摘要：為減少化肥投入，減輕環(huán)境負荷，維持土壤可持續(xù)發(fā)展，通過連續(xù)2年田間定位試驗和室內(nèi)分析，等氮條件下設(shè)置不施肥空白對照（CK）、常規(guī)施肥（NPK）、有機肥替代50%化肥（1/2NPKM）和有機肥替代100%化肥（M）共4個處理，探究有機肥替代化肥對稻田土壤養(yǎng)分、酶活性及水稻產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，單施有機肥和有機肥配施化肥有利于土壤養(yǎng)分提高，與NPK相比對土壤酶活性均有所提高，其中脲酶、過氧化氫酶達到顯著性差異；與CK相比，均顯著提高土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶活性。M較NPK提高了每穗粒數(shù)、千粒重，但是2年產(chǎn)量均低于NPK，1/2NPKM 和NPK產(chǎn)量間無顯著性差異，在2022年試驗中1/2NPKM水稻產(chǎn)量略高于NPK。綜上，等氮條件下有機肥替代50%化肥有利于土壤養(yǎng)分、酶活性的提高，在減少化肥投入、保護環(huán)境的同時能保持穩(wěn)產(chǎn)，研究結(jié)果可為當?shù)厮咎镩g施肥提供參考。

關(guān)鍵詞：有機肥替代化肥；土壤養(yǎng)分；酶活性；水稻產(chǎn)量

中圖分類號：S511.06" 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）13-0230-05

化肥對糧食增產(chǎn)貢獻率達50%以上［1］，但化肥過量施用會導致養(yǎng)分利用率降低、環(huán)境污染、土壤質(zhì)量降低等問題［2］，在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部印發(fā)《到2025年化肥減量化行動方案》和《到2025年化學農(nóng)藥減量化行動方案》中提出進一步提高有機肥資源還田量。有機肥替代化肥能減少化肥施用量，同時也是對畜禽糞便、秸稈、動物殘體等廢棄資源的合理利用，還能培肥土壤、維持土壤可持續(xù)發(fā)展［3-4］。在貴州省還存在重化肥、輕有機肥［5］的情況。研究有機肥替代化肥對化肥減量增效、保護環(huán)境具有重要意義。Yang等33年的試驗研究表明，有機肥氮和化學氮肥配施可以提高土壤有機碳和全氮含量，增強土壤肥力以及維持小麥-玉米系統(tǒng)的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)［6］。有機肥或化肥有機肥配施可以改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤氮、磷、鉀等養(yǎng)分的供應(yīng)能力，增加土壤有機質(zhì)含量和養(yǎng)分的有效性，從而降低化肥損失率，提高土壤肥力和作物產(chǎn)量［7-8］，有機肥替代化肥有利于土壤酶活性的提高［9］。近年來，許多研究表明，有機肥化肥配施對提高玉米［10］、薺菜［11］、水稻［12］、小麥［13］等不同作物產(chǎn)量、改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤肥力和酶活性等方面效果明顯，但是有機肥替代化肥的效果也會受到作物品種、試驗?zāi)晗蕖⒌赜驐l件等多方面因素的影響［14］。本研究通過在貴州省黃壤單季稻田連續(xù)2年田間定位試驗，等氮量條件下對有機肥替代部分化肥對土壤養(yǎng)分、土壤酶活性和水稻產(chǎn)量的影響進行探討，為貴州省黃壤性稻田水稻合理施肥提供科學方案。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2021年6月至2022年9月在貴州省安順市雞場鄉(xiāng)聯(lián)興村（106°5′59″E，26°6′29″N）開展，試驗地海拔1 271 m，屬亞熱帶季風濕潤型氣候，年均降水量為968～1 309 mm，年平均氣溫為13.2～15.0 ℃，土壤為黃壤性水稻土，其0～20 cm基礎(chǔ)肥力狀況：pH值5.19，有機質(zhì)含量35.16 g/kg，全氮含量2.59 g/kg，堿解氮含量177.03 mg/g，速效磷含量9.135 mg/g，速效鉀含量96.09 mg/g。

