黃璐璐 金海洋 王站付 嚴瑾 顧見芹 顧艾節(jié)

摘要?為研究水稻減肥條件下配施有機肥對水稻產(chǎn)量及氮肥利用率的影響，選用“秋優(yōu)金豐”為供試品種，開展了一季大田試驗，共設(shè)4組12個肥料運籌處理，分別為常規(guī)施肥處理、減肥20%處理、缺氮減肥20%處理、減肥20%+有機肥梯度配施、缺氮減肥20%+有機肥梯度配施。結(jié)果表明，當減肥20%有機肥施用量達11 250 kg/hm2時，產(chǎn)量相比減肥20%的條件下提高了9%（P<0.01），氮肥利用率與農(nóng)學效率分別達42.36%、8.10 kg/kg。有機肥施用量達15 000 kg/hm2時，產(chǎn)量僅比有機肥11 250 kg/hm2時提高了0.92%（P>0.05），氮素利用效率與農(nóng)學效率也降低了14.73%（P<0.05）、3.5%（P>0.05）。因此，綜合考慮水稻產(chǎn)量與氮素利用效率，建議在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上減肥20%，有機肥施用量為11 250 kg/hm2 為宜。

關(guān)鍵詞?水稻;化肥減量;有機無機配施;產(chǎn)量;氮肥利用率

中圖分類號?S511?文獻標識碼?A?文章編號?0517-6611（2021）01-0138-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.01.037

Abstract?In order to study the effects of organic fertilizer on rice yield and nitrogen efficiency under the fertilizer reduction，“Qiuyou jinfeng” was selected as the test variety for the one-season field trial.A total of four groups of 12 fertilizers combined were used for treatment，including conventional fertilization， fertilizer reduction of 20%，no-nitrogen and fertilizer reduction of 20%， fertilizer reduction of 20%+organic fertilizer combined application， no-nitrogen and fertilizer reduction of 20%+ organic fertilizer combined application. The results showed that the fertilizer was reduced by 20%， the fertilizer application amount reached 11 250 kg/hm2， the yield was increased by 9%（P<0.01） when the fertilizer was reduced by 20%. Nitrogen utilization rate and agronomic efficiency reached 42.36% and 8.10 kg/kg， respectively. When the application amount of organic fertilizer reached 15 000 kg/hm2， the yield was only 0.92% higher than that of organic fertilizer at 11 250 kg/hm2 （P>0.05）. The nitrogen utilization efficiency was also 14.73% lower than that of agricultural efficiency （P<0.05） and 3.5% lower than that of agricultural efficiency （P>0.05）.Therefore， considering rice yield and nitrogen utilization efficiency comprehensively， it is recommended to reduce the amount of fertilizer by 20% on the basis of conventional fertilization， and keep the application amount of organic fertilizer at about 11 250 kg /hm2.

Key words?Paddy;Reduction of fertilizer application;Organic and chemical fertilizer combined;Yield;Nitrogen use efficiency

化學肥料作為重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源，在提高作物產(chǎn)量上起到重要作用[1]，但為片面追求作物產(chǎn)量而長期大量施用化肥容易出現(xiàn)土壤板結(jié)酸化，速效養(yǎng)分和有機質(zhì)含量下降等問題[2]，導致肥料利用率下降，加劇農(nóng)業(yè)面源污染，不利于生態(tài)環(huán)境保護和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。研究表明，有機肥能有效地培肥和改良土壤[3-5]，增加土壤養(yǎng)分、有機質(zhì)含量以及土壤有益微生物數(shù)量，提高土壤肥力及酶活性[6-9]，很大程度地改善單施化肥對土壤帶來的負面影響，同時也在一定程度上起到增產(chǎn)作用。

為減少化肥用量，提高化肥利用效率，減少農(nóng)業(yè)面源污染，農(nóng)業(yè)部發(fā)布了《到2020 年化肥使用量零增長行動方案》，上海市提出從2015年到2020年全市化肥用量減少20%的目標。研究表明單方面減肥不能很好地滿足作物對肥料的持續(xù)需求，會導致一定程度的減產(chǎn)，有機肥與無機肥配合施用可協(xié)調(diào)平衡養(yǎng)分供應(yīng)[10-11]，有利于作物生長，保證作物穩(wěn)產(chǎn)。因此，需要在化肥減量20%的前提下，有效利用有機肥養(yǎng)分，明確化肥減量配施有機肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的施用量。

