有機肥料用量對低產稻田土壤養分和水稻產量的影響

唐湘文，黃 晶，王伯仁

（1. 祁陽縣農業委員會，湖南 祁陽 426100；2. 中國農業科學院衡陽紅壤試驗站，湖南 祁陽 426182）

有機肥料用量對低產稻田土壤養分和水稻產量的影響

唐湘文1，黃 晶2，王伯仁2

（1. 祁陽縣農業委員會，湖南 祁陽 426100；2. 中國農業科學院衡陽紅壤試驗站，湖南 祁陽 426182）

連續3 a在中低產水稻土上進行有機肥料試驗，結果表明：施用有機肥料使水稻經濟產量平均增產25%，而秸稈產量增加效果高達47%；在低量有機肥料處理中，養分的農學效率為6.3 kg，肥料養分利用率36.8%，高量處理中養分的農學效率只有1.7 kg/kg，肥料養分利用率僅為20.8%，有機肥料最佳施用量在15～30 t/hm2。施用有機肥料可以快速培肥土壤，3 a后，土壤中的OM、全N、全P、有效N、有效P和有效K含量比不施肥處理分別增加8.0%、9.6%、20.0%、8.2%、183.1%和21.5%。其中以增加土壤全P和有效P效果最為明顯，有效P平均增加183%，土壤OM也增加8%，全N增加9.6%。有機肥料能夠快速培肥稻田土壤和提高水稻產量。

有機肥；低產稻田；土壤養分；水稻產量

我國人多地少，人均耕地面積為926.67 m2，僅為世界人均的42%、美國人均的15.7%，印度人均的62%[1]。在耕地面積剛性減少，糧食需求不斷增加的前提下，提高糧食的單產水平是保證我國糧食安全的有效途徑。2008年，農業部根據《全國中低產田類型劃分與改良技術規范》（NY/T 310-1996）進行調查，結果表明全國高、中、低產田的面積分別為3 146.67億、4 320億和3 373.33億m2，分別占全國耕地面積的29.05%、39.84%和31.11%。中低產田面積合計7 693.33億m2，占全國耕地面積的70.95%[2]。因此，實施中低產田改良，提高我國中低產田的糧食單產水平，是保障我國糧食安全的關鍵。在我國南方紅壤地區，有70%以上的中低產田，對這部分的耕地進行改良培肥，對增加紅壤地區的糧食產量具有重要的作用[3]。中低產田存在一些不利于作物生長的障礙因素，只要消除這些障礙因素，作物就會大幅度提高產量。在湘南地區，有約30%水利條件差的高岸田，其主要問題是：耕作層淺薄，土壤養分缺乏，特別是有機質含量低，犁底層發育不良，保肥保水性能差，也有早春泥溫上升快，土壤養分供應能力強的優勢，因此研究秸稈快速提升土壤有機質培肥技術對解決當前存在的實際問題具有重要意義。筆者開展了高用量有機肥料快速培肥改良低產田試驗，以期為提高農作物產量研究做出貢獻。

1 材料與方法

1.1 試驗基本情況

于2013年開始在祁陽縣文富市鎮官山坪村進行試驗，位于紅壤丘崗中部，土壤類型為第四紀紅壤發育而成淺紅黃泥，肥力中等偏上。地理位置為111°52'35"E，26°45'10"N，海拔高度 120 m。年平均溫度18.0 ℃，最高溫度36.6～40℃，≥10.0℃的積溫5 600℃。年降雨量1 250 mm，年蒸發量1 470 mm，無霜期約為300 d，年日照時數1 610～1 620 h。太陽輻射量4 550 MJ/m2，溫光熱資源豐富。試驗前用五點采樣法采集基礎土樣，基礎土壤的基本理化性質是：有機質（OM）為42.36 g/kg，全N 2.36 g/kg，全P 0.74 g/kg，全K 14.35 g/kg，pH值6.32，速效N 185 mg/kg，速效P 11.8 mg/kg，速效K 86 mg/kg。

1.2 田間試驗設計及肥料用量

田間試驗：試驗設計7個處理，其具體處理為 ：CK、M1、M2、M3、M4、M5和 M6，CK 不施肥，M1～M6施不同量的鮮豬糞，不使用化學肥料，小區面積20 m2，3次重復，隨機排列，小區之間用泥埂分開，小區插秧蔸數350蔸，一次重復做觀測取樣區。

表1 各處理豬糞用量和養分投入情況

1.3 試驗觀測指標和分析方法

測定觀測指標包括田間表面水pH值、水稻分蘗動態、株高、結實率、千粒重、穗粒數、生物產量和籽粒產量。土壤OM、全N、全P、全K、有效N、有效P、有效K和pH值，以及植株和籽粒N、P、K濃度，均參照《土壤農化分析》的方法測定[5]。稻谷產量和稻草產量為3 a平均值，運用SPSS 19統計分析軟件對數據進行差異顯著性檢驗（LSD法）。

