有機(jī)肥連續(xù)替代部分化肥對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

摘 要：【目的】研究有機(jī)肥連續(xù)替代化肥對(duì)水稻產(chǎn)量的影響，探尋廣西賀州最適宜的水稻施肥模式?！痉椒ā恳浴坝窒銉?yōu)郁香”為試驗(yàn)品種，設(shè)置了不施肥、100%化肥、化肥減施25%、化肥減施50%、化肥減施75%、100%有機(jī)肥6個(gè)處理，比較了6個(gè)處理水稻產(chǎn)量、氮肥利用效率、品質(zhì)等指標(biāo)。【結(jié)果】有機(jī)肥連續(xù)替代化肥對(duì)水稻產(chǎn)量、氮肥利用效率及品質(zhì)存在顯著影響。【結(jié)論】綜合考慮多個(gè)因素，在化肥減施50%增施有機(jī)肥時(shí)，水稻產(chǎn)量、氮肥利用效率及品質(zhì)為最佳，是最適宜的賀州地區(qū)水稻施肥模式。

關(guān)鍵詞：有機(jī)肥；替代；化肥；水稻；產(chǎn)量；影響

我國是世界上最為重要的水稻生產(chǎn)及消費(fèi)國之一，1993年起我國水稻栽植化肥消費(fèi)量持續(xù)增長，截至目前我國已成為世界第一的化肥消費(fèi)大國[1-2]。但是，從實(shí)際情況來看，水稻產(chǎn)量并未隨著化肥施入量的增加而呈現(xiàn)出持續(xù)增長的趨勢(shì)，特別是近年來，部分地區(qū)水稻產(chǎn)量增速極慢，更有甚者處于未增長狀態(tài)[3]。由于化肥的大量施用，作物對(duì)化肥依賴性日漸提高，土壤內(nèi)積累了越來越多的有害物質(zhì)，這在很大程度上影響著作物生長的土壤環(huán)境[4]。因土壤內(nèi)有機(jī)肥施入量日漸減少，其有機(jī)質(zhì)含量逐漸降低，土壤理化性質(zhì)發(fā)生巨大變化，甚至表現(xiàn)為日漸惡化[5]。另外，過量施入化肥還嚴(yán)重威脅著外界生態(tài)環(huán)境，這進(jìn)一步影響著作物產(chǎn)量的提升，阻礙著農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[6]。在這樣的背景下，迫切需要探尋一種符合可持續(xù)發(fā)展要求的水稻施肥方式，以滿足國民糧食生長需求，改善外界生態(tài)環(huán)境[7]。

有機(jī)肥是由動(dòng)植物代謝體生成的一類肥料，含有豐富的動(dòng)物蛋白、有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等多種元素，具備綠色、天然、安全、肥效長的特性[8-9]。近年來，已有大量學(xué)者將有機(jī)肥應(yīng)用于作物栽培中，毛偉滔等[10]于2020—2021年在甘肅定西進(jìn)行了大田試驗(yàn)，設(shè)置了4個(gè)處理，發(fā)現(xiàn)適宜比例的有機(jī)肥替代化肥可有效調(diào)節(jié)冬小麥生長發(fā)育，優(yōu)化干物質(zhì)積累和耗水過程，提高籽粒產(chǎn)量和水肥利用效率，有機(jī)肥氮15%替代化肥氮可作為隴中旱地冬小麥全生物降解地膜綠色覆蓋栽培條件下實(shí)現(xiàn)小麥穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)、提質(zhì)增效的氮素管理模式；生兆平和王建鳳[11]在山東省棗莊市城頭鎮(zhèn)開展了溫室秋茬番茄生產(chǎn)商品用有機(jī)肥替代部分化肥的栽培試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)商品有機(jī)肥替代部分化作基肥有利于改善番茄的植株性狀，提高番茄產(chǎn)量，每667hm2施三元復(fù)合肥160kg、商品有機(jī)肥400kg作基肥，番茄每667hm2產(chǎn)量為6125kg、收益達(dá)22 374.35元，同時(shí)減少了20%的化肥用量；羅鋒等[12]設(shè)置了7個(gè)施肥處理，通過田間試驗(yàn)探究有機(jī)肥替代化肥對(duì)玉米產(chǎn)量及利用率的影響，發(fā)現(xiàn)在減少化肥施入量的同時(shí)補(bǔ)充有機(jī)肥，有利于玉米生長、產(chǎn)量增加，同時(shí)可提高玉米植株的肥料利用率，再按照常規(guī)施入量施入氮肥及鉀肥、磷肥減施10%、增施有機(jī)肥的條件下玉米產(chǎn)量最高，增產(chǎn)率達(dá)2.7%，氮、磷、鉀的肥料利用率分別提高了31.95%、61.81%、71.62%。目前，關(guān)于賀州地區(qū)水稻栽培兼顧作物產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分適宜的有機(jī)無機(jī)肥配比尚不清楚?；诖?，筆者以長期定位試驗(yàn)為依托，在化肥減施基礎(chǔ)上，選擇不同比例有機(jī)無機(jī)肥配施處理，探究提升水稻產(chǎn)量及品質(zhì)的最佳施肥方式，希望能夠?yàn)楫?dāng)?shù)睾侠硎┓侍峁┛茖W(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于廣西壯族自治區(qū)賀州市八步區(qū)仁義鎮(zhèn)三聯(lián)村高田垌，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫為19.9℃，平均降雨量為1700.78mm，日照時(shí)數(shù)為1166.7h。試驗(yàn)地土壤地形平坦、肥力中等，質(zhì)地為壤土，耕作層為21cm，pH值為6.3，含有機(jī)質(zhì)28.8g/kg、全氮1.73g/kg、有效磷30.2mg/kg、速效鉀83.5mg/kg、有效硼0.19mg/kg、有效鋅4.55mg/kg。

