化肥减量施用对浙南双季稻产量及土壤肥力的影响

张禹，吴学荣，刘晓霞，陈照明

(1.平阳县农业农村局，浙江 平阳 325400；2.浙江省耕地质量与肥料管理总站，浙江 杭州 310020；3.浙江省农业科学院 环境资源与土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021)

水稻是我国重要的粮食作物之一，对我国粮食安全起到至关重要的作用[1]。施用化肥是水稻增产增收的主要手段之一。农民常通过过量施用化肥来获取较高的水稻产量。然而过量的施用化肥，尤其是氮肥，会引起地表水富营养化、地下水污染、温室气体排放、土壤酸化等一系列环境问题[2-3]。2015年农业部提出“到2020年化肥使用量零增长行动方案”[4]。此外，浙江省提出“探索建立化肥最高使用限量制度”。化肥合理施用是保持土壤健康的重要措施之一。

施用有机肥可以有效地提高土壤肥力、维持土壤生产力、提高作物产量[5]。化肥减量配施有机肥可以减少化肥的投入，同时还能提高作物产量和土壤肥力[6-7]。浙南地区是浙江省重要的双季稻种植区。该地区近年来水稻生产中存在盲目施肥的现象。因此，本研究旨在探讨化肥减量和化肥减量配施有机肥对双季稻产量、养分吸收和土壤肥力的影响，以期为浙南双季稻区化肥合理施用提供技术支持和理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2020年在平阳县昆阳镇进行，地处亚热带湿润季风性气候，年降雨量为1 674 mm，年均气温为23 ℃。试验地土壤类型为潴育型水稻土，土属为洪积泥砂田。试验地基础理化性质为pH 5.33，有机质31.4 g·kg-1，全氮 2.1 g·kg-1，碱解氮107.6 mg·kg-1，有效磷7.9 mg·kg-1，速效钾155 mg·kg-1。

供试早稻、晚稻品种分别为中早39和甬优1540，分别由浙江勿忘农种业公司和宁波种子公司提供。肥料有尿素(N 46%)、过磷酸钙(P2O512%)、氯化钾(K2O 60%)和商品有机肥(有机质含量≥45%，N+P2O5+K2O养分含量≥5%)。

1.2 处理设计

设4个处理，分别为不施肥(T1)、常规施肥(T2)、化肥减量17.7%(T3)、化肥减量17.7%+有机肥(T4)。其中：T1不施任何化肥和有机肥；T2为当地常规施肥，全部施用化肥，早稻、晚稻均施基肥N 72.0 kg·hm-2、57.0 P2O5kg·hm-2、57.0 K2O kg·hm-2，分蘖肥N 54.0 kg·hm-2，穗肥N 54.0 kg·hm-2；T3为T2基础上减施17.7%化肥，全部施用化肥，早稻、晚稻均施基肥N 64.8 kg·hm-2、37.5 P2O5kg·hm-2、42.5 K2O kg·hm-2，分蘖肥N 48.6 kg·hm-2，穗肥N 48.6 kg·hm-2；T4为T3基础上基肥配施有机肥3 000 kg·hm-2。重复4次，随机区组排列，小区面积30 m2。每个小区间用水泥板隔开，水泥板高60 cm，埋入土壤30 cm，露出地面30 cm，各小区独立排灌。早稻于4月15日移栽，4月26日施分蘖肥，5月23日施穗肥，7月10日收获。晚稻于7月22日移栽，8月6日施分蘖肥，9月1日施穗肥，10月30日收获。其他田间管理按当地农户习惯进行。

1.3 测定项目

在2020年早稻、晚稻成熟时采集水稻地上部样品，装入尼龙网袋中，带回实验室，在105 ℃下杀青30 min，然后在75 ℃下烘至恒重。烘干的样品人工脱粒分为籽粒和秸秆两部分，分别称重，用粉碎机粉碎后过0.15 mm筛。每小区单收、单打、计产。

