有機物料施用對水稻產量及經濟效益的影響

鄭仁兵　李敏

摘要 為明確江淮地區水稻生產上不同有機物料的施用效果，本研究通過設置不同種類有機物料田間小區試驗，以不施肥為對照（CK），在單施化肥（F）的基礎上，分析了秸稈還田（F+S）、施用生物炭（F+C）和種植紫云英（F+M）對水稻產量、構成要素、經濟效益及土壤養分的影響。結果表明，施肥顯著增加了水稻產量，增幅達43.58%～53.88%，有機物料施用較F增產4.21%～7.16%，從大到小排序為F+C>F+M>F+S，且F+C和F+M達到顯著性差異水平。施用有機物料通過提高水稻產量構成中的有效穗數和每穗粒數來提高水稻產量。從經濟效益考慮，施用有機物料水稻效益和產投比結果與產量效應一致。施用有機物料能夠顯著提高土壤有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀含量。綜合產量、產量構成、效益和土壤養分結果分析，在本試驗條件下，水稻有機物料施用效果排序從大到小依次為F+C>F+M>F+S。

關鍵詞 有機物料；水稻；產量；經濟效益；土壤養分

中圖分類號 S143.1? ?文獻標識號 A

文章編號 1007-7731（2023）10-0009-04

Effects of different organic materials application on the yield and economic benefits of rice

ZHENG Rinbin LI Min

（1Agricultural Technology Promotion Center Huoshan County， Huoshan Anhui 237200;

2Soil and Fertilizer Research Institute， Anhui Academy of Agricultural Sciences/Anhui Provincial Laboratory of

Nutrient Cycle， Resources and Environment， Hefei Anhui 230031）

Abstract To determine the effect of different organic materials on rice production in Jianghuai region， a field experiment was carried out to investigate the effects of application different organic martials on rice yield， components， economic benefits and soil nutrients by setting with five treatments including CK （no fertilizers）， F （fertilizer only）， on the basis of F， with straw returning （F+S）， biochar （F+C） and application of Chinese milk vetch （F+M）. The results showed that fertilization significantly increased rice yield by 43.58%-53.88%. Compared with F， the treatments of applying organic materials were increased yield by 4.21%-7.16% in the order of F+C>F+M>F+S， and there was a significant difference between F+C and F+M. Application of organic materials increased rice yield by increasing the number of effective panicles and the number of grains per panicle in rice yield components. The results of rice benefit and yield to input ratio of organic materials were consistent with the yield effect. Application of organic materials? increased significantly increase the contents of soil organic matter， available nitrogen， available phosphorus and available potassium. Based on the results of yield， its components， economic benefit and soil nutrient contents， the application effect of organic materials in rice was in the order of F+C>F+M>F+S in this area.

Keywords organic materials; rice; yield; economic benefit; soil nutrients

江淮地區雨熱同季，氣候條件與生產匹配度良好，是安徽省水稻主產區，對于保障全省水稻生產及糧食安全起到了至關重要的作用[1]。化學肥料具有養分釋放速率快、易損失的特點，稻田長期單一施用化肥不僅會造成肥料利用效率降低，還會造成稻田土壤理化性質持續變差，環境污染加劇[2]。

合理施用外源有機物料是提高土壤肥力的重要措施。安徽省主要糧食作物年均秸稈產量5 000 萬t，資源量巨大，秸稈富含多種營養元素，可以通過改良土壤結構和提高土壤肥力來提高作物產量[3]。生物炭具有孔隙發達、比表面積大、吸附性能強的特點，施入土壤后，能夠改善土壤結構，增加養分含量，促進吸收養分，進而增加水稻產量[4]。稻田普遍種植以紫云英為代表的豆科綠肥，生長過程中可以通過根瘤固氮、根系生長調控土壤酶活性，進而提高土壤養分有效性，而翻壓還田可為接茬水稻提供氮、磷、鉀養分供應[5]。有機無機合理結合可以取長補短，充分發揮兩者的優點，達到作物增產增效的雙贏目標。