1.2 供試材料

供試作物為當(dāng)?shù)刂髟运酒贩N“ 又香優(yōu)郁香”。供試肥料為尿素（N 46%，由四川美豐化工股份有限公司提供），氯化鉀（K2O 60%，由中化化肥有限公司提供），過磷酸鈣（P2O5 12%，由廣西鹿寨化肥有限公司提供），有機(jī)肥以豬糞為主料、菌菇渣為輔料支撐（含N 1.5%、P2O5 2%、K2O 1.5%）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采取5年定點(diǎn)試驗(yàn)（2018—2022年），各中間試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)區(qū)組排列，共設(shè)置6個(gè)處理，3次重復(fù)。各處理具體施肥情況見表1。各試驗(yàn)小區(qū)面積為25.8m2（長6.0m、寬4.3m），有機(jī)肥、磷肥全部作基肥一次性施入，氮肥按照基肥﹕分蘗肥﹕穗肥=4﹕3﹕3的比例施用，鉀肥按照基肥與穗肥等比施用，移栽前施入基肥，8月11日、9月9日分別施入分蘗肥和穗肥。除施肥外，各處理其他管理措施一致。7月11日采用434孔塑盤半水育秧；7月28日人工拉線插秧（30cm×15cm），每公頃19.95萬蔸。

1.4 測量指標(biāo)及方法

1.4.1 水稻氮素積累及氮肥利用效率

2022年，在水稻齊穗期和成熟期，分別于各試驗(yàn)小區(qū)取樣3穴，將莖鞘、葉片及穗部分開，于105℃下殺青45min，烘干至恒重后稱重并保存。粉碎各樣品，過60目篩后測量各營養(yǎng)器官氮素含量[13]。按照下式計(jì)算水稻氮素積累及氮肥利用效率各指標(biāo)。

1.4.2 考種及計(jì)產(chǎn)

水稻于2022年10月28日成熟。在收獲前，各試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)取5穴稻株，調(diào)查有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、總穎花數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重等指標(biāo)。在各試驗(yàn)小區(qū)除去邊行后單收，計(jì)算產(chǎn)量。

1.4.3 稻米品質(zhì)

在收獲水稻后，風(fēng)干籽粒，待理化性質(zhì)穩(wěn)定后測定各品質(zhì)指標(biāo)。參照NY/T 2334-2013《稻米整精米率、粒型、堊白粒率、堊白度及透明度的測定 圖像法》測定整精米率、堊白度、堿消值等品質(zhì)指標(biāo)。粉碎籽粒過60目篩后，測量稻米直鏈淀粉含量[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)肥連續(xù)替代化肥對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

