有機無機肥配施對水稻產量·品質及土壤養分狀況的影響

王素萍 杜雷 張貴友 黃翔 姜利 程維舜 羅茜 陳鋼 張利紅 洪娟

摘要? 為了闡明水稻生長中有機肥與化肥配施對水稻產量及品質的影響，在湖北武漢開展大田試驗，研究了不同有機肥替代化肥比例對水稻產量、品質及土壤養分含量的影響。結果表明，優化施肥（包括推薦施肥和不同梯度有機肥替代化肥）可以促進水稻增產349%～18.43%，等養分量條件下，有機肥替代化肥水稻增產5.63% ～14.43%，有機肥替代30%化肥氮可以達到較高的產量水平。不同施肥對水稻品質指標無明顯影響，優化施肥促進氮素、磷素和鉀素的積累量分別增加1.03%～6.21%、16.32%～ 65.87%和2.11%～19.92%。有機肥替代30%化肥氮素時，水稻植株氮素和磷素積累量最大，有機肥替代15%化肥氮時，植株鉀素積累量最大。優化施肥之后，化肥施用量降低0.89%～46.66%，與推薦施肥處理相比，施用有機肥的化肥施用量降低了15.37%～46.16%，綜合考慮各方面經濟因素，有機肥替代30%化肥經濟效益最高，比農民習慣施肥增收6 140.38元/hm2。

關鍵詞? 水稻；有機無機肥配施；產量；品質；土壤養分

中圖分類號? S145.6?? 文獻標識碼? A?? 文章編號? 0517-6611（2024）07-0143-04

doi： 10.3969/j.issn.0517-6611.2024.07.035

Effects of Combined Application of Organic and Inorganic Fertilizers on Rice Yield， Quality and Soil Nutrient Status

WANG Su-ping， DU Lei， ZHANG Gui-you et al

（Institute of Environmental and Safety， Wuhan Academy of Agricultural Sciences， Wuhan， Hubei 430070）

Abstract? In order to elucidate the effects of combined application of organic fertilizer and chemical fertilizer on rice yield and quality during rice growth， a field experiment was conducted in Wuhan， Hubei Province to study the effects of different ratios of organic fertilizer replacing chemical fertilizer on rice yield， quality， and soil nutrient content. The results showed that optimized fertilization （including recommended fertilization and substitution of organic fertilizers with different gradients） could promote rice yield by 3.49%-18.43%. Under equal nutrient content conditions， organic fertilizers could replace chemical fertilizers to increase rice yield by 5.63%-14.43%， and organic fertilizers could replace 30% nitrogen fertilizers to achieve good yield levels. Different fertilization had no significant impact on rice quality indicators. Optimizing fertilization promoted an increase of 1.03%-6.21%， 16.32%-65.87%， and 2.11%-19.92% in the accumulation of nitrogen， phosphorus， and potassium， respectively. When organic fertilizer replaces 30% nitrogen fertilizer， the accumulation of nitrogen and phosphorus in rice plants was the highest. When organic fertilizer replaces 15% fertilizer nitrogen， the accumulation of potassium in plants was the highest. After optimizing fertilization， the fertilizer application rate decreased by 0.89%-46.66%. Compared with the recommended fertilization treatment， the fertilizer application rate using organic fertilizer decreased by 15.37%-46.16%. Taking into account various economic factors， replacing 30% fertilizer with organic fertilizer has the highest economic benefits， increasing income by 6 140.38 yuan/hm2 compared to farmers' habitual fertilization.

Key words? Rice;Combination application of organic and inorganic fertilizer;Yield;Quality;Soil nutrient

水稻在我國長江流域廣泛種植，是我國非常重要的糧食作物。近年來，水稻實際生產中出現了一些突出問題，化肥施用總量較高、偏施氮肥［1-2］，有機肥施用較少［3-4］，水稻生產中長期單一的、過量的及不合理的施肥，導致養分流失嚴重，肥料利用率較低，使稻田土壤可持續生產能力明顯下降。

有機肥富含有機質和有效養分，是農業生產中的重要肥源之一。 施用有機肥是提高土壤有機質含量和增加土壤腐殖質含量的有效手段［5-8］?；逝c有機肥配施可以充分發揮化肥的速效性和有機肥的持久性［9-10］，能夠有效提高土壤緩沖性能，在培肥地力和提高作物產量方面優勢明顯［11-13］。