1.2 試驗設(shè)計和試驗材料

設(shè)置4個處理（表1）：空白對照（CK，不施肥）；常規(guī)施肥（NPK）；有機肥替代50%化肥（1/2NPKM）；有機肥替代100%化肥（M），每個處理3次重復，共12個小區(qū)，小區(qū)之間用水泥墻隔開，小區(qū)面積24 m2，田間隨機區(qū)組排列。

供試化肥：尿素（N含量46.2%）、過磷酸鈣（P2O5含量 16%）、氯化鉀（K2O含量60%）；有機肥為商品有機肥（含有機質(zhì)45%，含N 2%、P2O5 2%和K2O 2%）。供試水稻品種為錦城優(yōu)雅禾（錦城2A×雅禾），一季中稻，全生育期152 d。

每年于6月插秧至試驗小區(qū)，9月進行收獲測產(chǎn)，水稻株距20 cm，行距30 cm，磷肥和有機肥全部作基肥一次性施用；氮肥基追比為5 ∶5，追肥按分蘗肥 ∶穗肥為3 ∶2，鉀肥基追比為5 ∶5，抽穗期追肥，其他田間管理與當?shù)厮锕芾肀３忠恢隆?/p>

1.3 樣品采集及測定

土壤樣品采集時間為9月16—22日，每個小區(qū)采用五點取樣法，使用土鉆從耕層采集0～20 cm土層土壤樣品，剔除可見根系和植物殘體，混勻成1份，陰涼處自然風干后過2.00、1.00、0.15 mm篩，用于土壤養(yǎng)分酶活性的測定。采用鮑士旦的方法測定全氮（凱氏定氮法）、堿解氮（堿解擴散法）、速效鉀（火焰光度法）、速效磷（NaHCO3法）含量［15］。用關(guān)松蔭的方法測定蔗糖酶活性（3，5-二硝基水楊酸比色滴定法）、脲酶活性（苯酚-次氯酸鈉比色法）及氧化氫酶活性（高錳酸鉀滴定法）［16］。

成熟期選取9穴水稻植株，再從里面隨機選取9株測量穗粒數(shù)、結(jié)實率，并對各小區(qū)全部收獲測產(chǎn)，分取1 kg水稻籽粒帶回實驗室，稱取100 g，采用烘干法測定含水量，計算水稻籽粒干重，按稻谷標準含水量13.5%折算水稻產(chǎn)量［17］。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2019軟件對數(shù)據(jù)進行圖表分析，采用SPSS 25.0軟件LSD法進行多重比較，顯著水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機肥替代化肥對土壤養(yǎng)分的影響

由圖1可以看出，與CK相比，有機肥替代化肥處理土壤全氮含量在2021年試驗中各處理均有所提高，且1/2NPKM處理與CK存在顯著差異。M、NPK、1/2NPKM全氮含量分別為2.14、2.06、2.32 g/kg，與CK相比分別提高8.26%、4.40%、17.13%。在2022年試驗中，1/2NPKM、M處理與CK相比分別顯著提高57.26%、51.61%，1/2NPKM處理較NPK處理顯著提高26.62%，M處理較NPK處理提高22.08%。由表2可知，年份會顯著影響土壤全氮含量。

在2021年試驗中，與CK相比，其余處理堿解氮含量均無顯著性差異，CK、M、NPK、1/2NPKM處理堿解氮含量分別為136.03、134.80、139.25、140.49 mg/kg。但在2022年試驗中，與CK相比，1/2NPKM 處理提高11.82%、M處理顯著提高15.30%，與NPK相比，1/2NPKM提高8.43%、M處理顯著提高11.80%。表明在本試驗條件下，有機肥和有機肥化肥配施有利于堿解氮含量的提高。由表2可知，施肥×年份對土壤堿解氮含量無顯著影響，但年份會顯著影響土壤堿解氮含量。

