宋瑞瑚,胡興鋼,馮廷顯,劉潤梅,李曉梅,王科舉,黎桂英,李庭貴
(文山州農(nóng)業(yè)環(huán)境保護監(jiān)測站,云南文山663099)
農(nóng)藝措施是影響土壤肥力、作物產(chǎn)量和肥料利用效率的重要因子。合理的施肥方式可以改善土壤肥力,提高養(yǎng)分利用效率,從而影響農(nóng)作物健康生長。當前中國城市化、工業(yè)化進程不斷加快,國家、城市和農(nóng)村建設用地占用耕地,以及農(nóng)村勞動力缺少導致部分耕地閑置,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結構的調整導致部分耕地重用輕養(yǎng),生產(chǎn)生活不合理使用化肥農(nóng)藥對農(nóng)業(yè)耕地土壤的影響日趨嚴重。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛利用化肥對糧食的持續(xù)高產(chǎn)起了較大作用[1]。根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)的估計,化肥對農(nóng)作物增產(chǎn)的貢獻率為40%~60%[2]。張福鎖等總結了近年來在全國糧食主產(chǎn)區(qū)進行的1 333個田間試驗結果,發(fā)現(xiàn)水稻的氮肥利用率為28.3%,與20世紀80年代相比呈下降趨勢[3]。2010年云南省化肥施用量為184.6萬t,其中氮肥、磷肥、鉀肥和復合肥施用量分別為 97.5萬 t、27.2萬 t、18.0萬t和 42.0 萬 t[4~5],是 2004 年化肥施用量(137.2 萬 t)的1.35倍[1]。云南省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不合理施肥現(xiàn)象非常普遍,據(jù)調查分析,云南省糧食作物玉米、稻谷、小麥、豆類、薯類等化肥施用量分別為1 078.5 kg/hm2、1 003.5 kg/hm2、769.5 kg/hm2、693.0 kg/hm2、1 104.8 kg/hm2[6~7]。肥料偏生產(chǎn)力(Partial factor productivity,PFP)是指施用某特定肥料下的作物產(chǎn)量與施肥量的比值,是反映當?shù)赝寥阑A養(yǎng)分水平和化肥施用量綜合效應的重要指標[8]。劉潤梅等研究表明,云南省水稻生產(chǎn)中化肥偏生產(chǎn)力為24.2 kg/kg[9]。另外,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用石灰來調節(jié)酸性土壤pH值,具有明顯效果,本實驗擬根據(jù)供試田塊的肥力狀況,采用平衡施肥法確定化肥施用量,再配合施用有機肥和生石灰等不同農(nóng)藝措施,研究其對水稻產(chǎn)量及化肥偏生產(chǎn)力的影響,綜合評價不同農(nóng)藝措施的生產(chǎn)指導意義。
試驗于2017年4-12月在云南省文山州馬關縣進行,供試土壤為水稻土,前茬空閑,供試土壤主要農(nóng)化性狀見表1。
表1 供試土壤理化性狀
供試作物為水稻,品種為內香8518。供試肥料品種為復合肥(10-5-5)、尿素、硫酸鋅、生石灰、葉林牌商品有機肥。
試驗設置在中等肥力田塊,設4個處理,分別為處理1(CK),單施化肥;處理2,化肥+有機肥配施;處理3,化肥+生石灰配施;處理4,化肥+有機肥+生石灰配施。水稻人工栽秧,株行距15 cm×21 cm,栽種密度28.5萬穴/hm2,每穴2~3株。小區(qū)面積30 m2,每個處理3次重復,共12個小區(qū),隨機區(qū)組排列。
化肥施用量為 N 181.5 kg/hm2,P2O537.5 kg/hm2,K2O 37.5 kg/hm2,ZiSO422.5 kg/hm2。氮肥 2/3 作基肥、1/3作追肥分別于分蘗期和拔節(jié)孕穗期追施,磷、鉀肥全部作基肥施用,硫酸鋅、有機肥作基肥一次性施用。有機肥處理施用商品有機肥22.5 kg/hm2,石灰處理施用生石灰1 125 kg/hm2。石灰和有機肥處理在翻耕之前均勻撒入并隨機翻耕,基肥在移栽之前施入,追肥在分蘗期和拔節(jié)孕穗期分別施入,按時進行中耕管理和病害防治。
試驗種植前采集基礎土樣,于成熟期采集土壤樣品,同時測產(chǎn)。土壤pH值測定采用土液比1∶2.5電位法,全氮用凱氏法,堿解氮用堿解擴散法,有效磷用碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗比色法,速效鉀用乙酸銨浸提—火焰光度法測定[10]。
化肥偏生產(chǎn)力(PFP)(kg/kg)=施肥后所獲得的作物產(chǎn)量/化肥純養(yǎng)分的投入量。
數(shù)據(jù)分析用3414田間試驗設計與數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)(版本2.0)進行統(tǒng)計分析。
在田間條件下,各處理對水稻產(chǎn)量的影響見圖1。結果表明,化肥+有機肥配施(處理2)和化肥+有機肥+生石灰配施(處理4)水稻的平均產(chǎn)量均為7 106.7 kg/hm2,比單施化肥(處理1,CK)增產(chǎn)20.3%。酸性土壤上采用化肥+生石灰配施能明顯增加水稻產(chǎn)量,比單施化肥增產(chǎn)10.3%,但差異不顯著。充分體現(xiàn)了化肥、有機肥配施及酸性土壤配施生石灰有利于產(chǎn)量的提高,這與現(xiàn)有的研究結果一致。
圖1 各處理對處理水稻產(chǎn)量的影響
圖2 各處理對水稻處理化肥偏生產(chǎn)力的影響
在田間條件下,各處理對水稻化肥偏生產(chǎn)力具有一定的影響(圖2)。在化肥施用量相同條件下,與單施化肥(處理1,CK)相比,化肥+有機肥+生石灰配合施用能提高化肥偏生產(chǎn)力20.3%,酸性土壤施用生石灰能提高水稻化肥偏生產(chǎn)力10.2%。充分體現(xiàn)了化肥+有機肥配施和化肥+有機肥+生石灰配施有利于水稻化肥偏生產(chǎn)力的提高。
在田間條件下,當季水稻種植前基礎土樣pH值為6.3,單施化肥、化肥+有機肥、化肥+生石灰、化肥+有機肥+生石灰處理3次重復水稻收獲后土壤pH值分別是6.40、6.41、6.43和6.45,比種植前增加0.10~0.15個單位,說明化肥配施一定量的生石灰和有機肥有助于酸性土壤pH值的升高。
本試驗通過土壤養(yǎng)分含量和水稻目標產(chǎn)量確定施肥量的方法,結合施用有機肥和石灰調節(jié)酸堿度的措施,研究不同農(nóng)藝措施對水稻產(chǎn)量和化肥偏生產(chǎn)力的影響。研究結果表明,在田間條件下,與單施化肥相比,化肥+有機肥配施及化肥+有機肥生石灰配施有利于提高水稻產(chǎn)量和化肥偏生產(chǎn)力,能提高水稻產(chǎn)量20.3%和提高化肥偏生產(chǎn)力20.3%,化肥配施生石灰能提高水稻產(chǎn)量10.3%和提高化肥偏生產(chǎn)力10.2%。試驗前后土壤pH值提高0.1~0.15個單位,在酸性農(nóng)田土壤中,施用一定量的生石灰來調節(jié)土壤酸堿度,通過調節(jié)土壤pH值,達到產(chǎn)量增加、提高化肥偏生產(chǎn)力效果。