稻油輪作模式下中藥菌肥部分替代化肥對土壤理化性質及稻油作物產量的影響

張翰林 李雙喜 張潤柏 沈淑云 呂衛光

（1上海市農業科學院生態環境保護研究所，上海 201403；2上海大度農業科技有限公司，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、養分流失等現象頻發[1]。中藥菌肥是由多味中藥材根據不同藥理藥性螯合后，再添加植物所需營養物質螯合而成[2]。中藥菌肥等有機物質替代化肥應用于作物生產，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，筆者以上海地區水稻-油菜輪作系統為研究對象，通過設置大區試驗的方式，進行了不同中藥菌肥替代化肥比例對稻油產量及土壤質量的影響試驗，以期在增產或穩產的基礎上，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，為稻油輪作系統的生態可持續發展提供科學依據。

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三星鎮開展，種植模式為稻油輪作。試驗前部分農田土壤背景值表現為：pH 8.9、有機質含量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 試驗設計及實施

供試水稻品種為“花優14”，采用機插種植方式，供試油菜品種為“中雙9號”。試驗采用大區試驗，共設4個處理，分別為：（CK）不施肥空白處理、（CT）常規施肥處理、（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，每個大區面積為667 m2。各個大區間設置小田埂，田埂寬30 cm，并高出大田30 cm，在每個大區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地高產田塊相同。常規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業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量測定，并取耕層0～20 cm的土壤樣品進行土壤理化性質測定。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 結果與分析

2.1 土壤理化性質變化

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中，MT20%處理的土壤有機質含量比CT處理高10.5%，但MT40%處理與CT處理的土壤有機質含量差異不大。在速效養分方面，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分釋放緩慢有關。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分的影響差異顯著，高比例替代化肥在速效養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

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含量有所提升，同時較稻季結束時的土壤有機質含量也均有提高，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。隨油菜季的結束，中藥菌肥替代化肥的優勢逐步放大，其中MT20%處理對土壤養分的改良效果更為顯著。

表2 油菜收獲季土壤理化性質

2.2 作物產量結構變化

由表3可知，2個中藥菌肥處理中僅有MT20%處理的產量高于CT處理，增產幅度為2.0%，MT 40%處理的產量低于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，提升幅度為10.9%，其單位面積水稻的有效穗數和千粒重與CT處理間無顯著差異；而MT 40%處理產量低于CT處理的主要原因是每穗實粒數和千粒重均降低。

表3 水稻產量結構分析

由表4可知，與CT處理相比，MT20%處理顯著提升了油菜的株高、單莢籽粒數和單株有效角果數，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、千粒重和籽粒產量方面，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 油菜產量結構分析

3 結論與討論

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

綜上所述，在上海地區，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-油菜輪作系統的作物產量，并可改善土壤理化性狀。在未來的研究中，應進一步優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。