?有機肥氮替代化肥氮對水稻產質量及土壤養分的影響?

摘要：為了探討有機肥氮替代化肥氮對水稻生長和土壤肥力的影響，設置不施肥（T1）、常規施肥（T2）、優化施肥（T3）、有機肥氮替代15%化肥氮（T4）、有機肥氮替代30%化肥氮（T5）、等氮條件下有機肥氮替代15%化肥氮（T6）及等氮條件下有機肥氮替代30%化肥氮（T7）共7個處理進行田間試驗，研究有機肥氮替代化肥氮對水稻產量、產量構成、氮素利用效率、稻米品質以及土壤理化性質的影響。結果表明：與T3處理相比，有機肥氮替代化肥氮處理均顯著增加水稻產量，其中以T7處理效果最好；T5和T7處理的水稻有效穗數比T3處理分別顯著增加了10.9%和13.3%；與T3處理相比，T7處理的水稻偏生產力和氮肥農學效率均得到了顯著增加；與T1處理相比，施肥處理均顯著提高了水稻的整精米率，增加幅度為1.29～2.87個百分點；相比T3處理，T7可以顯著增加8.3%的水稻蛋白質含量；同時，與T3處理相比，T7處理會增加土壤堿解氮和有效磷含量。綜上，等氮條件下有機肥氮替代30%化肥氮是一種合理的施肥模式，適合推廣應用。

關鍵詞：有機肥氮替代化肥氮；化肥；水稻；產量；品質；土壤養分

中圖分類號：S143 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2024）07-0039-04

Replacing Chemical N Fertilizer by Manure Improves the Yield and Quality of Rice and Soil Fertility

ZENG Peng1，HU Dong-sheng2，LUO Xi-zhe1，ZHANG Hao-dong1，HUANG Meng-jiao1，XIE Gui-xian1，3

（1. College of Resources， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， PRC; 2. Jingzhou County Bureau of Agriculture

and Rural Affairs， Jingzhou 418400， PRC; 3. National Engineering Research Center for Efficient Utilization of Soil and

Fertilizer Resources， Changsha 410128， PRC）

Abstract： This study aims to investigate the effects of replacing chemical N fertilizer by manure on rice growth and soil fertility. Field experiments were carried out with seven treatments： no fertilizer （T1）， conventional fertilizer （T2）， optimized fertilizer （T3）， manure replacing 15% chemical N fertilizer （T4）， manure replacing 30% chemical N fertilizer （T5）， manure replacing 15% chemical N fertilizer under isonitrogen conditions （T6）， and manure replacing 30% chemical N fertilizer under isonitrogen conditions （T7）. The rice yield， yield components， nitrogen use efficiency， rice quality， and soil physicochemical properties in each treatment were determined. The results showed that compared with T3， replacing chemical N fertilizer with manure significantly increased the rice yield， and T7 had the best effect. Compared with T3， T5 and T7 increased the effective panicle number by 10.9% and 13.3%， respectively. Compared with T3， T7 increased the partial factor productivity and agronomic nitrogen efficiency of rice. Compared with T1， other treatments increased the head rice rate by 1.29%-2.87%. Compared with T3， T7 increased the rice protein content by 8.3% and it meanwhile increased the available nitrogen and available phosphorus in soil. In conclusion， replacing 30% chemical N fertilizer with manure under isonitrogen conditions is a fertilization mode suitable for application and popularization.

Key words： replacing chemical N fertilizer by manure; chemical fertilizer; rice; yield; quality; soil nutrients

引用格式：曾鵬，胡東升，羅熙哲，等. 有機肥氮替代化肥氮對水稻產質量及土壤養分的影響[J]. 湖南農業科學，2024（7）：39-42.

