張翰林 李雙喜 張潤柏 沈淑云 呂衛(wèi)光

（1上海市農(nóng)業(yè)科學院生態(tài)環(huán)境保護研究所，上海 201403；2上海大度農(nóng)業(yè)科技有限公司，上海 202164）

近年來，隨著化肥的大量應用，土壤肥力下降、土壤板結(jié)、養(yǎng)分流失等現(xiàn)象頻發(fā)[1]。中藥菌肥是由多味中藥材根據(jù)不同藥理藥性螯合后，再添加植物所需營養(yǎng)物質(zhì)螯合而成[2]。中藥菌肥等有機物質(zhì)替代化肥應用于作物生產(chǎn)，可有效改善大量應用化肥所造成的負面影響，但最佳替代比例卻始終因不同區(qū)域、作物輪作類型和土壤條件而有所不同[3]。鑒于此，筆者以上海地區(qū)水稻-油菜輪作系統(tǒng)為研究對象，通過設(shè)置大區(qū)試驗的方式，進行了不同中藥菌肥替代化肥比例對稻油產(chǎn)量及土壤質(zhì)量的影響試驗，以期在增產(chǎn)或穩(wěn)產(chǎn)的基礎(chǔ)上，篩選出適用于稻油輪作模式下最佳的中藥菌肥替代化肥比例，為稻油輪作系統(tǒng)的生態(tài)可持續(xù)發(fā)展提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年稻季在上海市崇明區(qū)三星鎮(zhèn)開展，種植模式為稻油輪作。試驗前部分農(nóng)田土壤背景值表現(xiàn)為：pH 8.9、有機質(zhì)含量19.1 g/kg、速效氮含量53 mg/kg、速效磷含量23.1 mg/kg、速效鉀含量200 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計及實施

供試水稻品種為“花優(yōu)14”，采用機插種植方式，供試油菜品種為“中雙9號”。試驗采用大區(qū)試驗，共設(shè)4個處理，分別為：（CK）不施肥空白處理、（CT）常規(guī)施肥處理、（MT20%）中藥菌肥替代20%化肥、（MT40%）中藥菌肥替代40%化肥。每個處理重復3次，每個大區(qū)面積為667 m2。各個大區(qū)間設(shè)置小田埂，田埂寬30 cm，并高出大田30 cm，在每個大區(qū)的兩頭開通灌水溝和排水溝，灌排分開，溝寬0.3 m、深0.2 m。各試驗大區(qū)除水稻季與油菜季肥料用量不同外，其他田間管理措施與當?shù)馗弋a(chǎn)田塊相同。常規(guī)施肥處理為全化肥處理，稻季和油菜季肥料用量均為復合肥（12-15-12）40 kg和尿素27.5 kg，中藥菌肥替代化肥處理為所用中藥菌肥進行養(yǎng)分含量測定后，按照純氮量替代20%和40%化肥用量進行施用，其余部分肥料施用復合肥和尿素。中藥菌肥為上海大度農(nóng)業(yè)科技有限公司提供的“綠管稼”牌中藥菌肥。

1.3 測定項目與方法

在每季作物收獲時進行作物產(chǎn)量測定，并取耕層0～20 cm的土壤樣品進行土壤理化性質(zhì)測定。采用電位法（水∶土=2.5∶1）測定土壤pH，采用重鉻酸鉀容量法測定土壤有機質(zhì)含量，采用凱氏定氮法-自動定氮儀測定土壤全氮含量，采用酸溶-鉬梯抗比色法測定全磷含量，采用氫氧化鈉熔融法-火焰光度計測定全鉀含量，采用直接蒸餾法測定速效氮含量，采用碳酸氫鈉提取-鉬梯抗比色法測定速效磷含量，采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定速效鉀含量[4]。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤理化性質(zhì)變化

