化肥減量配施微生物肥對稻麥輪作養分吸收、周年產量和土壤養分的影響

胡鐵軍，張懷杰

(1.余姚市農業技術推廣服務總站，浙江 余姚 315400；2.余姚市陽明街道辦事處農業技術服務中心，浙江 余姚 315400)

冬小麥-單季稻輪作模式是浙江省一種重要的種植制度，浙江省種植面積約10萬hm2，但水稻和小麥均屬于高肥作物，加上農村勞動力不足和錯誤的施肥觀念，長期連作和大量化肥的施用，不僅導致土壤板結、肥力下降、環境污染等問題，而且會抑制作物對養分的吸收，加劇病蟲害的發生。微生物肥是以活性微生物的生命活動使作物得到所需養分的一種新型肥料，能解磷、解鉀、固氮，提高肥料利用率，同時因富含有機質，能有效補充土壤缺失的有機質，改良土壤團粒結構，增強保水保肥能力[1]。化肥配施微生物肥既可以通過微生物的作用增加土壤養分，緩解過量施肥帶來的土壤惡化，還能增產增收。當前微生物肥已經成為國家綠色農業發展戰略中必需的一項產品，探索化肥減量配施微生物肥的技術對當前改良土壤，減少農業面源污染，保障作物產量具有重要的意義。

目前，微生物菌肥在各地得到了廣泛的應用，各地的農業推廣部門在番茄[2]、棉花[3]、葡萄[4]、油菜[5]上進行了大量的試驗，結果均顯示，微生物肥具有良好的增產和改良土壤性狀的作用，但關于稻麥輪作的周年研究很少，且化肥減量配施微生物肥的效果研究更是鮮見報道，本研究通過微生物肥添加量和化肥減少量兩個變量來研究減量施肥和配施微生物肥對周年氮磷鉀養分的吸收，稻麥產量以及土壤養分的影響，以期為當地稻麥輪作區的化肥減量提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗品種和地點

試驗在浙江省余姚市嘉靈農機服務專業合作社基地(121°4′34.02″E、30°5′4.48″N)進行。供試小麥品種為揚麥20，單季稻品種為寧88，供試肥料為：45%洋豐復合肥、尿素(46%)，由當地農資公司提供；“金菌冠”微生物肥(有機質含量為45%，有效活菌數5億·g-1)，由山東金正大生態工程有限公司提供。供試土壤為青紫泥，基本理化性質為：pH 5.71，有機質含量16.3 g·kg-1，有效磷含量11.3 mg·kg-1，速效鉀含量93.0 mg·kg-1，堿解氮含量101.2 mg·kg-1。

1.2 處理設計

試驗設2個減少化肥處理，分別為減肥10%，減肥20%；3個微生物肥添加量處理，分別為1 200、1 500、1 800 kg·hm-2，共設8個處理，處理F1為空白處理，F2為常規施肥，F3為常規施肥量減量10%配施1 200 kg·hm-2微生物肥，F4為常規施肥量減量10%配施1 500 kg·hm-2微生物肥，F5為常規施肥量減量10%配施1 800 kg·hm-2微生物肥，F6為常規施肥量減量20%配施1 200 kg·hm-2微生物肥，F7為常規施肥量減量20%配施1 500 kg·hm-2微生物肥，F8為常規施肥量減量20%配施1 800 kg·hm-2微生物肥。每個處理設3個重復，小區面積約110 m2(11 m×10 m)，小區隨機排列。

小麥季2020年11月8日播種，2021年5月2日成熟，播種量為150 kg·hm-2，常規施肥量為基施洋豐復合肥600 kg·hm-2，小麥第一次追施尿素(12月15日)120 kg·hm-2，第二次追施尿素(2月19日)120 kg·hm-2，折合氮磷鉀施用量分別為194.4、96、90 kg·hm-2；水稻季2021年5月17日播種，6月17日移栽，11月20日收獲，基施洋豐復合肥600 kg·hm-2，追施尿素第一次(7月3日)150 kg·hm-2，第二次(8月20日)150 kg·hm-2，折合氮磷鉀施用量分別為222、96、90 kg·hm-2。