DOI：10.16498/j.cnki.hnnykx.2024.007.008

收稿日期：2024-03-20

基金項目：湖南省綠色種養循環農業試點項目（湘農聯〔2021〕50號）

作者簡介：曾鵬（1999—），男，湖南常德市人，碩士研究生，主要從事施肥技術研究。

通信作者：胡東升，謝桂先

水稻是我國的主要糧食作物，我國有超過三分之二的人口食用稻米[1]。為了提高產量，在水稻種植過程中，農民會大量施用化肥，但對有機肥的施用極少[2]。長期施用化肥會導致土壤質量下降[3]。同時，化肥的長期投入會降低作物抗逆性，也會增加作物感染病蟲害的幾率，進而降低農產品品質[4]。已有的研究結果表明，單施有機肥能提高土壤有機質含量，但是會導致養分供應緩慢，不能及時供給作物[5]，進而造成作物產量的降低。前人的研究結果表明，有機肥和無機肥配合施用在能培肥土壤的同時，也能維持作物的高產穩產[6]。此外，有研究發現有機肥部分替代化肥能夠有效促進土壤碳循環，提高土壤肥力，實現農作物可持續性高產[7]。在2015年，農業農村部提出了2020年全國化肥使用零增長計劃。因此，有機肥替代化肥這種合理的施肥模式勢在必行。項目團隊以湘南地區水稻為研究對象，以田間試驗為基礎，探討在有機肥氮替代不同比例化肥氮對水稻產量、品質和土壤養分的影響，以期為湘南地區水稻種植合理施肥提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2022年在湖南省靖州苗族侗族自治區渠陽鎮林源村進行，試驗田前茬作物為油菜。試驗區屬亞熱帶季風濕潤區，氣候溫和，年平均氣溫

16.8℃，熱量豐富，年活動積溫為4 976.1～6 165.8℃，

年平均降水量1 146.3～1 611.4 mm。

1.2 試驗材料

供試土壤為石灰巖發育的黃泥田，土壤的基本理

化性質如下：pH值為6.8，有機質含量為29.1 g/kg，堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別為150.36、16.3和120.61 mg/kg，全氮、全磷和全鉀含量分別為1.71、0.51和14.2 g/kg，陽離子交換量為17.8 cmol/kg，土壤容重為1.1 g/cm3。供試水稻品種為“耘兩優玖48”。供試有機肥為豬糞堆肥，N、P2O5和K2O含量分別為1.44%、1.88%和1.68%。化肥為尿素（N含量為46%）、過磷酸鈣（P2O5含量為16%）和氯化鉀（K2O含量為60%）。

1.3 試驗設計

試驗共設7個處理：不施肥（T1）、常規施肥（T2）、優化施肥（T3）、有機肥氮替代15%化肥氮（T4）、有機肥氮替代30%化肥氮（T5）、等氮條件下有機肥氮替代15%化肥氮（T6）、等氮條件下有機肥氮替代30%化肥氮（T7）。小區面積為20 m2（5 m×4 m），隨機區組排列，重復3次。T3、T4和T5處理的氮磷鉀施用量相等。T3、T6和T7處理的氮肥施用量相等，T6和T7處理有機肥磷鉀養分不折算，化學磷鉀肥施用量與T3處理相等。T2處理N、P2O5和K2O施用量分別為160、56和105 kg/hm2，T3、T4和T5處理N、P2O5和K2O施用量分別為150、54和112.5 kg/hm2。堆肥和磷肥全部作基肥；化學氮肥和鉀肥60%作基肥，40%作分蘗肥。水稻于2022年5月15日育秧，6月17日移栽，10月8日收割。水稻栽植株行距為20 cm×23.31 cm，栽植密度1.43萬株/667m2。其他栽培管理按照當地常規方法進行。

1.4 指標測定

1.4.1 水稻產量測定 在水稻收割前1 d每小區隨機

取10株水稻用于考種，小區單獨收割測定水稻產量。

1.4.2 水稻品質測定 （1）水稻蛋白質的測定。將稻谷用小型精米機和粉碎機加工成米粉后過100目篩，用于稻米品質測定。水稻全氮含量采用凱氏定氮法測定，全氮含量乘以換算系數5.95即為水稻蛋白質含量[8]。

