施用有機肥對浙東海島地區水稻產量及土壤肥力的影響

沈舟兵， 劉樂樂， 繆凱申， 鄭葉， 劉潔琪， 張浩， 楊梢娜

(1.舟山市普陀區農業工作站， 浙江 舟山 316100； 2.舟山市定海區農業技術推廣中心， 浙江 舟山 316000；3.岱山縣農業綜合服務中心， 浙江 岱山 316200； 4.舟山市農業技術推廣中心， 浙江 舟山 316021)

水稻是我國種植面積最大的糧食作物，其穩產增產對保障我國糧食安全起著至關重要的作用[1]。為實現水稻高產，農戶通常會大量施用化肥，而不合理的施用化肥會引發一系列的生態環境問題，如土壤酸化、土壤板結、水體富營養及溫室氣體排放等[2]。因此，在穩產增產的前提下，施用有機肥是一種較好的養分管理措施[3]。

施用有機肥能夠在一定程度上改善長期單施化肥對土壤和環境的負面影響[4]。有研究表明，長期施用有機肥不僅可以提高作物產量，還能改善土壤結構、提升土壤養分含量[5-6]。此外，與單施化肥相比，施用有機肥還可以提高作物的品質[3]。因此，本研究以浙江舟山海島區水稻為研究對象，探討施用有機肥對水稻產量、養分積累量、土壤pH值及土壤養分含量的影響，以期為浙江舟山地區單季稻生產上有機肥施用管理提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗開始于2018年，試驗地位于浙江省舟山市普陀區展茅街道。該地區為亞熱帶濕潤季風性氣候，年降雨量為1 427 mm，年氣溫為16.0 ℃，年日照為2 141 h。試驗地土壤類型為輕咸泥土，主要種植作物為水稻，種植方式為單季稻-休閑。試驗地基礎理化性質為pH 5.98、有機質30.6 g·kg-1、全氮 1.98 g·kg-1、堿解氮107.6 mg·kg-1、有效磷8.4 mg·kg-1、速效鉀89 mg·kg-1。

1.2 試驗設計

本研究共設置4個處理(表1)，分別為不施肥(CK)、常規施肥(CF)、常規施肥配施4 500 kg·hm-2有機肥(M1)、常規施肥配施9 000 kg·hm-2有機肥(M2)。每個處理3次重復，隨機區組排列。小區面積為30 m2，每個小區之間用水泥板隔開，水泥板高60 cm，埋入土壤30 cm。各小區獨立排灌。供試水稻品種為甬優1540，由寧波種子公司提供。氮、磷、鉀肥分別為尿素(N 46%)、過磷酸鈣(P2O512%)、氯化鉀(K2O 60%)，市售；有機肥為商品有機肥，來自寧波金穗有機肥有限公司；46%復合肥含N 20%、P2O512%、K2O 14%，47%復合肥含N 19%、P2O59%、K2O 19%。水稻于7月6日移栽、施基肥，7月13日追施分蘗肥，8月2日追施穗肥，11月12日收獲。其他田間管理措施按當地農戶習慣進行。

表1 各處理的肥料運籌

1.3 測定項目與方法

水稻成熟時采集水稻地上部樣品，每個小區隨機采集具有代表性的6篼水稻樣品，裝入尼龍網袋中，帶回實驗室。水稻植株樣品在105 ℃下殺青30 min，然后在75 ℃下烘至恒重。烘干的樣品人工脫粒分為籽粒和秸稈兩部分，分別稱重，記錄干物質重。用粉碎機粉碎后過0.15 mm篩，用于測定全氮、全磷和全鉀含量。每個小區采用單打單收進行測產，同時采用烘干法測定稻谷含水量。

水稻收獲后用土鉆(直徑5 cm)隨機取5個耕層土壤(0～20 cm)樣品，混合為一個樣品，裝入自封袋中。帶回實驗室后，挑去土壤中石塊和根系，過2 mm篩后分成兩部分：一部分土壤樣品在室內自然風干，用于測定理化性質；剩余部分在4 ℃保存，用于測定土壤銨態氮和硝態氮含量。

植物和土壤樣品理化性質檢測參考《土壤農化分析》。植株用H2SO4-H2O2消解后，全氮和全磷含量采用流動分析法測定，全鉀含量采用火焰光度法測定。土壤pH值采用玻璃電極法(土水比為1∶2.5)測定；土壤有機質采用重鉻酸鉀容量法(外加熱法)測定；全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀分別采用凱氏消解蒸餾滴定法、堿解擴散法、Olsen法和NH4OAC浸提-火焰光度法進行測定；土壤銨態氮、硝態氮采用流動分析儀進行測定。