1.3 調查項目

每小區固定10叢為觀察對象，每7 d調查1次苗分蘗數，收獲成熟期測定產量、穂長、有效穗、穗粒數、總粒數、千粒重。

小麥播前和水稻收獲后分別采集混合土壤樣品，測有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀含量及pH值。用重鉻酸鉀容量法測定有機質含量；用堿解-擴散法測定堿解氮含量；用鉬藍比色法測定有效磷含量；用火焰光度法測定速效鉀含量；用電位法測定pH。籽粒和秸稈樣品放入烘箱中烘干至恒重，稱干重。用蒸餾滴定法測定植株全氮；用鉬銻抗比色法測定植株全磷；用原子吸收分光光度法測定植株全鉀[6]。

氮、磷、鉀相關指標計算方法[7]如下：植株氮(磷、鉀) 素總吸收量=Σ 植株各器官干重×氮(磷、鉀)含量。

1.4 數據處理與分析

使用Excel 2010 軟件進行數據處理；用SPSS 17.0 數據處理系統進行方差分析和顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對稻麥地面部分養分吸收量的影響

由圖1可知，在小麥季，施用微生物肥各處理地面部分氮元素吸收量范圍為97.6～114.6 kg·hm-2,比常規施肥增加11.8%～31.3%，均有顯著差異。磷元素吸收范圍為20.8～25.6 kg·hm-2，比常規施肥增加2.5%～26.1%，除F3和F6以外有顯著性差異。鉀元素吸收范圍為122.6～132.9 kg·hm-2，比常規施肥增加7.8%～16.9%，均有顯著性差異。

同一指標柱上無相同小寫字母表示組間差異顯著(P<0.05)。圖2同。圖1 不同處理下小麥地面部分NPK吸收量

由圖2可知在水稻季，F3～F8處理植株地面部分氮元素吸收量為112.5～142.2 kg·hm-2，比F2增加2.0%～28.9%，除F6和F8以外均有顯著性差異。磷元素變化范圍為26.8～32.5 kg·hm-2，增加2.3%～24.1%，除F4以外，其余處理與常規施肥相比均無顯著性差異。鉀元素變化范圍為163.5～172.1 kg·hm-2，增加1.1%～6.4%，與F4、F5、F7有顯著性差異。

可見，在稻麥輪作周年種植過程中，水稻和小麥各處理規律趨于一致，即便化肥減量10%～20%，配施微生物肥后植株氮磷鉀的吸收量仍高于常規施肥處理，均為F4處理最高，在化肥用量相同的基礎上，呈現先增后減的趨勢。

圖2 不同處理下水稻地面部分NPK吸收量

2.2 不同施肥處理對稻麥產量構成因子的影響

通過表1中小麥的考種結果可以看出，改變化肥用量，配合施用不同用量的微生物肥對有效穗，實粒數，千粒重有顯著性影響，而對穗長和總粒數無顯著影響。F3～F8在常規施肥減量10%的3個處理中，F4的各項經濟指標最好，和常規對照F2相比，有效穗、實粒數、千粒重分別增加5.2%、8.3%、5.9%。在常規施肥減量20%的3個處理中，F7的各項經濟指標最好，和常規對照F2相比，有效穗、實粒數、千粒重分別增加3.9%、6.4%、5.2%。

表1 不同處理對稻麥產量構成因子和產量的影響

通過水稻考種結果顯示，不同施肥處理對有效穗，穂長和總粒數無顯著影響，而實粒數和千粒重之間有顯著性差異，在化肥減量10%的3個處理中F4表現最佳，實粒數和千粒重比F2增加7.35%和4.44%。在化肥減量20%的 3個處理中F7表現最好，實粒數和千粒重比F2增加5.80%和2.82%。

可見配施微生物肥能提高稻麥的農藝性狀，在不同的處理中影響小麥產量的主要因素是有效穗，實粒數，千粒重，而影響水稻產量的主要因素是實粒數和千粒重。

2.3 不同施肥處理對稻麥產量的影響

從表1可知，與空白處理F1相比，小麥F2～F8處理呈顯著性差異，增產17.9%～25.2%。與常規處理F2相比，各化肥減量處理未顯示顯著性差異。

水稻處理F2～F8產量有顯著性差異，F4最高，F2最低。化肥減量處理比常規施肥F2增產2.6%～6.8%。在化肥減量10%的處理中產量從高到低為F4>F5>F3，平均產量為8 265.0 kg·hm-2，在化肥減量20%的處理中產量從高到低為F7>F8>F6，平均產量為8 239.9 kg·hm-2，且均呈現先增后減的情況，其中F4產量要高于F7。

