不同肥力水平下有機肥部分替代化肥對土壤及水稻生長的影響

摘要" 為分析不同肥力水平下有機肥替代部分化肥對土壤養分及其水稻生長的影響，本試驗設置低、中和高3種肥力水平地塊進行水稻15%有機肥替代部分化肥試驗，測定有機質和堿解氮等養分，及水稻千粒重、分蘗數和株高等指標，分析養分吸收和肥料投入與產出情況。結果表明，土壤養分方面，與常規施肥相比，15%有機肥替代在中肥力水平地塊上有效磷含量提高24.22%，在高肥力地塊上速效鉀含量明顯增加27.71%；產量方面，在低、中和高肥力水平地塊上的水稻千粒重和產量分別增加0.60、0.51和0.94"g與29、143和55"kg/hm2；養分利用方面，3種肥力水平地塊上，15%有機肥替代的稻草全鉀含量較常規施肥分別提高78.08%、28.85%和29.44%；經濟效益方面，15%有機肥替代節約肥料成本187.4元/hm2，產值平均增加196.7元/hm2。綜上，在低、中和高肥力地塊上可采取15%有機肥替代化肥的施肥方式，對土壤養分增加和水稻增產具有益處。本研究為化肥減量及水稻綠色生產提供參考。

關鍵詞" 有機肥替代；水稻；土壤肥力；養分利用

中圖分類號" S511"""""" 文獻標識碼" A"""""" 文章編號" 1007-7731（2025）01-0028-05

DOI號" 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.01.007

Effects of partial substitution of organic fertilizer for chemical fertilizer on soil and rice growth under different fertility levels

Abstract" To analyze the effects of organic substitution of partial fertilizers on soil properties and rice growth under different fertility levels， a experiment for rice to replace chemical fertilizers with 15% organic fertilizer with low， medium， and high fertility levels was conducted. Nutrients such as organic matter and alkaline nitrogen， as well as indicators such as 1 000-grain weight， tiller number， and plant height of rice were measured to analyze nutrient absorption and fertilizer input and output. The results showed that， in terms of soil nutrient， compared with conventional fertilization， 15% organic fertilizer substitution increased the effective phosphorus content by 24.22% in medium fertility plots， significantly increased the available potassium content by 27.71% in high fertility plots; yield aspect， 1 000-grain weight and yield of rice increased by 0.60， 0.51， and 0.94 g and 29， 143， and 55 kg/hm2， respectively， in plots with low， mediom and high fertility levels; nutrient utilization aspect， the total potassium content of rice straw increased by 78.08%， 28.85%， and 29.44% compared with conventional fertilization on plots with 3 fertility levels， respectively; economic benefits aspect， 15% organic fertilizer substitution saved fertilizer costs by 187.4 yuan/hm2， and the average output value increased by 196.7 yuan/hm2. In summary， the use of 15% organic fertilizer instead of chemical fertilizers could be beneficial for increasing soil nutrients and rice yield in low， medium， and high fertility plots. The research provides references for reducing fertilizer usage and promoting green rice production.

Keywords" organic fertilizer substitution; rice; soil fertility; nutrient utilization

化肥施用對于保障農業生產、促進農業可持續發展具有重要意義[1]?；实牟划斒┯脮е伦魑餃p產，同時可能造成土壤酸化、水土流失等問題[2]。因此，開展水稻等重要糧食作物化肥減量研究，不僅是提升農業可持續性的需要，也是實現環境保護和生態文明建設的必然選擇[3]。水稻作為一種重要的糧食作物，生長過程中施用化肥較多。隨著環境保護意識的增強和農業可持續發展的需求，在水稻生產中利用有機肥替代化肥的研究逐漸增多。有機肥含有腐植酸、有機質和多種微量元素，有機肥替代部分化肥不僅能夠快速提供作物生長所需的氮磷鉀養分，而且可以補充其所需的微量元素[4]。有機肥的施用在消納有機廢棄物的同時，可改善土壤環境，促進養分循環，推動農業綠色發展[5]。梅婷婷等[6]研究表明，采取減施50%化肥配施有機肥，水稻產量較單施氮磷鉀肥不會大幅下降，但對水稻氮肥利用率產生一定影響。邱詩春等[7]探究不同有機肥施用量對水稻產量及其構成因素的影響，結果表明，當秸稈類有機肥施用量為2 500"kg/hm2時，能夠明顯增加水稻產量，提高水稻凈光合速率。盡管有機肥替代化肥在水稻生產中表現出諸多益處，如改善土壤健康、降低環境負荷及提升農產品質量等，但在實際應用中仍面臨成本、技術等方面的挑戰，同時在不同肥力的土壤上施用有機肥的效果也存在差異[8-9]。本研究通過田間試驗，測定不同肥力水平下有機肥部分替代化肥后有機質和堿解氮等養分及水稻千粒重、分蘗數和株高等指標，分析養分吸收和肥料投入與產出情況，為化肥減量及水稻綠色生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及材料

