方暢宇，屠乃美，張清壯，易鎮(zhèn)邪

?

不同施肥模式對(duì)稻田土壤速效養(yǎng)分含量及水稻產(chǎn)量的影響①

方暢宇，屠乃美*，張清壯，易鎮(zhèn)邪

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128)

為了綜合評(píng)價(jià)中國(guó)南方稻田不同施肥模式對(duì)土壤速效養(yǎng)分及水稻產(chǎn)量的影響，并找到最佳施肥模式，本試驗(yàn)在瀏陽(yáng)市北盛鎮(zhèn)、荷花鎮(zhèn)和達(dá)滸鎮(zhèn)3個(gè)不同基礎(chǔ)地力水稻田塊從2013年起進(jìn)行田間定位試驗(yàn)，比較不施肥、常規(guī)施肥、60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥(秸稈+紫云英)和單純施用化肥處理的水稻產(chǎn)量和土壤速效養(yǎng)分含量變化。3年定位試驗(yàn)表明：不同施肥模式相比無(wú)肥處理均能顯著提高水稻生物產(chǎn)量，以60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理最為顯著，且生物產(chǎn)量表現(xiàn)出逐年遞增的趨勢(shì)。通過(guò)提高水稻有效穗數(shù)和穗粒數(shù)使水稻產(chǎn)量顯著高于其他處理，60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理相比不施肥、純化肥、常規(guī)施肥處理分別增產(chǎn)38.3% ~ 62.4%、1.7% ~ 9.6%、8.4% ~ 12.0%。土壤中速效養(yǎng)分含量表現(xiàn)出60%化肥+40%有機(jī)肥處理顯著高于其他處理的規(guī)律，且速效養(yǎng)分含量逐年遞增，而純化肥處理速效養(yǎng)分逐年遞減。從當(dāng)季作物產(chǎn)量而言，低肥區(qū)應(yīng)加大化肥在有機(jī)無(wú)機(jī)配施中的比例，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)培肥地力方面，應(yīng)適當(dāng)加大有機(jī)肥在配施中所占比例，對(duì)于中高肥區(qū)則可逐步增加有機(jī)肥施用比例。不施肥會(huì)降低土壤肥力，而施肥具有明顯培肥地力的效果，60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥的施肥模式培肥地力效果最為顯著，有利于增加水稻有效穗數(shù)和穗粒數(shù)，產(chǎn)量顯著高于其他處理。

施肥模式；生物產(chǎn)量；速效養(yǎng)分含量；水稻產(chǎn)量

化學(xué)肥料的施用對(duì)提高作物產(chǎn)量發(fā)揮了巨大作用。然而近年來(lái)，為了追求作物高產(chǎn)，生產(chǎn)上出現(xiàn)了不斷加大農(nóng)田化學(xué)肥料投入量的現(xiàn)象。長(zhǎng)期大量施用化肥會(huì)使土壤板結(jié)，速效養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量下降、土壤酸化、肥料利用率下降[1]、溫室氣體排放加劇、土壤酶活性降低等一系列問(wèn)題，從而影響土壤質(zhì)量和作物產(chǎn)量[2]。因此，如何合理施肥，提高作物產(chǎn)量同時(shí)培肥地力是人們長(zhǎng)期以來(lái)關(guān)注的問(wèn)題。有機(jī)無(wú)機(jī)配施能夠很大程度上改善單施化肥所帶來(lái)的土壤和環(huán)境的負(fù)面影響，結(jié)合了化肥速效性和有機(jī)肥持久性的特點(diǎn)[3]，有利于培肥地力、凈化環(huán)境、實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)[4]。有研究表明，有機(jī)無(wú)機(jī)配施通過(guò)增加水稻葉面積指數(shù)[5]，提高水稻葉片相對(duì)葉綠素含量(SPAD值)，延長(zhǎng)葉片光合生理期，提高水稻光合速率，從而增加水稻干物質(zhì)的產(chǎn)生與積累，使水稻生物量顯著增加[6]。有機(jī)無(wú)機(jī)配施還能顯著影響土壤理化生性質(zhì)，增加土壤速效養(yǎng)分、總有機(jī)碳和全氮含量[7-9]。黃晶等[10]長(zhǎng)達(dá)30多年的紅壤土定位試驗(yàn)結(jié)果表明，有機(jī)無(wú)機(jī)配施相比純化肥處理，顯著提高了土壤中氮磷鉀含量和有機(jī)質(zhì)含量，水稻產(chǎn)量顯著高于無(wú)肥和純化肥處理，確保了水稻的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。