筆者選擇武漢市東西湖區的水稻種植基地開展試驗，通過調查農民習慣施肥狀況和診斷種植前土壤養分情況，合理推薦施肥用量，并在推薦施肥基礎上，用不同量有機肥氮替代化肥氮，研究不同比例有機肥替代化肥對水稻產量、品質和土壤養分狀況的影響，在保證穩產的前提下，明確有機肥替代化 肥的適宜比例，為武漢市水稻生產建立合理的有機無機肥配施模式提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

2022年5—9月在湖北省武漢市東西湖區東山街布置田間試驗，土壤類型為潮土，由江河沖積物發育而成。試驗前取耕作層（0～20 cm）土壤，土壤基本理化性狀：pH 6.16，有機質38.86 g/kg，堿解氮187.10 mg/kg，速效磷12.31 mg/kg，速效鉀334.02 mg/kg。

供試作物為水稻，品種為南晶香占，由試驗基地提供，移栽密度為26.2萬兜/hm2。

供試化肥為鄂中復合肥（15-15-15），包括尿素（含N 46%）、過磷酸鈣（含P2O5 16%）、氯化鉀（含K2O 60%）。商品有機肥由深圳中宜環境實業有限公司提供（有機質≥45%，N 2.84%，P2O5 1.03%，K2O 1.82%）。

1.2 試驗設計

試驗設5個處理，每個處理3次重復，小區面積20 m2。處理分別為①農民習慣施肥處理，即FP，基肥施用復合肥（15-15-15）675 kg/hm2，分蘗期追施尿素150 kg/hm2，抽穗期追施尿素75 kg/hm2，氯化鉀75 kg/hm2；②推薦施肥處理，即OPT；③施用有機氮肥（OM）15%+化肥氮（CF）85%處理，即85%CF+15%OM；④施用有機氮肥30%+化肥氮70%處理，即70%CF+30%OM；⑤施用有機氮肥45%+化肥氮55%處理，即55%CF+45%OM。處理②～⑤稻季施氮（N）水平為180 kg/km2，施磷（P2O5）水平為60 kg/km2，鉀肥（K2O）水平為120 kg/km2，氮肥按基肥、分蘗肥和穗肥以5 ∶ 3 ∶ 2的比例施入，磷肥、鉀肥和有機肥作為基肥一次性施用（6月18日），水稻成熟期（9月28日）收獲，并進行相關參數的測定分析。

1.3 測定項目與方法

水稻產量：收獲期調查產量構成因素，各小區單獨采收，稱鮮重，累加記產。

水稻品質：①碾磨品質，用FC-2 K型實驗礱谷機加工成糙米；用VP-32型實驗碾米機加工精米；采用谷粒判別器（ES-1000）分離整精米。②外觀品質，用ES-1000便攜式品質分析儀測定精米長、精米寬、堊白率、堊白度等。③營養品質，用FOSS1241近紅外谷物分析儀測定糙米的直鏈淀粉、蛋白質含量。

植株養分含量：采用濃H2SO4-H2O2消化，流動分析儀（德國SEAL-AA3）測定氮、磷含量，火焰光度計（FP640）測定鉀含量［14］。

土壤理化性質：水稻收獲后，采集每個小區耕層混合土壤樣品，測定土壤理化性質。土壤pH采用pH計測定，土壤有機質測定用重鉻酸鉀容量法-外加熱法，土壤堿解氮測定用堿解擴散法，土壤速效磷測定用0.5 mol/L NaHCO3提取，鉬銻抗比色法測定，土壤速效鉀測定用NH4OAc浸提-火焰光度法［14］。

1.4 數據分析

試驗數據采用Excel 2007和SPSS 17軟件進行處理分析，差異顯著性水平（P<0.05）通過最小顯著法（LSD）進行檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對水稻品質的影響

從表1可以看出，不同施肥處理水稻品質指標無顯著差異；農民習慣施肥（FP）處理的出糙率、精米率和整精米率均最低，堊白粒率和堊白度最高，有機肥代替15%化肥氮處理（85%CF+15%OM）的出糙率、精米率和整精米率均最高，堊白粒率和堊白度均最低，所有處理的粒型長寬比無顯著差異，但85%CF+15%OM處理的粒型長寬比最大；不同處理蛋白質含量和直鏈淀粉含量不存在顯著差異，但FP處理的蛋白質和直鏈淀粉含量最低，有機肥代替30%化肥氮處理（70%CF+30%OM）的蛋白質含量最高，85%CF+15%OM處理的直鏈淀粉含量最高。