筆者通過水稻田間試驗，研究化肥減量配施有機肥對水稻產(chǎn)量及氮肥利用效率的影響，探索有機肥配施的合適用量，為指導水稻合理施肥、化肥減施技術(shù)提供理論依據(jù)。

1?材料與方法

1.1?試驗材料

試驗品種為“秋優(yōu)金豐”。供試肥料：復混肥料含N、P2O5、K2O均為15%，尿素含N 46%，碳銨含N 17%，過磷酸鈣含P2O5 12%，氯化鉀含K2O 60%。有機肥以豬糞為主料，菌菇渣等為輔料制成，含水量30%，烘干基養(yǎng)分含量為N 1.5%，P2O5 2%，K2O 1.5%。

1.2?試驗地概況

試驗于2018年5—12月在上海市奉賢區(qū)奉城鎮(zhèn)協(xié)新村進行。供試土壤為水稻土，試驗前耕層0～20 cm。試驗地土壤pH為7.84，養(yǎng)分含量分別為水解性氮107 mg/kg，有效磷71.6 mg/kg，速效鉀249 mg/kg，有機質(zhì)14.6 g/kg。

1.3?試驗設(shè)計

設(shè)12處理，3重復。隨機區(qū)組排列，小區(qū)處理面積80 m2。常規(guī)區(qū)：常規(guī)施肥（T1）、常規(guī)施肥缺氮（T2）、氮磷鉀減肥20%（T3）、缺氮磷鉀減肥20%（T4）;減肥20%有機肥配施區(qū)：在氮、磷、鉀減肥20%的基礎(chǔ)上配施有機肥，有機肥梯度為3 750 kg/hm2（T5）、 7 500 kg/hm2（T6）、11 250 kg/hm2（T7）、 15 000 kg/hm2（T8）;缺氮減肥20%有機肥配施區(qū)：不施氮肥，在磷、鉀減肥20%的基礎(chǔ)上配施有機肥，有機肥梯度為3 750 kg/hm2（T9）、 7 500 kg/hm2（T10）、11 250 kg/hm2（T11）、 15 000 kg/hm2（T12）。除肥料處理不同外，其他田間栽培管理措施同常規(guī)（表1）。

1.4?測定項目與方法

1.4.1?土壤理化性質(zhì)。

試驗實施前采集0～20 cm基礎(chǔ)土樣，測定基本理化性狀。在施肥之前采集苗床和試驗大田土壤樣品，以“S”型的布點方式，用不銹鋼取土器采集耕作層深度10～20 cm的土壤15點，混合后去除小石塊、植物殘根殘枝等雜物。自然風干后，采用四分法留取1.5 kg備用待測。參照《土壤農(nóng)化分析》[12]進行土壤指標測定：土壤pH用pH計法測定，有機質(zhì)用油浴加熱-重鉻酸鉀容量法測定，全氮用凱氏定氮法測定，有效磷用鉬銻抗比色法測定，速效鉀用乙酸銨浸提-火焰光度法測定，堿解氮用堿解擴散法測定，亞硝酸鹽用紫外分光光度法測定。

1.4.2?田間考察、測產(chǎn)方法。

分蘗后期，采集有代表性的5株，用鋼卷尺測量株高，株高為植株從露出土壤根部至頂端的距離。葉綠素用SPAD-502plus葉綠素儀測量小麥劍葉的葉尖、中部和基部的SPAD值，取其平均數(shù)作為葉片的SPAD值。

有效穗數(shù)：除每穗結(jié)實不滿5粒不計以外，凡抽穗結(jié)實的均為有效穗，以“萬穗/hm2”表示;每穗實粒數(shù)：包括每穗上的實粒和已脫落的總數(shù)，以“粒/穗”表示。千粒重：以曬干揚凈（粳谷標準含水率14.5%）為標準，混勻取樣，任取1 000粒稱重，以2次重量相差不大于3%為準，計千粒重，以“g”表示。

1.4.3?植株和籽粒養(yǎng)分含量。

在分蘗期及成熟期分別取5株長勢均勻一致的植株，分蘗期為地上植株，成熟期為植株和籽粒兩部分，在105 ℃迅速殺青30 min，然后在75 ℃下烘干至恒重，測定全氮、全磷、全鉀含量。全氮用自動定氮儀法[13]測定，全磷用鉬銻抗比色法[14]測定，全鉀用火焰光度計法[15]測定。