有關(guān)不同施肥模式對(duì)土壤肥力、水稻產(chǎn)量的影響，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已做了大量研究[11-13]。但本研究聚焦于不同基礎(chǔ)地力下不同施肥模式對(duì)水稻產(chǎn)量及土壤肥力影響的差異性，以瀏陽(yáng)市北盛鎮(zhèn)、荷花鎮(zhèn)、達(dá)滸鎮(zhèn)3個(gè)土壤肥力定位監(jiān)測(cè)點(diǎn)作為試驗(yàn)地，比較了不施肥、常規(guī)施肥、等氮量條件下配合施用40% 有機(jī)肥和施用純化肥等4種不同施肥模式對(duì)水稻產(chǎn)量及土壤速效養(yǎng)分含量的影響，以期揭示不同施肥模式與水稻產(chǎn)量及土壤速效養(yǎng)分含量的關(guān)系，為湘東丘陵區(qū)不同肥力水平稻田高效施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

于2013 年開(kāi)始在湘東丘陵區(qū)瀏陽(yáng)市北盛鎮(zhèn)百塘村、荷花辦事處牛石嶺村、達(dá)滸鎮(zhèn)書(shū)香村建立3 個(gè)土壤肥力定位監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)所在的瀏陽(yáng)市位于湖南省東部，長(zhǎng)江中下游以南，羅霄山脈的北段(27°51′ ~ 28°34′ N，113°10′ ~ 114°15′ E)，屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，光熱資源豐富，全年無(wú)霜期270 d。供試土壤為紅壤土，供試水稻品種為當(dāng)?shù)刂魍埔患镜酒贩N。各試驗(yàn)點(diǎn)土壤基礎(chǔ)性狀見(jiàn)表1。

表1 原始土壤的主要肥力特性

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)共設(shè)4個(gè)處理：①不施肥(CK)；②常規(guī)施肥(CF)；③60% 化肥+ 40% 有機(jī)肥(NPKG)；④純化肥(NPK)。每個(gè)處理小區(qū)面積24 m2(6 m × 4 m)，重復(fù)3次，采用隨機(jī)區(qū)組排列。每個(gè)小區(qū)用水泥埂隔開(kāi)，其地下埋深0.5 m，高出地表0.2 m，寬0.2 m，每一區(qū)組單排單灌。水稻移栽前進(jìn)行人工翻耕，灌水。氮肥用尿素(含N 460 g/kg)，磷肥用過(guò)磷酸鈣(含P2O5120 g/kg)，鉀肥用氯化鉀(K2O 600 g/kg)。有機(jī)肥以冬紫云英和水稻秸稈為主。

除空白對(duì)照外，各處理施肥水平一致。CF處理的施肥量為N 180 kg/hm2、P2O575 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2，并添加豬糞肥 12 000 kg/hm2(N 6 g/kg，P2O54 g/kg，K2O 4.4 g/kg)。NPKG處理的40% 的N以有機(jī)肥(紫云英：N 4 g/kg，P2O51 g/kg，K2O 3 g/kg；水稻秸稈：N 6 g/kg，P2O53 g/kg，K2O 11 g/kg)的形式施入，相對(duì)于純化肥處理不足的氮磷鉀以無(wú)機(jī)化肥的形式施入。有機(jī)肥、豬糞肥和磷肥全部作基肥施用，氮、鉀肥按基肥∶蘗肥∶穗肥=5∶3∶2的比例分3次施入。有機(jī)肥是綠肥和秸稈，同豬糞肥在翻耕前一天施用，分蘗肥在水稻插秧后7 d均勻撒施，穗肥在水稻插后45 d撒施。其他的田間管理措施與當(dāng)?shù)氐拇筇锕芾硐嗤＞唧w施肥量見(jiàn)表2。

表2 2013—2015年肥料施用情況(kg/hm2)

1.3 測(cè)定項(xiàng)目和方法

土壤養(yǎng)分含量：水稻收獲時(shí)進(jìn)行土壤樣品采集，用五點(diǎn)采樣法采集0 ~ 20 cm耕層土壤，采集的耕層土壤經(jīng)混合均勻后，將樣品中的根系、石塊等挑出，用四分法處理，最后剩余約1 kg樣品，每個(gè)處理重復(fù)3次。樣品經(jīng)自然風(fēng)干，磨碎，過(guò)10目和60目篩，用于測(cè)定土壤理化指標(biāo)。土壤基本養(yǎng)分指標(biāo)采用常規(guī)分析法測(cè)定[14]：堿解氮采用堿解氮擴(kuò)散法；有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法；速效鉀采用1.0 mol/L中性NH4OAc浸提-原子吸收分光光度法。