由表2可知，有機(jī)肥連續(xù)替代化肥對(duì)水稻有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、總穎花數(shù)、千粒重及稻谷產(chǎn)量影響顯著，對(duì)水稻結(jié)實(shí)率影響不顯著。從有效穗數(shù)情況來看，隨著有機(jī)肥替代量的增加，水稻有效穗數(shù)先增多后減少，由T1處理的260.93×104穗/hm2增加至T3處理的283.93×104穗/hm2，接著逐漸減少至T5處理的233.38×104穗/hm2，T2與T3兩個(gè)處理水稻有效穗數(shù)差異不顯著，其余處理差異顯著；水稻每穗粒數(shù)隨有機(jī)肥替代量的增加而先增加后減少，由高到低排序依次為T3處理（158.92粒）、T2處理（148.36粒）、T1處理（145.82粒）、T4處理（143.04粒）、T5處理（142.22粒）、CK處理（135.63粒），T1、T2、T4三個(gè)處理水稻每穗粒數(shù)差異不顯著，T1、T4和T5三個(gè)處理水稻每穗粒數(shù)差異不顯著；不同處理水稻總穎花數(shù)變化趨勢(shì)與有效穗數(shù)基本一致，CK處理最少（252.67×106朵/hm2），T3處理最多（347.17×106朵/hm2）；不同處理水稻結(jié)實(shí)率差異不顯著，整體在78.24%-80.35%之間，這可能是由于水稻結(jié)實(shí)率主要受灌漿條件的影響；不同處理水稻千粒重以T2處理為最大（22.16g），以CK處理為最小（19.48g），其余處理居中（差異不顯著，整體在21.07-21.66g之間）；不同處理水稻稻谷產(chǎn)量由高到低排序依次為：T3、T2、T1、T4、T5和CK處理，T3處理水稻產(chǎn)量分別較T2、T1、T4、T5和CK處理增加了10.09%、19.79%、23.26%、31.02%、60.89%。

2.2 有機(jī)肥連續(xù)替代化肥對(duì)水稻結(jié)實(shí)期氮素積累及轉(zhuǎn)運(yùn)特征

有機(jī)肥連續(xù)替代化肥對(duì)水稻結(jié)實(shí)期轉(zhuǎn)運(yùn)特征的影響，見表3。

由表3可知，有機(jī)肥連續(xù)替代化肥對(duì)水稻結(jié)實(shí)期氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率和貢獻(xiàn)率存在顯著影響。從轉(zhuǎn)運(yùn)量情況來看，T3處理最高，達(dá)到了58.23kg/hm2（與T2、T1處理差異不顯著）；T5處理最低，僅29.42kg/hm2（與CK處理差異不顯著）；從氮素轉(zhuǎn)運(yùn)率情況來看，CK、T2和T3處理差異不顯著，整體在52.86%-56.13%之間，明顯高于其余三個(gè)處理（T1、T4和T5處理水稻結(jié)實(shí)期氮素轉(zhuǎn)運(yùn)率差異不顯著，在42.62%-45.28%之間）；通過計(jì)算水稻結(jié)實(shí)期氮素貢獻(xiàn)率可以看出，T2和T3處理最高（二者差異不顯著，在51.87%-53.68%之間），T5處理最低（35.28%，與CK處理差異不顯著），其余處理居中。

2.3 有機(jī)肥連續(xù)替代化肥對(duì)水稻氮素利用率的影響

由表4可知，有機(jī)肥連續(xù)替代化肥對(duì)水稻氮素利用率影響顯著。隨著有機(jī)肥替代量的增加，水稻氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率呈持續(xù)增長的趨勢(shì)，氮素干物質(zhì)生產(chǎn)效率由T1處理的97.35kg/kg增長至T5處理的108.73kg/kg；水稻氮素稻谷生產(chǎn)效率隨有機(jī)肥替代量的增加而先升高、后降低，由T1處理的52.06kg/kg逐漸增長至T3處理的65.37kg/kg，接著降低至T5處理的62.58kg/kg；水稻氮肥表觀利用率隨有機(jī)肥替代量的增加而逐漸降低，由T1處理的35.97%逐漸降低至T5處理的13.31%；隨有機(jī)肥替代量的增加，水稻氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力兩個(gè)指標(biāo)均表現(xiàn)為先升高、后降低的趨勢(shì)，其中水稻氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力均是T3處理最高，分別達(dá)到了18.12kg/kg，53.26kg/kg，T3處理水稻氮肥農(nóng)學(xué)利用率分別較T1、T2、T4和T5處理高出了7.58kg/kg、4.68kg/kg、10.62kg/kg、12.52kg/kg；T3處理水稻氮肥偏生產(chǎn)力分別較T1、T2、T4和T5處理高出了7.58kg/kg、4.68kg/kg、10.63kg/kg、12.53kg/kg。