有機肥替代化肥處理的速效鉀含量在2年試驗中，與NPK相比，CK、1/2NPKM、M處理速效鉀含量存在顯著性差異，其中以M處理的速效鉀含量最高。1/2NPKM、M處理較NPK處理在2021年試驗中分別顯著提高32.17%、66.96%，在2022年試驗中分別顯著提高39.99%、95.75%。由表2雙因素方差分析結(jié)果顯示，年份和施肥方式對土壤速效鉀含量有顯著影響。在本試驗條件下，有機肥和有機肥配施化肥使用有助于提高土壤速效鉀含量。

在2021年試驗中，其余處理與CK相比對土壤速效磷含量均有顯著性提高，NPK、1/2NPKM、M處理分別提高28.83%、27.83%、30.55%。在2022年試驗中，M處理較CK、NPK處理顯著提高。由表2可知，施肥對土壤速效磷含量有顯著影響，結(jié)果表明在本試驗條件下，有機肥的施用有利于土壤速效磷含量的提高。

2.2 有機肥替代化肥對土壤酶活性的影響

由表3可知，在2021年試驗中，與CK相比，1/2NPKM、M處理均顯著提高了土壤脲酶（47.06%～64.71%）、蔗糖酶（67.24%～73.86%）、過氧化氫酶（14.01%～25.12%）活性；與NPK相比，1/2NPKM處理對過氧化氫酶活性顯著提高6.79%，脲酶和蔗糖酶活性有所提高但不顯著，M處理較NPK處理顯著提高了脲酶活性（16.67%）、過氧化氫酶活性（17.19%），蔗糖酶活性有所提高但不顯著。2022年試驗中，1/2NPKM、M處理較NPK處理顯著提高了土壤脲酶活性（26.92%～34.62%）和過氧化氫酶活性（7.83%～11.74%），與CK相比，均顯著提高了土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶活性。結(jié)果表明，在本試驗條件下有機肥的施用有利于土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶活性的提高。結(jié)合表2可知，年份和施肥會顯著影響脲酶和過氧化氫酶活性，年份會顯著影響蔗糖酶活性。

2.3 水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

由表4可知，在2021年試驗中，與CK處理相比，1/2NPKM處理每穗粒數(shù)提高6.17%，M處理每穗粒數(shù)顯著提高22.87%。在2022年試驗中，M處理每穗粒數(shù)最多，較NPK處理顯著提高了26.01%。

M處理的千粒重在2年試驗中最高，在2021年中與CK、NPK、1/2NPKM相比分別提高3.23%、2.08%、2.63%，在2022年中分別提高4.38%、2.12%、0.11%。結(jié)果表明，有機肥的施用有利于水稻每穗粒數(shù)、千粒重的提高。在2021和2022年試驗中，與CK處理相比，M、NPK、1/2NPKM處理的結(jié)實率均無顯著性差異。在2021年，NPK處理的產(chǎn)量最高，與CK、M處理相比分別顯著提高52.35%、22.08%，較1/2NPKM提高1.52%，其產(chǎn)量次序為NPKgt;1/2NPKMgt;Mgt;CK。在2022年試驗中 1/2NPKM 處理的產(chǎn)量最高，與CK相比，NPK、1/2NPKM、M處理分別顯著提高32.45%、33.24%、22.42%，其標準產(chǎn)量次序為1/2NPKMgt;NPKgt;Mgt;CK。

3 討論與結(jié)論

3.1 有機肥替代化肥對土壤養(yǎng)分的影響

在本試驗條件下，有機肥替代50%化肥（1/2NPKM）與單施化肥（NPK）相比對土壤全氮含量有著顯著影響，在2年試驗中土壤全氮含量次序表現(xiàn)為1/2NPKMgt;Mgt;NPKgt;CK；在2021年，各處理間堿解氮含量均無顯著性差異，在2022年有機肥100%替代化肥（M）與CK、NPK相比可顯著提高土壤堿解氮含量，且隨著年份的增加也會顯著影響土壤全氮、堿解氮含量。此外有研究表明，單施有機肥和有機肥配施均能提高土壤全氮、堿解氮含量［18］，增強土壤固氮能力，降低氮素損耗。在黃晶等長達28年的不同施肥方式研究結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，單施有機肥和有機肥配施化肥與單施化肥相比更加有利于土壤全氮、堿解氮含量的提高，而且會隨著施肥年限的增加效果越明顯［19］。邵興華等以30年的定位試驗為基礎(chǔ)，研究發(fā)現(xiàn)平均施肥配施有機肥能提高有機質(zhì)的積累和全氮含量［20］。本試驗結(jié)果與上述結(jié)果基本一致，表明施用有機肥是提高土壤氮素水平、降低土壤氮素損耗的有效施肥方法。水稻在生長過程中需要不斷吸收有機氮，然而氮素在土壤中很快轉(zhuǎn)化為NH+4和NO-3，由于NH+4和NO-3在土壤中易揮發(fā)、滲透淋溶向環(huán)境中遷移流失［21］，因此本試驗中單施化肥、有機肥和有機肥化肥配施對土壤氮素的影響也還需要長期定位跟蹤試驗進行觀察。