水稻產(chǎn)量與構(gòu)成：水稻成熟后每個(gè)小區(qū)五點(diǎn)取樣法定5個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)連續(xù)取20穴測(cè)量有效穗數(shù)，計(jì)算每穴平均有效穗數(shù)，據(jù)此取有代表性水稻植株5穴，脫粒后用水選法區(qū)分實(shí)粒(沉入水底的稻粒)和空癟粒，分別計(jì)數(shù)實(shí)粒數(shù)和空癟粒數(shù)，計(jì)算結(jié)實(shí)率。再?gòu)膶?shí)粒中取3個(gè)1 000粒，測(cè)量千粒重。測(cè)算理論產(chǎn)量的植株取樣之后各小區(qū)全部齊地采收，測(cè)定生物產(chǎn)量和稻谷實(shí)際產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2013和SPSS20.0軟件進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析。

(氮、磷、鉀)邊際產(chǎn)量=(施肥處理產(chǎn)量–無(wú)肥處理產(chǎn)量)/(氮、磷、鉀施入量)

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥模式對(duì)土壤速效養(yǎng)分的影響

由表3可知，荷花鎮(zhèn)基礎(chǔ)地力可代表低肥力稻田，而北盛鎮(zhèn)和達(dá)滸鎮(zhèn)可代表中高肥力稻田。2013年荷花鎮(zhèn)稻田土壤堿解氮含量表現(xiàn)出常規(guī)施肥>無(wú)肥處理>純化肥處理>60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理；隨年限延長(zhǎng)，60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理土壤堿解氮含量顯著提高，而純化肥處理逐漸下降，至2015年土壤堿解氮含量常規(guī)施肥處理顯著高于其他處理。北盛鎮(zhèn)和達(dá)滸鎮(zhèn)，不同年份間稻田土壤堿解氮含量均表現(xiàn)出60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理顯著高于其他處理，而純化肥處理有逐年下降的趨勢(shì)。出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因可能是，對(duì)于基礎(chǔ)肥力較低的地區(qū)，有機(jī)肥是一個(gè)緩效釋放過(guò)程，隨時(shí)間延長(zhǎng)，有機(jī)物質(zhì)所含養(yǎng)分被微生物分解釋放，從而逐年遞增。而對(duì)于堿解氮含量豐富的地區(qū)，土壤中堿解氮足夠滿足植株養(yǎng)分需求，加上有機(jī)養(yǎng)分的分解釋放，從而使有機(jī)無(wú)機(jī)處理的速效養(yǎng)分含量迅速增加，而純化肥處理缺乏有機(jī)養(yǎng)分的持續(xù)輸入，加之水稻生長(zhǎng)不斷吸收土壤中氮素，使土壤中堿解氮含量逐漸下降。3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，土壤有效磷含量變化與堿解氮含量變化大體一致，有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理有效磷含量均表現(xiàn)出隨年份增加而增加；至2015年，60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理含量最高，相比純化肥、常規(guī)施肥和無(wú)肥處理分別提高了4.2 ~ 9.8、0.2 ~ 3.8、5.9 ~ 8.8 mg/kg。不同施肥模式對(duì)土壤速效鉀含量的影響與對(duì)堿解氮和有效磷影響總體上類似，均表現(xiàn)為在種植前期，有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理土壤速效鉀含量相對(duì)其他處理較低，至2015年，60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理含量最高。綜上所述，有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理相比施用純化肥處理更能達(dá)到提高土壤速效養(yǎng)分含量和提供水稻植株所需養(yǎng)分的目的。

表3 不同施肥模式對(duì)紅壤稻田土壤速效養(yǎng)分的影響(mg/kg)

