有機肥替代尿素對水稻氮素吸收利用和產量的影響

摘 要：針對江蘇省宿遷市水稻種植中存在的氮肥過量施加，導致氮肥利用率下降、氮肥淋失量增加、水稻產量下降等問題，通過開展田間試驗，研究有機肥替代尿素對水稻氮素吸收利用和產量的影響，以期探尋出水稻種植生產中最佳有機肥替代比例，促進區域水稻種植業綠色可持續發展。研究結果表明：較常規尿素施加處理相比，有機肥替代尿素處理均可顯著提升水稻對氮素的吸收利用能力、產量，在處理5即在當地常規尿素施用量為基礎上，75%有機肥替代尿素處理下水稻各項指標表現最優，水稻地上部植株吸氮量、氮素回收利用率、氮肥農學效率、氮肥偏生產力、單位面積有效穗數、穗粒數、千粒質量、結實率及產量分別為256.73 kg/hm²、33.28%、18.59 kg/kg、71.61 kg/kg、278.67萬穗/hm²、108.85粒/穗、24.65 g、74.83%及9 834.26 kg/hm²。

關鍵詞：水稻；有機肥；尿素；產量

中圖分類號：S511 文獻標志碼：B 文章編號：1674-7909（2023）19-73-3

0 引言

水稻（Oryza sativa Linn.）是禾本科一年生水生草本植物（目前已有多年生水稻品種），稈直立，株高在0.5～1.5 m（隨品種而異）。水稻是人類主要的糧食作物之一，具有悠久的耕種與食用歷史。水稻作為我國主要的糧食作物，其在促進農民增收、保障糧食安全、維護社會穩定等方面具有十分重要的意義［1-2］。但是近年來，隨著人口數量的不斷增加，人們對于糧食產量提出了更高的要求，這就不可避免地需要在水稻種植中投入大量無機氮肥。尤其無機化肥在我國大規模推廣使用以來，實際生產中的化肥投入量逐漸增加，而氮肥利用率卻在不斷下降，這就導致農業面源污染等問題逐漸加重，水稻產量和品質逐漸下降［2］。基于此，筆者針對江蘇省宿遷市水稻種植過程中存在的氮肥過量施加，導致氮肥利用率下降、氮肥淋失量增加、水稻產量下降等問題，通過開展田間試驗，研究有機肥替代尿素對水稻氮素吸收利用和產量的影響，以期探尋出水稻種植生產中最佳有機肥替代比例，促進區域水稻種植業綠色可持續發展。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗地概況

2022年在江蘇省宿遷市沭陽縣胡集鎮綠田向陽糧食種植家庭農場（東經118°70′45″，北緯34°02′69″）開展田間研究。該地區屬暖溫帶季風氣候區，四季分明，光照充足，年日照時間2 000 h以上，年平均氣溫14 ℃，年平均降水量850 mm，特別適宜水稻等糧食作物的生長。該試驗點0～20 cm土層土壤有機質質量分數為17.68 g/kg、全氮質量分數為1.65 g/kg、全磷質量分數為0.83 g/kg、全鉀質量分數為13.65 g/kg、速效磷質量分數為65.18 mg/kg，pH值為6.54。

1.2 試驗材料

供試水稻品種為南粳5718，是由江蘇省農業科學院糧食作物研究所和江蘇神農大豐種業科技有限公司選育的中晚熟水稻品種。供試尿素含氮量46%，磷肥為過磷酸鈣（含磷量12%），鉀肥為硫酸鉀（含鉀量52%），均由湖北源豐化工有限公司生產；供試有機肥為雞糞發酵有機肥（有機質含量≥45%，氮磷鉀總含量≥3%），由山東益九生物科技有限公司生產。

1.3 試驗設計

采用單因素隨機區組試驗設計，以當地常規尿素施用量210 kg/hm²為基礎，共設置6個處理，分別為：處理1，不施肥；處理2，當地常規尿素施加量；處理3，以當地常規尿素施用量為基礎，25%有機肥替代尿素；處理4，以當地常規尿素施用量為基礎，50%有機肥替代尿素；處理5，以當地常規尿素施用量為基礎，75%有機肥替代尿素；處理6，以當地常規尿素施用量為基礎，100%有機肥替代尿素。氮肥40%作基肥、20%作分蘗肥、40%作穗肥；磷肥、鉀肥施加量分別為180、135 kg/hm²，均50%作基施，50%作分蘗肥。每個處理設3次重復，共計18個小區，小區面積為30 m²（5 m×6 m）。2022年5月16日播種，6月18日移栽，水稻種植行距為30 cm、株距為20 cm，機插密度為16.7萬穴/hm²。除有機肥替代量不同外，其他田間管理措施一致。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 水稻植株氮含量的測定

在水稻成熟收獲期，每個處理選取3個0.24 m²（0.4 m×0.6 m）的樣方，將水稻植株帶回實驗室105 ℃殺青30 min，然后80 ℃烘干至質量恒定，記錄數據，粉碎后全部通過1 mm孔徑篩，采用H2SO4-H2O2消煮法、半微量凱氏定氮法測定全氮質量分數，然后計算水稻植株吸氮量、氮素回收利用率、氮肥偏生產力及氮肥農學效率等指標，計算公式同朱愛玲［3］、向開宏等［4］研究中的一致。

