劉興林

（開平市國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)管理委員會，廣東 開平 529300）

【研究意義】從20世紀60年代至今，全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化學氮肥使用量增長了9倍[1]，一定程度上對糧食的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)做出了貢獻。但單施氮肥稻田氨揮發(fā)損失較高、肥料利用率低[2-3]，氮肥環(huán)境負效應近年來有增加趨勢，制約了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。長期以來，人們一直在探尋一種水稻田簡單易行的環(huán)境保護性施肥技術?；瘜W肥料和有機肥配合施用的施肥方式應運而生?！厩叭搜芯窟M展】有機無機肥配施，作物能獲得更高的經(jīng)濟產(chǎn)量[1,4-8]，水稻產(chǎn)量比單施化肥增產(chǎn)0.78%～117%[1]；且有機無機肥配施能降低作物對土壤中重金屬（如Cd、Cu、Pb、Ni等）的吸收[6]，有利于水稻中后期干物質(zhì)的積累和養(yǎng)分的吸收，改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、減少硝酸鹽污染[9-11]；有利于土壤積累有機碳和活性有機碳[12]，降低土壤容重，增加土壤總孔隙度和毛管孔隙[13-14]，增加土壤微生物數(shù)量[15]，提高土壤緩沖性能和土壤酶活性，具有增加土壤有機質(zhì)含量、培肥土壤[8,16-18]的作用，因而獲得更好的肥料效益和生態(tài)效益，是未來可持續(xù)、環(huán)境友好型的一種施肥方式。【本研究切入點】在保證作物需求的前提下,有機無機肥配施中降低化肥的施用比例被認為是降低活性氮損失、減輕環(huán)境負面影響的關鍵措施[19]?！緮M解決的關鍵問題】通過有機無機肥配施，對水稻的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及土壤環(huán)境和肥力指標進行分析，探索本地區(qū)水稻生產(chǎn)中有機無機肥配施純氮的適宜配比，為農(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效健康發(fā)展提供實踐和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于開平市蒼城鎮(zhèn)、赤坎鎮(zhèn)和水口鎮(zhèn)，開平地處 112° 13′～112° 48′E、21° 56′～22°39′N，處于南亞熱帶季風氣候區(qū)。年均溫度21.5℃，年降雨量1 700～2 400 mm。試驗地土壤為南方水稻土、種稻歷史長，種植制度為一年兩熟雙季稻（早稻-晚稻），0～20 cm土層土壤基本理化性質(zhì)見表1。

1.2 試驗方法

試驗于2018年2—8月在蒼城、赤坎和水口鎮(zhèn)（供試水稻品種）進行，供試水稻品種分別為美香占2號和粵禾絲苗。采用隨機區(qū)組設計，共設6個處理，3次重復。小區(qū)面積為5 m×10 m，小區(qū)間田埂寬約0.5 m、高約0.25 m，筑好田基后蓋好尼龍薄膜，以防肥水滲漏，各小區(qū)獨立排灌。試驗處理：氮磷鉀化學肥料（T1，100%F）、80%化肥+20%有機肥（T2，80%F+20%M）、60%化肥+40%有機肥（T3，60%F+40%M）、20%化肥+80%有機肥（T4，20%F+80%M）、有機肥（T5，100%M）、不施肥（T6，CK）。處理中20%、40%、60%及80%配施比例根據(jù)氮肥用量計算，磷和鉀用化肥補足。參照檢測方法（NY525-2012），供試商品有機肥（開平市廣源生態(tài)肥業(yè)有限公司生產(chǎn)）含全氮4.80%（以N計，以烘干基計），含全磷4.24%（以P2O5計，以烘干基計），含全鉀3.06%（以K2O計，以烘干基計）。商品有機肥在水稻移栽前結合最后一次耙田全部施入土壤作基肥。化學肥料分3次按表2方案施入。灌溉、除草、病蟲害防治等田間管理按當?shù)亓晳T進行。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 水稻產(chǎn)量及其構成因素 實地測定最高苗、株高。試驗結束后，測定平均有效穗及每穗總粒數(shù)、 實粒數(shù)、穗長和枝梗數(shù)。分小區(qū)單收、單曬、稱產(chǎn)，稻谷和秸桿完全曬干，揚凈后稱重。在考種后完全曬干的實粒中，各隨機取兩個1 000粒分別稱重，計算千粒重和理論產(chǎn)量。

