水稻綠色生產(chǎn)中有機氮部分替代無機氮減少化肥用量初步研究

黃玲娟 （上海市金山區(qū)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全中心 201599）

2017年10月上海市金山區(qū)申報了全國綠色食品原料（稻谷）生產(chǎn)基地創(chuàng)建，申報面積約6 667 hm2，約占金山區(qū)水稻生產(chǎn)總面積的50%。其中，綠色食品生產(chǎn)要求有機氮用量需大于或等于無機氮用量，無機氮用量按當?shù)赝N作物習慣施肥用量減半使用（目前綠色食品認證中只要滿足前一項條件即可）[1]。為滿足此要求，金山區(qū)對創(chuàng)建區(qū)內(nèi)的稻田每667 m2施用有機肥500 kg，再加上水稻秸稈還田、綠肥還田等，每667 m2有機氮供應(yīng)量一般為12～13 kg；同時，金山區(qū)制定的《綠色水稻生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定，水稻全生育期每667 m2無機氮總用量應(yīng)控制在 12～13 kg，N、P2O5、K2O 配比為 1∶0.15～0.25∶0.2～0.3，前后期氮肥用量配比為7.5～8.5∶1.5～2.5。為驗證金山區(qū)制定的《綠色水稻生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》是否合理，上海市金山區(qū)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全中心在水稻綠色生產(chǎn)中有機無機肥配施的條件下，擬對化肥減施對水稻農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量、氮肥利用率的影響進行研究。現(xiàn)將相關(guān)試驗結(jié)果報道如下。

1 材料與方法

1.1 試驗時間與地點

試驗于2018年6月—10月在金山區(qū)朱涇鎮(zhèn)珠豐農(nóng)場進行，供試田塊多年來一直采用水稻、綠肥輪茬種植方式，土壤肥力較高，具體的土壤基礎(chǔ)理化性狀見表1。

表1 試驗田土壤基礎(chǔ)理化性狀

1.2 供試材料

供試水稻品種為金山區(qū)主栽優(yōu)質(zhì)水稻品種“金農(nóng)香粳1267”，于6 月15 日進行機插秧移栽，采用大田機插，穴距15～16 cm，行距30 cm，每667 m2栽插1.4 萬～1.5 萬穴，每穴栽3～4 苗，每667 m2基本苗數(shù)5 萬苗左右。

供試肥料為金山區(qū)一家有機肥廠生產(chǎn)的商品有機肥（450 元 /t）、46% 尿素（2 300 元 /t）、水稻專用配方肥（24-8-10，2 250 元/t）、復(fù)合肥（15-15-15，2 400 元 /t）。

于綠肥翻耕前（2018 年4月10 日）對試驗田種植的綠肥采用對角線“三點”取樣法進行割方，每個取樣點實割1 m2，折算每667 m2產(chǎn)蠶豆（鮮重）600 kg、鮮草650 kg，每667 m2可提供有機氮分別為3.5、4.5 kg；前茬稻秸稈和稻根茬全量還田，每667 m2可提供有機氮5 kg；試驗田在不施有機肥的情況下，每667 m2有機氮供應(yīng)量已達13 kg；每667 m2再施入有機肥500 kg，每667 m2可提供有機氮5.9 kg。綠肥及有機肥的養(yǎng)分含量見表2、3。

表2 綠肥養(yǎng)分測定結(jié)果 （單位：%）

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)5個處理，各處理肥料運籌見表4，不設(shè)重復(fù)。選擇3塊土壤肥力相當且相連田塊為試驗田，稻常規(guī)生產(chǎn)。

表3 有機肥養(yǎng)分測定結(jié)果

表4 不同處理肥料施用情況

1.4 數(shù)據(jù)考察

土壤樣本按5點法采集，水稻植株樣本按對角線取3 穴。苗情考察、理產(chǎn)考察、割方測實產(chǎn)、成熟期水稻植株及土壤檢測均參照相關(guān)標準和規(guī)定進行[2]。

2 結(jié)果與分析

2.1 苗 情

從定期苗情考查結(jié)果看，各處理的高峰苗數(shù)均出現(xiàn)在8 月4 日左右。由表5 可知，處理（3）、（4）、（5）的每667 m2高峰苗數(shù)分別為30.5 萬、31.2 萬、31.0 萬苗，比處理（1）和處理（2）每667 m2苗數(shù)高4萬苗以上。處理（3）、（4）的成穗率較高，較其他處理高3%左右。同時，據(jù)田間觀察，8 月21日起可目測到處理（1）和處理（2）的水稻葉色比其他處理稍黃，但在此日期之前各處理間葉色無顯著各處理間筑田埂相隔，各處理區(qū)均有單獨進出水口，避免竄水竄肥。有機肥作基肥于5 月28日施入，然后翻耕1 次，復(fù)合肥作基肥于移栽前2～3 d（6 月12日）施入。病蟲草害防治等栽培管理措施均同水差異。以上結(jié)果說明，有機無機肥配施有利于水稻有效分蘗的形成和成穗率的提高[3]。