注：同列數(shù)據(jù)后小寫(xiě)字母不同表示處理間差異達(dá)到<0.05顯著水平，表6同。

2.2 不同施肥模式對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

由表4可知，除2015年達(dá)滸鎮(zhèn)外，達(dá)滸鎮(zhèn)和荷花鎮(zhèn)水稻生物產(chǎn)量在3 a中變化規(guī)律一致，即60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理>純化肥處理>常規(guī)施肥處理>無(wú)肥處理；除2014年外，60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理隨年份推移生物產(chǎn)量表現(xiàn)出遞增的趨勢(shì)，而其余處理均表現(xiàn)出遞減的趨勢(shì)。而北盛鎮(zhèn)除2014年外，水稻生物產(chǎn)量在2a中60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理>常規(guī)施肥處理>純化肥處理>不施肥處理，不同處理間達(dá)顯著差異。由表5可知，不同施肥措施對(duì)水稻邊際產(chǎn)量影響很大。對(duì)于基礎(chǔ)地力水平較低的荷花鎮(zhèn)，在試驗(yàn)前2 a 60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理氮邊際產(chǎn)量低于單施化肥處理，到2015年60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理最高；對(duì)于基礎(chǔ)地力較高的北盛鎮(zhèn)和達(dá)滸鎮(zhèn)均表現(xiàn)出60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理氮邊際產(chǎn)量最高。而不同施肥模式對(duì)磷和鉀邊際產(chǎn)量影響與對(duì)氮邊際產(chǎn)量影響相反，3 a時(shí)間內(nèi)，有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理均小于單施化肥處理。其原因可能是有機(jī)肥中磷和鉀元素的分解釋放，導(dǎo)致土壤中磷和鉀豐余，從而使磷、鉀邊際產(chǎn)量降低。因此在施用有機(jī)肥時(shí)，應(yīng)綜合考慮有機(jī)肥中的磷和鉀含量。由圖1可知，荷花鎮(zhèn)和達(dá)滸鎮(zhèn)3 a中水稻產(chǎn)量均表現(xiàn)為60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理>純化肥處理>常規(guī)施肥處理>無(wú)肥處理，北盛鎮(zhèn)3 a中水稻產(chǎn)量均表現(xiàn)為60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理產(chǎn)量最高。到2015年，3試點(diǎn)60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理分別比純化肥處理、常規(guī)施肥處理和無(wú)肥處理增產(chǎn)1.7% ~ 9.6%、8.4% ~ 12.0%、38.3% ~ 62.4%。高生物產(chǎn)量對(duì)應(yīng)高水稻產(chǎn)量潛力，無(wú)論低肥還是中高肥區(qū)，有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理生物產(chǎn)量最高，水稻產(chǎn)量潛力最大。

表4 不同施肥模式對(duì)水稻生物產(chǎn)量的影響(kg/667m2)

注：同行數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示處理間差異達(dá)<0.05顯著水平。

表5 不同施肥模式對(duì)水稻氮磷鉀邊際產(chǎn)量的影響(kg/kg)

圖1 不同施肥模式對(duì)水稻實(shí)際產(chǎn)量的影響

2.3 不同施肥模式對(duì)水稻產(chǎn)量構(gòu)成的影響

從表6水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素看，與不施肥相比，施肥處理顯著增加了每穗粒數(shù)和有效穗數(shù)，處理間差異達(dá)到顯著水平。3個(gè)試點(diǎn)均表現(xiàn)為60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理水稻有效穗數(shù)最多，且與其他處理達(dá)到顯著性差異；荷花鎮(zhèn)與達(dá)滸鎮(zhèn)純化肥處理千粒重最大，北盛鎮(zhèn)則表現(xiàn)為常規(guī)施肥處理千粒重最大；結(jié)實(shí)率則表現(xiàn)為不施肥處理顯著高于其他3種施肥模式。說(shuō)明60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理提高水稻產(chǎn)量主要是因?yàn)槠溆行霐?shù)顯著增加，同時(shí)其每穗粒數(shù)相對(duì)較多；而不施肥處理產(chǎn)量低于其他處理是因?yàn)槠涿克肓?shù)和有效穗數(shù)顯著低于其他3種施肥模式，但千粒重與其他處理相差不大，結(jié)實(shí)率甚至顯著高于其他處理。

表6 2015年不同施肥模式對(duì)水稻產(chǎn)量構(gòu)成的影響

3 討論

3.1 不同施肥模式對(duì)稻田土壤速效養(yǎng)分含量的影響

長(zhǎng)期施用有機(jī)肥能夠顯著提升地力，增加土壤有效養(yǎng)分含量[15]。張成蘭等[16]提出，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施能夠顯著增加土壤中堿解氮含量。張小莉等[17]提出有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥相比化肥處理通過(guò)促進(jìn)土壤中有益菌的生長(zhǎng)，改善了土壤供氮特性，提高了氮素利用率，從而提高了土壤中堿解氮的含量。但也有試驗(yàn)表明，單施有機(jī)肥用量達(dá)60 t/hm2時(shí)，氮生理利用效率明顯降低[15]，其主要原因可能是長(zhǎng)期大量施用有機(jī)肥使土壤養(yǎng)分含量超過(guò)水稻利用的濃度范圍。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，有機(jī)無(wú)機(jī)配施能顯著增加土壤中堿解氮含量，對(duì)于基礎(chǔ)地力較低稻田，隨年限延長(zhǎng)，堿解氮含量不斷增加，這與貢付飛等[18]試驗(yàn)結(jié)果一致。而對(duì)于中高肥力稻田，3 a時(shí)間內(nèi)60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理堿解氮含量顯著高于其他處理，且顯著高于常規(guī)施肥處理，說(shuō)明綠肥和秸稈的混合施用更有利于土壤中氮的礦化。60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理較單施化肥處理能夠顯著提高土壤堿解氮含量，原因可能是隨著氮施用量的增加，土壤中氮素出現(xiàn)盈余，但有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理能夠有效降低盈余量，從而減少氮素滲漏、揮發(fā)等損失的風(fēng)險(xiǎn)[9]。王敬等[19]研究指出，有機(jī)肥顯著提高了初級(jí)礦化-同化周轉(zhuǎn)率。筆者認(rèn)為，對(duì)于低肥區(qū)稻田，應(yīng)適度增加施肥量并加大無(wú)機(jī)化肥在有機(jī)無(wú)機(jī)配施中的比例；而對(duì)于中高肥力稻田則與之相反，從而達(dá)到真正培肥土壤的效果。

