邱才飞,邵彩虹,王少先,陈 霞

(江西省农业科学院 土壤肥料与资源环境研究所/国家红壤改良工程技术研究中心/农业农村部 长江中下游作物生理生态与耕作重点实验室/江西省农业生态与资源利用重点实验室,江西 南昌 330200)

废白土是食用油脂精炼加工过程中用于脱除油脂的颜色、臭味和其他杂质后而失去活性的白土[1]。我国油脂加工企业较多,废白土的产出量较大,由于缺乏简易有效的处理手段和技术,大量废白土作为废弃物被直接丢弃,既污染了环境又浪费了资源[2-3]。由于废白土含有丰富的有机物和矿质元素,且其中的油脂、蛋白质、有机质和腐殖酸等有机成分和磷、钾等矿质元素可以为植物生长提供所需要的营养[4-5],因此,将废白土与其它畜禽粪或农业废弃物混合制作有机肥,利用废白土的发热作用可以缩短发酵时间，利用废白土的强吸附特性可以减少堆肥的臭气及保持堆肥中的养分,这样既能解决废白土的利用问题,也能为农田秸秆、畜禽粪便等废弃物的利用提供解决方案。利用废白土制作有机肥既符合“中央1号”文件多次提出的“鼓励农民增施有机肥”,通过有机肥替代化肥来实现化肥零增长,也是生产优质、高效、绿色农产品的必然选择[6]。我们研究了废白土基有机肥对水稻的生长、产量及品质的影响,旨在为废白土基有机肥在水稻生产上应用推广提供理论依据和技术支持,加快我国废白土肥料化应用的步伐。

1 材料与方法

1.1 试验时间与地点

试验于2018年3～7月在江西省农业科学院高安试验基地进行。

1.2 试验材料

试验用的废白土基有机肥为江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所自制,其氮磷钾(N+P2O5+K2O)总养分含量为5.09%,其中,含N 1.15%、P2O51.93%、K2O 2.01%。水稻为早稻品种中嘉早17。

1.3 试验设计

试验设置4个处理,分别为:处理1，不施肥(NF);处理2，施3000 kg/hm2有机肥(OF);处理3，施用全量化肥(CF);处理4，施用半量化肥+3000 kg/hm2有机肥(OF+50%CF)。其中,全量化肥为纯氮150 kg/hm2、五氧化二磷75 kg/hm2、氧化钾120 kg/hm2,半量化肥则按全量的1/2计算。

1.4 田间管理

试验水稻于3月25日播种,4月25日移栽,移栽株行距为16.7 cm×20.0 cm,每穴插2粒谷苗;所有肥料均作基肥在稻田翻耕时一次性施下。试验小区面积40 m2,在小区间做宽30 cm、高20 cm的田埂,并裹膜防渗。于7月15日收获。

1.5 测定指标与方法

1.5.1 分蘖调查 在水稻最高分蘖期和成熟期分别调查各处理的分蘖数和有效穗数,每处理连续调查10蔸,计算平均值。

1.5.2 叶片叶绿素含量的测定 在水稻最高分蘖期、抽穗期和成熟期,分别利用日本产SPAD-502型叶绿素仪测定各处理水稻叶片的叶绿素含量,每处理选择5蔸,测定倒二叶中部的SPAD值。

1.5.3 干物质量的测定 于水稻最高分蘖期和成熟期,各处理按照平均分蘖数分别选取3蔸水稻,按叶片、茎秆、穗子分样,先在105 ℃下杀青0.5 h，然后在80 ℃下烘干至恒重，最后测定不同器官的干物重。

1.5.4 叶面积指数 在水稻最高分蘖期,以分蘖调查结果的平均分蘖数为依据,各处理取3蔸,利用小样法测定叶片的叶面积指数。

1.5.5 考种测产 在成熟期，每处理按5点取样法调查50蔸的有效穗数,并根据平均有效穗数，每处理取5蔸分别考察每穗粒数、结实率和充实度,同时分处理小区收割测产。

