有机无机肥配施- 化肥减量技术研究

高 乾，党 姝，黄雪林，宫小桐，王相君，赵桂荣，张振宇*

（吉林农业科技学院 农学院，吉林 吉林 132101）

水稻是我国三大粮食作物之一，种植面积和总产量分别占粮食作物面积和总产量的27.4%和36.1%[1]。近年来，中国的农田化肥投入量不断增长，已成为全球最大的化肥生产和消费国，大量施用化肥能够快速、有效地提高水稻产量，其在我国稻米增产中起到越来越重要的作用[2，3]。农民为了进一步提高产量，加大化肥的投入量，稻田过量施用化肥现象日益严重，长期大量施用化肥不仅造成土壤板结、理化性质变劣，土壤肥力下降，而且导致土壤、大气、水体一系列环境负效应[4，5]。化肥中的氮施用到土壤中后，通过淋溶、挥发、径流等途径极易损失，降低了水稻的氮肥利用效率[6，7]。这种超过量的投入引发了诸多环境问题，尤其是中国北方的农业高度集约化地区，由于化肥的过度施用导致地表水体富营养化，河流湖泊污染状况日趋严重。

研究表明有机无机肥配合施用有利于提高水稻产量和土壤肥力[7，8]。有机肥富含氮、磷、钾、钙、镁、硫等作物生长发育所需要的大中量营养元素和微量元素，同时富含有机物质等多种生长调节物质，能提高土壤有机质，增强土壤保水保肥能力，对改善农业生态环境有特殊的作用[9，10]。吉林省作为北方一季粳稻区，地处松辽平原腹地，农作物生长季节日照充足，成熟期昼夜温差大，具有优越发展优质粳稻生产的自然条件。研究有机肥替代化肥对优质粳稻产量和经济效益的影响，旨在明确有机肥替代化肥的最佳用量，为有机肥在水稻生产上合理施用提供理论基础和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料

供试品种采用吉林省中早熟品种通禾819，生育期131 d。

绿增有机肥料，有机质≥45%，有效活菌数≥0.2 亿/g，总养分含纯氮+ 磷（P2O5）+ 钾（K2O）约为5%，符合NY525-2012 有机肥标准。

整个生育期使用化肥分别为：尿素（N46%）、过磷酸钙（P2O546%）或磷酸二铵（N18%，P2O546%）、氧化钾（K2O60%）。

1.2 试验设计

试验设4 个处理，（1）常规施肥处理：CK（不施用有机肥）；（2） 常规化肥施用量减量10%（NL1）；（3）常规化肥施用量减量20%（NL2）；（4）常规化肥施用量减量30%（NL3）。有机肥替代化肥处理施用量见表1。

表1 有机肥替代化肥处理施用量

4 月15 日左右播种，5 月25 日左右插秧，移栽叶龄3.5 叶左右。施肥量采用当地常规施肥用量，施纯氮（N）15 kg/667 m2，氮肥分为基肥、蘖肥和穗肥三个时期的肥料施入，氮肥50%做基肥施入、30%做蘖肥施入、20%做穗肥施入，比例为5:3:2；施纯磷（P2O5）8 kg/667 m2，磷肥做基肥一次施入；施纯钾（K2O）6 kg/667 m2，钾肥60%做基肥施入、40%做穗肥施入。三次重复，病、虫、草害防治及田间管理措施同正常生产田。

1.3 测定项目与方法

成熟期调查有效穗数和株高，考查穗长、每穗成粒数、秕粒数、千粒重等。收获后自然风干，脱粒测定小区产量。

成熟期取样储藏3 个月后采用AN-700 型成份分析仪分析测定稻米品质，包括糙米率、精米率、整精米率、直链淀粉含量、蛋白质含量和食味值等，测定标准采用农业部NY147/88《米质测定方法》。根据结果分析株高、穗长、穗粒数、结实率、千粒重和产量的数据差异及其各因子与产量品质的相关性差异。

1.4 数据分析

利用Excel2010、DPS9.5 对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 有机肥不同替代量水稻农艺性状差异分析

从表2 可见，随着有机肥替代量的增加，水稻株高呈现上升趋势，NL3 有机肥替代处理的株高最高，为106.3 cm。穗长、粒重和草谷比先增加后降低，NL2 有机肥替代处理的穗长最长，为20.3 cm，粒重最大，为206 g/m2,NL3 有机肥替代处理谷草比最低，为0.52。