馬凡凡等研究發(fā)現(xiàn)，有機肥替代100%化肥有利于提高土壤速效養(yǎng)分含量，且顯著高于單施化肥和有機肥替代50%化肥［22］。邢鵬飛等通過連續(xù)4年的定位試驗發(fā)現(xiàn)，隨著有機肥替代化肥比例的逐漸增高，會讓土壤中速效磷含量隨之增加［23］，本試驗2022年的結(jié)果與之基本一致。在2021年試驗中，與CK相比，其余處理均有差異顯著，但有機肥替代50%化肥、單施化肥和有機肥100%替代化肥之間并沒有顯著性差異；在2022年有機肥替代100%化肥比單施化肥顯著提高，本試驗中施肥方式對速效磷含量有著顯著影響，這可能與有機肥的施用提高了土壤磷的有效性和降低土壤磷的徑流流失量從而減少磷的損耗有關(guān)［24］。也可能是因為2022年雨水不足，導致稻田里的灌水量不同，水分也會影響水稻對磷的吸收，具體影響因素還需繼續(xù)定位試驗研究。

3.2 有機肥替代化肥對土壤酶活性的影響

土壤酶活性可以作為評價土壤質(zhì)量的關(guān)鍵指標［25］，不同的施肥方式對土壤酶活性的影響也不同［26］，施肥能提高土壤酶活性是因為施肥能促進根系代謝，增加根系分泌物，提高微生物活性［27］。本試驗中，有機肥替代100%化肥較單施化肥顯著提高了土壤脲酶、過氧化氫酶活性，有機肥替代50%化肥在2021年試驗中與單施化肥相比對土壤脲酶活性的影響并無顯著性差異，而在2022年有顯著提高。M、NPK、1/2NPKM處理對土壤蔗糖酶活性的影響并無顯著性差異。此外，彭宇等和曲成闖等研究發(fā)現(xiàn)，有機肥替代化肥與單施化肥相比對土壤脲酶、過氧化氫酶活性均有顯著提高［28-29］，本試驗結(jié)果與之基本一致；而王俊華等和宋震震等研究發(fā)現(xiàn)，在同一施肥水平下，有機肥的施用量越多，酶的活性與之成正比［30-31］，本試驗結(jié)果與之不一致，這可能與施肥年份、土壤類型、試驗設(shè)計不同有關(guān)。本試驗結(jié)果表明，有機肥和有機肥配施化肥能提高土壤酶活性，可能是因為有機肥本身就含有大量酶的同時為產(chǎn)酶微生物提供營養(yǎng)，促進作物生長，增加根系分泌物從而提高土壤酶活性［32］。

3.3 有機肥替代化肥對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

如何在降低化肥的施用減少環(huán)境負荷的同時維持水稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)一直是國內(nèi)外眾多學者研究的熱點，而有機肥替代化肥能否達到減肥增效還需要從土壤肥力、作物生長發(fā)育、產(chǎn)量水平、氮肥利用率等方面進行考慮［33］。此外，有研究表明有機肥配施化肥能提高谷子穗粒數(shù)、千粒重、結(jié)實率和有效穗數(shù)等［9］，有助于谷子的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)［12］，本試驗結(jié)果與之具有相似性。本研究表明，有機肥替代100%化肥、有機肥替代50%化肥和單施化肥較CK產(chǎn)量均有顯著提高。在2021年單施化肥與有機肥替代100%化肥相比顯著提高產(chǎn)量，2022年有機肥替代100%化肥產(chǎn)量有增加的趨勢且與單施化肥相比沒有顯著性差異。這可能是單施有機肥由于氮素釋放延后，造成水稻前期缺氮，后期氮素供應(yīng)過量，引起水稻貪青晚熟從而影響產(chǎn)量［3］，具體因素還需長期定位試驗研究。