氮（磷、鉀）吸收量（kg/hm2）=（籽粒產(chǎn)量×籽粒養(yǎng)分含量+秸稈產(chǎn)量×秸稈養(yǎng)分含量）/100;

氮肥利用率（NRE）=（施氮處理地上部氮素吸收量-缺氮處理地上部氮素吸收量）/施氮量×100%;

植株氮素吸收效率（NUP）=施氮區(qū)地上部氮吸收量/施氮量×100%;

氮肥農(nóng)學效率（NAE，kg/kg）=（施氮處理籽粒產(chǎn)量-缺氮處理籽粒）/施氮量;

氮肥偏生產(chǎn)力（NPFP，kg/kg）=施氮處理籽粒產(chǎn)量/施氮量。

1.5?數(shù)據(jù)處理?數(shù)據(jù)處理采用Excel 2007軟件，方差分析采用DPS V7.05統(tǒng)計軟件，多重比較采用LSD法。

2?結(jié)果與分析

2.1?不同施肥處理對水稻植株性狀的影響

由表2可知，不同施肥處理對水稻各生長時期的植株性狀均有一定影響。缺氮（T2）、減肥20%缺氮（T4）處理與缺氮有機配施處理（T9）的株高、SPAD、穗長均低于其他處理，彼此間無顯著差異，株高、SPAD與其他處理間差異顯著，缺氮有機配施處理（T9）的株高、SPAD均顯著低于缺氮有機配施處理（T10～T12），表明氮肥是影響水稻生長的主要因素，缺氮配施少量的有機肥對植株性狀提高不明顯。常規(guī)施肥（T1）各植株性狀均最高，減肥20%常規(guī)施肥均極顯著低于常規(guī)施肥（T1），表明化肥減施20%不利于水稻生長。各有機配施處理（T5～T8）與缺氮有機配施處理（T9～T12）的植株性狀均隨著有機肥的增施而提高，有機配施處理（T8）的植株生長情況均相比其他有機配施處理弱，表明配施有機肥一定程度上促進植株生長，而在常規(guī)減肥條件下，過量施用有機肥對植株生長作用不大。有機配施處理（T5～T8）與減肥常規(guī)處理（T3）分蘗期的株高差異不顯著，成熟期的有機配施處理（T7）的株高顯著高于有機配施處理（T5、T8）與減肥常規(guī)處理（T3），有機配施處理（T6～T8）的植株葉綠素含量極顯著高于有機配施處理（T5）與減肥常規(guī)處理（T3），有機肥配施處理（T7）的穗長顯著高于有機配施處理（T5）與減肥常規(guī)處理（T3），表明配施有機肥對分蘗期株高影響不大，適量配施有機肥植株的葉綠素與成熟期株高和穗長提高明顯。

2.2?不同施肥處理對水稻產(chǎn)量的影響

由表3可知，所有處理中，常規(guī)施肥（T1）的有效穗、實粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量均最高，與減肥20%常規(guī)處理（T3）呈極顯著差異。常規(guī)缺氮處理（T2）顯著高于減肥20%常規(guī)處理（T4），差異不顯著，表明磷鉀肥對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成也有一定的影響。各有機配施處理（T5～T8）與缺氮有機配施處理（T9～T12）產(chǎn)量及其構(gòu)成均隨著有機肥量的增加呈上升趨勢。產(chǎn)量方面，有機配施處理（T7、T8）與缺氮有機配施處理（T11、T12）分別極顯著高于有機配施處理（T5、T6）與缺氮有機配施處理（T9、T10），有機配施處理T7與T8以及缺氮有機配施處理T11與T12的產(chǎn)量間均無顯著差異，說明在常規(guī)減肥20%導致水稻減產(chǎn)的情況下，適量增施有機肥能提高水稻產(chǎn)量，但當有機肥達到一定量時，再增施對其增產(chǎn)的作用不大。

