不同有機肥、覆膜處理對坡田旱改水耕地質量及水稻產量的影響

摘 要 在浙江省紹興嵊州市趙馬村旱改水試驗基地（S1）和家園村旱改水試驗農場（S2），研究不同有機肥處理[S1設置生物菌肥750 kg·hm-2（T1）、巴貝蠶沙7 500 kg·hm-2（T2）、巴貝蠶沙11 250 kg·hm-2（T3）、巴貝蠶沙15 000 kg·hm-2（T4）和商品有機肥15 000 kg·hm-2（T5），S2設置不施有機肥F1（0 kg·hm-2）、中量商品有機肥F2（15 000 kg·hm-2）、高量商品有機肥F3（30 000 kg·hm-2）]及2個覆膜處理[覆蓋生物降解地膜（BM）和不覆膜（CK）]，對坡田旱改水耕地質量及水稻產量的影響。結果：1）當土壤肥力處于低水平時，增施有機肥能夠在一定程度上增加有效穗數和每穗總粒數，進而顯著增產；而當土壤肥力已達到高水平時，繼續投入有機肥（S1的T4、T5處理，S2的F3處理）會抑制水稻生產。進一步解析肥料配施中有機、無機養分投入的關系，擬合的二次方程顯示，總肥料氮含量在231.40～232.20 kg·hm-2，其中有機氮占比22.70%～23.40%，且總肥料養分（氮磷鉀）含量在616.50～617.80 kg·hm-2，其中有機養分占比44.40%～45.40%時，能最大程度地實現水稻高產。2）相較于不覆膜，覆蓋生物降解膜能明顯增加水稻每穗粒數，最終提高水稻產量。綜上所述，在旱改水的土壤改良與培肥中，有機、無機肥料配施需要考慮有機肥養分總量供給，其有機肥配施比例太高亦可能引起水稻減產，應采用適量施用有機肥和覆蓋生物降解地膜等措施促進增產。

關鍵詞 水稻；有機肥；生物降解地膜；產量；土壤肥力

中圖分類號：S511 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2025.03.002

旱改水項目是在“占一補一、占優補優、占水田補水田”耕地占補平衡政策推動下，由原國土資源部提出的“提質改造”耕地創新舉措中的重要內容[1]。所謂旱改水，是指通過平整土地、完善排水灌溉水利設施等措施，將原來的旱地改造為易于耕種的水田，將原來種植的旱作物改為水稻的一種土地整治類型[2]。近年來，旱改水在我國南方地區廣泛實施，并在挖掘土地資源潛力、增強耕地綜合生產能力及調整種植業結構等方面發揮著重要作用[3]。

由于原旱地大多數土壤熟化程度較低、土壤肥力不足[4]，而水田耕作層要求平整且土壤有機質儲備充足，以利于水稻的生長發育及土壤微生物的活動，因此，如何提高土壤質量就成為旱改水耕地種植水稻面臨的關鍵問題。已有研究表明，增施有機肥可以有效改變土壤質量[5]，尤其是有機、無機肥配施不僅能夠顯著提升土壤有機質含量，而且有利于水稻高產的實現[6]。但針對旱改水土壤如何施用有機肥，實現土壤培肥與水稻高產高效，相關研究還有所欠缺。此外，由于原旱地相對缺水，且灌溉基礎設施普遍欠缺，旱改水項目還需要解決節水、保水的問題。覆膜栽培作為一種十分重要的節水抗旱稻生產技術[7]，近年來在農業中廣泛應用。水稻覆膜種植不僅可以有效保持土壤水分并且控制雜草，還能緩減干旱條件對水稻出苗率和最終產量的影響[8]。因此，覆膜種植在旱改水項目中應用具有巨大的潛力。

紹興嵊州市位于浙江省東部，由于耕地資源貧乏，近年來嵊州市積極開展旱改水項目建設，但由于新增的旱改水耕地大多處于山丘緩坡，且溝渠配套、抽水灌溉等設施并不完善，因此在種植水稻時面臨著土壤肥力不足、灌溉保證率低的問題[9]，這極大地抑制了旱改水項目區的水稻產量。要想解決這個問題，關鍵在于如何提高土壤質量并實現節水控草。

