施用有机肥对浙东海岛地区水稻产量及土壤肥力的影响

沈舟兵， 刘乐乐， 缪凯申， 郑叶， 刘洁琪， 张浩， 杨梢娜

(1.舟山市普陀区农业工作站， 浙江 舟山 316100； 2.舟山市定海区农业技术推广中心， 浙江 舟山 316000；3.岱山县农业综合服务中心， 浙江 岱山 316200； 4.舟山市农业技术推广中心， 浙江 舟山 316021)

水稻是我国种植面积最大的粮食作物，其稳产增产对保障我国粮食安全起着至关重要的作用[1]。为实现水稻高产，农户通常会大量施用化肥，而不合理的施用化肥会引发一系列的生态环境问题，如土壤酸化、土壤板结、水体富营养及温室气体排放等[2]。因此，在稳产增产的前提下，施用有机肥是一种较好的养分管理措施[3]。

施用有机肥能够在一定程度上改善长期单施化肥对土壤和环境的负面影响[4]。有研究表明，长期施用有机肥不仅可以提高作物产量，还能改善土壤结构、提升土壤养分含量[5-6]。此外，与单施化肥相比，施用有机肥还可以提高作物的品质[3]。因此，本研究以浙江舟山海岛区水稻为研究对象，探讨施用有机肥对水稻产量、养分积累量、土壤pH值及土壤养分含量的影响，以期为浙江舟山地区单季稻生产上有机肥施用管理提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验开始于2018年，试验地位于浙江省舟山市普陀区展茅街道。该地区为亚热带湿润季风性气候，年降雨量为1 427 mm，年气温为16.0 ℃，年日照为2 141 h。试验地土壤类型为轻咸泥土，主要种植作物为水稻，种植方式为单季稻-休闲。试验地基础理化性质为pH 5.98、有机质30.6 g·kg-1、全氮 1.98 g·kg-1、碱解氮107.6 mg·kg-1、有效磷8.4 mg·kg-1、速效钾89 mg·kg-1。

1.2 试验设计

本研究共设置4个处理(表1)，分别为不施肥(CK)、常规施肥(CF)、常规施肥配施4 500 kg·hm-2有机肥(M1)、常规施肥配施9 000 kg·hm-2有机肥(M2)。每个处理3次重复，随机区组排列。小区面积为30 m2，每个小区之间用水泥板隔开，水泥板高60 cm，埋入土壤30 cm。各小区独立排灌。供试水稻品种为甬优1540，由宁波种子公司提供。氮、磷、钾肥分别为尿素(N 46%)、过磷酸钙(P2O512%)、氯化钾(K2O 60%)，市售；有机肥为商品有机肥，来自宁波金穗有机肥有限公司；46%复合肥含N 20%、P2O512%、K2O 14%，47%复合肥含N 19%、P2O59%、K2O 19%。水稻于7月6日移栽、施基肥，7月13日追施分蘖肥，8月2日追施穗肥，11月12日收获。其他田间管理措施按当地农户习惯进行。

表1 各处理的肥料运筹

1.3 测定项目与方法

水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篼水稻样品，装入尼龙网袋中，带回实验室。水稻植株样品在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，记录干物质重。用粉碎机粉碎后过0.15 mm筛，用于测定全氮、全磷和全钾含量。每个小区采用单打单收进行测产，同时采用烘干法测定稻谷含水量。

水稻收获后用土钻(直径5 cm)随机取5个耕层土壤(0～20 cm)样品，混合为一个样品，装入自封袋中。带回实验室后，挑去土壤中石块和根系，过2 mm筛后分成两部分：一部分土壤样品在室内自然风干，用于测定理化性质；剩余部分在4 ℃保存，用于测定土壤铵态氮和硝态氮含量。

植物和土壤样品理化性质检测参考《土壤农化分析》。植株用H2SO4-H2O2消解后，全氮和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值采用玻璃电极法(土水比为1∶2.5)测定；土壤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采用凯氏消解蒸馏滴定法、碱解扩散法、Olsen法和NH4OAC浸提-火焰光度法进行测定；土壤铵态氮、硝态氮采用流动分析仪进行测定。

