有机肥部分替代化肥对水稻生长、产量和氮素吸收利用的影响

摘 要：在水稻种植过程中使用大量化肥，不仅会降低肥料利用率，还会对环境造成污染，影响水稻产业的可持续发展。为探索出适合连云港地区的化肥减量增效技术路径，笔者于2023年进行了有机肥部分替代化肥的水稻栽培田间试验。采用单因素随机区组试验设计，共设置5个处理。结果表明：与当地常规化肥施用量处理相比，有机肥部分替代化肥可显著提高水稻收获时的株高、产量和对氮素的吸收利用率，且以有机肥替代30%当地常规化肥处理下的各项指标表现最优。研究结果为江苏省连云港水稻高产高效栽培技术的推广应用提供理论依据。

关键词：水稻；有机肥替代；生长特性；产量；氮素吸收利用

中图分类号：S511 文献标志码：B 文章编号：1674-7909（2024）4-88-3

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.04.017

0 引言

水稻（Oryza sativa L.）为禾本科水生草本植物。水稻秆直立，叶鞘松弛、无毛，叶舌披针形，圆锥花序大型疏展、长约30 cm，颖果可食用，具有较高的营养价值［1］。水稻作为全球最重要的粮食作物之一，稳定水稻产量对维护当今世界粮食安全起到至关重要的作用［2］。受传统种植方式的影响，种植户在施用肥料时具有盲目性，随着化学肥料施加量的日益增加，土壤耕层质量逐渐下降，产量和肥料利用率均呈现降低趋势［2-3］。有机肥料是以有机物质（含碳元素的化合物）为主要原料，经发酵腐熟而成的肥料，能改善土壤结构，提高土壤肥力和土地生产力。为缓解因大量施加化学肥料而导致的农田地力下降、作物产量和肥料利用率提升受限、面源污染加重等问题，促进江苏省农业实现绿色高质量发展，保障区域粮食安全，笔者在江苏省连云港市开展田间试验，探究有机肥部分替代化肥对水稻生长、产量和氮素吸收利用指标（吸氮量、氮肥农学利用率、氮肥偏生产力和氮肥肥效）的影响。试验结果有助于江苏省连云港地区水稻种植提供绿色高效的氮肥施用方案，从而促进农户增收和区域农业实现可持续性发展。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

2023年4—10月，在江苏省连云港市赣榆区海头镇李巷村水田地（东经118°93′78″，北纬34°85′64″）开展田间试验。该地区海拔为5 m，属暖温带海洋性季风气候区，多年平均气温为13.2 ℃，无霜期为214 d，全年平均日照时数为2 532.9 h，年降水量为976.4 mm。试验地0～20cm土层土壤理化性质见表1。

1.2 试验材料

供试水稻品种为“徐稻9”；供试氮肥为尿素（N含量为46.3%），购自云南云天化工股份有限公司；供试磷肥为粒状重过磷酸钙（P2O5含量为12%），购自安阳磷肥股份有限公司；供试钾肥为红牛硫酸钾（K2O含量为50%），购自德国钾盐集团；供试有机肥为纯生物发酵有机肥（N-P2O5-K2O含量≥5%，有机质含量≥65%），购自根力多生物科技股份有限公司。

1.3 试验设计

采用单因素随机区组试验设计，共设置5个不同处理，分别为CK处理（不施肥）、F1处理（常规化肥施加量）、F2处理（有机肥替代20%化肥）、F3处理（有机肥替代30%化肥）、F4处理（机肥替代40%化肥），各处理具体施肥量见表2。每个处理重复3次，共15个试验小区，每个试验小区的面积均为20 m2。为避免不同试验小区之间相互影响，小区之间设置50 cm宽的边界。采用等行距种植法来种植水稻，种植行距为25 cm，株距为20 cm，单苗插秧，种植密度约为18.75万株/hm2。各处理除有机肥替代氮肥比例不同外，其他管理措施均保持一致。当地常规氮肥施用量为225 kg/hm2，磷肥施用量为300 kg/hm2、钾肥施用量为150 kg/hm2。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 水稻收获期株高测定

在收获期，对每个处理随机选定10株水稻，并用卷尺测量选定水稻的株高。

1.4.2 水稻收获期氮素吸收利用指标测定

在水稻收获期，对每个处理随机选取3个0.5 m×0.6 m的小样方，采样后带回实验室，用烘箱在105 ℃下杀青30 min，在50 ℃下烘干至恒重，粉碎后全部过孔径0.25 mm的筛子，用H2SO4-H2O2法消煮后，使用凯氏定氮仪来测定植株的全氮含量，并计算植株的吸氮量、氮肥农学利用率、氮肥偏生产力和氮肥肥效，计算方法参照参考文献［3］。