1.4.2 水稻產量及其構成因素指標的測定

2022年10月26日收獲水稻。在水稻收獲期，每個處理隨機選取2個2.00 m²（2.0 m×1.0 m）的小樣方，收割全部水稻，然后帶回考種，統計有效穗數、穗粒數、千粒質量、結實率等指標，最后計算水稻產量。

1.5 試驗數據統計與分析

使用Excel 2020軟件整理與分析試驗數據，SPSS23.0軟件進行相關性分析，采用最小顯著差數法（Least Significant Difference，LSD）進行顯著性分析，顯著性水平設定為α=0.05。

2 試驗結果與分析

2.1 有機肥替代尿素對水稻氮素吸收利用的影響

有機肥替代尿素對水稻氮素吸收利用的影響如表1所示。由表1可知，與常規氮肥施加處理相比，施加有機肥處理均可以顯著提升水稻地上部植株吸氮量、氮素回收利用率、氮肥農學效率、氮肥偏生產力。隨著有機肥替代尿素比例的增加，水稻地上部植株吸氮量、氮素回收利用率、氮肥農學效率、氮肥偏生產力表現為先上升后下降的趨勢，在處理5（以當地常規尿素施用量為基礎，75%有機肥替代尿素）下各項指標表現最優，分別為256.73 kg/hm²、33.28%、18.59 kg/kg、71.61 kg/kg。

2.2 有機肥替代尿素對水稻產量及其構成要素指標的影響

由表2可知，施加有機肥可以顯著提升水稻有效穗數、穗粒數、千粒質量、結實率、產量。與常規尿素施加相比，有機肥替代尿素處理均可顯著提升水稻產量及其構成要素指標，其中以處理5（以當地常規尿素施用量為基礎，75%有機肥替代尿素）下水稻產量及其構成要素指標表現最優，其中水稻單位面積有效穗數、穗粒數、千粒質量、結實率、產量分別為278.67萬穗/hm²、108.85粒/穗、24.65 g、74.83%、9 834.26 kg/hm²，與處理2（當地常規尿素施用量）相比，增幅分別為3.79%、9.75%、5.84%、4.89%、7.64%。

3 討論與結論

在作物種植生產中，如何應用適宜的栽培技術促進作物氮素吸收利用對于提升作物產量和品質至關重要［3］。此次研究發現，施加有機肥可以顯著提升水稻地上部植株吸氮量、氮素回收利用率、氮肥農學效率及氮肥偏生產力。與常規尿素施加處理相比，有機肥替代尿素處理均可顯著提升水稻對氮素的吸收利用能力，這與賈晴晴等［5］的研究結果一致。與無機氮肥相比，有機肥料含有豐富的礦質元素，改善了無機氮肥養分單一、容易流失等問題，同時有機肥含有益微生物，更利于土壤培肥，改善作物生長環境，提升作物對養分的吸收利用能力。有機肥含有豐富的有機質，有機質可以促進土壤團粒結構的形成，提高土壤溫度、保肥能力等，同時可以增強作物對營養物質的吸收能力，有利于作物高產［3，5-6］，這一點在上文（2.2）中也得到體現。此次研究發現，有機肥替代尿素處理均可顯著提升水稻產量及其構成因素指標，其中以處理5（以當地常規尿素施用量為基礎，75%有機肥替代尿素）表現最優，其中水稻單位面積有效穗數、穗粒數、千粒質量、結實率、產量分別為278.67萬穗/hm²、108.85粒/穗、24.65 g、74.83%、9 834.26 kg/hm²，與處理2（當地常規尿素施用量）相比，增幅分別為3.79%、9.75%、5.84%、4.89%、7.64%。同時研究發現，隨著有機肥替代尿素比例的增加，水稻地上部植株吸氮量、氮素回收利用率、氮肥農學效率、氮肥偏生產力表現為先上升后下降的趨勢，這與植株本身吸收氮素的能力有限有關［3］，具體原因還有待進一步探究。

綜上可知，在江蘇省宿遷市沭陽縣水稻種植生產中，有機肥替代尿素處理均可顯著提升水稻對氮素的吸收利用的能力、產量及其構成因素指標的形成，其中以75%有機肥替代尿素處理下各項指標表現最優。

參考文獻：

［1］楊德生，黃冠軍，李勇，等.水稻氮高效栽培技術、品種改良和生理機制研究進展［J］.華中農業大學學報，2022（1）：62-75.

［2］郭明亮.中國水稻氮過量對農藥用量的影響［D］.北京：中國農業大學，2016.

［3］朱愛玲.有機肥部分替代化肥對水稻生產的影響［J］.中國農業文摘-農業工程，2022（6）：39-44.

［4］向開宏，呂旭，舒川海，等.有機無機肥配施對精量穴直播水稻產量及氮素利用的影響［J］.中國農業科技導報，2022（9）：149-165.

［5］賈晴晴，董洋陽，張中華，等.有機肥替代化肥對水稻產量及氮肥利用率的影響初探［J］.上海農業科技，2019（6）：98-99.

［6］代小兵，李青山，張國斌.有機肥部分替代化肥對水稻產量及農藝性狀的影響［J］.湖北植保，2020（2）：37-38.