長期施用有機肥對稻田的改良培肥效應

陳紅金，章日亮，吳春艷

(1.浙江省耕地質(zhì)量與肥料管理總站， 浙江 杭州 310020； 2.蘭溪市農(nóng)業(yè)局 土壤與肥料工作站，浙江 蘭溪 321100;3.浙江省農(nóng)業(yè)科學院 資源環(huán)境與土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021)

耕地是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的根本，也是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎[1]。聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國耕地土壤肥力基礎薄弱，居世界中下游水平[2]。長期重施化肥，輕施有機肥，只用地不養(yǎng)地的施肥習慣進一步加劇了耕地質(zhì)量水平的下降[3]，致使土壤有機質(zhì)含量偏低、養(yǎng)分不均，綜合肥力下降[4]，質(zhì)地劣化、結(jié)構(gòu)變差，引發(fā)土壤板結(jié)、鹽漬化等問題[5]，嚴重制約著耕地生產(chǎn)能力的可持續(xù)發(fā)展[6]。

有機肥養(yǎng)分含量豐富，既含有氮、磷、鉀等大量元素，也富含鈣、鎂、硫等中微量元素，施用有機肥既供給植物生長發(fā)育所必須的養(yǎng)分，也能增加土壤養(yǎng)分含量，改善土壤理化性狀[7-9]。此外，有機肥富含大量有機物質(zhì)，直接施用顯著提高土壤有機質(zhì)含量[10]，提高土壤酸堿緩沖性能，促進微生物繁殖[11]，提高作物產(chǎn)量[12]，改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)[13]。可見，施用有機肥是培肥地力、改良土壤的重要方式[14]。以往的研究多數(shù)時間較短，難以反映有機肥長期施用對土壤的改良培肥效果，為此，本研究采用田間定位試驗，研究長期施用有機肥對土壤養(yǎng)分含量和后季作物產(chǎn)量的影響，以期為耕地的改良培肥提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試土壤有機質(zhì)27.10 g·kg-1，全氮1.64 g·kg-1，有效磷14.60 mg·kg-1，速效鉀 48.00 mg·kg-1，pH值5.20。供試肥料商品有機肥含N 4%，P2O52%，K2O 2%，碳酸氫銨含N 17%，尿素含N 46%，過磷酸鈣P2O512%，氯化鉀含K2O 60%。供試水稻2011年、2012年和2014年為深兩優(yōu)5814，2013年、2015年、2016年分別為內(nèi)5優(yōu)8015、中浙優(yōu)1號和Y兩優(yōu)2號。

1.2 處理設計

試驗設施用有機肥處理，每季用量為6 000 kg·hm-2，常規(guī)施肥處理，施碳酸氫銨1 200 kg·hm-2，尿素300 kg·hm-2，過磷酸鈣150 kg·hm-2，氯化鉀300 kg·hm-2，以不施肥為對照。

1.3 測定項目

水稻收獲期實收計產(chǎn)，同時取土樣測定有機質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀含量和pH值。

2 結(jié)果與分析

2.1 對水稻產(chǎn)量的影響

由表1可見，肥料的施用不同程度地提高了水稻產(chǎn)量，常規(guī)施肥和施用商品有機肥水稻產(chǎn)量分別較不施肥對照提高9.6%～103.7%和19.2%～135.3%；與常規(guī)施肥相比，施用有機肥水稻產(chǎn)量有所提高，其中2011—2016年水稻產(chǎn)量增幅分別為8.8%、6.5%、9.9%、13.3%、15.5%和11.4%。可見，施肥是提高水稻產(chǎn)量的有效措施，施用商品有機肥可在常規(guī)施肥的基礎上進一步提高水稻產(chǎn)量。

表1 施用有機肥對水稻產(chǎn)量的影響

2.2 對土壤有機質(zhì)和全氮含量的影響

土壤有機質(zhì)含量是表征土壤肥力水平的重要指標。圖1所示，試驗中后期(2013—2016年)，施用有機肥的耕地土壤有機質(zhì)水平最高，不施肥對照次之，常規(guī)施肥土壤有機質(zhì)含量最低，至2015年施用有機肥、不施肥和常規(guī)施肥土壤有機質(zhì)含量分別為28.80、27.30和26.70 g·kg-1；此外，有機肥處理土壤有機質(zhì)含量呈逐年增加趨勢，至2016年土壤有機質(zhì)含量較試驗前土壤基礎值高4.8%，不施肥土壤有機質(zhì)含量變化不大，常規(guī)施肥土壤有機質(zhì)含量呈下降態(tài)勢。可見，施用有機肥具有較好的有機質(zhì)提升效果。