1.5.6 稻米品质的测定 在成熟期选择200 g稻谷，用微型砻谷机碾米,先对稻米称重，然后测定稻谷的出糙率,再用精米机除去糙米的麸皮，测定精米率和整精米率；然后随机选取20粒精米，分别测定粒长、粒宽、垩白粒和垩白度；再选择20 g精米粉碎后测定含氮量,计算蛋白质含量。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对最高分蘖数和有效穗数的影响

有机肥中含有一定的养分,但养分释放的速度较慢,对作物的影响也各异,在不同的养分条件下,水稻对养分的反应直接体现在分蘖数和有效穗数上。对4个不同施肥处理水稻的最高分蘖数和有效穗数进行对比,结果(图1)显示：全量化肥(CF)处理的最高分蘖数和有效穗数均最高,分别是无肥(NF)处理的2.30倍和2.11倍；其次为半量化肥+有机肥(OF+50%CF)处理,分别是无肥处理的2.18倍和1.87倍；再次为有机肥(OF)处理,均是无肥处理的1.40倍。说明有机肥可以明显促进水稻分蘖的生长和有效穗的增加,但其肥效对分蘖和成穗的影响要小于化肥。

图1 不同处理水稻的最高分蘖数和有效穗数

2.2 不同施肥处理对水稻各生育期叶片叶绿素含量的影响

施肥对水稻的影响还体现在植株叶片叶绿素含量的多少,叶绿素含量越高越有利于作物进行光合作用,从而使植株生长更加旺盛而衰老更慢。SPAD值是反映叶绿素含量的定量指标。从图2可以看出：全量化肥(CF)处理水稻叶片的SPAD值在水稻的各主要生育时期均最大,其次为半量化肥+有机肥(OF+50%CF)处理,再次为有机肥(OF)处理,而以无肥(NF)处理的最低,说明有效养分含量越高,对水稻叶片叶绿素含量增加的作用越大。其中,单施有机肥处理水稻叶片在分蘖期、抽穗期和成熟期的SPAD值分别较无肥处理提高了12.16%、3.77%和3.46%,表现出较好的提高叶绿素含量、延缓叶片衰老的作用。

图2 不同施肥处理水稻叶片在不同生育期的SPAD值

2.3 不同施肥处理对水稻分蘖期叶面积指数的影响

叶面积是衡量叶片对光照截获能力的重要指标,叶面积指数(LAI)是叶面积与种植面积的比值,叶面积指数过大和过小均不利于水稻的生长。从图3的结果可以发现：在水稻的分蘖期叶面积指数最大的处理为全量化肥(CF)处理,叶面积指数为2.46,是无肥(NF)处理的2.89倍；其次为半量化肥+有机肥(OF+50%CF)处理,是无肥(NF)处理的2.57倍；再次为有机肥(OF)处理,是无肥(NF)处理的1.64倍。说明施肥量的高低可以直接影响叶面积的大小,且施肥量越高,叶面积越大。全量有机肥处理的养分增加幅度小于化肥+有机肥配施处理,因此其叶面积指数的增加量也较小。

2.4 不同施肥处理对水稻干物质生产的影响

干物质量是衡量作物含能力高低的重要指标,也是作物产量形成的基础。从图4的结果可以看出,在水稻的3个主要生育期均以全量化肥处理水稻的干物质量最多,其次为半量化肥+有机肥处理,再次为有机肥处理,而以无肥处理的最低。其中,有机肥处理在3个生育期的干物质量分别较无肥处理增加了48.98%、12.33%和19.86%,且随着生育进程的推进,干物质量的绝对增幅也不断增加,说明,有机肥对水稻生长具有一定的肥效,但其对干物质的影响要小于化肥。

图3 不同施肥处理水稻分蘖期的叶面积指数

图4 不同施肥处理水稻的干物质量

2.5 不同施肥处理对水稻产量及产量因子的影响

不同的施肥技术对水稻的产量及产量形成具有重要的影响。从表1可以发现,施肥处理较无肥处理有明显的增加产量的作用；在各施肥处理中水稻产量最高的为全量化肥处理,其次为半量化肥+有机肥处理,再次为有机肥处理,分别较无肥处理的水稻产量增加了87.96%、75.61%和33.33%。对水稻产量因子的分析发现,有效穗数、株高、穗长、每穗粒数、千粒重等指标的变化趋势与产量的基本一致,均表现为全量化肥处理>有机肥+化肥处理>有机肥处理>无肥处理,且有效穗数和每穗粒数的增加最为明显,而结实率的表现则刚好相反,其中,有机肥处理较无肥处理的有效穗数和每穗粒数的增长幅度分别达到了35.29%和6.94%,说明不同施肥处理均可以有效地提高水稻的产量,面且主要是通过增加有效穗数和每穗粒数来提高产量的。在施肥后水稻的千粒重增加较少,结实率还会降低,可能是因为施肥处理的水稻颖花量较大,二次灌浆不完全。

