化肥减量配施有机肥对水稻产量及效益的影响

何瑞岳

（云南省丽江市永胜县程海镇农业综合服务中心，云南丽江 674202）

中国是世界上最重要的水稻生产国之一。为追求高水稻产量，从20世纪80年代初开始，稻田就开始大量施用化肥。自1993年以来，我国粮食产量不断增加，与此同时，我国化肥的消费也不断增加，一度成为世界第一化肥消费大国。2018年，我国化肥消费总量为5 653.42×104t，占世界化肥总消费量的34%。其中钾肥约为590.28×104t，磷肥约为728.88×104t，氮肥约为2 065.43 ×104t，农用复合肥2 268.84×104t。化肥用量逐年增加，然而，化肥的大量投入并不能有效提高预期产量，而且近年来，在中国的一些地区，水稻的产量增长速度明显下降甚至停滞[1]。同时，使用大量化肥使得作物的生长对化肥产生过分依赖，并导致土壤有害物质的累积，对土壤环境产生严重影响。另一方面，农田施肥中有机肥的施用量所占比例有逐年下降的趋势，造成土壤有机质含量下降，土壤理化性状发生改变，并有恶化的趋势。此外，过度施用化肥对环境造成了大量的负面影响，如温室气体排放、养分径流淋失等[2]，这已成为制约作物产量进一步提高，影响农业可持续发展的重要影响因素。因此，研究可持续的水稻有效施肥方法是满足日益增长的粮食需求和改善环境的重要措施。

有机肥是一种含有动物蛋白、氨基酸以及氮磷钾等有机物质的肥料，主要来源于动植物的代谢体，属于纯天然的肥料，并且肥效的时间较长[3]。研究表明，有机肥能够维持土壤肥力水平，改善土壤结构，是提高土壤养分含量的重要措施，是实现绿色农业、农业持续发展的途径之一[4]。有机肥可以为作物生长提供养分，提高土壤养分积累[5]。它可以优化土壤微生物驱动的养分内部循环，使化肥投入量减少。朱经伟等[6]研究表明，在氮、磷、钾肥减施的条件下，追肥5次的处理能够显著提高烤烟对养分的利用效率，提高烤烟对养分的利用效率并改善烟叶品质。闫龙翔等[7]研究表明，不同减施化肥条件下使用生物有机肥改善土壤微生态环境，可以不同程度促进黄瓜生长，提高产量和品质。其中减施化肥20%时施用生物有机肥效果最优，增产效果达到10.14%。张璐等[8]研究表明，与习惯施氮量相比，绿肥结合习惯施肥以及绿肥与化肥氮减量20%-40%配施均能保持较高产量。楼宇涛等[9]研究表明，不同化肥减量措施并不会对水稻产量、秸秆产量和谷草比产生不利影响，且对耕地质量有显著的提升效果。袁迎春等[10]研究表明，与单施化肥处理相比，翻压紫云英配施化肥处理均有助于提高水稻土壤碱解氮含量，有助于提高有效穗、穗总粒数、实粒数、千粒质量、理论产量和实际产量。施用不同类型的肥料可以影响植株对养分的吸收和利用。周丹丹等[11]研究发现，将有机肥与化肥配合施用，有利于黄瓜植株吸收土壤中氮磷钾等养分，植株中各种养分均有不同程度的增加。因此，本试验通过研究化肥减量配施有机肥对水稻产量及经济效益的影响，为水稻合理施肥、提高水稻产量提供参考。

1 材料方法

1.1 试验地概况

试验田位于永胜县程海镇马军村委会石湾北村，地势平坦、向阳、排灌方便，海拔1 520米，北纬26.442°，东经100.664°。

1.2 试验材料

供试品种为泰优39。有机肥： 有机质≥45%，总养分（氮-磷-钾）≥5%；微肥：硼锌铁镁锰肥总养分≥12%，B≥2%、Zn≥1%、Mn≥5%、Fe≥6%，Mg≥2%；氮肥：以金沙江牌尿素为氮源，含纯N以46%计算。磷肥：以普通过磷酸钙为磷源，含P2O5以16%计算；钾肥：以硫酸钾为钾源，含K2O以50%计算。复合肥，N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15。

1.3 试验设计

试验于2019年3-11月进行，试验采用完全随机设计，设5个处理，如表1所示，三次重复，5月25日小区划好后各处理按实施方案有机肥100%、复合肥50%、磷肥100%作基肥施入，并按每亩2.2万穴移栽。6月1日拌除草剂施尿素30%；6月14日在分蘖期施尿素40%、钾肥50%、复合肥50%、微肥100%作追肥；8月2日在孕穗期追施尿素30%、钾肥50%。试验田各小区于2017年9月24日后进入成熟期，9月30日进行收获。

表1 试验各处理对照表

1.4 测定项目及方法

1.4.1 土壤养分含量的测定

在水稻收获时，取耕层土壤测定土壤养分含量，土壤pH值的测定采用pH计法，称取16 g干土置于50 ml烧杯中，加入40 ml蒸馏水，搅动1 min，放置半小时，将pH电极插入上部澄清液中，将悬液轻轻转动，待读数达到稳定时记录数据。

