施用有機(jī)肥對浙東海島地區(qū)水稻產(chǎn)量及土壤肥力的影響

沈舟兵， 劉樂樂， 繆凱申， 鄭葉， 劉潔琪， 張浩， 楊梢娜

(1.舟山市普陀區(qū)農(nóng)業(yè)工作站， 浙江 舟山 316100； 2.舟山市定海區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心， 浙江 舟山 316000；3.岱山縣農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心， 浙江 岱山 316200； 4.舟山市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心， 浙江 舟山 316021)

水稻是我國種植面積最大的糧食作物，其穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)對保障我國糧食安全起著至關(guān)重要的作用[1]。為實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)，農(nóng)戶通常會大量施用化肥，而不合理的施用化肥會引發(fā)一系列的生態(tài)環(huán)境問題，如土壤酸化、土壤板結(jié)、水體富營養(yǎng)及溫室氣體排放等[2]。因此，在穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的前提下，施用有機(jī)肥是一種較好的養(yǎng)分管理措施[3]。

施用有機(jī)肥能夠在一定程度上改善長期單施化肥對土壤和環(huán)境的負(fù)面影響[4]。有研究表明，長期施用有機(jī)肥不僅可以提高作物產(chǎn)量，還能改善土壤結(jié)構(gòu)、提升土壤養(yǎng)分含量[5-6]。此外，與單施化肥相比，施用有機(jī)肥還可以提高作物的品質(zhì)[3]。因此，本研究以浙江舟山海島區(qū)水稻為研究對象，探討施用有機(jī)肥對水稻產(chǎn)量、養(yǎng)分積累量、土壤pH值及土壤養(yǎng)分含量的影響，以期為浙江舟山地區(qū)單季稻生產(chǎn)上有機(jī)肥施用管理提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)開始于2018年，試驗(yàn)地位于浙江省舟山市普陀區(qū)展茅街道。該地區(qū)為亞熱帶濕潤季風(fēng)性氣候，年降雨量為1 427 mm，年氣溫為16.0 ℃，年日照為2 141 h。試驗(yàn)地土壤類型為輕咸泥土，主要種植作物為水稻，種植方式為單季稻-休閑。試驗(yàn)地基礎(chǔ)理化性質(zhì)為pH 5.98、有機(jī)質(zhì)30.6 g·kg-1、全氮 1.98 g·kg-1、堿解氮107.6 mg·kg-1、有效磷8.4 mg·kg-1、速效鉀89 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究共設(shè)置4個(gè)處理(表1)，分別為不施肥(CK)、常規(guī)施肥(CF)、常規(guī)施肥配施4 500 kg·hm-2有機(jī)肥(M1)、常規(guī)施肥配施9 000 kg·hm-2有機(jī)肥(M2)。每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。小區(qū)面積為30 m2，每個(gè)小區(qū)之間用水泥板隔開，水泥板高60 cm，埋入土壤30 cm。各小區(qū)獨(dú)立排灌。供試水稻品種為甬優(yōu)1540，由寧波種子公司提供。氮、磷、鉀肥分別為尿素(N 46%)、過磷酸鈣(P2O512%)、氯化鉀(K2O 60%)，市售；有機(jī)肥為商品有機(jī)肥，來自寧波金穗有機(jī)肥有限公司；46%復(fù)合肥含N 20%、P2O512%、K2O 14%，47%復(fù)合肥含N 19%、P2O59%、K2O 19%。水稻于7月6日移栽、施基肥，7月13日追施分蘗肥，8月2日追施穗肥，11月12日收獲。其他田間管理措施按當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶習(xí)慣進(jìn)行。

表1 各處理的肥料運(yùn)籌

1.3 測定項(xiàng)目與方法

水稻成熟時(shí)采集水稻地上部樣品，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)采集具有代表性的6篼水稻樣品，裝入尼龍網(wǎng)袋中，帶回實(shí)驗(yàn)室。水稻植株樣品在105 ℃下殺青30 min，然后在75 ℃下烘至恒重。烘干的樣品人工脫粒分為籽粒和秸稈兩部分，分別稱重，記錄干物質(zhì)重。用粉碎機(jī)粉碎后過0.15 mm篩，用于測定全氮、全磷和全鉀含量。每個(gè)小區(qū)采用單打單收進(jìn)行測產(chǎn)，同時(shí)采用烘干法測定稻谷含水量。

水稻收獲后用土鉆(直徑5 cm)隨機(jī)取5個(gè)耕層土壤(0～20 cm)樣品，混合為一個(gè)樣品，裝入自封袋中。帶回實(shí)驗(yàn)室后，挑去土壤中石塊和根系，過2 mm篩后分成兩部分：一部分土壤樣品在室內(nèi)自然風(fēng)干，用于測定理化性質(zhì)；剩余部分在4 ℃保存，用于測定土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量。

植物和土壤樣品理化性質(zhì)檢測參考《土壤農(nóng)化分析》。植株用H2SO4-H2O2消解后，全氮和全磷含量采用流動(dòng)分析法測定，全鉀含量采用火焰光度法測定。土壤pH值采用玻璃電極法(土水比為1∶2.5)測定；土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法(外加熱法)測定；全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀分別采用凱氏消解蒸餾滴定法、堿解擴(kuò)散法、Olsen法和NH4OAC浸提-火焰光度法進(jìn)行測定；土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮采用流動(dòng)分析儀進(jìn)行測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用SPSS 22.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)(LSD法)。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)肥施用對水稻產(chǎn)量的影響