2.3?不同施肥處理對水稻植株養(yǎng)分吸收量的影響

由表4可知，不同處理對水稻養(yǎng)分積累存在不同的影響。各養(yǎng)分積累量在減肥20%有機肥配施區(qū)（T5～T8）整體高于缺氮減肥20%有機肥配施區(qū)（T9～T12），表明氮素能有效促進水稻養(yǎng)分吸收。在常規(guī)減肥處理中氮的養(yǎng)分積累為T1>T3>T2>T4，差異極顯著，表明減肥20%極顯著地降低了氮素的吸收積累。減肥20%配施有機肥的處理中，吸氮量和吸鉀量隨著有機施肥量增加呈先增后降的趨勢，處理T5～T7逐級顯著增加，有機肥再增施至處理T8水平時，吸收氮和鉀的數(shù)量又顯著下降，表明過量施入有機肥會抑制氮、鉀養(yǎng)分的吸收積累;而磷素的吸收量均隨有機肥用量的增加而顯著提高。化肥減量20%的情況下，隨著配施有機肥用量的增加（T5～T8），水稻吸收磷、鉀養(yǎng)分逐級顯著提高，且均顯著高于常規(guī)施肥，這表明有機肥中含有較多的磷、鉀養(yǎng)分，能促進水稻對磷、鉀的吸收。

2.4?不同施肥處理對水稻氮肥利用率的影響

由表5可知，所有施氮處理中，減肥20%處理（T3）的氮肥利用率、氮素吸收效率、氮肥農(nóng)學效率、氮肥偏生產(chǎn)力相比常規(guī)處理（T1）均有所提高，差異顯著，表明減肥20%能有效提高水稻的氮肥利用率與農(nóng)學效率。有機配施處理（T7）的氮肥利用率、氮素吸收效率最高，與其他處理差異顯著，氮肥農(nóng)學效率僅次于減肥20%處理（T3），差異不顯著，有機配施處理（T5～T8）的氮肥偏生產(chǎn)力隨有機肥的增施而提高，氮肥利用率、植株氮素吸收效率、氮肥農(nóng)學效率在有機配施處理（T5～T7）呈同樣趨勢，但有機配施處理（T8）有所降低，表明施用有機肥能在一定程度上提高氮肥利用率與農(nóng)學效率，但過量施用不利于作物養(yǎng)分吸收，導致氮肥利用率與農(nóng)學效率降低。

3?結(jié)論與討論

氮肥是影響水稻植株性狀和收獲情況的主要因素，在一定用量范圍內(nèi)，增施氮肥可以促進有效分蘗產(chǎn)生，穗數(shù)增多，產(chǎn)量顯著提高[16]。該試驗中常規(guī)施肥缺氮（T2）、缺氮減肥20%（T4）和缺氮有機肥配施（T9～T12）水稻植株的葉綠素、株高以及產(chǎn)量均顯著差于非缺氮處理，表明在氮肥缺失下，單純施用有機肥對植株生長及收獲作用不大。該試驗中常規(guī)減肥20%的植株性狀顯著差于常規(guī)施肥，植株的吸氮量也顯著降低，表明化肥減施減少了植株的氮素積累，無法滿足水稻生長中對養(yǎng)分的需求，導致減肥處理生長能力較弱。隨著有機肥的增加，水稻植株的長勢情況相比減肥條件下得到有效改善，但當有機肥施用量達15 000 kg/hm2時，氮素吸收顯著降低，水稻植株性狀均有所降低。表明配施有機肥一定程度上促進植株生長，但過量施用有機肥可能會抑制植株生長。研究表明高量有機無機肥配施，會使水稻前期養(yǎng)分供應(yīng)太少，導致養(yǎng)分吸收不足[17]，影響植株生長，這與該研究結(jié)果基本一致。

常規(guī)施肥條件下，化肥減施會導致一定程度的減產(chǎn)，該研究中常規(guī)處理的有效穗、實粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量均最高，與減肥20%常規(guī)處理呈極顯著差異。有機肥的增施使產(chǎn)量得到顯著提高，可能由于有機無機肥配施，提高了功能葉的凈光合速率，增加水稻前期干物質(zhì)的積累，從而提高水稻產(chǎn)量[18-19]，但高量施用有機肥對其增產(chǎn)作用很小，當有機肥施用量達15 000 kg/hm2時，水稻產(chǎn)量不再大幅度增加。朱菜紅等[20]研究指出有機肥與化肥必須適量施用，過量施用可能會影響根系微生物活性，使作物對養(yǎng)分的吸收率降低，導致減產(chǎn)。該研究中高量施用有機肥雖未出現(xiàn)減產(chǎn)，但增產(chǎn)效果相比前3個有機肥增施梯度大幅度減弱。

