有機肥部分替代化肥對水稻生長、產量和氮素吸收利用的影響

摘 要：在水稻種植過程中使用大量化肥，不僅會降低肥料利用率，還會對環境造成污染，影響水稻產業的可持續發展。為探索出適合連云港地區的化肥減量增效技術路徑，筆者于2023年進行了有機肥部分替代化肥的水稻栽培田間試驗。采用單因素隨機區組試驗設計，共設置5個處理。結果表明：與當地常規化肥施用量處理相比，有機肥部分替代化肥可顯著提高水稻收獲時的株高、產量和對氮素的吸收利用率，且以有機肥替代30%當地常規化肥處理下的各項指標表現最優。研究結果為江蘇省連云港水稻高產高效栽培技術的推廣應用提供理論依據。

關鍵詞：水稻；有機肥替代；生長特性；產量；氮素吸收利用

中圖分類號：S511 文獻標志碼：B 文章編號：1674-7909（2024）4-88-3

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.04.017

0 引言

水稻（Oryza sativa L.）為禾本科水生草本植物。水稻稈直立，葉鞘松弛、無毛，葉舌披針形，圓錐花序大型疏展、長約30 cm，穎果可食用，具有較高的營養價值［1］。水稻作為全球最重要的糧食作物之一，穩定水稻產量對維護當今世界糧食安全起到至關重要的作用［2］。受傳統種植方式的影響，種植戶在施用肥料時具有盲目性，隨著化學肥料施加量的日益增加，土壤耕層質量逐漸下降，產量和肥料利用率均呈現降低趨勢［2-3］。有機肥料是以有機物質（含碳元素的化合物）為主要原料，經發酵腐熟而成的肥料，能改善土壤結構，提高土壤肥力和土地生產力。為緩解因大量施加化學肥料而導致的農田地力下降、作物產量和肥料利用率提升受限、面源污染加重等問題，促進江蘇省農業實現綠色高質量發展，保障區域糧食安全，筆者在江蘇省連云港市開展田間試驗，探究有機肥部分替代化肥對水稻生長、產量和氮素吸收利用指標（吸氮量、氮肥農學利用率、氮肥偏生產力和氮肥肥效）的影響。試驗結果有助于江蘇省連云港地區水稻種植提供綠色高效的氮肥施用方案，從而促進農戶增收和區域農業實現可持續性發展。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

2023年4—10月，在江蘇省連云港市贛榆區海頭鎮李巷村水田地（東經118°93′78″，北緯34°85′64″）開展田間試驗。該地區海拔為5 m，屬暖溫帶海洋性季風氣候區，多年平均氣溫為13.2 ℃，無霜期為214 d，全年平均日照時數為2 532.9 h，年降水量為976.4 mm。試驗地0～20cm土層土壤理化性質見表1。

1.2 試驗材料

供試水稻品種為“徐稻9”；供試氮肥為尿素（N含量為46.3%），購自云南云天化工股份有限公司；供試磷肥為粒狀重過磷酸鈣（P2O5含量為12%），購自安陽磷肥股份有限公司；供試鉀肥為紅牛硫酸鉀（K2O含量為50%），購自德國鉀鹽集團；供試有機肥為純生物發酵有機肥（N-P2O5-K2O含量≥5%，有機質含量≥65%），購自根力多生物科技股份有限公司。

1.3 試驗設計

采用單因素隨機區組試驗設計，共設置5個不同處理，分別為CK處理（不施肥）、F1處理（常規化肥施加量）、F2處理（有機肥替代20%化肥）、F3處理（有機肥替代30%化肥）、F4處理（機肥替代40%化肥），各處理具體施肥量見表2。每個處理重復3次，共15個試驗小區，每個試驗小區的面積均為20 m2。為避免不同試驗小區之間相互影響，小區之間設置50 cm寬的邊界。采用等行距種植法來種植水稻，種植行距為25 cm，株距為20 cm，單苗插秧，種植密度約為18.75萬株/hm2。各處理除有機肥替代氮肥比例不同外，其他管理措施均保持一致。當地常規氮肥施用量為225 kg/hm2，磷肥施用量為300 kg/hm2、鉀肥施用量為150 kg/hm2。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 水稻收獲期株高測定

在收獲期，對每個處理隨機選定10株水稻，并用卷尺測量選定水稻的株高。

1.4.2 水稻收獲期氮素吸收利用指標測定

在水稻收獲期，對每個處理隨機選取3個0.5 m×0.6 m的小樣方，采樣后帶回實驗室，用烘箱在105 ℃下殺青30 min，在50 ℃下烘干至恒重，粉碎后全部過孔徑0.25 mm的篩子，用H2SO4-H2O2法消煮后，使用凱氏定氮儀來測定植株的全氮含量，并計算植株的吸氮量、氮肥農學利用率、氮肥偏生產力和氮肥肥效，計算方法參照參考文獻［3］。