有研究表明，施用有機(jī)肥料能減少土壤對(duì)磷的固定和磷素流失[20]，提高磷肥的有效性和利用率。本研究表明，3個(gè)不同肥力地區(qū)，荷花鎮(zhèn)土壤有效磷含量無(wú)肥處理顯著高于其他處理，但隨時(shí)間推移，60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理有效磷含量增加，到2015年60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理含量最高；而北盛鎮(zhèn)和達(dá)滸鎮(zhèn)土壤有效磷含量在3 a時(shí)間內(nèi)，60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理均顯著高于純化肥處理，到2015年60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理相比純化肥、常規(guī)施肥和無(wú)肥處理分別提高了4.2 ~ 9.8、0.2 ~ 3.8、5.9 ~ 8.8 mg/kg。表明秸稈+紫云英作為有機(jī)肥能顯著增加土壤有效磷含量，原因可能是：①有機(jī)肥本身含有一定數(shù)量的磷，這部分磷易于分解釋放；②有機(jī)肥施入后增加有機(jī)質(zhì)含量，而有機(jī)質(zhì)可減少無(wú)機(jī)磷的固定，并促進(jìn)無(wú)機(jī)磷的降解[21]；③長(zhǎng)期有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施顯著增加了土壤中各形態(tài)無(wú)機(jī)磷的含量，增強(qiáng)了其在土壤中的移動(dòng)，促進(jìn)了土壤磷素向有效態(tài)轉(zhuǎn)化[22]。

周曉芬等[23]曾提出有機(jī)肥與水溶性化肥相比，有機(jī)肥速效鉀和緩效鉀被土壤固定程度明顯降低，故在土壤中有效性較高。本研究結(jié)果顯示，相比堿解氮和有效磷含量變化，3個(gè)地區(qū)土壤速效鉀含量變化規(guī)律類似，到2015年，有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理土壤速效鉀含量顯著高于其他處理。綜上所述，60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥通過(guò)加速氮磷鉀元素循環(huán)與代謝，從而顯著增加了土壤中速效養(yǎng)分的含量，改善了土壤質(zhì)量。

3.2 不同施肥模式對(duì)紅壤稻田水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

關(guān)于施肥對(duì)水稻生物產(chǎn)量的影響，3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)3 a時(shí)間內(nèi)均表現(xiàn)出60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理顯著高于其他處理，且有逐年遞增的趨勢(shì)。荷花鎮(zhèn)和達(dá)滸鎮(zhèn)水稻實(shí)際產(chǎn)量3 a數(shù)據(jù)均表現(xiàn)為60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理>純化肥處理>常規(guī)施肥處理>不施肥處理，北盛鎮(zhèn)為60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理>常規(guī)施肥處理>純化肥處理>不施肥處理，不同地區(qū)均為有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理水稻產(chǎn)量最高，這與前人研究結(jié)果一致[24]。有研究表明，有機(jī)無(wú)機(jī)配施能顯著增加每穗粒數(shù)[25]、結(jié)實(shí)率[26]、有效穗數(shù)[27]，從而實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)。本試驗(yàn)中，施肥處理相比無(wú)肥處理，穗粒數(shù)和有效穗數(shù)顯著提高，但施肥處理結(jié)實(shí)率顯著小于無(wú)肥處理。這與李先等[1]研究結(jié)果相似。有研究結(jié)果表明，低量有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理在水稻前期養(yǎng)分釋放太多導(dǎo)致后期供應(yīng)較弱；而高量有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理水稻前期養(yǎng)分供應(yīng)太少，從而導(dǎo)致水稻結(jié)實(shí)率和千粒重下降[28]。因此本研究下一步將對(duì)不同肥力地區(qū)有機(jī)無(wú)機(jī)不同配施比例進(jìn)行考察。本試驗(yàn)研究結(jié)果還表明，水稻磷、鉀邊際產(chǎn)量均隨有機(jī)肥的施入而降低，單施化肥處理磷、鉀邊際產(chǎn)量最高，筆者認(rèn)為，在有機(jī)無(wú)機(jī)配施條件下，不應(yīng)只注重氮肥，還應(yīng)注重磷鉀肥的平衡施入，從而使經(jīng)濟(jì)效益最大化。綜上，60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理顯著提高了水稻產(chǎn)量可能是因?yàn)橛袡C(jī)無(wú)機(jī)配施提高了單位面積的有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)，導(dǎo)致單位面積穎花數(shù)顯著增加。