表1 供試前土壤理化性質(zhì)Table 1 Physical and chemical properties of the soil before the test

表2 試驗處理及肥料應用方案Table 2 Test treatments and fertilizer application scheme（kg/hm2）

1.3.2 氮肥農(nóng)學效率 當季水稻生產(chǎn)施肥處理與不施肥（CK）的稻谷產(chǎn)量差與化肥折純N施用量之比，計算公式如下：

1.3.3 土壤理化性質(zhì) 試驗前采集土壤基礎樣本，試驗后分小區(qū)采集土壤。采樣時，按照棋盤法，隨機取10個以上采樣點組成混合樣，采樣深度0～20 cm。置于陰涼處自然風干，清檢未腐解的根系等雜物，用4分法取300 g，制樣，備檢。

參照農(nóng)業(yè)行業(yè)標準及常規(guī)方法，土壤pH值用pH計法（NY/T 1121.2-2006）測定，全氮含量用凱氏定氮法（NY/T 1121.24-2012）測定，有效磷含量用分光光度計法（NY/T 1121.7-2014）測定，速效鉀含量用火焰光度法（NY/T 889-2004）測定，水解性氮含量用堿解擴散法測定，有機質(zhì)含量用重鉻酸鉀容量法（NY/T 1121.6-2006）測定。

試驗數(shù)據(jù)采用DPS v7.05版軟件進行統(tǒng)計分析，用鄧肯氏新復極差多重比較（DMRT）進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 有機無機肥配施對水稻主要性狀及產(chǎn)量的影響

2.1.1 有機無機肥配施對水稻主要性狀的影響試驗結果（表3）表明，有機無機肥配施對水稻株高的影響與單施化肥相比差異不顯著，T2處理的水稻株高為109.8 cm，顯著高于單施有機肥處理（T5）。處理T2和T3的最高苗分別為每667 m230.1萬、28.7萬株，與處理T1相比差異不顯著，但顯著優(yōu)于T4處理或只施有機肥的處理，最高苗數(shù)量分別較處理T4增加13.3%和9.1%。處理T2和T3的水稻有效穗數(shù)分別為每667 m221.2萬、21.5萬株，較單施化肥分別增加6.6%和7.9%，優(yōu)于或相當于單施化肥的處理。其對有效穗數(shù)的影響與顧巍巍等的結果一致[20-22]。有機無機肥配施對水稻穗長和枝梗數(shù)的影響與單施化肥或有機肥相比無顯著差異。3個有機無機肥配施處理后，會導致水稻總粒數(shù)低于單施化肥處理；但對結實率的影響無顯著差異，這與秦建權的研究結果相同[23]。有機無機肥配施也會影響水稻千粒重大小，有機肥供氮比例在20%和40%時，千粒重與單施化肥處理相比差異不顯著；處理T2和T3的水稻秸稈干重分別為7 515.0、7 574.9 kg/hm2，較T1處理分別降低6.9%和6.1%，但降低程度與單施化肥處理相比差異不顯著；處理T2和T3的理論產(chǎn)量分別為9 867.1、9 722.0 kg/hm2，分別較T1處理增加2.4%和0.9%，水稻產(chǎn)量優(yōu)于或相當于單施化肥處理，實際產(chǎn)量無顯著差異，但顯著高于處理T4或單施有機肥處理的水稻產(chǎn)量，比處理T4增產(chǎn)12.8%～13.7%，較T5增產(chǎn)9.5%～10.3%。

表3 有機無機肥配施對水稻主要性狀和產(chǎn)量的影響（赤坎）Table 3 Effects of combined application of organic and inorganic fertilizers on main characters and yield of rice（Chikan）

