有機無機肥配施- 化肥減量技術研究

高 乾，黨 姝，黃雪林，宮小桐，王相君，趙桂榮，張振宇*

（吉林農業科技學院 農學院，吉林 吉林 132101）

水稻是我國三大糧食作物之一，種植面積和總產量分別占糧食作物面積和總產量的27.4%和36.1%[1]。近年來，中國的農田化肥投入量不斷增長，已成為全球最大的化肥生產和消費國，大量施用化肥能夠快速、有效地提高水稻產量，其在我國稻米增產中起到越來越重要的作用[2，3]。農民為了進一步提高產量，加大化肥的投入量，稻田過量施用化肥現象日益嚴重，長期大量施用化肥不僅造成土壤板結、理化性質變劣，土壤肥力下降，而且導致土壤、大氣、水體一系列環境負效應[4，5]。化肥中的氮施用到土壤中后，通過淋溶、揮發、徑流等途徑極易損失，降低了水稻的氮肥利用效率[6，7]。這種超過量的投入引發了諸多環境問題，尤其是中國北方的農業高度集約化地區，由于化肥的過度施用導致地表水體富營養化，河流湖泊污染狀況日趨嚴重。

研究表明有機無機肥配合施用有利于提高水稻產量和土壤肥力[7，8]。有機肥富含氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫等作物生長發育所需要的大中量營養元素和微量元素，同時富含有機物質等多種生長調節物質，能提高土壤有機質，增強土壤保水保肥能力，對改善農業生態環境有特殊的作用[9，10]。吉林省作為北方一季粳稻區，地處松遼平原腹地，農作物生長季節日照充足，成熟期晝夜溫差大，具有優越發展優質粳稻生產的自然條件。研究有機肥替代化肥對優質粳稻產量和經濟效益的影響，旨在明確有機肥替代化肥的最佳用量，為有機肥在水稻生產上合理施用提供理論基礎和技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料

供試品種采用吉林省中早熟品種通禾819，生育期131 d。

綠增有機肥料，有機質≥45%，有效活菌數≥0.2 億/g，總養分含純氮+ 磷（P2O5）+ 鉀（K2O）約為5%，符合NY525-2012 有機肥標準。

整個生育期使用化肥分別為：尿素（N46%）、過磷酸鈣（P2O546%）或磷酸二銨（N18%，P2O546%）、氧化鉀（K2O60%）。

1.2 試驗設計

試驗設4 個處理，（1）常規施肥處理：CK（不施用有機肥）；（2） 常規化肥施用量減量10%（NL1）；（3）常規化肥施用量減量20%（NL2）；（4）常規化肥施用量減量30%（NL3）。有機肥替代化肥處理施用量見表1。

表1 有機肥替代化肥處理施用量

4 月15 日左右播種，5 月25 日左右插秧，移栽葉齡3.5 葉左右。施肥量采用當地常規施肥用量，施純氮（N）15 kg/667 m2，氮肥分為基肥、蘗肥和穗肥三個時期的肥料施入，氮肥50%做基肥施入、30%做蘗肥施入、20%做穗肥施入，比例為5:3:2；施純磷（P2O5）8 kg/667 m2，磷肥做基肥一次施入；施純鉀（K2O）6 kg/667 m2，鉀肥60%做基肥施入、40%做穗肥施入。三次重復，病、蟲、草害防治及田間管理措施同正常生產田。

1.3 測定項目與方法

成熟期調查有效穗數和株高，考查穗長、每穗成粒數、秕粒數、千粒重等。收獲后自然風干，脫粒測定小區產量。

成熟期取樣儲藏3 個月后采用AN-700 型成份分析儀分析測定稻米品質，包括糙米率、精米率、整精米率、直鏈淀粉含量、蛋白質含量和食味值等，測定標準采用農業部NY147/88《米質測定方法》。根據結果分析株高、穗長、穗粒數、結實率、千粒重和產量的數據差異及其各因子與產量品質的相關性差異。

1.4 數據分析

利用Excel2010、DPS9.5 對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 有機肥不同替代量水稻農藝性狀差異分析

從表2 可見，隨著有機肥替代量的增加，水稻株高呈現上升趨勢，NL3 有機肥替代處理的株高最高，為106.3 cm。穗長、粒重和草谷比先增加后降低，NL2 有機肥替代處理的穗長最長，為20.3 cm，粒重最大，為206 g/m2,NL3 有機肥替代處理谷草比最低，為0.52。