3.3 不同基礎(chǔ)地力土壤對(duì)施肥模式響應(yīng)的差異性

不同施肥對(duì)不同基礎(chǔ)地力紅壤稻田的影響不同。賈俊仙等[29]研究表明，施用尿素條件下，高肥力紅壤性水稻土硝化作用的增強(qiáng)幅度顯著高于低肥力土壤。本試驗(yàn)中，對(duì)于基礎(chǔ)地力較低的荷花鎮(zhèn)，堿解氮含量表現(xiàn)出常規(guī)施肥處理含量最高，60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理含量最低，但水稻產(chǎn)量表現(xiàn)為單施化肥處理最高，無(wú)肥處理最低。其原因可能是化肥迅速補(bǔ)充了水稻所需速效養(yǎng)分，而有機(jī)肥處理無(wú)法短期滿足作物所需，但植株仍從土壤中獲取養(yǎng)分，導(dǎo)致土壤中速效養(yǎng)分顯著降低[30-31]。對(duì)于基礎(chǔ)地力中等的達(dá)滸鎮(zhèn)和北盛鎮(zhèn)2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，水稻產(chǎn)量均為60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理最高，土壤堿解氮和有效磷含量均表現(xiàn)出60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理>常規(guī)施肥、單施化肥處理。因此根據(jù)土壤肥力水平，有針對(duì)性地調(diào)整施肥措施，才能更好發(fā)揮土地生產(chǎn)潛力，增加水稻產(chǎn)量。魯艷紅等[32]通過(guò)盆栽試驗(yàn)表明對(duì)于地力水平較低的農(nóng)田土壤，應(yīng)注重合理施肥，培育和提高農(nóng)田土壤肥力；地力水平較高的土壤也應(yīng)注重高效合理補(bǔ)充養(yǎng)分。本試驗(yàn)結(jié)果表明，基礎(chǔ)地力較低土壤，速效養(yǎng)分含量較低，有機(jī)肥無(wú)法短時(shí)間滿足作物生長(zhǎng)所需，而單施純化肥能夠及時(shí)滿足水稻所需養(yǎng)分，顯著提高水稻產(chǎn)量，而對(duì)于基礎(chǔ)地力較高土壤，速效養(yǎng)分含量較高，大量無(wú)機(jī)化肥施入，土壤養(yǎng)分有盈余，使土壤中養(yǎng)分流失嚴(yán)重，而有機(jī)無(wú)機(jī)配施保證了土壤中養(yǎng)分持續(xù)供應(yīng)，從而使水稻產(chǎn)量能夠高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。綜上所述，筆者認(rèn)為在施用有機(jī)肥時(shí)應(yīng)考慮土壤肥力水平，對(duì)于肥力較低土壤，在增加施肥量的基礎(chǔ)上，加大無(wú)機(jī)化肥比例；而對(duì)于肥力較高土壤則相反，從而實(shí)現(xiàn)水稻的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

4 結(jié)論

紅壤稻田長(zhǎng)期施肥能夠顯著提高水稻產(chǎn)量和土壤速效養(yǎng)分含量，具體表現(xiàn)為60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理通過(guò)增加有效穗數(shù)和穗粒數(shù)使水稻產(chǎn)量最高。水稻生物產(chǎn)量是水稻實(shí)際產(chǎn)量顯著提高的基礎(chǔ)，本研究表明60% 化肥 + 40% 有機(jī)肥處理相比其他處理顯著提高了水稻生物產(chǎn)量，產(chǎn)量潛力最大，且表現(xiàn)出逐年遞增的趨勢(shì)。磷鉀邊際產(chǎn)量隨有機(jī)肥的施入而降低。而對(duì)于土壤養(yǎng)分的影響，基礎(chǔ)地力較低的稻田速效養(yǎng)分含量在前期以純化肥處理較高，而中等肥力稻田，有機(jī)肥培肥效果好于單施化肥處理，但無(wú)論是低肥力還是高肥力稻田，有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理速效養(yǎng)分含量均表現(xiàn)出逐年遞增，并最終顯著高于其他處理。因此長(zhǎng)期施肥具有明顯培肥地力的作用，有機(jī)無(wú)機(jī)配合施用的施肥模式培肥地力的效果最為明顯，但施用有機(jī)肥的同時(shí)須兼顧氮磷鉀元素的平衡施入。

