有機肥替代部分化肥對水稻產量及土壤有機碳組分的影響

土壤有機碳是農田土壤重要的組成部分，可分為活性有機碳和穩定性有機碳。土壤活性有機碳穩定性較差，易被土壤微生物分解利用，可作為反映土壤質量改變的指標。因此，了解土壤有機碳組分對探討不同農田管理措施對于提高土壤質量具有重要意義。施用有機肥是支撐“兩減”行動的有效措施，相關研究表明，有機肥替代部分化肥，可以在保證作物產量的同時，減少施肥過量導致的環境污染問題。然而，有機肥替代部分化肥如何改變土壤有機碳組分相關的研究較少。因此，通過研究有機肥替代部分化肥對水稻產量及土壤有機碳組分的影響，探討適宜的有機肥替代比例，為當地水稻有機肥替代化肥減肥增效提供數據支撐和科學依據。

一、材料與方法

（一）試驗地點與材料

試驗地選擇在鹽城市鹽都區七星農場（東經119°48'42.985\"，北緯33°17'1.400\"）。水稻品種為南粳9108。供試肥料為尿素N 46%，過磷酸鈣 P2O5 12%，氧化鉀K2O 60%，干雞糞有機肥（N∶P2O5∶K2O=2.1%∶2.0%∶1.8%）。試驗田基礎土壤理化性狀為：容重 1.31 g·cm-3、有機質15.13 g·kg-1、全氮1.10 g·kg-1、堿解氮85.4 mg·kg-1、速效磷20.12 mg·kg-1、速效鉀99.2 mg·kg-1。

（二）試驗設計

試驗共設6個處理，處理1為習慣施肥：每667m2施用N、P2O5、K2O分別為22.9 kg、6.8 kg和6.8 kg；處理2為配方施肥：每667m2施用N、P2O5、K2O分別為19.0 kg、7.4 kg和7.4 kg；處理3為80%化肥氮+20%有機氮：有機肥替代化肥氮20%；處理4為70%化肥氮+30%有機氮：有機肥替代化肥氮30%；處理5為60%化肥氮+40%有機氮：有機肥替代化肥氮40%；處理6為50%化肥氮＋50%有機氮：有機肥替代化肥氮50%。有機肥替代化肥氮與配方施肥處理的氮磷鉀保持一致，不足部分用單質磷鉀肥補充。每個小區面積為56 m2，長8 m，寬7 m，隨機排列，重復3次。小區田埂用塑料膜覆蓋，并埋至田埂下20 cm，防止串水串肥，各小區均設置獨立的進排水口。氮肥分4次施用，基肥25%、分蘗肥25%、拔節肥20%、穗肥30%，所有磷鉀肥基肥一次性施用。有機肥替代化肥處理一次性基施。除施肥外，各個小區其他田間管理措施相同。2023年7月9日施肥后翻地灌水，11日移栽。8月10日施分蘗肥，8月20日施拔節肥，9月4日施穗肥。田間管理同常規。

（三）樣品采集與指標測定

土壤樣品：試驗前后用不銹鋼土鉆按“S”法采集0～20 cm的混合土樣，按照《土壤檢測》（NY/T1121）系列標準測定土壤pH、有機質、全氮、有效磷、速效鉀、有機碳組分及相關酶指標。產量及產量構成：全部現場實收測產，每個小區隨機取長勢均勻的20個穗用于考種，測定有效穗數、每穗粒數、結實率和千粒質量。產量和千粒質量標準含水量為13%。

二、結果與分析

（一）有機肥替代部分化肥對水稻產量的影響

由表1可知，常規施肥和配方施肥的產量無顯著差異，每667 m2平均產量為606.7 kg。有機肥替代30%化肥氮時，每667 m2產量最高為613.3 kg，與配方施肥產量無顯著差異，但是減少了化肥的施用。隨著有機肥的增加，產量有下降趨勢，穗數、實粒數和千粒質量都有下降趨勢，可能是過多的有機肥替代，導致有機養分礦化緩慢，不能及時滿足作物對養分的需求。

（二）有機肥替代部分化肥對土壤理化性狀的影響

由表2可知，收獲期，配方施肥和常規施肥土壤理化性狀無顯著差異，pH、容重、有機質、全氮、堿解氮、速效磷和速效鉀分別平均為6.5、1.29 g·cm-3、15.73 g·kg-1、1.14 g·kg-1、91.88 mg·kg-1、21.59 mg·kg-1、106.94 mg·kg-1。隨著有機肥替代量的增加，土壤容重有下降的趨勢，有機質、全氮含量則有上升的趨勢。堿解氮、速效磷和速效鉀有下降的趨勢，其主要原因可能是有機質的增加減少了化肥的投入，減少了速效養分的殘留。另外，有機肥施入改善了土壤微生物環境，促進土壤速效養分的固定，從而減少速效養分含量。

（三）有機肥替代部分化肥對土壤有機碳組分的影響

由表3可知，與常規施肥相比，配方施肥的土壤有機碳組分變化不明顯，ROC（土壤易氧化有機碳）、DOC（土壤可深性有機碳）、MBC（土壤微生物有機碳）、POC（土壤顆粒有機碳）和MAOC（礦物結合態有機碳）含量分別平均為1.4 g·kg-1、66.4 mg·kg-1、64.7 mg·kg-1、3.3 g·kg-1和5.2 mg·kg-1。有機肥替代化肥能夠明顯增加土壤有機碳各組分，且隨著有機肥替代比例的增加而逐漸增加。

由表4可知，各個處理產量、土壤養分及土壤有機碳組分指標間的相關性分析表明，水稻產量與土壤有機碳各組分間存在顯著性負相關關系，其主要原因可能是隨著有機肥替代比例的增加，土壤有機碳有顯著增加趨勢，而水稻產量則有明顯的下降趨勢，從而表現出有機碳與產量間的負相關關系。因此，在有機肥替代化肥的措施中，要重視適度替代，才可以實現減肥增效。另外，隨著有機碳含量的增加，土壤活性有機碳及顆粒有機碳的比例也隨之增加，在提高土壤有機碳的同時如何提高土壤有機碳的穩定性，促進固碳、培肥和減肥協同發展有待深入研究。

三、結語

常規施肥和配方施肥的產量差異不顯著，每667 m2產量分別為601.7 kg和611.7 kg。有機肥替代30%化肥氮時產量最高為613.3 kg，與配方施肥產量無顯著差異，但是減少了化肥的施用。隨著有機肥替代比例的增加，水稻產量及產量構成都有不同程度下降，可能是過多的有機肥替代，導致有機養分礦化緩慢，不能及時滿足作物對養分的需求。

隨著有機肥替代比例的增加，收獲期表層土壤有機質、全氮含量則有上升的趨勢。堿解氮、速效磷和速效鉀有下降的趨勢。究其原因，一方面，可能是有機質的增加減少了化肥的投入，減少速效養分的殘留；另一方面，有機肥施入改善了土壤微生物環境，促進土壤速效養分的固定，從而減少速效養分含量。

總之，在應用有機肥替代化肥措施中，要重視適度替代，才可以實現減肥增效。另外，在施用有機肥替代化肥提高土壤有機碳的同時，需要考慮如何提高土壤有機碳的穩定性，進一步促進固碳、培肥和減肥協同發展。

作者簡介：徐洪勝（1969—），男， 江蘇鹽城人， 本科，高級農藝師，主要從事耕地質量保護與提升、科學施肥研究。

通信作者：王桂良（1983—），男，江蘇泰州人，博士，講師。