表1 不同施肥处理水稻的产量及经济性状

2.6 不同施肥处理对稻米品质的影响

随着生活水平的不断改善, 人们对稻米品质的要求亦越来越高。栽培技术对稻米品质具有重要的影响,其中,施肥对稻米品质的影响较大。从稻米品质分析结果(表2)发现,各施肥处理较无肥处理的精米率、垩白度和蛋白质含量均有所增加,其中,垩白度增加会降低稻米的外观品质,精米率增加有利于提高加工品质,蛋白质含量增加虽提高了营养品质却也降低了食味品质。与无肥处理比较,施用有机肥处理还提高了稻米的出糙率和整精米率；与全量化肥处理相比，有机肥+半量化肥处理水稻的精米率、整精米率、粒长、垩白粒率、垩白度均有所增加,出糙率和蛋白质含量稍有下降,但整体表现为外观品质、加工品质和食味品质均有所增加,说明施用有机肥或有机肥部分替代化肥均可有效提高稻米品质。

表2 不同施肥处理稻米品质分析结果

3 讨论与结论

随着我国生态农业的发展,有机肥在农业生产中的作用越来越受到国家的重视,特别是有机肥在改土培肥、化肥替代和农业废弃物再利用方面的作用,使有机肥产业在近年来得到了快速发展,然而,有机肥产品由于原料、制作方式的不同,其有效养分组成及有机质含量等也不同,田间施用对作物的肥效各异,但均具有促进作物生长、提高产量和品质的作用[7-12]。废白土基有机肥作为一款新型的有机肥,其应用在水稻的生产上同样表现出较好的增产效果和改善稻米品质的作用。在本试验中，与不施肥处理比较,施用3000 kg/hm2废白土基有机肥后，水稻的分蘖数和有效穗数均增加了1.40倍,叶绿素含量提高了3.46%,叶面积增大了1.64倍；在水稻分蘖期、抽穗期和成熟期的干物质量分别增加了48.98%、12.33%和19.86%；有效穗数、每穗粒数、千粒重均有所增加,增幅分别为35.29%、 6.94%和1.43%,实现增产33.33%,对稻米品质中的出糙率、精米率、整精米率、垩白粒率和蛋白质含量等具有改善作用。

在生产上由于有机肥的有效养分含量低、肥效慢,单独使用有机肥不仅成本高,且不利于作物的高产高效,通常与无机肥进行一定比例的配合施用,才能达到优质、稳产、高效的作用。周江明认为有机肥氮在 20.0%～40.0% 之间最有利于稻米品质和产量的提高[13];苏瑞芳等研究也发现施入26.5%～40.0% 有机肥氮可以实现水稻高产和改善稻米品质[14]；孟琳等认为有机肥氮占总氮量的 10.0%～20.0%是最合适的,过高过低均会导致产量下降[15]。与已有研究不同,本研究以3000 kg/hm2废白土基有机肥替代半量化肥(OF+50%CF处理),其总氮量减少了27.0%,其中,有机氮占施用总氮量的31.5%,结果表明：与全量化肥处理比较,经OF+50%CF处理后，受总氮量减少的影响,水稻的分蘖数、有效穗数、叶面积、叶绿素含量等各项生理及形态指标均有一定程度的降低,产量也相应减少了7.03%,但降低幅度均不大,而在稻米的加工品质和外观品质方面得到了一定的改善,主要表现为精米率、整精米率增加，垩白粒率、垩白度降低。因此,在水稻生产上,利用废白土基有机肥替代一定量的化肥是可行的,但化肥的替代量不宜超过50.0%。