[1] 李先, 劉強(qiáng), 榮湘民, 等. 有機(jī)肥對(duì)水稻產(chǎn)量和品質(zhì)及氮肥利用率的影響[J]. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2010, 36(3): 258–262

[2] 李燕青, 趙秉強(qiáng), 李壯. 有機(jī)無(wú)機(jī)結(jié)合施肥制度研究進(jìn)展[J]. 農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào), 2017, 7(7): 22–30

[3] 魏猛, 張愛(ài)君, 諸葛玉平, 等. 長(zhǎng)期不同施肥方式對(duì)黃潮土肥力特征的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2017, 28(3): 838–846

[4] 高菊生, 徐明崗, 王伯仁, 等. 長(zhǎng)期有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)土壤肥力及水稻產(chǎn)量的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2005, 21(8): 211–214

[5] 張輝, 李維炯, 倪永珍. 一種生物有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥的養(yǎng)分釋放規(guī)律研究[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2005, 24(6): 1123–1126

[6] 唐海明, 程愛(ài)武, 徐一蘭, 等. 長(zhǎng)期有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)雙季稻區(qū)水稻干物質(zhì)積累及產(chǎn)量的影響[J]. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究, 2015, 36(6): 1091–1098

[7] 吳其聰, 張叢志, 張佳寶, 等. 不同施肥及秸稈還田對(duì)潮土有機(jī)質(zhì)及其組分的影響[J]. 土壤, 2015, 47(6): 1034– 1039

[8] 鄒文秀, 梁堯, 郝翔翔, 等. 黑土顆粒有機(jī)碳和氮含量對(duì)有機(jī)肥劑量響應(yīng)的定量關(guān)系[J]. 土壤, 2016, 48(3): 442–448

[9] 高菊生, 黃晶, 董春華, 等. 長(zhǎng)期有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)水稻產(chǎn)量及土壤有效養(yǎng)分影響[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2014, 51(2): 314–324

[10] 黃晶, 張楊珠, 高菊生, 等. 長(zhǎng)期施肥下紅壤性水稻土有機(jī)碳儲(chǔ)量變化特征[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2015, 26(11): 3373–3380

[11] 冀建華, 侯紅乾, 劉益仁, 等. 長(zhǎng)期施肥對(duì)雙季稻產(chǎn)量變化趨勢(shì)、穩(wěn)定性和可持續(xù)性的影響[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2015, 52(3): 607–619

[12] Zhang H M, Xu M G, Shi X J, et al. Rice yield, potassium uptake and apparent balance under long-term fertilization in rice-based cropping systems in southern China[J]. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 2010, 88: 341–349

[13] 高學(xué)振, 張叢志, 張佳寶, 等. 生物炭、秸稈和有機(jī)肥對(duì)砂姜黑土改性效果的對(duì)比研究[J]. 土壤, 2016, 48(3): 468–474

[14] 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析(第3 版)[M]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 2007

[15] 陳貴, 趙國(guó)華, 張紅梅, 等. 長(zhǎng)期施用有機(jī)肥對(duì)水稻產(chǎn)量和氮磷養(yǎng)分利用效率的影響[J]. 中國(guó)土壤與肥料, 2017(1): 92–97

[16] 張成蘭, 艾紹英, 楊少海, 等. 雙季稻-綠肥種植系統(tǒng)下長(zhǎng)期施肥對(duì)赤紅壤性狀的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 2016, 30(5): 184–189

[17] 張小莉, 孟琳, 王秋君, 等. 不同有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥對(duì)水稻產(chǎn)量和氮素利用率的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2009, 20(3): 624–630

[18] 貢付飛, 查燕, 武雪萍, 等. 長(zhǎng)期不同施肥措施下潮土冬小麥農(nóng)田基礎(chǔ)地力演變分析[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2013(12): 120–129

[19] 王敬, 程誼, 蔡祖聰, 等. 長(zhǎng)期施肥對(duì)農(nóng)田土壤氮素關(guān)鍵轉(zhuǎn)化過(guò)程的影響[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2016, 53(2): 292–304

[20] 張玉平, 榮湘民, 劉強(qiáng), 等. 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)旱地作物養(yǎng)分利用率及氮磷流失的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 2013, 27(3): 44–48

