化肥减量配施有机肥对浙南双季稻养分吸收及土壤养分平衡的影响

张禹， 张文勇， 张佳佳， 陈照明

(1.平阳县农业农村局，浙江 平阳 325499； 2.瑞安市农业农村局，浙江 瑞安 325005；3.温州市农业农村局，浙江 温州 325000； 4.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)

双季稻是浙南地区主要的水稻种植制度，其稳产增产对于保障粮食安全起着重要作用。化肥对粮食的贡献率超过50%。但是在农田管理中，农户过分追求水稻产量而导致化肥大量使用，引起一系列生态环境问题[1]。为减缓化肥对环境的负面影响，2015年农业部提出“到2020年化肥使用量零增长行动方案”[2]。此外，浙江省率先试行主要作物化肥定额制，指导农户进行合理施肥，减少肥料投入，提高作物养分利用率。因此，有机肥替代部分化肥的养分管理措施成为关键技术之一。

有机肥中含有植物所需的氮、磷、钾等大量元素，同时还含有丰度的钙、镁、硫、铁等中微量元素，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[3-4]。此外，有机肥富含有机质，施入土壤可以提高土壤有机质含量，改善土壤性质[5]。施用有机肥还可提高土壤酸碱缓冲性能，防止土壤酸化[6]。以往的研究多关注化肥减量对双季稻产量和土壤肥力的影响，而化肥减量配施有机肥对双季稻周年土壤养分表观平衡影响的相关研究较少。本研究旨在探讨化肥减量配施有机肥对土壤肥力、双季水稻产量、养分吸收和土壤养分表观平衡的影响，以期为浙南双季稻区合理施肥提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2021年在浙江省平阳县昆阳镇进行。该地区为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，为洪积泥砂田。试验地pH 5.33，有机质含量为31.4 g·kg-1、全氮含量为2.1 g·kg-1、碱解氮含量为107.6 mg·kg-1、有效磷含量为7.9 mg·kg-1、速效钾含量为155 mg·kg-1。供试早稻和晚稻品种分别为中早39和甬优1540。供试氮、磷、钾肥分别为尿素(46% N)、过磷酸钙(12% P2O5)、氯化钾(60% K2O)，均为市售，供试有机肥为商品有机肥，有机质含量≥45%，氮磷钾有效养分含量≥5%，市售。

1.2 处理设计

试验采用的种植方式为双季稻，共设置4个处理：不施用任何化肥和有机肥(T1)；按当地常规施肥量，全部施用化肥(T2)；T2基础上减施化肥17%(T3)；T3的基础上配施有机肥(T4)(表1)。每个处理3次重复，采取随机区组排列。小区面积为30 m2，小区之间用水泥板隔开，水泥板埋入土壤30 cm，露出地面30 cm。各小区独立排灌。

表1 双季稻试验处理与肥料养分投入量 单位：kg·hm-2

1.3 田间管理

早稻于2021年4月4日移栽，4月15日追施分蘖肥，5月27日追施穗肥，7月12日收获。晚稻于7月21日移栽，8月2日追施穗肥，9月13日追施分蘖肥，11月4日收获。其他田间管理按当地农户习惯进行。

1.4 测定项目与方法

在早稻、晚稻成熟时采集水稻地上部样品，每个小区随机采集具有代表性的6篼，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。每个小区单打单收进行测产。

晚稻收获后采集土壤样品，每个小区用土钻随机取5个耕层(0～20 cm)土壤样品，混合为一个土壤样品，放入自封袋中。带回实验室后，挑去土壤中石块和根系，过2 mm筛后，在室内自然风干。

水稻植株样品用H2SO4-H2O2消解后，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(土水比为1∶2.5)进行测定；有机质含量采用重铬酸钾容量法(外加热法)进行测定；全氮、碱解氮、速效磷和速效钾含量分别采用凯氏消解蒸馏滴定法、碱解扩散法、Olsen法和CH3COONH4浸提-火焰光度法进行测定。

1.5 数据处理

采用Excel 2016软件进行数据处理，用SPSS 22.0进行统计分析，采用LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 化肥减量配施有机肥对稻田土壤肥力的影响