為此，本文通過田間試驗，研究了不同有機肥與覆膜處理對嵊州市坡田旱改水耕地中水稻產量及土壤質量的影響，量化分析了最適宜水稻增產的有機肥料投入量，以期為科學利用旱改水資源、開展水肥一體化技術提供理論依據，也為坡田旱改水耕地大面積水稻生產、保障作物可持續高產高效提供實踐經驗和技術參考。

1" 材料與方法

1.1" 試驗地點

試驗于2023年在浙江省紹興嵊州市（120.4°E、29.3°N，海拔275 m）趙馬村旱改水試驗基地和家園村旱改水試驗農場進行。兩個試驗地均屬亞熱帶季風氣候，年平均氣溫16.4 ℃，1月平均氣溫4.2 ℃，7月平均氣溫28.6 ℃。年均日照時數近2 000 h，年平均降水量1 446 mm左右。土壤指標來源于2023年9月水稻收獲后采集的稻田土壤。

1.2" 試驗材料

有機肥：生物菌肥為伊稼潤復合微生物肥料（有效活菌數≥0.2億·g-1），巴貝蠶沙為巴貝工廠化養蠶的蠶沙，商品有機肥為百成商品有機肥。

全生物降解地膜：采購于浙江家樂蜜公司，規格寬2.0 m，厚度10 μm。

1.3" 試驗設計

以水稻為主體，基于坡田旱改水耕地開展試驗。人工起畦，畦面寬1.0 m，溝寬0.2 m。

1.3.1" 坡田旱改水耕地不同有機肥施用效果比較

試驗分別在趙馬村旱改水試驗基地（S1）和家園村旱改水試驗農場（S2）開展，采用單因素隨機區組設計，以不同有機肥為處理因素，設置3個隨機重復。趙馬村試驗基地（S1）設置5種有機肥處理，分別為生物菌肥750 kg·hm-2（T1）、巴貝蠶沙7 500 kg·hm-2（T2）、巴貝蠶沙11 250 kg·hm-2（T3）、巴貝蠶沙15 000 kg·hm-2（T4）和商品有機肥15 000 kg·hm-2（T5），試驗小區面積為512 m2；家園村旱改水試驗基地（S2）設3種有機肥處理，分別為不施有機肥F1（0 kg·hm-2）、中量商品有機肥F2（15 000 kg·hm-2）、高量商品有機肥F3（30 000 kg·hm-2），試驗小區面積為230 m2。不同有機肥處理及其肥效參數見表1。

1.3.2" 坡田旱改水耕地覆膜種植效果比較

試驗分別在趙馬村旱改水試驗基地（S1）和家園村旱改水試驗農場（S2）開展，均設2個處理，分別為覆蓋生物降解地膜（Biodegradable mulch，BM）和不覆膜（CK）處理。覆膜處理中，將生物降解地膜人工覆蓋于畦面，利用直徑為8 cm的打孔器在地膜上打孔，共10.4萬～11.7萬孔·hm-2，打孔穴后播種。不覆膜處理為撒播播種。

1.4" 大田種植管理

供試品種為旱優73，采用直播。其中趙馬村試驗田于5月4日播種，家園村試驗田于4月10日播種，每穴人工播5～6粒，根據試驗方案執行相應的有機肥處理（拌細土），并通過噴淋式灌溉系統澆水以確保種子及時出苗。

無機肥料施用：趙馬村播種前施入復合肥[m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）＝20∶10∶15]375 kg·hm-2作基肥，分蘗期施加尿素150 kg N·hm-2作追肥，幼穗分化期追施氮肥45 kg N·hm-2（尿素）、鉀肥75 kg·hm-2（氯化鉀）作穗肥；家園村播種前施入復合肥[m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）＝20∶10∶15]450 kg·hm-2作基肥，分蘗期施加尿素150 kg N·hm-2作追肥，幼穗分化期追施氮肥45 kg N·hm-2（尿素）、鉀肥45 kg·hm-2（氯化鉀）作穗肥。

