減施化肥和配施有機(jī)肥對(duì)水稻產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分的影響

金羽清 許劍鋒 蔡建軍 葉正錢

（1.臨海市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心 浙江臨海 317000；2.浙江農(nóng)林大學(xué)/浙江省土壤污染生物修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 浙江杭州 311300）

有機(jī)肥含有豐富的有機(jī)質(zhì)、氨基酸、蛋白質(zhì)等有機(jī)養(yǎng)分，同時(shí)也含有氮、磷、鉀等無機(jī)養(yǎng)分[1-2]，在我國農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中一直發(fā)揮著重要的作用。大量的研究證明，有機(jī)肥料與化學(xué)肥料配合施用可改良土壤生態(tài)環(huán)境[3]。目前，有機(jī)肥在果菜茶中的應(yīng)用較普遍，而在糧食作物中應(yīng)用較少。水稻作為全球三大糧食作物之一[4]，在世界各地都有種植。長期通過大肥、大水、大量農(nóng)藥投入來提高水稻產(chǎn)量對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重影響。本研究通過將養(yǎng)殖場的畜禽糞便經(jīng)預(yù)處理后進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵系統(tǒng)，在中高溫條件中高溫厭氧發(fā)酵出料，將經(jīng)固液分離機(jī)分離產(chǎn)生的沼渣作為有機(jī)肥來替代化肥，從而降低普通化肥的投入。通過田間試驗(yàn)，研究水稻在不同比例下有機(jī)肥替代化肥對(duì)其田間土壤養(yǎng)分含量、水稻產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收上的影響，探索糞便資源化利用、化肥減量、農(nóng)作物增產(chǎn)的有效途徑，為養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)資源循環(huán)利用提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2022 年4-7 月在臨海市永豐鎮(zhèn)上郭村（北緯28.865 414°、東經(jīng)121.034 801°）進(jìn)行，該地屬河谷平原，氣候?qū)俦眮啛釒駶櫦撅L(fēng)型，常年降水量1 550 mm，常年有效積溫5 500℃。供試土壤類型為水稻土，耕層土壤理化性質(zhì)：pH 5.74、堿解氮101.39 mg/kg、有效磷113.17 mg/kg、速效鉀51.20 mg/kg、有機(jī)質(zhì)22.4 g/kg、全氮1.12 g/kg、全磷0.62 g/kg、全鉀25.5 g/kg、陽離子交換量8.12 cmol/kg、容重1.27 g/cm3。

1.2 供試品種與肥料

試驗(yàn)所用水稻品種為中組143。試驗(yàn)用有機(jī)肥為臨海市永豐西北畜牧養(yǎng)殖有限公司的畜禽糞便經(jīng)預(yù)處理后進(jìn)行高溫厭氧發(fā)酵，通過固液分離機(jī)分離產(chǎn)生的沼渣，氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）養(yǎng)分含量分別為1.7%、0.2%和0.9%。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共置設(shè)、常規(guī)施肥、化肥優(yōu)化、10%有機(jī)替代、20%有機(jī)替代和30%有機(jī)替代5 個(gè)處理和1 個(gè)空白對(duì)照，每個(gè)處理3 次重復(fù)，每個(gè)小區(qū)40 m2，所有小區(qū)設(shè)有單一進(jìn)水、出水。具體施肥情況見表1?；蔬x用配方肥（25∶13∶17），每個(gè)處理均進(jìn)行2 次追肥，4 月30 日追施10 kg/畝尿素，5 月15 日追施15 kg/畝配方肥（25∶13∶17）。每個(gè)處理稱量肥料后進(jìn)行人工撒施。水稻成熟時(shí)進(jìn)行土壤及植物樣品的采集，測(cè)定水稻稻谷及稻葉的N、P、K 含量，計(jì)算產(chǎn)量。采集后的樣品帶回實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干，過20 目篩后測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)、土壤pH、堿解氮、有效磷、速效鉀等含量[5]。

表1 水稻有機(jī)肥替代試驗(yàn)處理設(shè)計(jì)

1.4 數(shù)據(jù)處理

所得數(shù)據(jù)均采用Excel 2019 和SPSS 18.0 進(jìn)行分析，采用Origin 2019 進(jìn)行圖表繪制，差異顯著性水平為P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同梯度有機(jī)肥替代對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

由圖1 可知，采用有機(jī)肥替代化肥模式對(duì)土壤理化性質(zhì)指標(biāo)具有較大的影響。各處理與空白對(duì)照相比土壤pH 均有不同程度的提高，其中10%有機(jī)替代處理下土壤pH 最高，為6.13，空白對(duì)照pH 最低，為5.81，但各處理下的土壤pH 無顯著性差異，表明施肥可以在一定程度上提高弱酸性土壤的pH?；蕛?yōu)化處理和有機(jī)肥替代處理容重顯著降低，有機(jī)肥替代處理較常規(guī)施肥處理容重下降4.0%～9.6%，其中30%有機(jī)肥替代處理最為顯著，表明有機(jī)肥的施入可以在一定程度上改變土壤容重。陽離子交換量配施有機(jī)肥處理顯著高于空白對(duì)照與化肥優(yōu)化處理，其中30%有機(jī)替代處理和10%有機(jī)替代處理下的陽離子顯著高于其他處理，較常規(guī)施肥處理分別提高1.21 cmol/kg 和1.16 cmol/kg。表明肥料的施入可以提高土壤的陽離子交換量，且施有機(jī)肥的效果優(yōu)于施化肥的效果。各處理與空白對(duì)照相比土壤有機(jī)質(zhì)均提高，其中化肥優(yōu)化處理和10%有機(jī)肥替代處理土壤有機(jī)質(zhì)含量提升最高，與常規(guī)施肥處理相比分別提高2.61 g/kg 和2.38 g/kg，20%有機(jī)替代處理和30%有機(jī)替代處理土壤有機(jī)質(zhì)含量高于常規(guī)施肥處理但無顯著性差異，表明施肥可以提高土壤中的有機(jī)質(zhì)含量。