本研究針對安徽省江淮稻區生產中不合理的施肥現狀，開展了水稻不同有機物料施用田間試驗，通過產量、產量要素及土壤養分指標變化的監測，明確不同有機物料施用對水稻產量、效益、土壤養分含量的影響，以期為本區域水稻可持續生產、土壤培肥提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于霍山縣農業科學研究所，地處31°22′18″ N，116°17′28″ E，海拔106 m。屬北亞熱帶濕潤季風氣候區，四季分明，季風顯著，雨量充沛，年平均氣溫15 ℃，年平均降水量1 400 mm，年平均無霜期220 d，平均日照時數2 146.8 h。供試土壤類型為潴育型水稻土，試驗開始前按“S”型10點采集0～20 cm基礎土壤，土壤化學指標測定結果：有機質22.60 g/kg、全氮1.41 g/kg、堿解氮92.00 mg/kg、有效磷15.20 mg/kg、速效鉀101.00 mg/kg、pH 5.50。供試田塊耕層厚度25 cm，地下水位常年為2 m，農田基本設施良好，灌排方便，交通便利。

1.2 供試材料

1.2.1 供試作物。水稻，品種為特優559，移栽密度27 萬穴/hm²。

1.2.2 肥料類型。化學肥料均為單質肥料，其中尿素為中鹽安徽紅四方股份有限公司生產（N 46%）；過磷酸鈣為銅陵化工集團有限公司生產的顆粒狀磷肥（P₂O₅12%）；氯化鉀為羅布泊鉀鹽有限公司生產（K₂O 60%）。有機肥為安徽省司爾特肥業股份有限公司生產。

1.3 試驗設計

試驗設不施肥（CK）、單施化肥（F）、單施化肥的基礎上秸稈還田（F+S）、單施化肥的基礎上增施生物炭（F+C）和單施化肥的基礎上前茬種植紫云英且水稻季翻壓還田（F+M）5個處理。小區面積50 m²（5 m×10 m），3次重復，隨機區組排列，區組內土壤、地形等條件保持相對一致。其中單施化肥用量：氮肥（N）180 kg/hm²、磷肥（P₂O₅）60 kg/hm²和鉀肥（K₂O）90 kg/hm²。生物炭和化學磷肥按不同處理小區用量一次性基施，人工施肥后翻耕入土15 cm。氮肥運籌按基肥∶分蘗肥∶穗肥5∶3∶2進行，鉀肥運籌按基肥∶穗肥7∶3進行。秸稈還田處理為秸稈全量還田，生物炭施用量為7 500 kg/hm²，紫云英為盛花期翻壓，翻壓量為22 500 kg/hm²。

試驗于2021年4月27日播種育苗，5月27日移栽，6月20日和7月26日分別追施分蘗肥、穗肥，9月28日收獲。病蟲草害防治按常規習慣進行。

1.4 樣品采集與測試分析

水稻考種樣品在成熟期先按小區隨機采集5穴樣，分別測定水稻產量構成中的有效穗數、穗粒數、千粒重和結實率；后按小區單打單收測實產。水稻收獲后按小區分別采集0～20 cm土壤樣品，風干磨碎后測定土壤養分指標。土壤有機質采用外加熱法測定，全氮采用凱氏法測定，有效磷采用比色法測定，速效鉀采用火焰光度法測定，堿解氮采用堿解擴散法測定，pH采用電極法測定[6]。

1.5 數據處理與分析

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 17.0進行數據計算和統計分析，采用鄧肯（Duncan）檢驗，且在P<0.05水平下進行；采用OriginPro 2017進行數據作圖。

2 結果與分析

2.1 有機物料施用對水稻產量的影響

不同有機物料施用對水稻產量的影響不同（圖1）。施肥顯著影響水稻產量，較不施肥對照水稻增產43.58%～53.88%。相對于單施化肥F處理，有機物料施用的各處理水稻產量均有一定程度的增加，增產量為333.4～566.9 kg/hm²，增產率為4.21%～7.16%，其中以F+C增產最高，F+M次之，與F均達到顯著性差異；F+S水稻有一定程度的增產，但兩者未達到顯著性差異水平。