1.4 數據處理

采用Excel 2016軟件進行數據處理，用SPSS 22.0對數據進行差異顯著性檢驗(LSD法)。

2 結果與分析

2.1 有機肥施用對水稻產量的影響

從表2中可以看出，與CK相比，施肥顯著提高水稻產量22.7%～46.9%。相較于CF處理，M1和M2的水稻產量分別增產14.0%和19.7%。施用高量有機肥(M2)的水稻產量為11 321 kg·hm-2，顯著高于施用低量有機肥(M1)的10 782 kg·hm-2。

表2 不同施肥處理對早晚稻產量的影響

2.2 有機肥施用對水稻養分吸收的影響

由表3可以得出，施用肥料顯著提高水稻氮、磷(P2O5)和鉀(K2O)的累積量。與CF相比，施用有機肥(M1和M2處理)的水稻籽粒氮、磷(P2O5)和鉀(K2O)累積量分別提高17.4%～30.5%、13.9%～30.8%和12.3%～32.4%。M2處理的水稻籽粒氮和鉀累積量顯著高于M1處理。M1處理的水稻秸稈養分(N、P2O5和K2O)累積量與CF相比無顯著差異，但M2處理的秸稈氮、磷和鉀累積量均顯著高于CF和M1處理。M1和M2處理的水稻氮、磷和鉀素總累積量相較于CF處理分別增加15.6%～33.2%、15.0%～36.7%和6.9%～21.0%。同時，M2處理的水稻氮、磷和鉀素總累積量比M1提高15.2%、18.8%和13.3%。

表3 不同施肥處理對早晚稻養分累積量的影響

2.3 有機肥施用對稻田土壤肥力的影響

由表4知，施用有機肥顯著提高土壤pH值，且有機肥施用量越大，效果越顯著。然而施用化肥不會影響土壤pH值。M1和M2處理的土壤有機質含量最大，均為32.4 g·kg-1，分別為CK和CF的1.2倍和1.1倍，差異達顯著水平。各施肥處理之間土壤全氮含量和堿解氮含量均沒有顯著差異，但都顯著高于CK。施肥可以顯著提高土壤無機氮含量。與CF相比，施用有機肥(M1和M2)分別提高土壤銨態氮和硝態氮含量14.0%～46.6%和55.7%～109.9%。CF處理的有效磷和速效鉀含量分別為9.9和85.7 mg·kg-1，與CK無顯著差異。M1和M2處理的土壤有效磷含量顯著高于CF處理，分別提高89.2%和107.5%。M2處理的土壤速效鉀含量為115 mg·kg-1，顯著高于CF處理的85.7 mg·kg-1。

表4 不同施肥處理對土壤肥力的影響

3 討論與小結

短期內大量施用化肥在一定程度上可以提高水稻產量，但是長期過量施用化肥會引起水稻減產、加重水稻病害，同時還會造成耕地質量下降[7]。施用有機肥是提高作物產量的一種有效養分管理措施[5,8]。在本研究中，與單施化肥相比，化肥配施有機肥顯著提高水稻產量14.0%～19.7%。厲寶仙等[2]研究發現，化肥配施有機肥(4 500～13 500 kg·hm-2)相較于單施化肥顯著提高水稻產量。在甬優1540上進行有機肥試驗，張衛興等[9]研究表明，化肥減量20%配施有機肥仍可以提高水稻產量。這說明本研究的化肥用量也可適當減量，但還需進一步的研究。本文研究顯示，施用有機肥能夠提高水稻氮、磷(P2O5)和鉀(K2O)累積量。這說明，化肥配施有機肥促進水稻養分的吸收利用，從而提高了水稻產量。

與CF處理相比，施用有機肥能夠提高稻田土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，這與前人研究結果一致[2,10]。本研究發現，施用有機肥還可提高土壤pH值，防止土壤酸化。王元元等[8]研究發現，長期施用有機肥提高了紅壤性水稻土的pH值，改良紅壤雙季稻土壤酸化問題。在稻麥輪作體系中，施用高量有機肥顯著提高土壤pH值[2]。在浙江單季稻上也得到了類似的結果，施用有機肥可以改良水稻土酸化問題，從而改善水稻生長環境[7]。施用有機肥提高了土壤養分含量，提高土壤pH值，進而促進水稻生長，最終提高水稻產量。

綜上所述，在舟山海島區水稻生產中施用有機肥可以顯著提高水稻產量，促進水稻對養分的吸收利用，提高水稻養分累積量。施用有機肥還可改善土壤酸堿度、提升土壤肥力。因此，施用有機肥是適宜舟山海島區水稻生產的一種養分管理措施。