有机无机肥配施对水稻产量·品质及土壤养分状况的影响

王素萍 杜雷 张贵友 黄翔 姜利 程维舜 罗茜 陈钢 张利红 洪娟

摘要  為了阐明水稻生长中有机肥与化肥配施对水稻产量及品质的影响，在湖北武汉开展大田试验，研究了不同有机肥替代化肥比例对水稻产量、品质及土壤养分含量的影响。结果表明，优化施肥（包括推荐施肥和不同梯度有机肥替代化肥）可以促进水稻增产349%～18.43%，等养分量条件下，有机肥替代化肥水稻增产5.63% ～14.43%，有机肥替代30%化肥氮可以达到较高的产量水平。不同施肥对水稻品质指标无明显影响，优化施肥促进氮素、磷素和钾素的积累量分别增加1.03%～6.21%、16.32%～ 65.87%和2.11%～19.92%。有机肥替代30%化肥氮素时，水稻植株氮素和磷素积累量最大，有机肥替代15%化肥氮时，植株钾素积累量最大。优化施肥之后，化肥施用量降低0.89%～46.66%，与推荐施肥处理相比，施用有机肥的化肥施用量降低了15.37%～46.16%，综合考虑各方面经济因素，有机肥替代30%化肥经济效益最高，比农民习惯施肥增收6 140.38元/hm2。

关键词  水稻；有机无机肥配施；产量；品质；土壤养分

中图分类号  S145.6   文献标识码  A   文章编号  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

水稻在我国长江流域广泛种植，是我国非常重要的粮食作物。近年来，水稻实际生产中出现了一些突出问题，化肥施用总量较高、偏施氮肥［1-2］，有机肥施用较少［3-4］，水稻生产中长期单一的、过量的及不合理的施肥，导致养分流失严重，肥料利用率较低，使稻田土壤可持续生产能力明显下降。

有机肥富含有机质和有效养分，是农业生产中的重要肥源之一。 施用有机肥是提高土壤有机质含量和增加土壤腐殖质含量的有效手段［5-8］。化肥与有机肥配施可以充分发挥化肥的速效性和有机肥的持久性［9-10］，能够有效提高土壤缓冲性能，在培肥地力和提高作物产量方面优势明显［11-13］。

笔者选择武汉市东西湖区的水稻种植基地开展试验，通过调查农民习惯施肥状况和诊断种植前土壤养分情况，合理推荐施肥用量，并在推荐施肥基础上，用不同量有机肥氮替代化肥氮，研究不同比例有机肥替代化肥对水稻产量、品质和土壤养分状况的影响，在保证稳产的前提下，明确有机肥替代化 肥的适宜比例，为武汉市水稻生产建立合理的有机无机肥配施模式提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

2022年5—9月在湖北省武汉市东西湖区东山街布置田间试验，土壤类型为潮土，由江河冲积物发育而成。试验前取耕作层（0～20 cm）土壤，土壤基本理化性状：pH 6.16，有机质38.86 g/kg，堿解氮187.10 mg/kg，速效磷12.31 mg/kg，速效钾334.02 mg/kg。

供试作物为水稻，品种为南晶香占，由试验基地提供，移栽密度为26.2万兜/hm2。

供试化肥为鄂中复合肥（15-15-15），包括尿素（含N 46%）、过磷酸钙（含P2O5 16%）、氯化钾（含K2O 60%）。商品有机肥由深圳中宜环境实业有限公司提供（有机质≥45%，N 2.84%，P2O5 1.03%，K2O 1.82%）。

1.2 试验设计

试验设5个处理，每个处理3次重复，小区面积20 m2。处理分别为①农民习惯施肥处理，即FP，基肥施用复合肥（15-15-15）675 kg/hm2，分蘖期追施尿素150 kg/hm2，抽穗期追施尿素75 kg/hm2，氯化钾75 kg/hm2；②推荐施肥处理，即OPT；③施用有机氮肥（OM）15%+化肥氮（CF）85%处理，即85%CF+15%OM；④施用有机氮肥30%+化肥氮70%处理，即70%CF+30%OM；⑤施用有机氮肥45%+化肥氮55%处理，即55%CF+45%OM。处理②～⑤稻季施氮（N）水平为180 kg/km2，施磷（P2O5）水平为60 kg/km2，钾肥（K2O）水平为120 kg/km2，氮肥按基肥、分蘖肥和穗肥以5 ∶ 3 ∶ 2的比例施入，磷肥、钾肥和有机肥作为基肥一次性施用（6月18日），水稻成熟期（9月28日）收获，并进行相关参数的测定分析。

1.3 测定项目与方法

水稻产量：收获期调查产量构成因素，各小区单独采收，称鲜重，累加记产。

水稻品质：①碾磨品质，用FC-2 K型实验砻谷机加工成糙米；用VP-32型实验碾米机加工精米；采用谷粒判别器（ES-1000）分离整精米。②外观品质，用ES-1000便携式品质分析仪测定精米长、精米宽、垩白率、垩白度等。③营养品质，用FOSS1241近红外谷物分析仪测定糙米的直链淀粉、蛋白质含量。