2.2 有機物料施用對水稻理論產量及其產量要素的影響

從表1可以看出，施用有機物料更有利于提高水稻的理論產量和產量要素。施肥通過提高水稻產量構成要素來提高理論產量。施用有機物料較F一定程度上提高了有效穗數，增幅在3.57%～8.81%，與F+C和F+M達到顯著差異水平，以F+C最高。就每穗粒數而言，施用有機物料較F增幅在3.75%～6.85%，以F+C最高，F+C和F+M處理與其達到顯著性差異水平，以F+C增幅最高。結實率和千粒重各處理間無顯著性差異。從理論產量結果來看，施用有機物料較F顯著增產8.16%～16.38%，增產排序F+C>F+M>F+S。由此說明，有機物料施用主要通過促進水稻分蘗，提高有效穗數和每穗粒數來提高水稻產量。

2.3 有機物料施用對水稻經濟效益的影響

從表2可以看出，CK水稻產值最低，僅為14 307.2元/hm²，施肥有效增加了水稻產值和收益。與F相比，施用有機物料水稻產值增加4.21%～7.16%，表現為F+C＞F+M＞F+S，扣除化肥施用成本，收益分別增加5 002.5～8 504.2元/hm²，增收率4.30%～7.31%，收益排序為F+C＞F+M＞F+S。施肥處理的產投比，以F+C最大，F+M次之，F+S排第3位，F最小。

2.4 有機物料施用對土壤化學養分的影響

從表3可以看出，施肥能提高土壤有機質、全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀含量。施用有機物料與F相比，土壤有機質提高4.47%～6.31%，F+S和F+C處理與其達到顯著性差異，堿解氮顯著提高5.16%～7.74%，有效磷顯著提高7.49%～10.16%，速效鉀顯著提高10.31%～16.79%，土壤全氮無顯著性差異。

3 討論與結論

有機物料施用是影響水稻高效全體質量構建和產量的重要調控要素。本研究結果表明，與常規單施化肥相比，配施有機物料能夠提高水稻產量，這與杜舒陽等[7]的研究結果相似。秸稈還田、生物炭和綠肥翻壓還田提高水稻產量的原因可能在于：秸稈中含有C、N、P、K等營養元素，還田后不僅提高了土壤養分供應，還能提高土壤蓄水保墑能力，進而有利于水稻增產[8]。生物炭主要通過增加土壤碳庫，提高土壤pH來達到促進磷、鉀、微量元素的生物有效性[9]。紫云英翻壓還田可以提供大量元素營養供應，增加土壤礦質養分，從而提高水稻產量[10]。本試驗表明，不同有機物料施用對水稻的增效效果不同，生物質炭和紫云英翻壓還田的效果優于秸稈還田，且較F達到顯著性差異水平。其原因可能在于秸稈C/N比高，短期秸稈直接還田加速了微生物對土壤氮素固定，不利于水稻生長，導致水稻增產效果不明顯[11]。

單位面積有效穗數、每穗粒數、結實率和千粒重作為水稻產量構成要素，決定著水稻產量的高低。研究表明，秸稈還田、生物質炭、紫云英翻壓還田通過提高水稻產量構成中的有效穗和穗實粒數來提高水稻產量，這與本研究結果一致[12-13]。本研究結果表明，秸稈還田、生物炭、紫云英翻壓還田3種有機物料投入，均能提高土壤化學養分的含量，與F相比，土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀分別提高了4.47%～6.31%、5.16%～7.74%、7.49%～10.16%和10.31%～16.79%。這與前人的研究結果[13-14]有機物料施用提高土壤養分含量一致。

本試驗條件下，有機物料施用對水稻有一定的增產效果，生物質炭和紫云英翻壓還田水稻增產顯著。有機物料施用通過提高水稻產量構成中的有效穗數和穗粒數來提高產量，增加收益。有機物料施用能夠提高土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，從而達到培肥土壤的目的。另外，由于本試驗結果為短期試驗結果，為保證數據的科學性，今后還需對試驗進行長期定位監測。因地制宜施用有機物料，對于安徽江淮地區水稻合理施肥具有積極的促進作用。

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（責編：張宏民）