由表1可知，在2個中藥菌肥處理的稻收獲季土壤理化性質(zhì)中，MT20%處理的土壤有機質(zhì)含量比CT處理高10.5%，但MT40%處理與CT處理的土壤有機質(zhì)含量差異不大。在速效養(yǎng)分方面，MT20%處理的土壤速效氮、磷、鉀含量較CT處理有顯著提升，分別比CT處理高1.9%、6.7%、4.5%，這可能與中藥菌肥養(yǎng)分釋放緩慢有關(guān)。MT40%處理僅有速效磷含量高于CT處理，速效氮和速效鉀含量均低于CT處理，說明不同的中藥菌肥替代化肥比例對土壤速效養(yǎng)分的影響差異顯著，高比例替代化肥在速效養(yǎng)分供應方面可能有一定的負面影響。在土壤背景為堿性的情況下，與CT處理相比，MT20%處理的土壤pH降低0.06，而MT40%處理的土壤pH則與CT處理無明顯差異。

表1 稻收獲季土壤理化性質(zhì)

由表2可知，與CT處理相比，2個中藥菌肥處理的油菜收獲季土壤有機質(zhì)含量有所提升，同時較稻季結(jié)束時的土壤有機質(zhì)含量也均有提高，MT20%處理和MT40%處理分別比CT處理高14.1%和7.6%。在速效養(yǎng)分方面，MT20%處理顯著提升了土壤速效氮、速效磷、速效鉀的含量，比CT處理分別高31.6%、20.9%和3.0%。MT40%處理僅速效磷含量高于CT處理，速效氮和速效鉀含量均低于CT處理，與稻季結(jié)果一致。在土壤背景為堿性的情況下，與CT處理相比，MT20%處理和MT40%處理的土壤pH均有所降低，分別減少0.05和0.10。隨油菜季的結(jié)束，中藥菌肥替代化肥的優(yōu)勢逐步放大，其中MT20%處理對土壤養(yǎng)分的改良效果更為顯著。

表2 油菜收獲季土壤理化性質(zhì)

2.2 作物產(chǎn)量結(jié)構(gòu)變化

由表3可知，2個中藥菌肥處理中僅有MT20%處理的產(chǎn)量高于CT處理，增產(chǎn)幅度為2.0%，MT 40%處理的產(chǎn)量低于CT處理。由此可知，隨著中藥菌肥替代化肥比例升高，水稻產(chǎn)量隨之降低。這主要是由于中藥菌肥替代20%化肥處理有效提升了每穗實粒數(shù)，提升幅度為10.9%，其單位面積水稻的有效穗數(shù)和千粒重與CT處理間無顯著差異；而MT 40%處理產(chǎn)量低于CT處理的主要原因是每穗實粒數(shù)和千粒重均降低。

表3 水稻產(chǎn)量結(jié)構(gòu)分析

由表4可知，與CT處理相比，MT20%處理顯著提升了油菜的株高、單莢籽粒數(shù)和單株有效角果數(shù)，分別提高了11.0%、15.6%和9.3%，處理間千粒重差異不大，最終在籽粒產(chǎn)量上高出CT處理26.3%，但在總生物量上無明顯差異。中藥菌肥替代化肥可顯著提高油菜的經(jīng)濟價值，從綠肥翻耕入田來說，與CT處理差異不大。在株高、單莢籽粒數(shù)、千粒重和籽粒產(chǎn)量方面，MT40%處理與CT處理相仿，但總生物量則顯著低于CT處理。因此，中藥菌肥替代40%化肥可以保證油菜籽粒產(chǎn)量基本不受損失，但生物量顯著降低，說明適量中藥菌肥替代化肥可以有效提高肥料利用率。

表4 油菜產(chǎn)量結(jié)構(gòu)分析

3 結(jié)論與討論

試驗結(jié)果表明，適宜的中藥菌肥替代化肥的比例可有效提高水稻產(chǎn)量和油菜籽粒產(chǎn)量。與常規(guī)施肥處理相比，中藥菌肥替代20%化肥處理可分別提升水稻產(chǎn)量和油菜籽粒產(chǎn)量2.0%和26.3%，并可顯著提高水稻和油菜當季土壤有機質(zhì)和速效養(yǎng)分含量，降低土壤pH。

綜上所述，在上海地區(qū)，中藥菌肥替代化肥最佳比例為20%，這一肥料運籌方式可有效提高水稻-油菜輪作系統(tǒng)的作物產(chǎn)量，并可改善土壤理化性狀。在未來的研究中，應進一步優(yōu)化中藥菌肥與有機肥配施方案，長期定位研究中藥菌肥施用對水稻生長性狀及土壤理化理性的影響，為施用中藥菌肥的可行性提供研究基礎(chǔ)。