雞糞與化肥同時(shí)施用可提高成熟期土壤pH，可考慮作為酸性土壤進(jìn)行改良的方法。雞糞含有豐富的養(yǎng)分，施入土壤后使得根際有機(jī)質(zhì)提高，但植物對有機(jī)質(zhì)的耐受性有限，當(dāng)土壤中有機(jī)質(zhì)超過植物耐受性時(shí)，會(huì)造成植物根際腐爛，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)。因此，在雞糞還田時(shí)，還應(yīng)注重水稻對有機(jī)質(zhì)耐受性的研究。