2.1.2 不同施肥方式條件下水稻的氮肥農(nóng)學效率 由圖1可知，處理T2在蒼城、赤坎和水口3個試驗點的氮肥農(nóng)學效率分別為6.1、15.8和12.1，處理T3在蒼城、赤坎和水口3個試驗點的氮肥農(nóng)學效率分別為7.9、13.6和14.5，與單施化肥相比差異均不顯著。有機肥替代化肥20%～40%的純氮供應量是可取的。

水口T4處理的氮肥農(nóng)學效率也較高，原因可能主要與該試驗點土壤含氮量較高有關（表1），相對較高的土壤供氮能力保障了較高的水稻產(chǎn)量。所有試驗點中，只施有機肥的處理其氮肥農(nóng)學效率均最低。原因主要與水稻需肥規(guī)律、有機肥的供肥特性等因素有關。水稻在不同生長時期對氮肥的需要量是有差異的，而有機肥肥力釋放緩慢，水稻氮肥需求旺盛期從有機肥中不能及時獲得充足養(yǎng)分。因此，從經(jīng)濟上來說，單一的有機肥施肥方式在水稻生產(chǎn)種植過程中是不可取的。

圖1 有機無機肥配施對當季水稻氮肥農(nóng)學效率的影響Fig.1 Effects of combined application of organic and inorganic fertilizers on the agronomic efficiency of nitrogen fertilizer in the current season

2.2 有機無機配施對稻田土壤環(huán)境和地力的影響

從表4可以看出，與單施化肥、單施有機肥處理或不施肥相比，蒼城、赤坎和水口3個試驗點有機無機肥配施對當季水稻田土壤pH值無顯著影響。

處理T2與T3相比，3個試驗點之間當季稻田土壤全氮含量、速效鉀含量均無顯著差異，但蒼城、水口兩個試驗點土壤全氮含量、速效鉀含量均表現(xiàn)為高于單施化肥的處理；有效磷含量、水解性氮含量在3個試驗點之間表現(xiàn)有差異，以T2處理綜合表現(xiàn)較好。

T4處理的水稻收獲后，檢測發(fā)現(xiàn)，當季稻田土壤全氮含量、有效磷含量略微偏高（表4），原因可能是有機肥供氮比例較高，養(yǎng)分釋放緩慢，未能被當季作物有效利用。因此，有機肥供氮比例作基肥施入較高，長遠來看雖對保持土壤養(yǎng)分、改善耕地質(zhì)量有利，但水稻對其當季肥料利用率較低，無法獲得較高的投入產(chǎn)出比和經(jīng)濟效益。綜合考慮，有機肥純氮供應比例占總施入量的20%～40%為宜，本試驗中有機肥以20%的純氮供應比例配施化肥獲得的水稻產(chǎn)量最高（表3）。

表4 有機無機肥配施對當季稻田土壤環(huán)境和地力的影響Table 4 Effects of combined application of organic and inorganic fertilizers on soil environment and soil fertility in the current season

2.3 有機無機肥配施對當季稻田土壤有機質(zhì)的影響

研究結果表明，施用有機肥后（處理T2、T3、T4和T5），當季稻田土壤有機質(zhì)含量均高于單施化肥或不施肥處理，赤坎和水口試驗點各處理之間有機質(zhì)含量差異不顯著（圖2）。其中，T2處理在蒼城、赤坎和水口的有機質(zhì)含量分別為27.6、50.9、32.9 g/kg，較單施化肥處理分別增加30.4%、7.9%和28.0%；T3處理在蒼城、赤坎和水口的有機質(zhì)含量分別為22.8、50.4、34.6 g/kg，較單施化肥處理分別增加15.8%、6.9%和31.5%；有機質(zhì)含量均顯著優(yōu)于或相當于單施化肥處理。

圖2 有機無機肥配施對當季稻田土壤有機質(zhì)的影響Fig.2 Effects of combined application of organic and inorganic fertilizers on soil organic matter in paddy field in the current season