試驗點位于浙江臨海永豐鎮，121.029 584°E，28.873 419°N，屬亞熱帶季風氣候型，溫暖濕潤、四季分明。選擇3種肥力的土壤進行有機肥部分替代化肥試驗，不同肥力地塊土壤理化性質為pH 5.31～5.77，有機質含量13.64～30.81g/kg，堿解氮含量116.10～211.40 mg/kg，有效磷含量9.55～37.50 mg/kg，速效鉀含量29～46 mg/kg。供試肥料：配方肥（N∶P2O5∶K2O為20∶10∶15，江蘇華昌化工股份有限公司）；有機肥（N 1.7%，P2O5 0.2%，K2O 0.9%，臨海市永豐西北畜牧養殖有限公司糞肥）；尿素（N≥46%，中鹽安徽紅四方肥業股份有限公司）。供試水稻品種為甬優1540。

1.2 試驗設計

每種土壤設2個處理，具體處理見表1。處理1：常規施肥（基肥，450.0"kg/hm2配方肥；追肥，225"kg/hm2尿素）。處理2：15%有機肥替代（基肥，382.5"kg/hm2配方肥+794"kg/hm2有機肥；追肥，225"kg/hm2尿素）。田間排列采用日字型設計，常規施肥以當地農戶施肥水平為依據。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 土壤養分測定 在每個小區采用五點法進行土壤樣品采集，風干后研磨過2"mm篩，并測定土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量。土壤有機質含量采用重鉻酸鉀法測定；堿解氮含量采用堿解擴散法測定；有效磷含量采用鉬銻抗比色法測定；速效鉀含量采用火焰光度計法測定。

1.3.2 水稻生長指標和產量測定 測定千粒重、分蘗數和株高；在水稻成熟期進行水稻取樣，每個小區取3個樣方（各樣方1"m2）進行測產。

1.3.3 水稻養分測定 測產后的水稻分為稻谷和稻草，使用純水分別將其潤洗后在105"℃烘箱里殺青30"min，80"℃烘干至恒重，取出磨樣后過0.25"mm篩，采用濃硫酸—過氧化氫法消解，其全氮、全磷和全鉀含量分別采用蒸餾法、鉬藍比色法和火焰光度法進行測定。

1.3.4 肥料投入與產出 肥料投入與產出相關數據按照以下方法計算：肥料成本（元/hm2）=配方肥單價（元/kg）×用量（kg/hm2）+尿素單價（元/kg）×用量（kg/hm2）；產值（元/hm2）=稻谷單價（元/kg）×產量（kg/hm2）；產出/肥料成本=產值/肥料成本。其中，配方肥單價2.775元/kg，尿素單價2.2元/kg，稻谷單價2.6元/kg。

1.4 數據處理

試驗所得數據均為3次重復結果的平均值，利用Microsoft Excel 2019和SPSS 25軟件對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 對土壤養分的影響

由表2可知，15%有機肥替代在3種肥力的地塊上均可提高土壤有機質、堿解氮和速效鉀含量。在低水平肥力地塊上，15%有機肥替代的有機質和堿解氮等土壤養分含量較常規施肥差異均無統計學意義（Pgt;0.05）。在中肥力水平地塊上，15%有機肥替代的有效磷含量較常規施肥提高24.22%，差異具有統計學意義（Plt;0.05）。在高肥力地塊上，15%有機肥替代的速效鉀含量較常規施肥明顯增加27.71%（Plt;0.05）。表明15%有機肥替代在中、高肥力水平地塊上對提升土壤養分含量的效果較好。