植株养分含量：采用浓H2SO4-H2O2消化，流动分析仪（德国SEAL-AA3）测定氮、磷含量，火焰光度计（FP640）测定钾含量［14］。

土壤理化性质：水稻收获后，采集每个小区耕层混合土壤样品，测定土壤理化性质。土壤pH采用pH计测定，土壤有机质测定用重铬酸钾容量法-外加热法，土壤碱解氮测定用碱解扩散法，土壤速效磷测定用0.5 mol/L NaHCO3提取，钼锑抗比色法测定，土壤速效钾测定用NH4OAc浸提-火焰光度法［14］。

1.4 数据分析

试验数据采用Excel 2007和SPSS 17软件进行处理分析，差异显著性水平（P<0.05）通过最小显著法（LSD）进行检验。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对水稻品质的影响

从表1可以看出，不同施肥处理水稻品质指标无显著差异；农民习惯施肥（FP）处理的出糙率、精米率和整精米率均最低，垩白粒率和垩白度最高，有机肥代替15%化肥氮处理（85%CF+15%OM）的出糙率、精米率和整精米率均最高，垩白粒率和垩白度均最低，所有处理的粒型长宽比无显著差异，但85%CF+15%OM处理的粒型长宽比最大；不同处理蛋白质含量和直链淀粉含量不存在显著差异，但FP处理的蛋白质和直链淀粉含量最低，有机肥代替30%化肥氮处理（70%CF+30%OM）的蛋白质含量最高，85%CF+15%OM处理的直链淀粉含量最高。

2.2 不同施肥处理对水稻产量构成的影响

由表2可知，各处理间的千粒重无显著差异，但与FP处理相比，优化施肥（包括OPT处理、85%CF+15%OM处理、70%CF+30%OM处理和55%CF+45%OM处理）后稻谷的千粒重均呈不同程度的增加趋势，千粒重增幅为2.80%～4.13%。

从有效穗数上看，各处理间的大小为70%CF+30%OM>85%CF+15%OM>OPT>55%CF+45%OM>FP。与FP处理相比，优化施肥处理的有效穗数呈增加趋势，增幅为2.93%～6.88%，其中70%CF+30%OM处理的有效穗数最大，为621个/m2，所有优化施肥处理之间差异不显著。

优化施肥可以显著提高每穗粒数，与FP处理相比，OPT、85%CF+15%OM、70%CF+30%OM和55%CF+45%OM处理的水稻每穗粒数分别增加13、26、31和4粒/穗，增幅为4.81%、9.63%、11.48%和1.48%，所有优化施肥处理的每穗粒数无显著差异。

各处理间结实率大小为70%CF+30%OM>85%CF+15%OM>55%CF+45%OM>OPT>FP，但各处理间结实率无显著差异。

2.3 不同施肥处理对水稻产量的影响

由表3可知，优化施肥可以促进水稻产量的增加，与农民习惯施肥相比，优化施肥的增产量为274～1 445 kg/hm2，增率为3.49%～1843%。与推荐施肥处理相比，有机肥替代化肥条件下 产量显著增加，增产457～1 171 kg/hm2，增幅为5.63%～14.43%，有机肥替代化肥处理中70%CF+30%OM处理的产量显著高于其他处理，比55%CF+45%OM处理和80%CF+15%OM处理分别增产6.14%和8.33%。因此从水稻的产量结果来看，在该试验条件下，有机肥替代30%化肥可以达到最高的产量水平。

2.4 不同施肥处理对水稻养分积累量的影响

从表4可以看出，优化施肥明显促进了养分积累量的增加，与农民习惯施肥相比，优化施肥处理的氮素积累量明显增加，增幅为1.03%～6.21%，磷素积累量明显增加，增幅为16.32%～65.87%，钾素积累量明显增加，增幅为2.11%～19.92%。优化施肥条件下，70%CF+30%OM处理的氮素积累量和磷素积累量最大，分别为139.75和216.44 kg/hm2，85%CF+15%OM处理的钾素积累量最大，为340.46 kg/hm2。

2.5 水稻收获后不同施肥处理对土壤理化性状的影响

由表5可知，与农民习惯施肥相比，水稻收获后优化施肥处理土壤的有机质含量升高，碱解氮含量、有效磷含量和土壤EC值呈降低趋势。土壤pH和速效钾含量无显著差异，与推荐施肥处理相比，有机肥替代化肥处理的pH和速效钾含量无显著差异，有机质含量有升高趋势，EC值呈减低趋勢， 所有施用有机肥处理，随着有机肥施用量的增加，土壤的pH、有机质、有效磷和速效钾含量无显著变化，但EC值呈降低趋势。

2.6 不同施肥处理经济及肥料效益分析

由表6可知，与农民习惯施肥相比，推荐施肥和有机肥替代化肥处理的化肥施用量均降低了8.70～454.90 kg/hm2，降幅为0.89%～4666%，肥料成本降低-1174%～50.25%。与推荐施肥处理相比，有机肥替代化肥处理的化肥施用量降低了15.37%～4616%，综合考虑各方面经济因素，有机肥替代30%化肥处理经济效益最高，比农民习惯施肥可以增收6 140.38元/hm2。