3 討論

3.1 有機無機肥配施在稻田的肥料效益

在等量氮條件下，有機肥、化肥配施有利于提高水稻產(chǎn)量。有機無機肥配施能夠增加水稻的有效穗數(shù)，降低水稻秸桿干重，有利于氮素向稻谷轉(zhuǎn)移，氮素損失少，氮肥農(nóng)學效率較高，其增產(chǎn)效果高于單施化肥。與前人研究[7,22,24-25]結論基本一致。

在水稻的高產(chǎn)栽培中，必須確定適宜的施氮比例，使氮肥的施用時期與水稻對氮肥需求相一致[26]。但前人在有機無機肥配施研究中，有機氮占總氮的比例目前還沒有較一致的結論。劉琴[27]研究發(fā)現(xiàn)20%有機無機肥處理的水稻經(jīng)濟效益明顯高于配方肥，但與配方肥處理間相比產(chǎn)量差異不顯著。顧巍巍等[20]認為有機氮占總氮的比例為30%時水稻產(chǎn)量最高，當有機氮替代比例在20%～30%時最有利于水稻的生長和氮肥利用率的提高，有機氮的替代比例超40%時，由于前期養(yǎng)分釋放慢，不能為水稻及時提供所需的養(yǎng)分，進而影響水稻的生長發(fā)育和產(chǎn)量[28]。而孟琳等[29]研究結果則表明有機肥料氮占氮總量的10%～20%時可以獲得較為平穩(wěn)的氮素供應過程。綜合前人試驗結果及本研究氮肥農(nóng)學效率、水稻秸稈干重及產(chǎn)量構成因素（主要影響最高苗、有效穗和千粒重）結果，本試驗認為有機肥純氮供應適宜比例在20%～40%。

3.2 有機無機肥配施在稻田的生態(tài)效益

土壤酸堿度對土壤肥力和植物生長影響很大，土壤偏酸性或偏堿性，都會不同程度地降低土壤養(yǎng)分的有效性。當季稻田試驗表明，有機無機配施不明顯改變土壤的pH值，這一結果與高菊生等[30]的研究結果相一致。

許多研究表明，有機肥與化肥配施有利于提高稻田土壤中N、P、K養(yǎng)分和有機質(zhì)含量[31-33]。商品有機肥養(yǎng)分釋放較緩慢、平穩(wěn)[34]，有利于維持土壤碳、氮庫的平衡，而且可以緩解土壤速效鉀下降速率[35]。本研究結果也表明，有機無機肥配施可提高土壤有機質(zhì)含量；土壤速效鉀含量高于單施化肥處理，但差異不顯著。

有機無機復混肥運籌是一項集培肥、增產(chǎn)、操作性強的施肥方式[36]，適合作物的養(yǎng)分需求規(guī)律，利于減少化學肥料的施用，也有助于降低稻田雜草群落多樣性、優(yōu)勢度和均勻度[37]，增加土壤有機質(zhì)、培肥地力，是一種相互適應、相互協(xié)調(diào)的施肥方式，使土壤資源得到有效利用和保護，符合人類生存發(fā)展的根本利益和長遠利益，生態(tài)效益顯著。

4 結論

本試驗結果表明，有機無機肥配施中，有機肥純氮供應比例在20%～40%之間，可降低干物質(zhì)向秸桿部分運輸和轉(zhuǎn)移，減少水稻秸桿部位約6.1%～6.9%的干物質(zhì)積累量，對當季水稻理論產(chǎn)量可提高0.9～2.4個百分點，且不顯著改變土壤的pH值，可使當季稻田土壤有機質(zhì)含量增加6.9%～31.5%，利于改良土壤結構，增強土壤的通氣、保水、供肥和供水能力，維持土壤養(yǎng)分平衡。因此，20%～40%之間的有機肥純氮供應比例對提高氮肥農(nóng)學效率和降低氮肥環(huán)境負效應的綜合效應最佳，肥料效益和生態(tài)效益顯著。