2 試驗結果分析

2.1 水稻分蘗動態情況

水稻為分蘗力強的禾本科作物[6]，水稻產量由有效穗數、穗粒數、千粒重3方面構成，而有效穗數為水稻產量主要構成因子。肥料的效果主要通過作物而表達，水稻的分蘗情況可以反映土壤養分供給情況。在水稻移栽后，每處理定植10篼作為分蘗動態調查樣本。從圖1中可知，在CK處理情況下，水稻達到分蘗高峰時間出現早，而施用有機肥料的處理，特別是用量較大M5和M6處理，水稻前期分蘗相對較慢，后期分蘗加快，且分蘗數量大，其分蘗高峰出現比CK處理遲10～15 d。施肥處理成穗率均低于處理CK，但差異不大，而施肥處理有效穗數明顯高于對照處理，因此施肥處理產量高于CK處理（圖2）。

圖1 水稻分蘗動態變化

圖2 水稻成穗率

2.2 不同肥料用量下田間表面水pH值的變化

有機肥料含有較多的有機酸，同時有機肥料在分解過程中也釋放較多的有機酸，所以對田間表面水進行pH值連續測定，可以為有機肥料施用時期提供參考指標。在高岸稻田施用有機肥料，田間表面水的pH值低于未施用有機肥料的CK處理，在施用有機肥料量大的M6處理比 CK處理降低0.38個單位（圖3）。從田間表面水pH值變化得出，有機肥料在水田上使用時間最好在水稻插秧前15 d作為基肥施用，有利于減輕有機肥料分解對水稻分蘗前期負作用。

圖3 施用有機肥料對田間表面水pH動態變化

2.3 不同肥料用量下水稻產量和經濟指標的變化

從圖4和圖5可知，施用豬糞可以增加水稻產量，但主要增加水稻的秸稈產量，統計結果為水稻經濟產量M1～M6處理比CK處理增產率分別為19.6%、22.6%、26.3%、25.0%、25.5%和31.0%；施用有機肥料比CK處理具有明顯的增產作用，但施用不同量有機肥料處理之間無差異。水稻秸稈產量變化M1～M6比CK處理增產率分別為28.1%、36.2%、41.8%、50.2%、56.8%和68.2%；看出水稻秸稈產量隨著有機肥料用量增加而增加。并且表現為有機肥料用量越大，水稻秸稈產量增加越多，秸稈產量以M6處理最高，其次為M5處理。如果從施肥經濟效益考慮，有機肥用量在15～30 t/hm2表現比較好的增產作用，如果再加大用量，其增產效果開始下降。

2.4 有機肥料對水稻土耕性和養分的改良作用

從表2可以看出，從土壤全量養分變化看，施用有機肥料主要增加土壤中的OM、全P的含量，大致表現為施用有機肥料處理，土壤OM和土壤全P有所增加，而土壤全K則有輕微降低；從土壤速效養分看，主要增加土壤的有效P，M6處理比CK增加6倍以上，表現為有機肥料用量大增加相對為多；土壤速效K也有所增加，但效果不如土壤有效P增加明顯，在水田上施用有機肥對土壤pH無影響作用。在施用有機肥料處理中，其土壤中的OM、全N、全P、全K、有效N、有效P、速效K平均值比CK增加值分別為8.0%、9.6%、20.0%、-5.9%、8.2%、183.1%和21.5%。施用有機肥料以增加土壤全P和有效P作用最為明顯，有效P平均增加183%，OM也增加8%，全N增加9.6%，全K降低5.6%，有機肥料能夠快速培肥土壤。

從表3結果也可以看出，在施用有機肥料的所有處理中，由于有機肥料的松土作用，土壤容重有所降低，M6處理比CK 處理土壤容重降低了0.13 g/cm3，土壤耕層厚度增加3.3 cm。由于有機質的向下移動和有機肥料起泡雙重作用，有利于犁底層快速增厚，高量有機肥料處理1 a可以增加犁底層厚度約1 cm，2 a后犁底層增加2.0 cm，可以提高土壤養分和水分保存能，對高岸田快速培肥有很好的作用。對水稻養分分析結果表明，高量有機肥料主要增加稻谷的氮含量（增加粗蛋白質含量），也增加水稻秸稈氮的含量，但對作物體內P、K的影響沒有N明顯，在所有施用高量有機肥料的M4、M5和M6處理中，稻谷中的N含量明顯增加，可以提高水稻的的品質。

圖4 水稻籽粒產量

圖5 水稻秸稈產量

表2 施用有機肥料3 a后表層土壤（0～20 cm）養分含量變化（2015年）

表3 土壤層次性質和水稻養分變化

2.5 肥料養分利用率及農學效率的關系

肥料施入土壤中，通過轉化而被作物吸收利用，肥料利用率和農學效率是評價肥料的主要指標[7]。一般說來，其農學效率高和利用率高的肥料較好。肥料能夠平衡提供作物所需要的養分是其提高利用率和農學效率的首要條件和基礎，農學效率和肥料利用率也可指導合理使用肥料用量，當肥料利用率趨于降低時，可以減少肥料施用量。