在本試驗條件下，單施有機肥或有機肥配施化肥能改善土壤養(yǎng)分，提高土壤酶活性，增強土壤肥力，有利于水稻對營養(yǎng)的吸收。結(jié)合土壤養(yǎng)分、酶活性和水稻產(chǎn)量來看，在貴州省黃壤稻田，有機肥替代50%化肥是能有效提高土壤肥力、減輕環(huán)境污染負荷、維持土壤可持續(xù)發(fā)展的施肥方式，可為當?shù)氐乃痉N植施肥管理研究提供理論參考依據(jù)。

參考文獻：

［1］麻 坤，刁 鋼. 化肥對中國糧食產(chǎn)量變化貢獻率的研究［J］. 植物營養(yǎng)與肥料學報，2018，24（4）：1113-1120.

［2］Yu C Q，Huang X，Chen H，et al." Managing nitrogen to restore water quality in China［J］. Nature，2019，567（7749）：516-520.

［3］徐明崗，李冬初，李菊梅，等. 化肥有機肥配施對水稻養(yǎng)分吸收和產(chǎn)量的影響［J］. 中國農(nóng)業(yè)科學，2008，41（10）：3133-3139.

［4］黃鴻翔，李書田，李向林，等. 我國有機肥的現(xiàn)狀與發(fā)展前景分析［J］. 土壤肥料，2006（1）：3-8.

［5］郭琴波. 氮肥減量配施生物炭對土壤有機碳穩(wěn)定性及水稻產(chǎn)量的影響［D］. 貴陽：貴州大學，2022.

［6］Yang J，Gao W，Ren S R.Long-term effects of combined application of chemical nitrogen with organic materials on crop yields，soil organic carbon and total nitrogen in fluvo-aquic soil［J］. Soil and Tillage Research，2015，151：67-74.

［7］劉增兵，束愛萍，劉光榮，等. 有機肥替代化肥對雙季稻產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分的影響［J］. 江西農(nóng)業(yè)學報，2018，30（11）：35-39.

［8］Kumar D，Purakayastha T J，Shivay Y S. Long-term effect of organic manures and biofertilizers on physical and chemical properties of soil and productivity of rice-wheat system［J］. International Journal of Bioresource and Stress Management，2015，6（2）：176.

［9］劉寒雙，崔紀菡，劉 猛，等. 有機肥替代部分化肥對谷子產(chǎn)量、土壤養(yǎng)分及酶活性的影響［J］. 中國土壤與肥料，2022（7）：71-81.

［10］朱利霞，曹萌萌，桑成琛，等. 生物有機肥替代化肥對玉米土壤肥力及酶活性的影響［J］. 四川農(nóng)業(yè)大學學報，2022，40（1）：67-72.

［11］殷琳毅，李 進，袁春新，等. 生物有機肥替代化肥對土壤及薺菜產(chǎn)量、品質(zhì)的影響［J］. 中國瓜菜，2023，36（1）：85-89.

［12］石鑫蕊，任彬彬，江琳琳，等. 有機肥替代部分化肥對水稻光合速率、氮素利用率和產(chǎn)量的影響［J］. 應(yīng)用生態(tài)學報，2021，32（1）：154-162.

［13］裴雪霞，黨建友，張定一，等. 化肥減量配施有機肥對旱地小麥產(chǎn)量、品質(zhì)和水分利用率的影響［J］. 水土保持學報，2021，35（4）：250-258.

［14］林治安，趙秉強，袁 亮，等. 長期定位施肥對土壤養(yǎng)分與作物產(chǎn)量的影響［J］. 中國農(nóng)業(yè)科學，2009，42（8）：2809-2819.