2.2 不同施肥處理對水稻產量構成的影響

由表2可知，各處理間的千粒重無顯著差異，但與FP處理相比，優化施肥（包括OPT處理、85%CF+15%OM處理、70%CF+30%OM處理和55%CF+45%OM處理）后稻谷的千粒重均呈不同程度的增加趨勢，千粒重增幅為2.80%～4.13%。

從有效穗數上看，各處理間的大小為70%CF+30%OM>85%CF+15%OM>OPT>55%CF+45%OM>FP。與FP處理相比，優化施肥處理的有效穗數呈增加趨勢，增幅為2.93%～6.88%，其中70%CF+30%OM處理的有效穗數最大，為621個/m2，所有優化施肥處理之間差異不顯著。

優化施肥可以顯著提高每穗粒數，與FP處理相比，OPT、85%CF+15%OM、70%CF+30%OM和55%CF+45%OM處理的水稻每穗粒數分別增加13、26、31和4粒/穗，增幅為4.81%、9.63%、11.48%和1.48%，所有優化施肥處理的每穗粒數無顯著差異。

各處理間結實率大小為70%CF+30%OM>85%CF+15%OM>55%CF+45%OM>OPT>FP，但各處理間結實率無顯著差異。

2.3 不同施肥處理對水稻產量的影響

由表3可知，優化施肥可以促進水稻產量的增加，與農民習慣施肥相比，優化施肥的增產量為274～1 445 kg/hm2，增率為3.49%～1843%。與推薦施肥處理相比，有機肥替代化肥條件下 產量顯著增加，增產457～1 171 kg/hm2，增幅為5.63%～14.43%，有機肥替代化肥處理中70%CF+30%OM處理的產量顯著高于其他處理，比55%CF+45%OM處理和80%CF+15%OM處理分別增產6.14%和8.33%。因此從水稻的產量結果來看，在該試驗條件下，有機肥替代30%化肥可以達到最高的產量水平。

2.4 不同施肥處理對水稻養分積累量的影響

從表4可以看出，優化施肥明顯促進了養分積累量的增加，與農民習慣施肥相比，優化施肥處理的氮素積累量明顯增加，增幅為1.03%～6.21%，磷素積累量明顯增加，增幅為16.32%～65.87%，鉀素積累量明顯增加，增幅為2.11%～19.92%。優化施肥條件下，70%CF+30%OM處理的氮素積累量和磷素積累量最大，分別為139.75和216.44 kg/hm2，85%CF+15%OM處理的鉀素積累量最大，為340.46 kg/hm2。

2.5 水稻收獲后不同施肥處理對土壤理化性狀的影響

由表5可知，與農民習慣施肥相比，水稻收獲后優化施肥處理土壤的有機質含量升高，堿解氮含量、有效磷含量和土壤EC值呈降低趨勢。土壤pH和速效鉀含量無顯著差異，與推薦施肥處理相比，有機肥替代化肥處理的pH和速效鉀含量無顯著差異，有機質含量有升高趨勢，EC值呈減低趨勢， 所有施用有機肥處理，隨著有機肥施用量的增加，土壤的pH、有機質、有效磷和速效鉀含量無顯著變化，但EC值呈降低趨勢。

2.6 不同施肥處理經濟及肥料效益分析

由表6可知，與農民習慣施肥相比，推薦施肥和有機肥替代化肥處理的化肥施用量均降低了8.70～454.90 kg/hm2，降幅為0.89%～4666%，肥料成本降低-1174%～50.25%。與推薦施肥處理相比，有機肥替代化肥處理的化肥施用量降低了15.37%～4616%，綜合考慮各方面經濟因素，有機肥替代30%化肥處理經濟效益最高，比農民習慣施肥可以增收6 140.38元/hm2。

3 結論與討論

（1）不同施肥對水稻品質指標無明顯影響。農民習慣施肥的出糙率、精米率和整精米率均最低，堊白粒率和堊白度最高，有機肥代替15%化肥氮處理的出糙率、精米率和整精米率均最高，堊白粒率和堊白度均最低。

（2）優化施肥可以促進水稻產量的增加， 增幅為3.49%～18.43%。優化施肥的有效穗數和每穗粒數呈增加趨勢。等施肥量情況下，有機肥替代化肥產量增加5.63%～1443%，其中70%CF+30%OM處理的產量最高，因此，在該試驗條件下，有機肥替代30%化肥氮可以達到最高的產量水平。