2.2 對水稻生長和產量的影響

由表3可知，在不同肥力水平土壤中進行有機肥替代試驗，對水稻生長和產量造成一定影響。與常規施肥相比，15%有機肥替代在低肥力水平地塊上的水稻千粒重、分蘗數、株高和產量分別增加0.60"g、2.39個/株、0.13"cm和29"kg/hm2；中肥力水平地塊上的千粒重、株高和產量分別增加0.51"g、3.86"cm和143"kg/hm2；高肥力水平地塊上的千粒重、分蘗數和產量分別增加0.94"g、2.67個/株和55"kg/hm2。表明在3種肥力水平地塊上采取15%有機肥替代對水稻千粒重和產量的提高促進作用較好。

2.3 對水稻養分利用的影響

由表4可知，在低肥力水平地塊上采用15%有機肥替代的水稻稻谷和稻草的全氮、全磷和全鉀含量均有所提升，在中、高肥力地塊上對水稻養分產生的影響存在差異。3種肥力水平下15%有機肥替代的稻谷全氮量均高于常規施肥，表明有機肥的施入可以在一定程度上促進植物的生長發育；有機肥的施入能夠提高稻草的全鉀含量，其中3種肥力水平地塊上15%有機肥替代的稻草全鉀含量明顯高于常規施肥，分別提高78.08%、28.85%和29.44%，差異具有統計學意義（Plt;0.05）。說明15%有機肥替代在低肥力水平地塊上對水稻養分利用表現較為穩定。

2.4 肥料投入與產出

由表5可知，15%有機肥替代處理較常規施肥化肥施用量減少了67.5"kg/hm2，消納畜禽糞便量794.1"kg/hm2，節約肥料成本187.4元/hm2，產值平均增加196.7元/hm2。常規施肥模式下平均產出/肥料成本為9.51，有機替代模式下平均產出/肥料成本為10.78，說明15%有機肥替代一定程度上減少了化肥成本，合理消納了畜禽糞便，同時增加了作物產量。

3 結論與討論

本試驗表明，與常規施肥相比，有機肥部分替代化肥明顯提高了土壤有機質、堿解氮和速效鉀含量。林光號等[10]、張軍等[11]研究發現，相比于單施化肥，有機肥替代處理明顯提高土壤有機質含量，減緩土壤酸化以及提高土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量，本試驗結果與此基本一致。有機質作為土壤養分的主要來源之一，具有增加土壤肥力和提高土壤緩沖性的特性[12]。有機質的增加有利于提高土壤中的堿解氮含量，從而提高土壤的氮素供應能力。土壤pH的提高，會降低土壤有效磷含量，有利于緩解常規施肥可能出現的土壤酸化問題[13-14]。本試驗結果發現，有機肥部分替代化肥后的土壤pH較常規施肥土壤僅有微弱變化，整體呈酸化趨勢，其對土壤pH的提高效果不明顯，可能與以往不當施用化學肥料有關。因此，在后續追肥中應添加適量的磷肥，以保證磷元素的充足供應。

氮素是作物增產的重要因素之一，有機肥、無機肥配施能大幅度提高化肥的利用率，通過提高氮素的利用率來促進作物對氮素的積累，從而提高作物產量[15-16]。尹彩俠等[17]研究表明，有機肥替代部分化肥施用后，水稻產量、水稻的氮素累積量、氮肥利用率、水稻氮肥吸收利用率及水稻偏生產力均有所提高；郭喜軍等[18]研究發現，提高基施氮肥中有機氮肥的比例，較不施氮肥處理具有一定增產作用，氮肥偏生產力和氮肥農學利用效率呈上升趨勢，較單施化肥具有穩產作用。本研究發現，15%有機肥替代能夠明顯提高水稻產量和養分利用率，降低其對氮肥的依賴，改善土壤質量和微生物環境，促進作物根系吸收利用養分，有利于水稻生長發育。肥料投入與產出方面，有機肥替代在減少化肥施用量的同時，節約了肥料成本，增加了產值，與樊仙等[19]研究結果一致。

綜上，15%有機肥替代化肥可以提高土壤有機質、堿解氮和速效鉀含量；在3種不同肥力水平地塊上對水稻千粒重和產量的提高促進作用較好；在低肥力水平地塊上對水稻養分利用表現較為穩定；減少了化肥成本，合理消納了畜禽糞便，同時增加了作物產量。在實際生產中，在低、中和高肥力水平地塊可采取15%有機肥替代化肥的施肥方式，對土壤養分增加和水稻增產具有益處。

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