［15］鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析［M］. 3版.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000.

［16］關(guān)松蔭. 土壤酶及其研究法［M］. 北京：農(nóng)業(yè)出版社，1986.

［17］梅婷婷，王小利，段建軍，等. 有機無機肥配施對水稻產(chǎn)量、氮吸收利用和根系形態(tài)的影響［J］. 中國農(nóng)學通報，2023，39（15）：92-98.

［18］林 瑛，何潔雯，陳星峰，等. 煙稈炭和有機肥配施對土壤主要養(yǎng)分及腐殖物質(zhì)的影響［J］. 中國土壤與肥料，2023（3）：24-32.

［19］黃 晶，高菊生，張楊珠，等. 長期不同施肥下水稻產(chǎn)量及土壤有機質(zhì)和氮素養(yǎng)分的變化特征［J］. 應(yīng)用生態(tài)學報，2013，24（7）：1889-1894.

［20］邵興華，張建忠，夏雪琴，等. 長期施肥對水稻土酶活性及理化特性的影響［J］. 生態(tài)環(huán)境學報，2012，21（1）：74-77.

［21］高 楊，王 霞，宋付朋，等. 模擬降雨條件下樹脂包膜控釋尿素對土壤氮素流失的控制效應(yīng)［J］. 水土保持學報，2010，24（3）：9-12，55.

［22］馬凡凡，邢素林，甘曼琴，等. 有機肥替代化肥對水稻產(chǎn)量、土壤肥力及農(nóng)田氮磷流失的影響［J］. 作物雜志，2019（5）：89-96.

［23］邢鵬飛，高圣超，馬鳴超，等. 有機肥替代部分無機肥對華北農(nóng)田土壤理化特性、酶活性及作物產(chǎn)量的影響［J］. 中國土壤與肥料，2016（3）：98-104.

［24］Mao X L，Xu X L，Lu K P，et al." Effect of 17 years of organic and inorganic fertilizer applications on soil phosphorus dynamics in a rice-wheat rotation cropping system in Eastern China［J］. Journal of Soils and Sediments，2015，15（9）：1889-1899.

［25］曹 慧，孫 輝，楊 浩，等. 土壤酶活性及其對土壤質(zhì)量的指示研究進展［J］. 應(yīng)用與環(huán)境生物學報，2003，9（1）：105-109.

［26］林 誠，王 飛，李清華，等. 不同施肥制度對黃泥田土壤酶活性及養(yǎng)分的影響［J］. 中國土壤與肥料，2009（6）：24-27.

［27］高 瑞，呂家瓏. 長期定位施肥土壤酶活性及其肥力變化研究［J］. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2005，13（1）：149-151.

［28］彭 宇，閆會轉(zhuǎn)，肖中林，等. 不同施肥處理對盆栽辣椒土壤酶活性及土壤微生物含量的影響［J］. 新疆農(nóng)業(yè)科學，2022，59（9）：2200-2208.

［29］曲成闖，陳效民，張志龍，等. 施用生物有機肥對黃瓜連作土壤有機碳庫和酶活性的持續(xù)影響［J］. 應(yīng)用生態(tài)學報，2019，30（9）：3147-3154.

［30］王俊華，尹 睿，張華勇，等. 長期定位施肥對農(nóng)田土壤酶活性及其相關(guān)因素的影響［J］. 生態(tài)環(huán)境，2007，16（1）：191-196.

［31］宋震震，李絮花，李 娟，等. 有機肥和化肥長期施用對土壤活性有機氮組分及酶活性的影響［J］. 植物營養(yǎng)與肥料學報，2014，20（3）：525-533.

［32］秦 韌，楊團結(jié)，劉樹堂，等. 長期定位施肥對無石灰性潮土酶活性的影響［J］. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2007，15（1）：33-36.

［33］何 浩，張宇彤，危常州，等. 等養(yǎng)分條件下不同有機肥替代率對玉米生長及土壤肥力的影響［J］. 核農(nóng)學報，2021，35（2）：454-461.