表2 有機肥不同替代量水稻農藝性狀差異分析

2.2 有機肥不同替代量對水稻產量的影響

不同處理水稻產量NL2＞NL1＞CK＞NL3（圖1），分析表3 得出，NL1 有機肥替代處理較CK 增產2.33%，NL3 有機肥替代處理較CK 減產4.50%，NL2 有機肥替代處理水稻產量構成較均衡，水稻產量較CK 增加6.76%，可以達到最適替代體系高產模式。

表3 有機肥不同替代量水稻產量及其構成分析

圖1 有機肥不同替代量水稻產量差異比較

2.3 有機肥不同替代量對水稻米質的影響

從表4 可見，有機肥不同替代量處理間蛋白質在6.5～6.9，差異不明顯。有機肥不同替代量處理間直鏈淀粉含量在18.4～18.6，均高于CK。食味值在87 分左右，差異沒有達到顯著水平。綜上所述，有機肥不同替代量處理水稻品質差異不顯著。

表4 有機肥不同替代量對水稻米質的影響

2.4 有機肥不同替代量水稻葉片SPAD 值比較分析

不同處理間測定上三片葉SPAD 值取平均值，測定時分葉片倒一葉、倒二葉、倒三葉測定，計算上中下部位平均值，為此處理的SPAD 值。

如表5 所示，有機肥不同替代量處理與CK比較，隨著化肥用量的遞減，各生育時期SPAD 值均呈上升趨勢，差異較顯著。NL3 有機肥量最大，化肥用量最少，各生育時期SPAD 值最大。比較有機肥不同替代量處理生育時期SPAD 值變異系數，水稻葉片SPAD 值分蘗和齊穗期變化不大，分別為1.91%和1.96%，水稻成熟期變化最大，為7.44%；水稻葉片SPAD 值變異幅度成熟期＞齊穗期＞分蘗期。

表5 有機肥不同替代量水稻葉片SPAD 值比較分析

2.5 有機肥不同替代量水稻效益分析

由圖2 有機肥不同替代量水稻效益分析比較可知，稻谷按3.0 元/kg 售價計算，減去有機肥施用成本，有機肥不同替代量處理NL1 和NL2 效益分析較CK 不施用有機肥呈現正向上升趨勢，NL2效益最高，達到增收342 元/hm2，NL3 效益最低，減少收入1 064.1 元/hm2。可見有機肥替代氮肥節本增效作用在20%替代量之內較好，不但減少氮肥過量施用帶來的面源污染，還可以增加種稻農民經濟收入。

圖2 有機肥不同替代量水稻效益分析比較

3 結論與討論

目前，水稻減量施肥的研究頗多，主要圍繞有機肥替代，綠肥種植，施肥方式改進，緩釋肥應用等來減少化肥用量[11]。應用不同有機肥進行減量10%和20%化肥，水稻產量反而增加7%和5%[12]。歐盟和美國通過建立限量標準技術和一系列法律法規等方式來減量增質增效。經過測算，有機肥替代化肥潛力約為10%，研發新型肥料，主要包括有機、無機復合肥，約占10%-15%，利用智能機具可提高10%-12%。三項技術合計，未來可減施化肥養分30%-37%，從而實現減施化肥的目的[13]。從保護自然生態和人類生活環境及農業可持續發展角度出發，水稻施肥的發展方向應該是有機肥與化肥結合使用，這種施肥方法的特點是有利于生物氮的形成，減少氮的淋失，提高使用效率，對產量和品質提高并不矛盾[14]。國外研究表明，用有機氮替代50%的化肥，可提高水稻產量，如果采用農家肥加菌肥再結合化肥，農家肥配合氮磷鉀施肥是維持產量和土壤肥力最適合的方法，同時提高肥料利用率[15，16]。

本試驗針對東北稻區水肥利用程度差、稻田土壤質量下降、經濟回報率低等問題，以水稻品種為試材，通過有機肥替代部分化肥施用技術的研究表明，有機肥替代方式減少了化肥投入，其中，NL1、NL2 有機肥替代處理分別較CK 增產2.33%、6.76%。水稻群體結構得到顯著改善，耕地質量逐步提升，對穩定和擴大水稻種植面積，提高水稻種植效益，增加農民收入，保障糧食安全具有重要意義。