（2）水稻出糙率和精米率的測定。取稻谷試樣100 g，在糙米機上脫殼，然后稱取糙米重量，用于出糙率的測定。出糙率（%）=糙米質量/稻谷試樣重量×100。將已稱重的糙米試樣放在碾磨機上碾磨5～10 min，使米皮去凈。然后取出精米，用直徑1.0 mm圓孔篩篩去米糠，待精米冷卻至室溫后稱出重量。精米率（%）=精米重量/稻谷試樣重量×100。

（3）稻米堊白粒率和堊白度的測定。將稻谷加工成大米，從大米試樣中隨機數取整精米100粒，揀出有堊白的米粒（粒數n）。堊白粒率（%）=堊白米粒數/100×100。再從揀出的堊白米粒中，隨機取10粒（不足10粒者按實有粒數取），將堊白米粒平放，正視觀察，逐粒目測堊白投影面積占整米粒投影面積的百分率，并計算其平均值，即為堊白米粒堊白大小的數值（%）。重復2次取平均值為堊白大小。堊白度（%）=米粒中堊白部位投影面積/米粒投影面積×100。

1.4.3 氮肥偏生產力和氮肥農學效率 根據施氮量計算氮肥偏生產力和氮肥農學利用率：氮肥偏生產力（kg/kg）=施氮區產量/施氮量，氮肥農學利用率（kg/kg）=（施氮區產量?不施氮區產量）/施氮量。

1.4.4 土壤養分測定 水稻收獲后，在每個小區按照“S”形采樣方法采集0～20 cm土壤樣品，經混勻風干過篩后測定土壤有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷和速效鉀含量[9] 。

1.5 數據統計與分析

采用Excel 2019進行數據處理，并通過SPSS 22.0來對各指標進行單因素方差分析。

2 結果與分析

2.1 有機肥替代化肥對水稻產量及氮肥利用率的影響

由表1可知，相比T1處理，各施肥處理均顯著增加了水稻產量（P＜0.05）。T2和T3處理的水稻產量差異不顯著。相比T3處理，有機肥氮替代化肥氮處理均顯著增加了水稻產量，提高幅度為6.1%～

49.6%，其中以T7處理效果最好。相比T1處理，各施肥處理均顯著增加了水稻的有效穗數；與T3處理相比，T5和T7處理的水稻有效穗數分別顯著增加了10.9%和13.3%。與T1處理相比，各施肥處理均顯著增加了水稻的穗粒數、結實率和千粒重，但是各施肥處理間差異不顯著。相比T3處理，T5和T7處理的水稻偏生產力分別顯著增加了15.5%和19.5%。與優化處理相比，T7處理的氮肥農學效率顯著增加了18.4%。

2.2 有機肥替代化肥對水稻加工品質的影響

從表2可知，相比T1處理，各施肥處理均顯著增加了水稻的糙米率（P＜0.05），其中以T7處理增加最為明顯，達到了10.51個百分點。各處理的精米率不存在顯著差異。與T1處理相比，施肥處理均顯著提高了水稻的整精米率，增加幅度為1.29～2.87個百分點。

2.3 有機肥替代化肥對水稻外觀和食味品質的影響

如表3所示，水稻的堊白度表現為T1處理最大，并且顯著高于各施肥處理，各施肥處理之間的堊白度沒有顯著差異（P＜0.05）。各處理的堊白粒率不存在顯著差異，表明施肥對水稻的堊白粒率沒有影響。相比T1處理，各施肥處理顯著增加了水稻中蛋白質含量。與T3處理相比，T7處理水稻中蛋白質含量顯著增加了8.3%，表明有機肥氮替代合理比例的化肥氮可以改善稻米的食味品質。