病蟲害管理：播種前浸種12 h不催芽，并用35%丁硫克百威拌種以降低地下害蟲及鳥類的危害，其他管理同常規操作。

雜草防控：不同有機肥處理均采用生物降解膜覆蓋，不施用除草劑；覆膜試驗根據方案，覆膜處理組不施用除草劑，不覆膜處理組采用常規雜草防控策略。

其他農業管理措施（如灌溉）沿用當地常規耕作管理方法。

1.5" 數據處理分析

為消除兩個試驗點之間的地理差異影響，使其在同一維度具有可比性，分析肥料投入對產量的影響時，需要進行數據歸一化處理：

[Yi=XiXmax，i]

式中，Yi為第i個指標的歸一化值；Xi為第i個指標的初始值；Xmax，i為第 i 指標的最大值。

本文采用 Excel 2019對所有數據進行整理，利用SAS 9.4進行不同處理的ANOVA分析；為研究各處理之間土壤理化性質、水稻產量及產量構成因子等的差異，使用LSD檢測進行多重比較，分析各數據間的差異顯著性。繪圖使用OriginPro 2022軟件完成。

2" 結果與分析

2.1" 不同有機肥處理下水稻產量及產量構成因子變化

由表2可知，在2個旱改水試驗點，不同有機肥處理的水稻產量及產量構成因子差異十分明顯。在S1試驗點，各處理水稻產量介于6.55～7.41 t·hm-2，且隨著有機肥用量增加逐漸提高，在T3處理下達到最大產量，但T4、T5處理產量分別降低9.45%（p＜0.05）、2.97%。在S2試驗點，各處理產量為5.94～8.10 t·hm-2，F2、F3處理產量較不施有機肥處理顯著提高，但F3產量較F2顯著降低8.15%（p＜0.05）。

在S1試驗點，有效穗數隨著有機肥用量提高逐漸增加；而在S2試驗點則表現為F2處理最具優勢，其次為F3，最后為不施有機肥處理（F1）。每穗粒數在S1試驗點中隨著有機肥用量增加逐漸提高，并在T4處理達到最大（178 粒），但T5處理又顯著降低12.36%；在S2試驗點，處理間無顯著差異。對于結實率，S1試驗點大體表現為T2＞T1＞T3＞T5＞T4，且處理間差異達顯著水平（p＜0.05）；在S2試驗點，F2、F3處理較不施有機肥顯著提高11.78%、7.98%。千粒質量在S1試驗點隨著有機肥用量提高逐漸降低，在S2試驗點則正好相反，總體而言處理間差異較小。

2.2" 產量與有機肥投入的相關性分析

為了進一步量化最適宜水稻增產的有機肥料投入及有機、無機肥配施比例，對產量與全生育期總用肥量（有機、無機肥）及有機肥料占比的關系進行了分析（見圖1）。結果表明，隨著總肥料中氮投入及有機氮占比的增加，水稻產量均呈先增加后減少的趨勢（圖1-A、圖1-C）。根據擬合的一元二次方程，總肥料氮投入介于231.40～232.20 kg·hm-2（平均231.80 kg·hm-2，95%置信區間），其中有機氮占比介于22.70%～23.40%（平均23.00%，95%置信區間）時，對應的產量最高。而隨著總肥料養分（氮磷鉀）投入及有機養分占比的增加，產量均呈先增加后緩慢降低的趨勢（圖1-B、圖1-D）。總肥料養分（氮磷鉀）投入為616.50～617.80 kg·hm-2（平均617.2 kg·hm-2，95%置信區間），其中有機養分占比為44.40%～45.40%（平均44.90%，95%置信區間）時，最適宜水稻增產。由此可見，在旱改水的土壤改良與培肥中，有機、無機肥料配施需要考慮有機肥養分總量的供給，有機肥配施比例太高亦可能引起水稻減產。