[21] 趙曉齊,魯如坤. 有機(jī)肥對(duì)土壤磷素吸附的影響[J]. 土壤學(xué)報(bào), 1991, 28(1): 7–13

[22] 韓曉飛, 高明, 謝德體, 等. 長(zhǎng)期定位施肥條件下紫色土無(wú)機(jī)磷形態(tài)演變研究[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2016, 25(4): 63–72

[23] 周曉芬, 張彥才, 李巧云. 有機(jī)肥料對(duì)土壤鉀素供應(yīng)能力及其特點(diǎn)研究[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2003, 11(2): 67–69

[24] 董春華, 曾鬧華, 高菊生, 等. 長(zhǎng)期不同施肥模式下紅壤性稻田水稻產(chǎn)量及有機(jī)碳含量變化特征[J]. 中國(guó)水稻科學(xué), 2014, 28(2): 193–198

[25] 劉紅江, 陳虞雯, 孫國(guó)峰, 等. 有機(jī)肥-無(wú)機(jī)肥不同配施比例對(duì)水稻產(chǎn)量和農(nóng)田養(yǎng)分流失的影響[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 2017, 36(2): 405–412

[26] 魯耀雄, 崔新衛(wèi), 范海珊, 等. 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)湖南省晚稻生長(zhǎng)、產(chǎn)量及土壤生物學(xué)特性的影響[J]. 中國(guó)土壤與肥料, 2015, (5): 50–55

[27] 向秀媛, 劉強(qiáng), 榮湘民, 等. 有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施對(duì)雙季稻產(chǎn)量及氮肥利用率的影響[J]. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2014, 40(1): 72–77

[28] 唐先干, 劉光榮, 徐昌旭, 等. 有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)稻穗不同部位粒重與結(jié)實(shí)率的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2015, 21(5): 1336–1342

[29] 賈俊仙, 李忠佩, 劉明, 等. 施用氮肥對(duì)不同肥力紅壤性水稻土硝化作用的影響[J]. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào), 2010, 26(4): 329–333

[30] 嚴(yán)奉君, 孫永健, 馬均, 等. 秸稈覆蓋與氮肥運(yùn)籌對(duì)雜交稻根系生長(zhǎng)及氮素利用的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2015, 21(1): 23–35

[31] 萬(wàn)水霞, 唐杉, 蔣光月, 等. 紫云英與化肥配施對(duì)土壤微生物特征和作物產(chǎn)量的影響[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2016, 25(6): 109–117

[32] 魯艷紅, 廖育林, 聶軍, 等. 連續(xù)施肥對(duì)不同肥力稻田土壤基礎(chǔ)地力和土壤養(yǎng)分變化的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2016, 49(21): 4169–4178

Effects of Fertilization Modes on Available Nutrient Contents of Reddish Paddy Soils and Rice Yields

FANG Changyu, TU Naimei*, ZHANG Qingzhuang, YI Zhenxie

(College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)

A experiment was conducted from 2013 to 2015 in three reddish paddy fields under different nutrient levels to comprehensively evaluate the effects of different fertilization modes on available nutrient contents and rice yields in order to find the best fertilization mode. The tested fields were located respectively in Beisheng, Lotus and Dahu towns in Liuyang, eastern Hunan. The fertilization modes included CK, no-fertilizer; CF, conventional fertilizer; NPKG, 60% chemical fertilizer + 40% organic manure (straw + astragalus smicus, equivalent nitrogen substitution); and NPK, single chemical fertilizer. The results showed that compared with CK, other fertilization modes significantly increased rice biological yield, NPKG mode was the best and in which rice biomass yield showed a continuous increasing trend. Compared with CK, NPK and CF modes, rice yields under NPKG mode were increased 38.3%-62.4%, 1.7%-9.6% and 8.4%-12.0% respectively by promoting the number of productive ear andseeds per ear. The contents of rapid available nutrients in soils under NPKG mode showed an increasing trend and were significantly higher than those of other fertilization modes, while the contents of rapid available nutrients in soils under CF mode decreased gradually. From the aspect of crop yield, the proportion of chemical fertilizer in NPKG mode should be increased in the low fertility area, but the proportion of organic manure should be increased from the long term in terms of promoting soil fertility, while for the middle-high fertility area, the proportion of organic fertilizer should be increased gradually. Non-fertilization will decrease but fertilization increase soil available nutrients, in which NPKG mode is optimal in promoting soil fertility and rice yield.

Fertilization mode; Biomass yield; Rapid available nutrient content; Rice yield

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201503123)資助。

(tnm505@163.com)

方暢宇(1992—)，男，湖南益陽(yáng)人，碩士研究生，主要從事作物高產(chǎn)高效栽培理論與技術(shù)的研究。E-mail:18684663642@163.com

10.13758/j.cnki.tr.2018.03.004

S158.1

A