1.4.3 水稻產量及其構成要素指標測定

在水稻收獲期進行田間調查，對每個處理選取1 m×1 m的樣方，統計樣方內的水稻穗數、穗粒數、千粒重等，并對水稻產量進行測定。

1.5 試驗數據統計與分析

利用Excel 2018軟件對數據進行整理，利用DPS軟件進行方差分析，采用LSD法對各處理進行多重比較（Plt;0.05）。

2 結果分析

2.1 有機肥部分替代化肥對水稻收獲期株高的影響

有機肥部分替代化肥對水稻收獲期株高的影響見表3和圖1。由圖1和表3可知，不同有機肥部分替代化肥處理下水稻收獲期株高為89.65～109.94 cm，以有機肥替代30%化肥處理的株高最高，不施肥處理的株高最低。其中，有機肥部分替代化肥下的株高均顯著高于當地常規化肥施加量處理。

2.2 有機肥部分替代化肥水稻氮素吸收利用的影響

有機肥部分替代化肥對水稻氮素吸收利用的影響見表4。由表4可知，有機肥部分替代化肥可顯著促進水稻對氮素養分的吸收和利用，不同處理下水稻生長季吸氮量表現為F3gt;F4gt;F2gt;F1gt;CK，氮肥回收利用率、氮肥偏生產力和氮肥肥效表現為F3gt;F4gt;F2gt;F1，且不同處理間差異性顯著，均顯著高于常規化肥施用處理。

2.3 有機肥部分替代化肥對水稻產量及其構成要素的影響

有機肥部分替代化肥對水稻產量及其構成要素的影響見表5。由表5可知，在不同處理下，水稻有效穗數、穗粒數、千粒重和產量的差異性顯著。水稻有效穗數、穗粒數、千粒重和產量均在有機肥替代30%化肥處理下的效果最優，分別為277.63萬穗/hm2、104.35粒/穗、24.3 g/1 000粒和9 937.72 kg/hm2，較當地常規化肥施用處理的增幅明顯，增幅分別為4.85%、9.66%、2.83%和8.69%。

3 結論

在作物生長發育過程中，采用適宜的栽培技術可促進作物地上部分的生長發育，有利于干物質積累［4］。水稻生長特性指標受栽培品種、施肥量和施肥類型等因素的影響，有機肥部分替代化肥可顯著提高水稻收獲期株高。其中，以有機肥替代30%化肥處理的株高最高。這說明有機肥替代部分化肥更有利于植株地上部分生長發育，與龔明強［5］的研究結果一致。同時，研究發現，與常規化肥施用處理，有機肥部分替代化肥更有利于作物對養分的吸收利用和產量的提高，這與黃文等［6］的研究一致。黃文等［6］的研究結果表明，與常規尿素施用處理相比，有機肥替代尿素處理可顯著提高水稻對氮素的吸收利用能力，并提高水稻產量，75%有機肥替代尿素處理下的水稻各項指標表現最優，這與此研究的研究結果略有出入。筆者經研究發現，有機肥替代30%化肥處理下各指標表現最優，水稻吸氮量、氮肥農學利用率、氮肥偏生產力、氮肥肥效、有效穗數、穗粒數、千粒重和產量分別為215.67 kg/hm2、31.29%、71.97 kg/kg、20.04 kg/kg、277.63萬穗/hm2、104.35 粒/穗、24.32 g和9 937.72 kg/hm2。這是因為有機肥料不僅能提供作物生長所需的養分，還可改良土壤，從而促進作物高產穩產，并能提高肥料的利用率，降低生產成本。充分合理利用有機肥料，能增加作物產量、培肥地力、改善農產品品質、提高土壤養分的有效性［7］。

綜上所述，在江蘇省連云港水稻生產過程中，用有機肥替代30%化肥能顯著提升水稻生長季葉面積指數、收獲期株高、對氮素吸收利用率和產量，可作為江蘇省連云港水稻高產高效栽培技術進行推廣應用。

參考文獻：

［1］安紅梅，楊雪嬌，蔣小東.化肥減量配施有機肥對水稻產量的影響［J］.特種經濟動植物，2022（10）：31-33.

［2］羅強鑫.不同有機肥施用量和種植密度對有機栽培水稻產量形成與稻米品質的影響［D］.貴陽：貴州大學，2021.

［3］謝慧敏.化肥減量與部分替代對水稻生長與養分利用的影響［D］.南寧：廣西大學，2021.

［4］孫志祥，李敏，韓上，等.有機肥部分替代化肥和秸稈還田對雙季稻產量、養分吸收及土壤肥力的影響［J］.安徽農業大學學報，2020（6）：1012-1016.

［5］龔明強.有機肥料替代部分無機肥使用對水稻產量與肥料利用率的影響［J］.安徽農業科學，2023（10）：130-133，138.

［6］黃文，李金錦.有機肥替代尿素對水稻氮素吸收利用和產量的影響［J］.鄉村科技，2023（19）：73-75.

［7］陳香碧，胡亞軍，秦紅靈，等.稻作系統有機肥替代部分化肥的土壤氮循環特征及增產機制［J］.應用生態學報，2020（3）：1033-1042.