2.4 有機(jī)肥連續(xù)替代化肥對(duì)水稻稻米品質(zhì)的影響

有機(jī)肥連續(xù)替代化肥對(duì)水稻稻米品質(zhì)的影響，見表5。

由表5可知，不同處理水稻整精米率差異顯著，T1、T2、T3、T4和T5五個(gè)施肥處理水稻整精米率不存在顯著差異，在61.79%-66.76%之間，明顯高于CK處理的57.88%；T1處理水稻籽粒堊白度最高（2.44%），T5處理最低（2.06%），其中CK、T1與T2處理水稻籽粒堊白度差異不顯著，T2、T3與T4處理水稻籽粒堊白度差異不顯著；從消減值情況來看，由高到低排序依次為T2、T4、T3、T5、CK和T1處理，其中T2、T3、T4與T5處理水稻籽粒消減值差異不顯著，CK、T1、T3、T4和T5處理水稻籽粒消減值差異不顯著；T1、T2、T3、T4和T5五個(gè)施肥處理水稻直鏈淀粉含量差異不顯著，整體在16.85%-17.16%之間，明顯低于CK處理的18.54%。

3 討論與結(jié)論

將有機(jī)肥、無機(jī)肥按照適宜比例科學(xué)施入是一項(xiàng)提升水稻產(chǎn)量的科學(xué)措施[15]。謝桂先等[16]發(fā)現(xiàn)，將化肥與有機(jī)肥配合施入，能夠有效提高水稻產(chǎn)量，究其原因，主要是水稻有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)兩個(gè)指標(biāo)的提高。本研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥與化肥氮配施，除提升水稻有效穗數(shù)及每穗粒數(shù)外，還提升了水稻千粒重，這與前人研究結(jié)果[17]基本一致，在化肥氮減施50%配施有機(jī)肥時(shí)，水稻產(chǎn)量為最高。這可能是由于化肥肥效快，可促進(jìn)作物生長，而有機(jī)肥營養(yǎng)元素齊全，有助于培肥土壤，提升作物品質(zhì)，將有機(jī)肥和無機(jī)化肥配合施入可充分發(fā)揮化肥的瞬時(shí)作用和有機(jī)肥的耐久性，通過系統(tǒng)改善土壤理化性質(zhì)和供肥能力以提升農(nóng)作物的產(chǎn)量[18-19]。

水稻的生長離不開氮素，可以說在所有礦質(zhì)元素當(dāng)中，水稻對(duì)氮素的需求量最高，氮素利用情況直接決定著水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)[20]。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著化肥施入量的減少，有機(jī)肥施入量的增加，水稻氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力兩項(xiàng)指標(biāo)均表現(xiàn)為先升高、后降低，表明適宜比例的有機(jī)肥可促進(jìn)水稻對(duì)氮素的吸收與利用。

遺傳特性、氣候條件是影響水稻籽粒營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)，除此以外，外界營養(yǎng)物質(zhì)的多少、營養(yǎng)物質(zhì)不同組分的高低也決定著水稻產(chǎn)量和品質(zhì)[21]。研究表明，肥料中有機(jī)氮所占據(jù)比例越高，水稻味道、口感越佳，有機(jī)肥的施入具備良好的改善稻米品質(zhì)的特性[22]。與此同時(shí)，有機(jī)肥還有多種高級(jí)營養(yǎng)物質(zhì)，這些營養(yǎng)物質(zhì)在很大程度上有助于水稻植株生長，可提升籽粒各種營養(yǎng)物質(zhì)含量，因而可以認(rèn)為通過施入有機(jī)肥，能夠改善稻米加工品質(zhì)[23-24]。

綜上所述，有機(jī)肥連續(xù)替代化肥對(duì)水稻產(chǎn)量、氮肥利用效率和品質(zhì)存在顯著影響。綜合考慮多個(gè)因素，本文認(rèn)為在化肥減施50%增施有機(jī)肥時(shí)，水稻產(chǎn)量、氮肥利用效率和品質(zhì)為最佳，是最適宜賀州地區(qū)的水稻施肥模式。

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