由表2可知，T4处理的pH显著高于其他3个处理，T1～T3的土壤pH为5.32～5.69，3个处理间没有显著差异。与T1处理相比，T4处理显著提高了土壤有机质含量。T1、T2和T3之间土壤有机质含量无显著差异。施肥处理相较于不施肥处理显著提高了土壤全氮含量。各处理之间土壤碱解氮含量没有显著差异。T4处理的土壤有效磷含量最高，为10.96 mg·kg-1，显著高于T1、T2和T3处理。T3和T4处理的土壤速效钾含量分别为106.3和103.3 mg·kg-1，均显著高于T1和T2处理。

表2 不同施肥处理对稻田土壤肥力的影响

2.2 化肥减量配施有机肥对双季稻产量的影响

由表3可知，与对照不施肥相比，施肥显著增加了早稻和晚稻的产量，其中早稻增产3 427～4 246 kg·hm-2，晚稻增产2 513～3 396 kg·hm-2，早晚稻总产量增产5 939～7 641 kg·hm-2。T3处理和T4处理的早稻分别比T1增产3 909和 4 246 kg·hm-2；T3处理和T4处理的晚稻分别比T1增产2 589和3 396 kg·hm-2。对于周年双季稻总产量，T3和T4处理分别增产6 497和7 641 kg·hm-2。

表3 不同施肥处理对双季稻产量的影响

2.3 化肥减量配施有机肥对土壤养分表观平衡的影响

从表4中可以看出，与T1相比，施用肥料显著提高了早稻和晚稻的N、P2O5和K2O养分吸收量。与常规施肥(T2)相比，T3和T4处理显著提高了早稻N和K2O吸收量,而T3和T4处理间无显著差异。各施肥处理之间的早稻P2O5吸收量无显著差异。T2、T3和T4处理的晚稻N吸收量较T1处理分别增加了76.4、66.4和88.4 kg·hm-2；P2O5吸收量分别增加了19.6、6.0和8.3 kg·hm-2；K2O吸收量分别增加了104.2、107.0和128.5 kg·hm-2。3种施肥处理周年对N、P2O5和K2O的吸收量均表现为T4最大，而T2与T3之间无显著差异。

表4 不同施肥处理对双季稻养分吸收量及土壤养分表观盈余量的影响 单位：kg·hm-2

在本研究中，对于早稻和晚稻生长过程的养分损失(径流损失等)和其他养分的输入忽略，只考虑化肥的投入和作物吸收带走的养分。从周年土壤氮素表观平衡看，T2处理有较多氮素盈余，T3和T4处理相较于T2处理氮素盈余显著下降，基本达到表观平衡。从周年磷素表观平衡看，4个处理均表现为亏损，与T2处理相比，T3和T4处理磷素亏损均更为显著。从周年土壤钾素表观平衡看，3个施肥处理的钾素表观平衡分别为-327.9、-395.0和-417.0 kg·hm-2，且T4处理的土壤钾素亏损最多。

3 讨论

有机肥含有大量有机质，施用后可提高土壤有机质含量，同时也可提高土壤养分含量[7]。本研究的结果显示，化肥配施有机肥相较于常规施肥提高了土壤有机质、有效磷和速效钾含量。许多研究[6]表明，施用有机肥可以提高土壤酸碱缓冲性能。长期施用有机肥可以提高土壤pH，土壤pH随有机肥施用量增加而增加。在本研究中，与单施化肥处理相比，化肥减量配施有机肥处理显著增加土壤pH，防治稻田土壤酸化。

有研究[8]表明，在化肥减量的同时配施有机肥能改善土壤结构、提升土壤肥力，从而提高作物产量。本研究表明，周年土壤磷、钾处于亏缺状态，但是常规施肥的土壤氮素表现为盈余，而化肥减量处理(T3和T4)表现为土壤表观平衡。在浙南双季稻生产中统筹兼顾养分高效利用与周年水稻高产，需要针对不同的养分进行周年合理运筹，建议适当增施磷肥，提高钾肥施用量。同时，大力提倡秸秆还田，推广施用有机肥，提高养分利用率，从而减少资源的浪费。