（3）養分吸收是物質生產的基礎，而物質生產又是稻谷產量形成的基礎［11］。優化施肥促進氮素、磷素和鉀素的積累量分別增加1.03%～6.21%、16.32%～65.87%和2.11%～19.92%。優化施肥條件下，有機肥替代30%化肥氮的氮素積累量和磷素積累量最大，分別為139.75和216.44 kg/hm2，有機肥替代15%化肥氮的鉀素積累量最大，為340.46 kg/hm2?；视袡C肥配施后水稻的養分吸收量較高，因為有機肥肥效緩慢釋放，使水稻各生育階段得到更為均衡的礦質營養，可以彌補單施化肥作物后期養分不足，提高了水稻的養分積累量［15］。

（4）化肥有機肥配施可以明顯提高土壤有機質積累。優化施肥之后，水稻收獲后，有機肥替代化肥的土壤有機質呈升高趨勢，EC值呈減低趨勢，堿解氮、有效磷和土壤EC值呈降低趨勢。

（5）優化施肥之后，化肥施用量降低了0.89%～46.66%，肥料成本降低-11.74%～50.25%。與推薦施肥處理相比，有機肥替代化肥的化肥施用量降低了15.37%～46.16%，綜合考慮各方面經濟因素，有機肥替代30%化肥經濟效益最高，比農民習慣施肥增收6 140.38元/hm2。

參考文獻

［1］? 張福鎖，崔振嶺，王激清，等.中國土壤和植物養分管理現狀與改進策略［J］.植物學通報，2007，24（6）：687-694.

［2］ 彭少兵，黃見良，鐘旭華，等.提高中國稻田氮肥利用率的研究策略［J］.中國農業科學，2002，35（9）：1095-1103.

［3］ 楊業鳳，陸利民.2014 年浦東新區主要作物投肥分析［J］.上海農業科技，2016（1）：101-102，139.

［4］ 邵愛明.2011 年奉賢區四團鎮主要作物投肥調查［J］.安徽農學通報，2012，18（4）：112-113.

［5］ 汪紅霞，廖文華，孫伊辰，等.長期施用有機肥和磷肥對潮褐土土壤有機質及腐殖質組成的影響［J］.中國土壤與肥料，2014（6）：39-43.

［6］ 魏宇軒，蔡紅光，張秀芝，等.不同種類有機肥施用對黑土團聚體有機碳及腐殖質組成的影響［J］.水土保持學報，2018，32（3）：258-263.

［7］ 呂家瓏，張一平，王旭東，等.長期單施化肥對土壤性狀及作物產量的影響［J］.應用生態學報，2001，12（4）：569-572.

［8］ 尹巖，梁成華，杜立宇，等.有機肥對稻田土壤磷素潛在環境風險的影響［J］.中國土壤與肥料，2013（2）：11-16.

［9］ 劉守龍，童成立，吳金水，等.等氮條件下有機無機肥配比對水稻產量的影響探討［J］.土壤學報，2007，44（1）：106-112.

［10］? 董春華，高菊生，曾希柏，等.長期有機無機肥配施下紅壤性稻田水稻產量及土壤有機碳變化特征［J］.植物營養與肥料學報，2014，20（2）：336-345.

［11］ 徐明崗，李冬初，李菊梅，等.化肥有機肥配施對水稻養分吸收和產量的影響［J］.中國農業科學，2008，41（10）：3133-3139.

［12］ 周衛軍，王凱榮，張光遠，等.有機與無機肥配合對紅壤稻田系統生產力及其土壤肥力的影響［J］.中國農業科學，2002，35（9）：1109-1113.

［13］ 張琳，呂玉虎，李亞光，等.化肥減量配施雞糞對土壤肥力及水稻產量的影響［J］.安徽農業科學，2022，50（15）：143-145，162.

［14］ 鮑士旦.土壤農化分析［M］.北京：中國農業出版社，1999.

［15］ 呂真真，吳向東，侯紅乾，等.有機-無機肥配施比例對雙季稻田土壤質量的影響［J］.植物營養與肥料學報，2017，23（4）：904-913.

基金項目?? 武漢市財政專項“武漢市化肥和化學農藥減量化技術研究與應用”（HA01）。

作者簡介?? 王素萍（1985—），女，山東德州人，農藝師，碩士，從事蔬菜養分資源管理與現代施肥技術研究。*通信作者，高級農藝師，博士，從事養分資源管理與新型肥料研究。