從表4中可見，水稻籽粒中N含量高于秸稈，而K主要在秸稈中。在高量有機肥料處理中，由于秸稈產量高明顯增加，水稻吸收的養分總量比CK處理顯著增加，M6處理比CK處理增加了50.4%。在秸稈中，M6處理比CK處理的N吸收量高出110.2%，P高出100%，K高出39%；籽粒中N高出45%，P高出30.7%，K高出34.3%。由此可見，有機肥料主要增加秸稈養分吸收作用比籽粒明顯。

表4 水稻養分吸收量 （kg/hm2）

表5 肥料養分利用率和農學效率

從表5中也可以看出，養分農學效率表現明顯不同，在M1處理中6.3 kg/kg，在M6處理中只有1.7 kg/kg，其肥料養分利用率36.8%和20.8%。養分對生物產量增加作用（生物農學效率）M1是14.7 kg/hm2，M6是6.7 kg/hm2，在所有施肥處理中，從肥料農學效率和肥料養分利用率都以M1處理最好，其次為M2，M6表現最差，可見其豬糞用量15～30 t/hm2為佳。

3 結 論

在高岸田改良中，有機肥料用量10～30 t/hm2的效果最佳。施用有機肥料有降低土壤氧化還原電位和稻田表面水pH值的負作用，但出現時間多在施肥15 d時間內，隨著時間延長其負作用逐漸消失。

有機肥料能夠快速培肥土壤，改善土壤養分狀況，施肥3 a后，土壤OM增加8.0%，土壤全N增加9.6%，全P增加20%以上，有效P增加180%，有效N、K養分也有所增加。土壤容重有所降低，耕層和犁底層有所增加，提高了土壤保持養分的性能。

有機肥料在作物增產上表現增加水稻秸稈產量大于增加籽粒產量，其農學效率也小于生物產量農學效率。農學效率在M1處理中6.3 kg/kg，M6處理中只有1.7 kg/kg，其肥料養分利用率M1處理是36.8%，M6處理只有20.8%。生物農學效率M1是14.7 kg/hm2，M6是6.7 kg/hm2。

[1] 中國農業年鑒編輯委員會. 中國農業年鑒[M]. 北京：中國農業出版社，2008.

[2] 孫 波，趙其國. 紅壤退化中質量評價指標及其評價方法[J]. 地理科學進展，1999，18（2）：118-128.

[3] 徐建明，張甘霖，謝正苗，等. 土壤質量與評價[M]. 北京：科學出版社，2010.

[4] 湖南省土壤分類[M]. 長沙：湖南科學出版社，1995.

[5] 鮑士旦. 土壤農化分析[M]. 北京：中國農業出版社.第三版，1999.

[6] 張玉屏，朱德峰，熊 洪，等. 我國水稻種植方式發展與轉型[J].農業科學與技術，2012，1（6）：313-319.

[7] 林 葆，林繼雄，李家康. 長期施肥的作物產量和土壤肥力變化[M].北京：中國農業科技出版社，1996.

Effects of Organic Fertilizer Amount on Soil Nutrients and Rice Yield in Low Yield Paddy Fields

TANG Xiang-wen1，HUANG Jing2，WANG Bo-ren2
（1. Qiyang County Agricultural Committee of Hunan Province, Qiyang 421600, PRC; 2. Hengyang Red Soil Experimental Station, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Hengyang 426182, PRC）

Based on the experiment of 3 years continuous application of organic fertilizer in low yield paddy soil, the results showed that by applying organic fertilizer, the average economic yield of rice increased by 25%, and the yield of straw increased by 47%; in low organic fertilizer treatment, the agronomic efficiency of nutrient was 6.3 kg, and the fertilizer nutrient utilization rate was 36.8%, the agronomic efficiency of nutrient in the high volume treatment was only 1.7 kg/kg, and the utilization rate of fertilizer nutrients was only 20.8%, the optimum dosage of organic fertilizer is 15-30 t/hm2. Applying organic fertilizer can quickly fertilize soil, after 3 years, the soil organic matter, total nitrogen, total phosphorus, available nitrogen, available phosphorus, available potassium content in the application organic fertilizer treatments increased by 8%, 9.6%, 20%, 8.2%, 183.1%, 21.5% respectively, that compared with non-fertilizer treatment.Application of organic fertilizer to increase the total phosphorus and effective phosphorus of the soil was the most obvious, the effective phosphorus increased by 183%, and the soil organic matter increased by 8%, and soil total nitrogen increased by 9.6%. Organic fertilizer can cultivate the paddy soil quickly and increase the yield of rice.

organic fertilizer; low rice yield field; soil nutrient; rice yield

S141

A

1006-060X（2017）09-0033-04

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.009.009

2016-12-15

國家重點研發計劃重點專項（2016YFD0300901、2016YFD 0300902）

唐湘文（1972-），男，湖南祁陽縣人，農藝師，從事耕地質量建設管理和土壤培肥技術推廣工作。

王伯仁

（責任編輯：肖彥資）