3 结论与讨论

（1）不同施肥对水稻品质指标无明显影响。农民习惯施肥的出糙率、精米率和整精米率均最低，垩白粒率和垩白度最高，有机肥代替15%化肥氮处理的出糙率、精米率和整精米率均最高，垩白粒率和垩白度均最低。

（2）优化施肥可以促进水稻产量的增加， 增幅为3.49%～18.43%。优化施肥的有效穗数和每穗粒数呈增加趋势。等施肥量情况下，有机肥替代化肥产量增加5.63%～1443%，其中70%CF+30%OM处理的产量最高，因此，在该试验条件下，有机肥替代30%化肥氮可以达到最高的产量水平。

（3）养分吸收是物质生产的基础，而物质生产又是稻谷产量形成的基础［11］。优化施肥促进氮素、磷素和钾素的积累量分别增加1.03%～6.21%、16.32%～65.87%和2.11%～19.92%。优化施肥条件下，有机肥替代30%化肥氮的氮素积累量和磷素积累量最大，分别为139.75和216.44 kg/hm2，有机肥替代15%化肥氮的钾素积累量最大，为340.46 kg/hm2。化肥有机肥配施后水稻的养分吸收量较高，因为有机肥肥效缓慢释放，使水稻各生育阶段得到更为均衡的矿质营养，可以弥补单施化肥作物后期养分不足，提高了水稻的养分积累量［15］。

（4）化肥有机肥配施可以明显提高土壤有机质积累。优化施肥之后，水稻收获后，有机肥替代化肥的土壤有机质呈升高趋势，EC值呈减低趋势，碱解氮、有效磷和土壤EC值呈降低趋势。

（5）优化施肥之后，化肥施用量降低了0.89%～46.66%，肥料成本降低-11.74%～50.25%。与推荐施肥处理相比，有机肥替代化肥的化肥施用量降低了15.37%～46.16%，综合考虑各方面经济因素，有机肥替代30%化肥经济效益最高，比农民习惯施肥增收6 140.38元/hm2。

参考文献

［1］  张福锁，崔振岭，王激清，等.中国土壤和植物养分管理现状与改进策略［J］.植物学通报，2007，24（6）：687-694.

［2］ 彭少兵，黄见良，钟旭华，等.提高中国稻田氮肥利用率的研究策略［J］.中国农业科学，2002，35（9）：1095-1103.

［3］ 杨业凤，陆利民.2014 年浦东新区主要作物投肥分析［J］.上海农业科技，2016（1）：101-102，139.

［4］ 邵爱明.2011 年奉贤区四团镇主要作物投肥调查［J］.安徽农学通报，2012，18（4）：112-113.

［5］ 汪红霞，廖文华，孙伊辰，等.长期施用有机肥和磷肥对潮褐土土壤有机质及腐殖质组成的影响［J］.中国土壤与肥料，2014（6）：39-43.

［6］ 魏宇轩，蔡红光，张秀芝，等.不同种类有机肥施用对黑土团聚体有机碳及腐殖质组成的影响［J］.水土保持学报，2018，32（3）：258-263.

［7］ 吕家珑，张一平，王旭东，等.长期单施化肥对土壤性状及作物产量的影响［J］.应用生态学报，2001，12（4）：569-572.

［8］ 尹岩，梁成华，杜立宇，等.有机肥对稻田土壤磷素潜在环境风险的影响［J］.中国土壤与肥料，2013（2）：11-16.

［9］ 刘守龙，童成立，吴金水，等.等氮条件下有机无机肥配比对水稻产量的影响探讨［J］.土壤学报，2007，44（1）：106-112.

［10］  董春华，高菊生，曾希柏，等.长期有机无机肥配施下红壤性稻田水稻产量及土壤有机碳变化特征［J］.植物营养与肥料学报，2014，20（2）：336-345.

［11］ 徐明岗，李冬初，李菊梅，等.化肥有机肥配施对水稻养分吸收和产量的影响［J］.中国农业科学，2008，41（10）：3133-3139.

［12］ 周卫军，王凯荣，张光远，等.有机与无机肥配合对红壤稻田系统生产力及其土壤肥力的影响［J］.中国农业科学，2002，35（9）：1109-1113.

［13］ 张琳，吕玉虎，李亚光，等.化肥减量配施鸡粪对土壤肥力及水稻产量的影响［J］.安徽农业科学，2022，50（15）：143-145，162.

［14］ 鲍士旦.土壤农化分析［M］.北京：中国农业出版社，1999.

［15］ 吕真真，吴向东，侯红乾，等.有机-无机肥配施比例对双季稻田土壤质量的影响［J］.植物营养与肥料学报，2017，23（4）：904-913.

基金项目   武汉市财政专项“武汉市化肥和化学农药减量化技术研究与应用”（HA01）。

作者简介   王素萍（1985—），女，山东德州人，农艺师，硕士，从事蔬菜养分资源管理与现代施肥技术研究。*通信作者，高级农艺师，博士，从事养分资源管理与新型肥料研究。