1.4 数据处理

采用Excel 2016软件进行数据处理，用SPSS 22.0对数据进行差异显著性检验(LSD法)。

2 结果与分析

2.1 有机肥施用对水稻产量的影响

从表2中可以看出，与CK相比，施肥显著提高水稻产量22.7%～46.9%。相较于CF处理，M1和M2的水稻产量分别增产14.0%和19.7%。施用高量有机肥(M2)的水稻产量为11 321 kg·hm-2，显著高于施用低量有机肥(M1)的10 782 kg·hm-2。

表2 不同施肥处理对早晚稻产量的影响

2.2 有机肥施用对水稻养分吸收的影响

由表3可以得出，施用肥料显著提高水稻氮、磷(P2O5)和钾(K2O)的累积量。与CF相比，施用有机肥(M1和M2处理)的水稻籽粒氮、磷(P2O5)和钾(K2O)累积量分别提高17.4%～30.5%、13.9%～30.8%和12.3%～32.4%。M2处理的水稻籽粒氮和钾累积量显著高于M1处理。M1处理的水稻秸秆养分(N、P2O5和K2O)累积量与CF相比无显著差异，但M2处理的秸秆氮、磷和钾累积量均显著高于CF和M1处理。M1和M2处理的水稻氮、磷和钾素总累积量相较于CF处理分别增加15.6%～33.2%、15.0%～36.7%和6.9%～21.0%。同时，M2处理的水稻氮、磷和钾素总累积量比M1提高15.2%、18.8%和13.3%。

表3 不同施肥处理对早晚稻养分累积量的影响

2.3 有机肥施用对稻田土壤肥力的影响

由表4知，施用有机肥显著提高土壤pH值，且有机肥施用量越大，效果越显著。然而施用化肥不会影响土壤pH值。M1和M2处理的土壤有机质含量最大，均为32.4 g·kg-1，分别为CK和CF的1.2倍和1.1倍，差异达显著水平。各施肥处理之间土壤全氮含量和碱解氮含量均没有显著差异，但都显著高于CK。施肥可以显著提高土壤无机氮含量。与CF相比，施用有机肥(M1和M2)分别提高土壤铵态氮和硝态氮含量14.0%～46.6%和55.7%～109.9%。CF处理的有效磷和速效钾含量分别为9.9和85.7 mg·kg-1，与CK无显著差异。M1和M2处理的土壤有效磷含量显著高于CF处理，分别提高89.2%和107.5%。M2处理的土壤速效钾含量为115 mg·kg-1，显著高于CF处理的85.7 mg·kg-1。

表4 不同施肥处理对土壤肥力的影响

3 讨论与小结

短期内大量施用化肥在一定程度上可以提高水稻产量，但是长期过量施用化肥会引起水稻减产、加重水稻病害，同时还会造成耕地质量下降[7]。施用有机肥是提高作物产量的一种有效养分管理措施[5,8]。在本研究中，与单施化肥相比，化肥配施有机肥显著提高水稻产量14.0%～19.7%。厉宝仙等[2]研究发现，化肥配施有机肥(4 500～13 500 kg·hm-2)相较于单施化肥显著提高水稻产量。在甬优1540上进行有机肥试验，张卫兴等[9]研究表明，化肥减量20%配施有机肥仍可以提高水稻产量。这说明本研究的化肥用量也可适当减量，但还需进一步的研究。本文研究显示，施用有机肥能够提高水稻氮、磷(P2O5)和钾(K2O)累积量。这说明，化肥配施有机肥促进水稻养分的吸收利用，从而提高了水稻产量。

与CF处理相比，施用有机肥能够提高稻田土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量，这与前人研究结果一致[2,10]。本研究发现，施用有机肥还可提高土壤pH值，防止土壤酸化。王元元等[8]研究发现，长期施用有机肥提高了红壤性水稻土的pH值，改良红壤双季稻土壤酸化问题。在稻麦轮作体系中，施用高量有机肥显著提高土壤pH值[2]。在浙江单季稻上也得到了类似的结果，施用有机肥可以改良水稻土酸化问题，从而改善水稻生长环境[7]。施用有机肥提高了土壤养分含量，提高土壤pH值，进而促进水稻生长，最终提高水稻产量。

综上所述，在舟山海岛区水稻生产中施用有机肥可以显著提高水稻产量，促进水稻对养分的吸收利用，提高水稻养分累积量。施用有机肥还可改善土壤酸碱度、提升土壤肥力。因此，施用有机肥是适宜舟山海岛区水稻生产的一种养分管理措施。