表5 不同處理的苗情比較

2.2 生育期

由表6可知，處理（1）和處理（2）的水稻成熟期最早，處理（5）的成熟期居中，處理（3）和處理（4）的成熟期最晚。以上結(jié)果說明，有機無機肥配施可確保營養(yǎng)供應(yīng)合理，有利于水稻籽粒灌漿。

表6 不同處理的生育期比較 （日期：月-日）

2.3 穗粒結(jié)構(gòu)和產(chǎn)量

表7 不同處理的水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成比較

由表7可知，處理（1）和處理（2）的水稻植株比其他處理矮7 cm 以上，每667 m2有效穗數(shù)減少3萬穗左右，每穗實粒數(shù)少10粒左右，千粒重重2 g左右。處理（3）和處理（4）的實產(chǎn)最高，每667 m2分別為617.3、618.9 kg；其次為處理（5），每667 m2為543.8 kg；處理（1）和處理（2）最低，每667 m2分別為463.1 和477.3 kg。處理（2）—（5）的實產(chǎn)分別比處理（1）增3.1%、33.3%、33.6%、17.4%；處理（3）、（4）的實產(chǎn)分別比處理（2）增29.3%、29.7%，分別比處理（5）增13.5%、13.8%。以上結(jié)果說明，有機無機肥配施對提高水稻產(chǎn)量有明顯作用[3-5]。

2.4 氮素積累量和氮肥利用率

由圖1 可知，處理（2）—（5）的每667 m2稻稈中氮素積累量分別比處理（1）提高0、 121.4%、104.3%、26.0%；處理（2）—（5）的每667 m2稻谷中氮素積累量分別比處理（1）提高3.2%、56.6%、58.1%、38.9%。處理（1）—（5）在水稻成熟期每667 m2氮素積累總量分別為7.98、8.13、14.59、14.11、10.67 kg，其中處理（3）、（4）的稻稈中氮素積累量較多，因而這兩個處理表現(xiàn)出成熟期推遲。以上結(jié)果說明通過有機無機肥配施有利于養(yǎng)分的吸收轉(zhuǎn)化，能提高水稻的氮素積累量[4-5]。

本試驗未設(shè)缺素區(qū)，按空白對照、無機氮施用量計算氮肥利用率。其中，處理（3）、（4）分別比處理(5)減少無機氮用量50%、37.5%，無機氮利用率達63.6%、47.2%；而處理（5）的無機氮利用率僅為12.9%。以上結(jié)果表明有機無機肥配施可達到化肥利用率超40%的目標。

圖1 不同處理稻稈和稻谷中氮素積累量比較

2.5 經(jīng)濟效益

綠色水稻基地創(chuàng)建中有機肥施用由政府進行補貼，故本試驗不考慮有機肥施用成本。由表8可知，處理（3）的凈收入最高，其次為處理（4），每667 m2分別比處理（1）增收273.3、265.1元；處理（2）的凈收入反而比處理（1）每667 m2少7.4 元。若考慮有機肥施用成本，處理（3）、（4）的凈收入僅比處理（1）每667 m2增收48.3、40.1 元。

表8 不同處理的水稻經(jīng)濟效益分析

2.6 土壤養(yǎng)分變化狀況

由表9 可知，種植水稻后，土壤pH 下降0.1 左右；速效鉀含量略有下降；有效磷含量除空白對照比試驗前略有下降外，其他處理均較試驗前有所增加；有機質(zhì)和全氮含量試驗前后變化不大。

表9 不同處理土壤養(yǎng)分狀況分析

3 結(jié)論與討論

氮肥是影響水稻植株性狀和產(chǎn)量的主要因素。本試驗結(jié)果表明，在每667 m2施商品有機肥500 kg的基礎(chǔ)上，無機氮減量50%和無機氮減量37.5%處理的水稻產(chǎn)量比常規(guī)施肥處理分別增產(chǎn)13.5% 和13.8%，肥料對產(chǎn)量的貢獻率為33.3%和33.6%，無機氮利用率達63.6%和47.2%。在本試驗條件下，每667 m2施用無機氮10.4 kg 已能滿足水稻全生育期的需肥量，該用量符合《長江中下游地區(qū)綠色食品水稻生產(chǎn)規(guī)程》中的無機氮用量建議[6]。

在不同土壤肥力下，按照有機氮和無機氮比例需超過1∶1的原則，需進一步開展試驗來研究減施無機氮對水稻產(chǎn)量的影響，以期完善金山區(qū)《綠色水稻生產(chǎn)規(guī)程》，引導種植戶按照規(guī)程進行生產(chǎn)。