2020年晚稻收获后采集土壤(0～20 cm)样品，挑去石块和根系，在室内自然风干后过2 mm筛待用。

植物和土壤样品理化性质检测参考《土壤农化分析》[8]。植株用H2SO4-H2O2消解，全氮、全磷含量采用流动分析法测定，全钾含量采用火焰光度法测定。土壤pH采用玻璃电极法测定，有机质采用重铬酸钾容量法(外加热法)测定，全氮、碱解氮、有效磷和速效钾分别用凯氏消解蒸馏滴定法、碱解扩散法、Olsen法和CH3COONH4浸提-火焰光度法测定。

1.4 数据处理

采用Excel 2016软件进行数据处理，用SPSS 22.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 对双季稻产量的影响

由表1可知，与T1不施肥相比，施肥显著增加了早稻和晚稻的产量，其中，早稻增产69.9%～75.2%，晚稻增产46.1%～54.9%。与T2常规施肥相比，T3、T4处理早稻分别增产1.3%和3.1%；晚稻分别增产6.0%和3.8%。对于周年双季稻总产量，T3、T4处理较T2处理分别增产3.7%和3.5%。

表1 不同施肥处理对早、晚稻产量的影响

2.2 对双季稻养分吸收的影响

从表2可以看出，施肥显著提高了早、晚稻的养分累积量。在早稻季，与T1处理相比，T2～T4处理籽粒N、P2O5、K2O累积量分别提高108.0%～137%、123%～153%和101%～126%；秸秆N、P2O5、K2O累积量分别提高55%～106%、85%～133%和90%～112%。除秸秆氮素累积量外，各施肥处理间籽粒N、P2O5、K2O累积量和秸秆N、P2O5、K2O累积量都没有达到显著差异。与T1相比，T2～T4处理显著提高了早稻总养分累积量；而T2～T4处理间无显著差异。T2～T4处理晚稻籽粒N、P2O5、K2O累积量都没有达到显著差异。秸秆的结果与籽粒相似，T2～T4处理间晚稻养分累积量无显著差异，但都显著高于T1处理。T2～T4处理晚稻N累积量较T1处理分别增加127%、139%和157%，P2O5累积量分别增加70%、70%和56%，K2O累积量分别增加72%、94%和114%。

表2 不同施肥处理对早、晚稻养分累积量的影响

2.3 对稻田土壤肥力的影响

由表3可知，T4处理的pH显著高于T1～T3处理，T1～T3处理间没有显著差异。与T1相比，T4处理显著提高土壤有机质含量，T2～T4处理间土壤有机质没有显著差异。各处理土壤全氮和碱解氮含量均没有显著差异。T2和T4处理间土壤有效磷含量无显著差异，但显著高于T1与T3处理。T4处理的土壤速效钾含量最高，为113.5 mg·kg-1，且显著高于T1处理；但与T2和T3处理间没有显著差异。

表3 不同施肥处理对土壤肥力的影响

3 小结与讨论

适当减少肥料用量是解决我国农业生产中过量施用肥料带来一系列环境问题的主要途径。合理减少肥料投入仍可以维持或提高作物产量和土壤肥力[9]。在本研究中，与常规施肥相比，化肥减量处理的早、晚稻产量分别提高了1.3%～3.1%和3.8%～6.0%。蔡炳祥等[3]连续开展4 a化肥减量试验，在常规施肥量的基础上减量26%仍可保证水稻产量和维持土壤肥力。

在化肥减量的同时配施有机肥能改善土壤结构、提高土壤肥力和作物产量、减少肥料养分的损失[6,9-11]。陈桂芬等[12]进行化肥减施+油菜秸秆还田试验研究发现，化肥减施20%+秸秆还田的早、晚稻产量较不还田处理分别增加11.1%和5.2%。本研究显示，化肥减量配施有机肥与化肥减量处理的双季水稻产量相近。可能原因是本研究的试验周期相对较短。但配施有机肥相较纯施化肥可以提高土壤pH，降低土壤酸化的风险。施用有机肥能提高土壤有机质含量[5]，这与本研究的结果一致。T4处理的有机质含量较T2、T3处理分别提高4.0%和2.8%。

综上所述，在浙南双季稻生产中化肥减量施用能维持水稻产量，保证水稻稳产增产。在化肥减量的基础上配施有机肥可以提高土壤pH、土壤有机质和速效钾含量，维持土壤肥力。因此，化肥减量配施一定量有机肥是适宜浙南双季稻区的绿色生产模式。