不同比例有機(jī)肥與無機(jī)肥配施對水稻生長及產(chǎn)量的影響

陳青春 李明 朱秋明 趙羽凡 詹梅梅 鄧翠婷 袁詩濃 葉俊希 李艷大

（1仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院作物研究所，廣州510225；2江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)工程研究所，南昌330200；*通訊作者：liyanda2008@126.com）

我國是人口大國，糧食需求量日益增大。水稻作為我國主要的糧食作物，其產(chǎn)量已經(jīng)占到全國谷物總產(chǎn)量的40%以上。目前，我國的水稻單產(chǎn)水平已經(jīng)超過6 t/hm2，這為保障糧食安全和社會穩(wěn)定起到了十分重要的作用[1]。但是，近年來我國水稻進(jìn)口率依然是有增無減，水稻乃至糧食供應(yīng)問題仍舊嚴(yán)峻[2]。所以，科研界也在不斷探尋更有效的水稻高產(chǎn)生產(chǎn)模式。水稻生長離不開養(yǎng)分的投入，不同肥料品種、不同肥料配施比例對水稻產(chǎn)量和品質(zhì)均有不同程度的影響。隨著社會需求的發(fā)展，許多國家都進(jìn)行了長期肥料試驗(yàn)并取得了積極成果，通過系統(tǒng)的肥料試驗(yàn)，可以測定出土壤中養(yǎng)分的成分和含量。系統(tǒng)的試驗(yàn)也有助于揭示土壤和作物間養(yǎng)分循環(huán)和平衡關(guān)系，尋求維持和提高土壤肥力的最佳途徑[3]，從而獲得更佳的作物高產(chǎn)生產(chǎn)模式。關(guān)于有機(jī)肥與無機(jī)肥配施對水稻生長的影響，國內(nèi)研究主要有以下方面：趙金瑋等[4-5]認(rèn)為，有機(jī)無機(jī)肥配施能提高土壤陽離子交換量，增強(qiáng)土壤有效N、P、K等營養(yǎng)元素的釋放。而王秋君等[6-9]則認(rèn)為，有機(jī)無機(jī)肥配施能為土壤微生物提供更適宜的生活環(huán)境，增加土壤有機(jī)質(zhì)。魯艷紅等[10]認(rèn)為，化肥與有機(jī)肥長期配施可提高水穩(wěn)性團(tuán)聚體的穩(wěn)定性，改善土壤團(tuán)聚體的結(jié)構(gòu)，提高各粒級團(tuán)聚體內(nèi)有機(jī)碳含量。高菊生等[11]的研究結(jié)果表明，施用有機(jī)肥料土壤全氮含量比施用化學(xué)肥料高。關(guān)靜等[5，12]認(rèn)為，有機(jī)肥與無機(jī)肥配施有助于提高氮肥利用率。許多學(xué)者也認(rèn)為，有機(jī)無機(jī)肥配施有助于提高株高、籽粒干質(zhì)量、分蘗數(shù)[5]、干物質(zhì)量[13-14]。在水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素上，有機(jī)無機(jī)肥配施有助于減緩功能葉葉綠素的降解速率，維持較高的灌漿速率，從而提高千粒重[5]。王秋君等[15]研究認(rèn)為，有機(jī)肥與無機(jī)肥配施能提高有效穗數(shù)和穗粒數(shù)。顧巍巍等[16]則認(rèn)為，有機(jī)肥與無機(jī)肥配施有助于提高成穗率和結(jié)實(shí)率。另有較多的研究表明，有機(jī)肥與無機(jī)肥配施有助于提高水稻產(chǎn)量[16-21]。在影響稻米品質(zhì)上，李賀等[22]認(rèn)為，有機(jī)無機(jī)肥配施有助于減少米粒堊白度，提高精米蛋白質(zhì)含量。也有學(xué)者[19-20，23]認(rèn)為，有機(jī)無機(jī)肥配施能增加稻米中氨基酸的含量，一定程度上能緩解土壤中一些重金屬對水稻的危害，尤其是緩解鎘脅迫，降低污染地區(qū)稻米中某些重金屬的含量。國外有相關(guān)研究表明，有機(jī)無機(jī)肥配施對土壤環(huán)境、作物生長，乃至生態(tài)環(huán)境都有促進(jìn)作用。Maynard[24]研究認(rèn)為，長期混合施用有機(jī)肥與無機(jī)肥可提高蔬菜的產(chǎn)量。Pechova等[25]認(rèn)為，有機(jī)無機(jī)肥配施能起到降低作物中硝態(tài)氮的作用。Conacher等[26]認(rèn)為，單施化肥或單施有機(jī)肥都不利于水稻的生長。綜上所述，有機(jī)無機(jī)肥的配施能起到補(bǔ)充作物生長所需養(yǎng)分，改良土壤環(huán)境，增加產(chǎn)量等效果。但是對于該措施下有機(jī)無機(jī)肥適宜比例的報道卻較少，值得進(jìn)一步研究。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計