1.4.3 水稻产量及其构成要素指标测定

在水稻收获期进行田间调查，对每个处理选取1 m×1 m的样方，统计样方内的水稻穗数、穗粒数、千粒重等，并对水稻产量进行测定。

1.5 试验数据统计与分析

利用Excel 2018软件对数据进行整理，利用DPS软件进行方差分析，采用LSD法对各处理进行多重比较（P<0.05）。

2 结果分析

2.1 有机肥部分替代化肥对水稻收获期株高的影响

有机肥部分替代化肥对水稻收获期株高的影响见表3和图1。由图1和表3可知，不同有机肥部分替代化肥处理下水稻收获期株高为89.65～109.94 cm，以有机肥替代30%化肥处理的株高最高，不施肥处理的株高最低。其中，有机肥部分替代化肥下的株高均显著高于当地常规化肥施加量处理。

2.2 有机肥部分替代化肥水稻氮素吸收利用的影响

有机肥部分替代化肥对水稻氮素吸收利用的影响见表4。由表4可知，有机肥部分替代化肥可显著促进水稻对氮素养分的吸收和利用，不同处理下水稻生长季吸氮量表现为F3>F4>F2>F1>CK，氮肥回收利用率、氮肥偏生产力和氮肥肥效表现为F3>F4>F2>F1，且不同处理间差异性显著，均显著高于常规化肥施用处理。

2.3 有机肥部分替代化肥对水稻产量及其构成要素的影响

有机肥部分替代化肥对水稻产量及其构成要素的影响见表5。由表5可知，在不同处理下，水稻有效穗数、穗粒数、千粒重和产量的差异性显著。水稻有效穗数、穗粒数、千粒重和产量均在有机肥替代30%化肥处理下的效果最优，分别为277.63万穗/hm2、104.35粒/穗、24.3 g/1 000粒和9 937.72 kg/hm2，较当地常规化肥施用处理的增幅明显，增幅分别为4.85%、9.66%、2.83%和8.69%。

3 结论

在作物生长发育过程中，采用适宜的栽培技术可促进作物地上部分的生长发育，有利于干物质积累［4］。水稻生长特性指标受栽培品种、施肥量和施肥类型等因素的影响，有机肥部分替代化肥可显著提高水稻收获期株高。其中，以有机肥替代30%化肥处理的株高最高。这说明有机肥替代部分化肥更有利于植株地上部分生长发育，与龚明强［5］的研究结果一致。同时，研究发现，与常规化肥施用处理，有机肥部分替代化肥更有利于作物对养分的吸收利用和产量的提高，这与黄文等［6］的研究一致。黄文等［6］的研究结果表明，与常规尿素施用处理相比，有机肥替代尿素处理可显著提高水稻对氮素的吸收利用能力，并提高水稻产量，75%有机肥替代尿素处理下的水稻各项指标表现最优，这与此研究的研究结果略有出入。笔者经研究发现，有机肥替代30%化肥处理下各指标表现最优，水稻吸氮量、氮肥农学利用率、氮肥偏生产力、氮肥肥效、有效穗数、穗粒数、千粒重和产量分别为215.67 kg/hm2、31.29%、71.97 kg/kg、20.04 kg/kg、277.63万穗/hm2、104.35 粒/穗、24.32 g和9 937.72 kg/hm2。这是因为有机肥料不仅能提供作物生长所需的养分，还可改良土壤，从而促进作物高产稳产，并能提高肥料的利用率，降低生产成本。充分合理利用有机肥料，能增加作物产量、培肥地力、改善农产品品质、提高土壤养分的有效性［7］。

综上所述，在江苏省连云港水稻生产过程中，用有机肥替代30%化肥能显著提升水稻生长季叶面积指数、收获期株高、对氮素吸收利用率和产量，可作为江苏省连云港水稻高产高效栽培技术进行推广应用。

参考文献：

［1］安红梅，杨雪娇，蒋小东.化肥减量配施有机肥对水稻产量的影响［J］.特种经济动植物，2022（10）：31-33.

［2］罗强鑫.不同有机肥施用量和种植密度对有机栽培水稻产量形成与稻米品质的影响［D］.贵阳：贵州大学，2021.

［3］谢慧敏.化肥减量与部分替代对水稻生长与养分利用的影响［D］.南宁：广西大学，2021.

［4］孙志祥，李敏，韩上，等.有机肥部分替代化肥和秸秆还田对双季稻产量、养分吸收及土壤肥力的影响［J］.安徽农业大学学报，2020（6）：1012-1016.

［5］龚明强.有机肥料替代部分无机肥使用对水稻产量与肥料利用率的影响［J］.安徽农业科学，2023（10）：130-133，138.

［6］黄文，李金锦.有机肥替代尿素对水稻氮素吸收利用和产量的影响［J］.乡村科技，2023（19）：73-75.

［7］陈香碧，胡亚军，秦红灵，等.稻作系统有机肥替代部分化肥的土壤氮循环特征及增产机制［J］.应用生态学报，2020（3）：1033-1042.