圖1 不同處理對(duì)水稻土壤理化性質(zhì)的影響

2.2 不同梯度有機(jī)肥替代對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

由圖2 可知，從堿解氮含量來看，空白處理和20%有機(jī)替代處理堿解氮含量顯著低于其他處理，常規(guī)施肥、化肥優(yōu)化、10%有機(jī)肥替代和30%有機(jī)肥替代處理堿解氮含量趨于一致；從全氮含量來看，施肥處理顯著高于空白對(duì)照，各施肥處理之間無顯著性差異，但有機(jī)肥替代處理全氮含量整體優(yōu)于化肥處理，其中10%有機(jī)肥替代處理土壤全氮含量最高，整體上10%有機(jī)肥替代處理土壤堿解氮和全氮含量最優(yōu)。從有效磷含量來看，有機(jī)替代處理有效磷含量顯著高于常規(guī)施肥處理和空白對(duì)照，較常規(guī)施肥提高9.2%～13.0%；從全磷含量來看，各處理之間無顯著性差異，整體上化肥優(yōu)化處理效果最好。從速效鉀含量來看，各處理之間無顯著性差異，且有效磷含量較為接近，全鉀含量和速效鉀呈現(xiàn)相同變化規(guī)律，表明試驗(yàn)區(qū)土壤鉀含量充足，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)控制鉀肥的投入。

圖2 不同處理對(duì)水稻土壤養(yǎng)分的影響

2.3 不同梯度有機(jī)肥替代對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

由圖3 可知，施肥處理產(chǎn)量顯著高于空白對(duì)照，各施肥處理之間產(chǎn)量無顯著性差異，其中化肥優(yōu)化處理產(chǎn)量最高，相比常規(guī)施肥處理產(chǎn)量提高4.5%，有機(jī)肥替代處理相比常規(guī)處理產(chǎn)量均有不同程度的提高，其中30%有機(jī)肥替代處理效果最好，相比常規(guī)施肥處理產(chǎn)量提高2.2%。由圖4 可知，從稻谷N、P、K含量來看，稻谷中20%有機(jī)肥替代處理氮含量高于常規(guī)施肥處理，其余處理均低于常規(guī)處理；稻谷磷鉀含量各處理無顯著性差異。從稻草N、P、K 含量來看，稻草中30%有機(jī)肥替代處理氮含量高于常規(guī)施肥處理，其余處理均低于常規(guī)處理；化肥優(yōu)化和10%、30%有機(jī)肥替代處理稻草中磷含量都高于常規(guī)施肥處理；20%和30%有機(jī)肥替代處理稻草中鉀含量顯著高于其他處理，20%有機(jī)肥替代處理稻草鉀含量提高最多，較常規(guī)施肥處理提高14.3%。

圖3 不同處理對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

圖4 不同處理對(duì)水稻稻谷及稻草N、P、K 含量的影響

3 討論與結(jié)論

有機(jī)肥富含多種礦物質(zhì)營養(yǎng)元素及活性物質(zhì)，有機(jī)無機(jī)配施可有效促進(jìn)養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化[6]，提高有機(jī)質(zhì)和土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分，改善土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤保肥供應(yīng)養(yǎng)分的能力[7]。有機(jī)無機(jī)配合施用既可滿足作物的高產(chǎn)需求，又可保持土壤肥力穩(wěn)定提升，同時(shí)還可提高肥料效率、減少環(huán)境污染[8-11]。有機(jī)肥替代可以提高土壤養(yǎng)分含量，降低化肥投加量，同時(shí)對(duì)水稻產(chǎn)量的提升有較為明顯的作用。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，有機(jī)替代處理土壤容重降低，較常規(guī)施肥處理容重下降4.0%～9.6%，有機(jī)肥替代處理有效磷含量顯著高于常規(guī)施肥處理和空白對(duì)照，較常規(guī)施肥提高9.2%～13.0%。有機(jī)肥替代處理土壤有機(jī)質(zhì)含量高于常規(guī)施肥處理，但無顯著性差異，這可能與施用年份短有關(guān)。有機(jī)肥替代處理水稻平均增產(chǎn)2.0%，部分有機(jī)肥替代能穩(wěn)定水稻產(chǎn)量，這與鄒建祥[8]的研究結(jié)果相似。水稻30%基肥有機(jī)肥替代模式一方面能夠最大程度的消納畜禽糞便，另一方面減少了化肥成本，增加了產(chǎn)量，既保護(hù)了環(huán)境又為農(nóng)民提高了經(jīng)濟(jì)收入，可以推廣應(yīng)用。

本試驗(yàn)研究條件下，與空白不施肥和單施化肥相比，有機(jī)肥替代部分化肥有利于土壤理化性質(zhì)的改善和土壤養(yǎng)分的提高、水稻產(chǎn)量的穩(wěn)定，綜合來看，30%有機(jī)肥替代處理具有最佳的應(yīng)用效果。