炭基复合肥对水稻植物学性状及产量的影响

白怀瑾，郑云峰，郭 兰，杨宜红，岳振平

（河南省濮阳市农业科学院，河南 濮阳 457000）

中华人民共和国国家统计局发布的2015～2019 年我国农用化肥施用量统计数据显示，近5 年来我国化肥施用总量呈逐年下降趋势，其中2019 年化肥施用总量为5 403.59 万t，比2015 年下降11.45%[1]，说明我国在农业生产中切实实施了国家农业农村部减肥减药的行动。氮、磷、钾肥是河南濮阳地区农田施用最普遍的化肥，但肥料利用率很低。2020 年中华人民共和国农业农村部发布秸秆炭基肥利用增效技术，该技术具有减肥增效作用，是一种利国利民利生态的新型生态绿色环保型肥料[2]。

炭基复合肥以生物质炭为基质，通过高温热解炭化形成富含羟基、羧基等含碳量丰富、稳定的固态物质，并添加有机、无机质配制而成。它的作用机理是利用生物质炭的多孔性能以及较强的吸附能力，结合各种养分和有益微生物，具有改善土壤团粒结构、增强微生物活性、提高肥料利用率、净化土壤微生态环境等功效[3，4]。姜涛等研究表明，在根际干物质形成期，炭基肥处理的干物质累积量和累积速率比对照和复合肥处理大；另外，炭基肥处理作物功能叶SPAD 值在不同生育期均高于复合肥和对照处理，说明炭基肥有利于叶片在生育后期保持较高的叶绿素含量，延长叶片功能期，防止早衰[5]。樊鹏飞等研究了滴灌减氮下生物炭基肥对植烟土壤无机氮组分含量的影响，结果显示，与常规对照处理相比，中高添加量的生物炭基肥能延缓硝态氮的淋失时间，显著提高土壤硝态氮含量；与对照相比，滴灌下施用生物炭基肥能显著提高移栽中后期土壤的铵态氮、碱解氮、无机氮、全氮含量，且滴灌下施用生物炭基肥处理的作物农艺性状指标基本上均高于对照处理[6]。杨天昱研究表明，施加生物炭基肥有利于稻田土壤物理性状的改良、化学性质的改善，且可促进水稻产量的提高[7]。

为进一步明确炭基复合肥对水稻生长的影响，本研究以水稻品种新丰2 号为试验材料，分析炭基复合肥对水稻株高、茎粗、穗长、分蘖等植物学性状和穗粒数、结实率、千粒重等产量构成因素的影响，以期为炭基复合肥在水稻生产上的实际推广应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本试验于2018 年5 月～11 月在河南省濮阳县国升农机专业合作社内进行。示范地地势平坦，肥力均匀。

1.2 供试材料

供试水稻品种为新丰2 号。

供试肥料为秸秆生物质炭基复合肥，尿素、磷钾肥均为市购。

1.3 试验设计

试验共设5 个处理，3 次重复，处理小区面积13 m2。精确施肥量，不同处理间通过聚氯乙烯（PVC）或筑梗等措施进行隔离，以避免水肥流串影响结果准确性，各处理间除施肥外其他田间管理措施相同，具体见表1。

表1 不同处理施肥用量

1.4 测定内容与方法

于9 月30 日对各处理水稻的株高、茎粗、穗长和单株分蘖数进行测量;于10 月6 日对各处理水稻分别进行收割，并对各处理水稻的穗粒数、空粒数、结实率、千粒重等产量构成因素及产量进行统计。

1.5 数据分析

试验数据采用Microsoft Excel 2010 和SPSS 20.0 统计分析软件进行统计与分析，采用单因素分析、多重比较（LSD 法）进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对水稻植物学性状的影响

由表2 可以得出，与对照相比，撒施炭基复合肥的各处理均可改善水稻的植物学性状，但不同处理的改善程度略有不同。处理1 的水稻株高、茎粗、穗长、单株分蘖数分别较CK 高7.19%、15.96%、14.77%、84.25%;处理2 的水稻株高、茎粗、穗长、分蘖数分别较CK 高4.94%、9.55%、7.23%、23.62%;处理3 的水稻株高、茎粗、穗长、单株分蘖数分别较CK 高2.41%、1.81%、15.07%、46.46%;处理4 的水稻株高、茎粗、穗长、单株分蘖数分别较CK 高2.67%、11.37%、20.80%、24.41%。

表2 不同处理对水稻植物学性状的影响

2.2 不同处理对水稻成产因素的影响

由表3 可以看出，处理1 的水稻穗数、穗粒数、千粒重分别较CK 高3.30%、4.86%、0.46%，空粒数、结实率分别较CK 降低30.29%、0.11%；处理2 的水稻穗数、穗粒数、结实率、千粒重分别较CK 高2.49%、3.28%、0.21%、0.38%，空粒数较CK低24.20%；处理3 的水稻穗数、穗粒数、千粒重分别较CK 高1.87%、3.17%、0.31%，空粒数较CK 降低23.19%，而结实率与CK 一致；处理4 的穗粒数、结实率、千粒重分别比CK 高1.36%、1.06%、0.12%，穗数、空粒数分别比CK 低1.87%、38.70%。说明与CK 相比，处理1、处理2、处理3 均具有增加水稻穗数、穗粒数、千粒重和降低空粒数的优势，其中处理1 的优势最明显；处理4 在降低空粒数、增加结实率方面优势最佳。

表3 不同处理对水稻成产因素的影响

2.3 不同处理对水稻产量的影响

从表4 可以看出，水稻产量由高到低排序为处理1>处理2>处理3>处理4>CK，处理1、处理2、处理3、处理4 分别较CK 显著增产10.17%、7.95%、7.58%、6.92%。水稻产量方差分析结果详见表5。

表4 不同处理水稻产量多重比较结果

表5 水稻产量方差分析

3 结论

试验结果表明，在一定条件下，相比常规施肥，在水稻上施用秸秆生物炭基复合肥料能够对水稻的株高、茎粗、分蘖数、穗数、平均穗粒数、结实率、空粒数等指标有所改善，进而增加水稻的产量。这与王丽[8]的研究结果相一致，说明炭基复合肥能部分替代缓释复合肥。综上所述，在水稻上施用炭基复合肥能够促进水稻生长发育，改善水稻的产量构成因素，进而有助于稳产增产。炭基复合肥适宜在濮阳水稻种植区进一步推广应用。

4 讨论

水稻的产量是决定其经济效益的重要因素，而经济性状是决定产量的关键因子。本研究结果表明，与对照相比，施用炭基复合肥的处理均减少了氮、磷、钾的施用量[8，9]，提高了肥料利用率且有助于稳产增产，提高经济效益，在农业生产中具有较大的推广应用潜力[10]。不同炭基复合肥处理间的水稻产量及植物学性状指标存在明显差异，但炭基复合肥的具体作用机理[11-13]以及对推广地土壤质量[14-17]、增加土壤微生物活力[18-20]、重金属污染水稻田所生产稻谷米质[21-23]等的影响还有待进一步深入研究。