從表2中可以看出，與CK相比，施肥顯著提高水稻產(chǎn)量22.7%～46.9%。相較于CF處理，M1和M2的水稻產(chǎn)量分別增產(chǎn)14.0%和19.7%。施用高量有機(jī)肥(M2)的水稻產(chǎn)量為11 321 kg·hm-2，顯著高于施用低量有機(jī)肥(M1)的10 782 kg·hm-2。

表2 不同施肥處理對早晚稻產(chǎn)量的影響

2.2 有機(jī)肥施用對水稻養(yǎng)分吸收的影響

由表3可以得出，施用肥料顯著提高水稻氮、磷(P2O5)和鉀(K2O)的累積量。與CF相比，施用有機(jī)肥(M1和M2處理)的水稻籽粒氮、磷(P2O5)和鉀(K2O)累積量分別提高17.4%～30.5%、13.9%～30.8%和12.3%～32.4%。M2處理的水稻籽粒氮和鉀累積量顯著高于M1處理。M1處理的水稻秸稈養(yǎng)分(N、P2O5和K2O)累積量與CF相比無顯著差異，但M2處理的秸稈氮、磷和鉀累積量均顯著高于CF和M1處理。M1和M2處理的水稻氮、磷和鉀素總累積量相較于CF處理分別增加15.6%～33.2%、15.0%～36.7%和6.9%～21.0%。同時(shí)，M2處理的水稻氮、磷和鉀素總累積量比M1提高15.2%、18.8%和13.3%。

表3 不同施肥處理對早晚稻養(yǎng)分累積量的影響

2.3 有機(jī)肥施用對稻田土壤肥力的影響

由表4知，施用有機(jī)肥顯著提高土壤pH值，且有機(jī)肥施用量越大，效果越顯著。然而施用化肥不會影響土壤pH值。M1和M2處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量最大，均為32.4 g·kg-1，分別為CK和CF的1.2倍和1.1倍，差異達(dá)顯著水平。各施肥處理之間土壤全氮含量和堿解氮含量均沒有顯著差異，但都顯著高于CK。施肥可以顯著提高土壤無機(jī)氮含量。與CF相比，施用有機(jī)肥(M1和M2)分別提高土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量14.0%～46.6%和55.7%～109.9%。CF處理的有效磷和速效鉀含量分別為9.9和85.7 mg·kg-1，與CK無顯著差異。M1和M2處理的土壤有效磷含量顯著高于CF處理，分別提高89.2%和107.5%。M2處理的土壤速效鉀含量為115 mg·kg-1，顯著高于CF處理的85.7 mg·kg-1。

表4 不同施肥處理對土壤肥力的影響

3 討論與小結(jié)

短期內(nèi)大量施用化肥在一定程度上可以提高水稻產(chǎn)量，但是長期過量施用化肥會引起水稻減產(chǎn)、加重水稻病害，同時(shí)還會造成耕地質(zhì)量下降[7]。施用有機(jī)肥是提高作物產(chǎn)量的一種有效養(yǎng)分管理措施[5,8]。在本研究中，與單施化肥相比，化肥配施有機(jī)肥顯著提高水稻產(chǎn)量14.0%～19.7%。厲寶仙等[2]研究發(fā)現(xiàn)，化肥配施有機(jī)肥(4 500～13 500 kg·hm-2)相較于單施化肥顯著提高水稻產(chǎn)量。在甬優(yōu)1540上進(jìn)行有機(jī)肥試驗(yàn)，張衛(wèi)興等[9]研究表明，化肥減量20%配施有機(jī)肥仍可以提高水稻產(chǎn)量。這說明本研究的化肥用量也可適當(dāng)減量，但還需進(jìn)一步的研究。本文研究顯示，施用有機(jī)肥能夠提高水稻氮、磷(P2O5)和鉀(K2O)累積量。這說明，化肥配施有機(jī)肥促進(jìn)水稻養(yǎng)分的吸收利用，從而提高了水稻產(chǎn)量。

與CF處理相比，施用有機(jī)肥能夠提高稻田土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，這與前人研究結(jié)果一致[2,10]。本研究發(fā)現(xiàn)，施用有機(jī)肥還可提高土壤pH值，防止土壤酸化。王元元等[8]研究發(fā)現(xiàn)，長期施用有機(jī)肥提高了紅壤性水稻土的pH值，改良紅壤雙季稻土壤酸化問題。在稻麥輪作體系中，施用高量有機(jī)肥顯著提高土壤pH值[2]。在浙江單季稻上也得到了類似的結(jié)果，施用有機(jī)肥可以改良水稻土酸化問題，從而改善水稻生長環(huán)境[7]。施用有機(jī)肥提高了土壤養(yǎng)分含量，提高土壤pH值，進(jìn)而促進(jìn)水稻生長，最終提高水稻產(chǎn)量。

綜上所述，在舟山海島區(qū)水稻生產(chǎn)中施用有機(jī)肥可以顯著提高水稻產(chǎn)量，促進(jìn)水稻對養(yǎng)分的吸收利用，提高水稻養(yǎng)分累積量。施用有機(jī)肥還可改善土壤酸堿度、提升土壤肥力。因此，施用有機(jī)肥是適宜舟山海島區(qū)水稻生產(chǎn)的一種養(yǎng)分管理措施。