化肥過量施用會降低肥料的利用效率，該研究中減肥20%的氮肥利用率與農(nóng)學效率顯著高于常規(guī)施肥。氮肥的利用率與農(nóng)學效率隨著有機肥的增加而提高，當有機肥施用量達7 500 kg/hm2時，與減肥20%處理無顯著差異，但有機肥施用量達15 000 kg/hm2時，兩者均有所降低。

在常規(guī)施肥減量20%的基礎(chǔ)上，適當增施有機肥，利于氮磷鉀養(yǎng)分的積累，對水稻生長和養(yǎng)分積累較為有利。施用量為11 250 kg/hm2時，氮肥的利用效率、農(nóng)學效率和產(chǎn)量均得到有效提高，有機肥施用量達15 000 kg/hm2時，氮素利用效率較低，產(chǎn)量增加也有限。綜合考慮水稻產(chǎn)量與氮素利用效率，建議在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上減肥20%，有機肥施用量以11 250 kg/hm2為宜。

參考文獻

[1]石元亮，王玲莉，劉世彬，等.中國化學肥料發(fā)展及其對農(nóng)業(yè)的作用[J].土壤學報，2008，45（5）：852-864.

[2]張奇春，王光火.長期不同施肥下雜交稻與常規(guī)稻的產(chǎn)量與土壤養(yǎng)分平衡[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，2006，12（3）：340-345.

[3]廖萍，湯軍，黃山，等.等養(yǎng)分條件下生物有機肥與化肥配施對雙季稻產(chǎn)量和土壤性狀的影響[J].中國農(nóng)學通報，2017，33（2）：16-20.

[4]李明德，吳海勇，聶軍，等.稻草及其循環(huán)利用后的有機廢棄物還田效用研究[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2010，43（17）：3572-3579.

[5]趙軍，李勇，冉煒，等.有機肥替代部分化肥對稻麥輪作系統(tǒng)產(chǎn)量及土壤微生物區(qū)系的影響[J].南京農(nóng)業(yè)大學學報，2016，39（4）：594-602.

[6]尹巖，梁成華，杜立宇，等.施用有機肥對土壤有機磷轉(zhuǎn)化的影響研究[J].中國土壤與肥料，2012（4）：39-43.

[7]孟慶英，于忠和，賈繪彬，等.不同施肥處理對大豆根際土壤微生物及土壤肥力影響[J].大豆科學，2011，30（3）：471-474.

[8]焦曉光，魏丹，隋躍宇.長期培肥對農(nóng)田黑土土壤微生物量碳、氮的影響[J].中國土壤與肥料，2010（3）：1-3.

[9]汪吉東，張輝，張永春，等.連續(xù)施用不同比例雞糞氮對水稻土有機質(zhì)積累及土壤酸化的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，2014，20（5）：1178-1185.

[10]王艷博，黃啟為，孟琳，等.有機無機肥料配施對盆栽菠菜生長和土壤供氮特性的影響[J].南京農(nóng)業(yè)大學學報，2006，29（3）：44-48.

[11]黃東風，王果，李衛(wèi)華，等.不同施肥模式對蔬菜生長、氮肥利用及菜地氮流失的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學報，2009，20（3）：631-638.

[12]鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2008：145-196.

[13]中華人民共和國農(nóng)業(yè)部.植株全氮含量測定 自動定氮儀法：NY/T 2419—2013[S].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2014.

[14]中華人民共和國農(nóng)業(yè)部.植株全磷含量測定 鉬銻抗比色法：NY/T 2421—2013[S].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2014.

[15]中華人民共和國農(nóng)業(yè)部.植株全鉀含量測定 火焰光度計法：NY/T 2420—2013[S].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2014.

[16]扶艷艷.氮素形態(tài)對小麥產(chǎn)量及氮肥利用率的影響[D].洛陽：河南科技大學，2012.

[17]唐先干，劉光榮，徐昌旭，等.有機無機肥配施對稻穗不同部位粒重與結(jié)實率的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，2015，21（5）：1336-1342.

[18]李先，劉強，榮湘民，等.有機肥對水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響[J].湖南農(nóng)業(yè)科學，2010（5）：64-66.

[19]劉紅江，陳虞雯，孫國峰，等.有機肥-無機肥不同配施比例對水稻產(chǎn)量和農(nóng)田養(yǎng)分流失的影響[J].生態(tài)學雜志，2017，36（2）：405-412.

[20]朱菜紅，董彩霞，沈其榮，等.配施有機肥提高化肥氮利用效率的微生物作用機制研究[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，2010，16（2）：282-288.