于2016年早季和晚季在廣東省農(nóng)科院白云基地進(jìn)行試驗(yàn)，土壤為典型南方紅土，有機(jī)質(zhì)含量36.3 g/kg，全氮 1.22 g/kg，全磷 0.36 g/kg，全鉀 9.50 g/kg。供試品種為粵晶絲苗2號，早季于4月、晚季于7月育苗后人工移栽。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，設(shè)5種施肥比例處理（見表1），3次重復(fù)。每個小區(qū)面積90 m2，中間設(shè)置0.5 m灌排水溝，四周設(shè)置1.5 m保護(hù)行，小區(qū)之間筑0.3 m寬的田埂，覆以地膜，各小區(qū)排灌相互獨(dú)立。除施肥比例不一樣外，其他田間栽培管理措施同一般高產(chǎn)田?；浘Ыz苗2號移栽密度為25.6萬叢/hm2。有機(jī)肥養(yǎng)分含量為 N∶P2O5∶K2O=3∶2∶1，有機(jī)肥作基肥施用，以全氮作為參照，按照當(dāng)季利用率20%計算，每667 m2共施純 N 12 kg、P2O56 kg、K2O 16 kg，按基肥∶穗肥=6∶4 比例施用。

1.2 數(shù)據(jù)測量和計算

早季水稻栽培試驗(yàn)過程中，選擇天氣晴朗的日子，分別在水稻的分蘗期（5月18日）、拔節(jié)期（5月29日）、抽穂期（6月9日）進(jìn)行取樣，每小區(qū)隨機(jī)取3叢完整水稻，每個小區(qū)的樣本用同一個袋子裝好并做好標(biāo)簽標(biāo)記。并于實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行室內(nèi)觀測、記錄數(shù)據(jù)。在測產(chǎn)考種期（時間7月4日）每小區(qū)隨機(jī)取樣20叢完整水稻，于實(shí)驗(yàn)室將所取樣品按器官類型分離后，稱取鮮質(zhì)量，再放入烘箱內(nèi)烘干至恒質(zhì)量，取出測量并記錄。

晚稻栽培試驗(yàn)過程中，分別在水稻的分蘗期（9月8日）、拔節(jié)期（9月25日）、抽穂期（10月20日）進(jìn)行取樣，觀測記錄的處理方法與早稻栽培試驗(yàn)一致。

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1 葉面積指數(shù)計算公式

S20：在所取樣品中再隨機(jī)抽取20片水稻葉片的葉面積；L：水稻葉片長；D：水稻葉片寬；0.75：水稻葉面積系數(shù)；S總：樣本總?cè)~面積；M：所取樣本所有葉片的總質(zhì)量；m：隨機(jī)取得的20片葉的質(zhì)量；LAI：葉面積指數(shù)；2000：每個小區(qū)種植水稻叢數(shù)。

1.3.2 數(shù)據(jù)處理方法

應(yīng)用Excel 2007和SPSS 22.0軟件處理數(shù)據(jù)，并進(jìn)行統(tǒng)計分析和制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理?xiàng)l件下水稻各時期指標(biāo)的變化規(guī)律

由表2和表3可知，施用有機(jī)肥的小區(qū)水稻的莖蘗數(shù)普遍高于未施用有機(jī)肥的對照組小區(qū)。這證明在一定條件下，施用有機(jī)肥有助于增加水稻的莖蘗數(shù)，促進(jìn)水稻的生長。從抽穗后水稻的莖蘗數(shù)來看，早季水稻和晚季水稻均表現(xiàn)為T4>T2>T3>T1>T0，兩季水稻的莖蘗數(shù)基本一致，但是從各時期不同比例條件下水稻莖蘗數(shù)據(jù)來看，T3方案下水稻莖蘗數(shù)在后期仍保持較好的生長態(tài)勢，平均數(shù)值增長最大，說明此肥料配施方案下土壤能保持較高肥力水平，為水稻分蘗中后期提供充足的養(yǎng)分。

由表2和表3可知，分蘗期未施用有機(jī)肥的對照組兩季水稻葉面積指數(shù)要略高于施用有機(jī)肥的小區(qū)，原因是無機(jī)肥料肥效釋放快，水稻早期更容易吸收到養(yǎng)分，促進(jìn)葉片的生長。到了抽穗期，隨著有機(jī)肥肥效的逐漸釋放，可以不斷補(bǔ)充土壤中的養(yǎng)分，更有利于水稻葉片的生長。兩季水稻在T3處理?xiàng)l件下，后期葉面積指數(shù)都達(dá)到了較高水平，水稻長勢更好，對物質(zhì)積累更有利。

由表2和表3可知，早季水稻和晚季水稻的單位面積葉干質(zhì)量在不同生育期的變化規(guī)律大體相同，在T2、T3、T4處理下，葉干質(zhì)量在抽穗期以前都是呈上升的趨勢，且都在抽穗期達(dá)到最大值。T3處理兩季水稻的單位面積葉干質(zhì)量在抽穗期都高于其他處理，表明該肥料配施方案下土壤養(yǎng)分充足，水稻生育后期物質(zhì)合成依舊保持較高水平，這對后續(xù)產(chǎn)量的形成有足夠的支撐。另一方面，T0和T1處理兩季水稻的葉片干質(zhì)量皆呈先升后降的趨勢，可能原因是后續(xù)土壤養(yǎng)分供給不足。