2.4 有機肥替代化肥對土壤養分的影響

由表4可知，各處理的土壤pH值和全鉀含量均不存在顯著差異（P＜0.05）。與T1處理相比，T7處理的有機質、全氮和全磷含量分別增加了28.3%、

13.6%和22.6%。相比T3處理，有機肥氮替代化肥氮處理的土壤堿解氮含量均得到顯著增加，其中以T5和T7處理的土壤堿解氮含量增加幅度最大。與T3處理相比，T5和T7處理的有效磷含量顯著增加了34.5%和38.0%。相比T2處理，T5和T7處理的土壤速效鉀含量顯著增加了59.1%和73.7%；此外，在氮肥施用量相等的情況下，各施肥處理的土壤速效鉀含量不存在顯著差異。綜上，有機肥氮替代化肥氮在一定程度上可以改善土壤質量，增加土壤養分含量。

3 討論與結論

研究結果表明，與優化施肥處理相比，有機肥氮替代化肥氮處理可以顯著增加水稻產量，這與田苗等[10]的研究結果一致，這是因為有機肥的施用會增加根系微生物的活動，促進水稻對養分的吸收轉化，提高水稻養分的積累和利用效率[11-12]，進而增加水稻產量。前人的研究結果也表明了有機肥替代化肥處理可以提高作物產量。侯紅乾等[13]研究表明有機無機肥配施處理的水稻產量均高于單施化肥處理，并且有利于提高水稻增產效果和穩產性能。有機肥替代化肥土壤氮素供應有很好的改善作用，并協調水稻氮素吸收過程，從而達到水稻穩產增產的效果[14]。此外，研究結果也表明，有機肥氮替代30%化肥氮和等氮條件下有機肥氮替代30%化肥氮處理的水稻有效穗數顯著高于優化施肥處理，這與Xie等[5]的研究結果一致。

經研究可知，相比優化施肥處理，有機肥氮替代化肥氮處理水稻的精米率和整精米率均不存在顯著差異，這與前人的研究結果一致，李冠男等[15]基于長期定位試驗結果表明，有機肥配施氮磷鉀肥和秸稈配施氮磷鉀肥處理的水稻精米率和整精米率均與氮磷鉀肥配施處理不存在顯著差異。研究結果表明，有機肥氮替代化肥氮處理水稻的堊白度和堊白粒率與優化施肥處理相比不存在顯著差異，這與前人的研究結果存在差異。在長期定位試驗上，相比氮磷鉀肥配施處理，有機肥配施氮磷鉀肥和秸稈配施氮磷鉀肥處理可以顯著增加水稻的堊白度和堊白粒率，這是因為有機肥施用或秸稈還田延緩了化肥的肥效，導致水稻生殖期土壤仍保持著較高的氮素含量，過高的氮素會增加稻米的堊白度，降低稻米的外觀和品質[15]。出現這種差異是因為研究屬于短期試驗，土壤中氮素含量還沒有得到顯著上升，因而對稻米的外觀品質還沒有造成明顯影響。與優化處理相比，等氮條件下有機肥氮替代30%化肥氮可以提高水稻的蛋白質含量，這表明有機肥氮替代化肥氮處理下養分的緩慢釋放會使水稻在重要的生長時期得到充足的養分供給[16]，更有利于水稻蛋白質含量的提高。

經研究可知，相比優化施肥，有機肥氮替代30%化肥氮和等氮條件下有機肥氮替代30%化肥氮處理的土壤堿解氮和有效磷含量均得到了顯著增加，這是因為在有機肥氮替代化肥氮的處理下，有機肥中的養分的釋放是一個緩慢進入土壤的過程[16]，因而在水稻收獲時，有機肥氮替代30%化肥氮和等氮條件下有機肥氮替代30%化肥氮處理的土壤堿解氮和有效磷含量有了明顯的提升。

綜上，與優化施肥處理相比，等氮條件下有機肥氮替代30%化肥氮處理不僅可以增加水稻產量和氮素利用效率，還可以提高水稻的蛋白質含量，此外，等氮條件下有機肥氮替代30%化肥氮處理也會增加土壤堿解氮和有效磷含量。因此在實際生產過程中，等氮條件下有機肥氮替代30%化肥氮更適合推廣和應用。

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（責任編輯：肖彥資）