為了進一步明確不同有機肥施用對水稻產量的影響，分析了產量與有機肥料中養分（氮磷鉀）總投入、碳投入和氮投入的相關性（圖2）。兩個試驗點的數據歸一化處理后，根據擬合的二次方程，隨著肥料中總養分、碳、氮投入的增加，水稻產量均呈現先增加后降低的趨勢，其中有機肥料中總養分（p＜0.001，R2=0.83）和氮投入（p＜0.001，R2=0.81）與水稻產量的二次關系統計顯著。這也部分解釋了S1中T4、T5處理和S2中F3處理產量的降低（表2）。

2.3" 不同有機肥處理下土壤理化性質差異

兩個旱改水試驗點內，各有機肥處理間的土壤理化性質差異顯著（見表3）。土壤全氮和堿解氮含量總體上均表現為隨著有機肥用量增加逐漸提高。在S1試驗點，全氮含量（0.71～1.53 g·kg-1）總體上表現為T5＞T4＞T3＞T2＞T1，且處理間差異顯著（p＜0.05）；在S2試驗點則表現為相較于不施有機肥（F1），施肥后均有明顯提高（29.17%～30.00%），且F2、F3之間無顯著差異。堿解氮含量，S1試驗點內不同處理間差異達顯著水平（p＜0.05），并在T4處理下達到最大值（平均120.60 mg·kg-1），但T5小幅降低5.39%；在S2試驗點，與F1相比，F2、F3處理分別顯著提高34.80%、42.59%。S1試驗點有效磷和速效鉀含量總體上均表現為T4、T5顯著高于其他處理，且處理間差異顯著；在S2試驗點，相較于F1，F2處理明顯抑制有效磷和速效鉀含量，而F3無顯著差異。緩效鉀含量，S1試驗點總體上表現為T1＞T4＞T5＞T3＞T2；而在S2試驗點施用有機肥會產生明顯的抑制作用。土壤pH值，S1試驗點總體上表現為隨著有機肥用量增加逐漸降低，而S2試驗點則正好相反。在2個試驗點內，土壤有機質含量和陽離子交換量總體上均隨著有機肥用量增加逐漸提高，其中土壤有機質含量在S1中總體上表現為T4、T5（26.79、26.48 g·kg-1）顯著高于其他處理，其次為T2和T3，最后為T1；在S2中，與F1相比，F2、F3處理分別顯著提高24.61%、45.38%。

2.4" 不同覆膜處理下水稻產量及產量構成因子變化

總體而言，水稻有效穗數、結實率和千粒質量在覆膜前后均無明顯差異，而覆蓋生物降解膜（BM）能明顯增加水稻每穗粒數（S1：+11.33%；S2：+13.08%），最終提高水稻產量（見表4）。但在2個旱改水試驗點內表現出不同的增產效果，相較于不覆膜處理（CK），S1中BM的產量提高9.72%，在S2中則顯著增產19.97%。

3" 討論與結論

3.1" 討論

3.1.1" 不同有機肥處理對水稻產量及產量構成因子的影響

旱改水耕地種植過程中，增施有機肥是普遍采用的措施[10]。有機肥中含有豐富的養分[11]，合理的有機、無機肥配施可以全面改善土壤環境，提高土壤肥力[12]。一般認為，二者配施能滿足水稻產量形成的養分需求，進而促進增產[13-14]。但也有研究人員提出，隨著有機肥代替化肥的比例增加，水稻產量呈現先增加后減少的趨勢[15]；還有研究發現，有機肥投入過量可能會導致水稻產量逐漸降低[16]。本試驗結果顯示，隨著有機肥施用量的增加，2個試驗點的產量均表現為先增加后減少。高量有機肥投入并未明顯達到增產效果，與中、低量投入（S1的T2、T3處理，S2的F2處理）相比，水稻產量反而有所降低。通過解析有機肥中養分投入量、碳投入量、氮投入量與產量的關系，發現三者均符合二次方程擬合，由此可見，不同試驗點施用大量有機肥（T4、F3處理），其肥料中氮磷鉀總投入、碳投入和氮投入過高均可能會導致一定程度的減產。此外，為了進一步解析有機、無機肥配施中兩者的關系，本研究結合已有數據，展開了一元二次擬合，結果表明，總肥料氮投入在231.40～232.20 kg·hm-2，其中有機氮占比22.70%～23.40%時，能最大程度地實現水稻高產。但受限于數據量，本結論僅適于當地的栽培條件。還有研究發現，大量施用有機肥，可能會導致水稻中養分（如N、P、K）分布發生改變，優先促進植株旺盛生長，因而導致谷物肥力下降[16]，無法實現高產。此外，過量施加有機肥還有可能會增加稻田中的雜草數量[17]，從而抑制水稻的生長，這也可能是過高的有機肥投入會導致減產的原因之一。