表2 有机肥不同替代量水稻农艺性状差异分析

2.2 有机肥不同替代量对水稻产量的影响

不同处理水稻产量NL2＞NL1＞CK＞NL3（图1），分析表3 得出，NL1 有机肥替代处理较CK 增产2.33%，NL3 有机肥替代处理较CK 减产4.50%，NL2 有机肥替代处理水稻产量构成较均衡，水稻产量较CK 增加6.76%，可以达到最适替代体系高产模式。

表3 有机肥不同替代量水稻产量及其构成分析

图1 有机肥不同替代量水稻产量差异比较

2.3 有机肥不同替代量对水稻米质的影响

从表4 可见，有机肥不同替代量处理间蛋白质在6.5～6.9，差异不明显。有机肥不同替代量处理间直链淀粉含量在18.4～18.6，均高于CK。食味值在87 分左右，差异没有达到显著水平。综上所述，有机肥不同替代量处理水稻品质差异不显著。

表4 有机肥不同替代量对水稻米质的影响

2.4 有机肥不同替代量水稻叶片SPAD 值比较分析

不同处理间测定上三片叶SPAD 值取平均值，测定时分叶片倒一叶、倒二叶、倒三叶测定，计算上中下部位平均值，为此处理的SPAD 值。

如表5 所示，有机肥不同替代量处理与CK比较，随着化肥用量的递减，各生育时期SPAD 值均呈上升趋势，差异较显著。NL3 有机肥量最大，化肥用量最少，各生育时期SPAD 值最大。比较有机肥不同替代量处理生育时期SPAD 值变异系数，水稻叶片SPAD 值分蘖和齐穗期变化不大，分别为1.91%和1.96%，水稻成熟期变化最大，为7.44%；水稻叶片SPAD 值变异幅度成熟期＞齐穗期＞分蘖期。

表5 有机肥不同替代量水稻叶片SPAD 值比较分析

2.5 有机肥不同替代量水稻效益分析

由图2 有机肥不同替代量水稻效益分析比较可知，稻谷按3.0 元/kg 售价计算，减去有机肥施用成本，有机肥不同替代量处理NL1 和NL2 效益分析较CK 不施用有机肥呈现正向上升趋势，NL2效益最高，达到增收342 元/hm2，NL3 效益最低，减少收入1 064.1 元/hm2。可见有机肥替代氮肥节本增效作用在20%替代量之内较好，不但减少氮肥过量施用带来的面源污染，还可以增加种稻农民经济收入。

图2 有机肥不同替代量水稻效益分析比较

3 结论与讨论

目前，水稻减量施肥的研究颇多，主要围绕有机肥替代，绿肥种植，施肥方式改进，缓释肥应用等来减少化肥用量[11]。应用不同有机肥进行减量10%和20%化肥，水稻产量反而增加7%和5%[12]。欧盟和美国通过建立限量标准技术和一系列法律法规等方式来减量增质增效。经过测算，有机肥替代化肥潜力约为10%，研发新型肥料，主要包括有机、无机复合肥，约占10%-15%，利用智能机具可提高10%-12%。三项技术合计，未来可减施化肥养分30%-37%，从而实现减施化肥的目的[13]。从保护自然生态和人类生活环境及农业可持续发展角度出发，水稻施肥的发展方向应该是有机肥与化肥结合使用，这种施肥方法的特点是有利于生物氮的形成，减少氮的淋失，提高使用效率，对产量和品质提高并不矛盾[14]。国外研究表明，用有机氮替代50%的化肥，可提高水稻产量，如果采用农家肥加菌肥再结合化肥，农家肥配合氮磷钾施肥是维持产量和土壤肥力最适合的方法，同时提高肥料利用率[15，16]。

本试验针对东北稻区水肥利用程度差、稻田土壤质量下降、经济回报率低等问题，以水稻品种为试材，通过有机肥替代部分化肥施用技术的研究表明，有机肥替代方式减少了化肥投入，其中，NL1、NL2 有机肥替代处理分别较CK 增产2.33%、6.76%。水稻群体结构得到显著改善，耕地质量逐步提升，对稳定和扩大水稻种植面积，提高水稻种植效益，增加农民收入，保障粮食安全具有重要意义。