由表2和表3可知，單位面積莖干質(zhì)量兩季水稻均在抽穗期達(dá)到最大值，且均以T3處理最高。但配施了有機(jī)肥的T1和T2處理的單位面積莖干質(zhì)量低于未施有機(jī)肥的對照（T0），說明有機(jī)肥無機(jī)肥的配施比例對水稻莖干質(zhì)量影響較大，在恰當(dāng)?shù)谋壤龡l件下將有助于水稻莖干物質(zhì)的積累。

表2 不同處理對早季水稻生長的影響

由表2和表3可知，不同比例肥料配施條件下早晚季水稻收獲期單位面積穗干質(zhì)量變化基本一致，均表現(xiàn)為 T3＞T1＞T0＞T4＞T2。

2.2 不同處理?xiàng)l件下水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量性狀差異性分析

2.2.1 不同處理?xiàng)l件下早季水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量性狀差異性分析

由表4可知，早季水稻總穗數(shù)表現(xiàn)為T3＞T4＞T2＞T1＞T0，未使用有機(jī)肥的 T0 與 T1、T2、T3、T4 間差異極顯著，說明有機(jī)肥的施用有助于水稻總穗數(shù)的提高；早季水稻的千粒重變化趨勢表現(xiàn)為 T3＞T4＞T2＞T1＞T0，T3 與 T4、T2 之間差異極顯著，T0 與 T1、T2、T3、T4 間差異極顯著，說明施用有機(jī)肥有助于提高早季水稻的千粒重，但超過一定比例，千粒重反而會降低；早季水稻的穗粒數(shù)變化趨勢表現(xiàn)為 T3＞T1＞T4＞T0 和 T2，T3、T1顯著高于T0和T2；早季水稻的結(jié)實(shí)率變化趨勢表現(xiàn)為 T3＞T0＞T4＞T2＞T1，T3 極顯著高于 T1；早季水稻的產(chǎn)量表現(xiàn)為 T3＞T4＞T2＞T1＞T0，處理間差異極顯著，表明不同肥料配施比例對早季水稻產(chǎn)量影響較大。

2.2.2 不同處理?xiàng)l件下晚季水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量性狀差異性分析

由表4可知，晚季水稻的總穗數(shù)變化趨勢表現(xiàn)為T3＞T4＞T2＞T1＞T0，T0 與 T1、T2、T3、T4 間差異極顯著，說明有機(jī)肥施用也有助于晚季水稻總穗數(shù)的提高，但超過一定比例，總穗數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢。晚季水稻的千粒重平均水平變化表現(xiàn)為 T3＞T4＞T2＞T1＞T0，處理間差異性極顯著。晚季水稻的穗粒數(shù)變化與早季水稻不同，不同處理數(shù)值相近，差異不顯著；晚季水稻的結(jié)實(shí)率處理間基本相近，無顯著差異；晚季水稻的產(chǎn)量表現(xiàn)為T3＞T4＞T2＞T1＞T0，也是以 T3 處理最高，處理間差異達(dá)極顯著水平。

3 結(jié)論與討論

本研究表明，不同比例有機(jī)肥與無機(jī)肥配施條件下兩季水稻的總穗數(shù)、千粒重、結(jié)實(shí)率、產(chǎn)量均在T3處理時達(dá)到較高水平，且千粒重、產(chǎn)量顯著或極顯著高于其他處理。說明不同比例有機(jī)肥與無機(jī)肥配施對水稻千粒重和產(chǎn)量影響較大。本試驗(yàn)條件下，T3處理（有機(jī)肥 11 250 kg/hm2，尿素 169.8 kg/hm2，過磷酸鈣 468.75 kg/hm2，氯化鉀187.5 kg/hm2）水稻產(chǎn)量最高，為本試驗(yàn)下的最佳比例。但水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量性狀差異性分析可知，雖然T3處理下兩季水稻均擁有較高的結(jié)實(shí)率和穗粒數(shù)，但與第二高的處理相比差異性不明顯，甚至在晚季水稻上T4處理穗粒數(shù)還超過了T3。因此，可以進(jìn)一步縮小研究范圍，得出更精確的施用比例。

表3 不同處理對晚季水稻生長的影響

表4 不同比例有機(jī)肥與無機(jī)肥的配施條件下兩造水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量性狀差異性分析

我國幅員廣闊，南北氣候差異較大，土壤類型也具有較大差異，這對施肥的要求也更高，所以有必要在不同條件下對有機(jī)無機(jī)肥配施比例進(jìn)行探索。此外，本試驗(yàn)尚未開展稻米品質(zhì)相關(guān)研究，有必要在后續(xù)的工作中研究不同配施比例對稻米品質(zhì)的影響。