從圖3可知，與空白F1相比，F2～F8處理稻麥周年產量均有顯著性差異，增產幅度為9.5%～16.7%。與常規施肥F2處理相比，除F6以外，其余處理均有顯著性差異，化肥減量10%的情況下，F4周年產量最高，化肥減量20%的情況下，F7周年產量最高，說明化肥減量10%～20%的情況下，配施微生物肥可以增加稻麥的產量，其中化肥減量10%同時配施微生物肥1 500 kg·hm-2的施肥模式產量最高，雖然對小麥產量不會造成顯著影響，但對水稻產量和稻麥的周年產量均有顯著提高。

柱上無相同小寫字母表示組間差異顯著(P<0.05)。圖3 不同處理對稻麥周年產量的影響

2.4 不同處理對稻麥收獲后土壤養分的影響

由表2可知，在小麥季,與F2相比，各施肥處理之間pH值略有下降，有機質和堿解氮有所增加，但無顯著性差異。有效磷增加5.3%～19.5%，速效鉀增加6.8%～26.2%，均為F5最高，與F2處理相比有顯著性差異，在化肥施用量相同的情況下，幾個處理之間差異也不明顯。

在水稻季，與常規施肥F2處理相比，各化肥減量處理有效磷提高3.0%～41.5%，除F3和F6處理以外，均有顯著性差異，F5處理有效磷含量最高。在化肥減量10%和減量20%的3個處理之間，隨著微生物肥的用量增加，速效磷的含量也逐漸上升。在微生物肥施用量相同的情況下，化肥減量10%的處理有效磷比減量20%的處理要高。

各施肥處理堿解氮含量比常規施肥F2處理提高8.3%～24.0%，速效鉀提高10.9%～25.6%，兩者除F3和F6處理以外，與F2處理均有顯著性差異，均為F5最高。在化肥施用量相同的情況下，堿解氮和速效鉀含量均隨微生物肥用量的增加而增加，但數據差異不顯著，等量微生物肥處理下也無顯著差異。

表2 不同處理對稻麥收獲后土壤養分的影響

各施肥處理有機質含量比F2處理增加3.4%～14.4%，只在化肥減量10%配施微生物肥1 800 kg·hm-2的情況下有顯著差異，減量10%處理有機質含量要略高于減量20%的處理。各施肥處理之間土壤pH值無顯著差異，F3～F8與F2處理相比呈下降趨勢。

3 小結與討論

提高氮磷鉀的吸收量有利于植株干物質的積累，從而提高產量。本研究中發現，稻麥種植過程中，化肥減施10%～20%后，通過施用微生物肥仍可以提高水稻和小麥氮磷鉀元素的吸收量，在化肥減量10%同時配施微生物肥1 500 kg·hm-2達到最大，與常規施肥相比有顯著性差異。

前人的研究表明，基施微生物肥可以促進小麥和水稻的生長，提高產量[8-9]，在本研究中也得到了進一步的證實。該研究還發現，在化肥減量10%～20%的情況下，施用微生物肥也能改善稻麥的經濟性狀，從而增加產量，在小麥中主要影響有效穗，實粒數，千粒重，而在水稻中主要影響因子為實粒數和千粒重。在化肥減量10%同時配施微生物肥1 500 kg·hm-2的施肥模式下，無論是小麥和水稻的單位面積產量還是輪作的周年產量均達到最高，雖然對小麥產量影響不明顯，但對水稻和稻麥的周年產量有著顯著提高。

微生物肥中含有的生物菌能分解土壤中被固定的，無法被植物吸收的氮磷鉀，且其本身含有大量的有機質，從而提高土壤的養分含量[10]。本研究的結果表明,配施不同用量微生物肥可以不同程度的提高作物收獲后土壤的有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀含量，且在化肥用量相同的情況下，隨著施用量的增加而增加，這與張國江等[11]研究結果相一致，結果還表明，化肥減量10%同時配施微生物肥1 800 kg·hm-2效果最好，除小麥收獲后土壤的有機質和堿解氮差異不明顯以外，其余和常規施肥相比均有顯著性差異。

因此，雖然土壤養分隨著微生物肥用量增加而升高，但由于植株吸收能力的限制，用量并非越大越好，化肥減量10%同時配施微生物肥1 500 kg·hm-2的施肥模式在稻麥輪作體系中具有更好的經濟效益，同時對耕地地力保育，減少化肥面源污染具有積極的意義，可以建議推廣應用。此外，本研究僅作為一年的試驗結果，長期施用后是否會對作物和環境產生其他影響還需要進一步試驗。