土壤养分含量的测定参考梁方晖等[12]采用的方法，有机质测定采用外加热法，全氮采用开式定氮法，土壤铵态氮和硝态氮含量用流动分析仪测定，速效磷采用钼锑抗比色法，速效钾测定采用火焰光度计法。

1.4.2 水稻产量及产量构成因素的测定

水稻实收测产，于室内考察穗行数、穗粒数、百粒重、含水量等穗部性状，按14%含水量计算籽粒产量。

1.5 数据分析

测定数据采用Microsoft Excel 2010和SPSS 17.0版软件进行处理和分析。

2 结果分析

2.1 不同处理对水稻生育进程的影响

由表2可知，各处理的秧龄、移栽日期和返青日期均相同，处理3和处理4分蘖日期和处理1相比推迟1d；处理2、3、4、5的抽穗日期和处理1相比均提前，分别提前2d、4d、4d、5d；处理2、3、4、5的成熟日期和处理1相比均提前，分别提前3d、4d、4d、4d。

表2 不同处理对水稻生育进程的影响

2.2 不同处理对水稻田土壤养分含量的影响

土壤养分含量是反映农田土壤养分供给能力的重要指标。由表3可知，各处理间土壤pH值均相同，为7.8；化肥减量配施有机肥处理的有机质含量均低于处理1；化肥减量配施有机肥处理的碱解氮处理2、3、5分别比处理1低6.31%、7.27%、10.28%；处理2、3、4、5速效磷含量均低于处理1，分别低12.50%、145.45%、134.78%和86.21%；添加有机肥处理速效钾含量均低于处理1，且随施肥量的减少呈逐渐降低的变化趋势，处理2、3、4、5分别比处理1低13.93%、16.81%、13.93%和16.81%。

表3 不同处理对水稻田土壤养分含量的影响

2.3 不同处理对水稻生物学特性的影响

由表4能够看出，各处理间基本苗数没有差异，化肥减量配施有机肥处理的最高茎蘖数均低于处理1，分别低26.04%、24.56%、25.36%和36.38%；有效穗数变化趋势和最高茎蘖数相似；化肥减量配施有机肥处理的穗总粒数均高于处理1，分别高5.98%、6.90%、5.29%和11.95%；穗实粒数变化趋势和穗总粒数相似；化肥减量配施有机肥处理的千粒重均高于处理1，分别高3.77%、4.29%、5.78%和5.90%；有机肥配施化肥处理的产量均低于处理1，处理2、3、4、5分别比处理1低13.46%、9.29%、11.70%和12.28%。

表4 不同处理对水稻生物学特性的影响

2.4 不同处理对水稻生产效益的影响

由表5能够看出，化肥减量配施有机肥处理2、3、4、5分别比处理1减产106.6、83.0、76.6和103.3 kg/亩；处理2、3、4、5产值分别比处理1低319.8、249.9、229.8和309.9元/亩；处理2、3、4、5分别比处理1节约118.0、167.2、216.4和265.6元/亩；各处理的投产比分别为1∶3.9、1∶4.2、1∶4.8、1∶5.5、1∶6.0，随着肥料用量的减少投产比呈现逐渐增高的变化趋势。

表5 不同处理对水稻生产效益的影响

3 讨论

化肥是影响作物产量的重要因素，减量优化施肥可显著提高水稻有效穗数、穗粒数和千粒质量，从而优化调控作物产量[13]。在一定程度上，化肥减量配施有机肥优化土壤肥力结构，使土壤养分状况得到改善，同时化肥减量能够减少成本投入，增加经济效益[14]。本研究结果表明，随着施肥量的减少，水稻产量逐渐降低，主要是由于有机肥的肥效较慢，化肥用量的减少，降低了土壤中速效养分的释放。

“减肥增效”和“有机肥代替化肥”是目前农业生产中研究的重点问题，有机肥和化肥配施，不仅能够减少畜禽粪便对环境的影响，充分利用农业废弃物，还能够有效提高土壤酶活性和有效养分含量，改善土壤结构，促进农业可持续发展[15]。鼓励和倡导施用有机肥料，如经过堆放腐熟的绿肥、畜禽粪便、作物残体，没有经过化学处理的菜籽饼、矿石肥，以及利用动物残体生产其他类似的商品性有机肥等。有机肥改善土壤结构，提高其通气能力、增强和更新土壤中有机质，同时有机肥养分全、肥效持久，有机肥还能改善土壤微生物状况，改善作物品质，增强抗逆性，降低农产品成本、提高收益等优势。有研究表明，施有机肥茶园比不施肥处理的茶叶产量大幅增长，其中施沼肥增加茶叶产量效果最好，施沼肥茶园效益高于施菜籽饼、商品有机肥的茶园[16]。本研究表明，每亩节约成本和减少产量比呈逐渐升高的变化趋势，在化肥减量30%处理时，化肥的投产比为1∶6.0，达到最高，增效明显。