本研究中，有機肥配施增產主要源于每穗粒數的增加，這也是提高水稻產量最有效的途徑之一[18-19]。試驗采用了不同類型的有機肥，進一步結合相關肥效參數，發現有機肥中的氮投入可能是造成每穗粒數差異的驅動因子，如T5處理的氮投入比T4顯著降低69.54%，進而導致其在相同有機肥用量下，每穗粒數顯著下降12.36%。因此，不同的氮素投入可能是每穗粒數存在差異的原因[20-21]，而在施用有機肥時需格外關注其養分配比。

3.1.2" 覆蓋生物降解膜對水稻產量及產量構成因子的影響

覆膜栽培是一種十分重要的節水水稻生產技術[7]。由聚己二酸對苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）組成的生物降解地膜因同時具有傳統PE地膜的保墑、增溫和雜草防除等功能，且使用后可以直接在土壤中實現降解，近年來在農業中的應用逐漸廣泛[22]。已有研究發現，覆蓋生物降解地膜不僅能夠節約灌溉用水，還能有效提高水稻產量[23-24]。本試驗結果與前人研究相吻合。結果顯示，在2個試驗點內，覆蓋生物降解膜均能顯著增加水稻每穗粒數，最終提高水稻產量。究其原因可能是覆膜處理能較好地抑制雜草數量和密度[25]，從而在稻田空間上促進水稻發育，最終有利于實現水稻高產。除此之外，還有可能是由于覆膜節水處理可以減弱NH4+-N和NO3--N的淋溶[26]，進而增強水稻對氮素的吸收利用，而氮的有效性對每穗粒數具有正向調節作用[20]，因此最終實現水稻增產。這進一步證實了提高每穗粒數是水稻增產最有效的途徑之一。

3.2" 結論

有機肥中總養分（NPK）投入量、碳投入量、氮投入量與水稻產量之間存在非線性關系，當土壤肥力處于低水平時，增施有機肥能夠在一定程度上提高有效穗數和每穗粒數，進而顯著增產；而當土壤肥力已達到高水平時，有機肥養分、碳和氮投入過高會抑制水稻生產。進一步解析肥料配施中有機、無機養分投入的關系，發現總肥料氮在231.40～232.20 kg·hm-2，其中有機氮占比22.70%～23.40%，且總肥料養分（氮磷鉀）在616.50～617.80 kg·hm-2，其中有機養分占比44.40%～45.40%時，能最大程度實現水稻高產。此外，覆蓋生物降解地膜能明顯提高水稻每穗粒數，最終實現水稻增產，這可能與覆膜處理的雜草防控效果及對氮素有效性的影響有關，但有待進一步試驗論證。

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（責任編輯：易" 婧）

基金項目：國家水稻產業技術體系（CARS-01）；中國農業科學院科技創新工程重大科研任務（CAAS-ZDRW202001）；浙江省糧油產業技術項目“旱改水耕地上水肥一體化技術示范”（2023-82）。

作者簡介：詹麗釧（1974—），本科，高級農藝師，主要從事農業技術推廣。E-mail：25051652@qq.com。

*為通信作者，E-mail：277056535@qq.com。