試驗中的2013—2016年，不同處理間土壤全氮含量出現(xiàn)差異：施用有機肥土壤全氮含量高于不施肥和常規(guī)施肥，如2016年施用有機肥土壤全氮含量分別較不施肥和常規(guī)施肥高3.6%和4.2%；此外，試驗期間施用有機肥的土壤全氮含量呈逐漸增加態(tài)勢，但不施肥和常規(guī)施肥土壤全氮含量變化不大。可見，施用商品有機肥增加土壤全氮含量的效果最佳，且具有長期、持續(xù)性效應。

圖1 施用有機肥對土壤有機質(zhì)和全氮含量的影響

2.3 對土壤有效磷和速效鉀含量的影響

施肥是增加土壤有效磷含量的重要手段。圖2所示，有機肥處理土壤有效磷含量最高，常規(guī)施肥次之，不施肥對照土壤有效磷含量最低，其中，常規(guī)施肥和施用有機肥土壤有效磷含量分別是不施肥對照的1.15～1.57倍和1.41～2.00倍；此外，常規(guī)施肥和施用有機肥土壤有效磷含量呈逐年增加態(tài)勢，至2016年常規(guī)施肥和施用有機肥土壤有效磷含量分別是試驗前土壤基礎值的1.64和2.08倍。可見，有機肥和常規(guī)施肥處理均可提高土壤有效磷含量，但施用有機肥對土壤有效磷含量的提升效果最為突出。

圖2 施用有機肥對土壤有效磷和速效鉀含量的影響

不同施肥處理對土壤速效鉀含量的影響不同，其中，施用有機肥土壤速效鉀含量最高，常規(guī)施肥次之，不施肥對照速效鉀含量最低；由速效鉀變化趨勢可見，有機肥和常規(guī)施肥處理土壤速效鉀含量呈逐漸增加態(tài)勢，其中2016年施用有機肥和常規(guī)施肥土壤速效鉀含量分別是試驗前土壤基礎值的1.50和1.92倍，但不施肥對照土壤速效鉀含量變化不大，在48.00～61.00 mg·kg-1。由此可見，施肥是提高土壤速效鉀含量的重要手段，施用有機肥具有最為突出的速效鉀提升效果。

2.4 對土壤pH值的影響

施肥對土壤pH值的影響逐年明顯(圖3)，2014—2016年試驗中，有機肥處理土壤pH值最高，常規(guī)施肥次之，不施肥對照土壤pH值最小；此外，施用有機肥土壤pH值呈逐年提高趨勢：由試驗前土壤基礎值5.2提高到6.2，改酸性土壤為微酸性土壤，而常規(guī)施肥和不施肥對照土壤pH值變化不大。結(jié)果表明，施用有機肥可作為酸性土壤耕地質(zhì)量提升的最佳措施。

圖3 施用有機肥對土壤pH值的影響

3 討論

有機肥含有大量的有機物質(zhì)、無機物質(zhì)和有益微生物，施入土壤后能迅速提高土壤有機質(zhì)含量和微生物數(shù)量，增加土壤酶的活性，促進土壤難溶礦物質(zhì)養(yǎng)分的釋放，進一步提高土壤養(yǎng)分的有效性[15]，本研究結(jié)果顯示，施用有機肥有效提高了土壤有機質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀含量，隨著有機肥施用年限的增加，土壤有機質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀含量呈增加趨勢。

施用有機肥(化學肥料配施有機肥和單施有機肥)，土壤pH值保持穩(wěn)定或較試驗開始有所升高，以單施有機肥處理pH值升幅最大[16]。丁玉梅等[17]的研究結(jié)果，有機肥用量600～1 200 kg·hm-2時，對煙株根際土壤pH值的調(diào)控作用最為顯著。肖輝等[18]研究認為，設施土壤施用化肥降低了土壤pH值，施用雞糞、豬糞能提高土壤pH值，但商品有機肥對土壤pH值的影響不明顯。本研究顯示，施用有機肥土壤pH值高于常規(guī)施肥，施用有機肥時間越長，土壤pH值越高。

增施有機肥是提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的有效措施，增施有機肥的福橙產(chǎn)量較對照高13.1%，并有效提高了葡萄產(chǎn)量[19-20]；增施有機肥可提高食用木薯的光合作用，提高塊根產(chǎn)量[21]；施用牛糞、雞糞、豬糞有機肥較單施化肥可促進西瓜營養(yǎng)生長和氮、鉀養(yǎng)分的運轉(zhuǎn)，顯著提高西瓜產(chǎn)量和養(yǎng)分的吸收積累量，西瓜產(chǎn)量較化肥處理分別顯著提高了27.4%、31.6%和30.2%[22]。本研究結(jié)果顯示，施用商品有機肥有效提高了水稻產(chǎn)量，可能是施用有機肥提高了土壤有機質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀含量，改善了土壤酸堿度，進而促進水稻生長的結(jié)果。