有机物料施用对水稻产量及经济效益的影响

2023-07-29郑仁兵李敏

安徽农学通报 2023年10期

郑仁兵　李敏

摘要为明确江淮地区水稻生产上不同有机物料的施用效果，本研究通过设置不同种类有机物料田间小区试验，以不施肥为对照（CK），在单施化肥（F）的基础上，分析了秸秆还田（F+S）、施用生物炭（F+C）和种植紫云英（F+M）对水稻产量、构成要素、经济效益及土壤养分的影响。结果表明，施肥显著增加了水稻产量，增幅达43.58%～53.88%，有机物料施用较F增产4.21%～7.16%，从大到小排序为F+C>F+M>F+S，且F+C和F+M达到显著性差异水平。施用有机物料通过提高水稻产量构成中的有效穗数和每穗粒数来提高水稻产量。从经济效益考虑，施用有机物料水稻效益和产投比结果与产量效应一致。施用有机物料能够显著提高土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量。综合产量、产量构成、效益和土壤养分结果分析，在本试验条件下，水稻有机物料施用效果排序从大到小依次为F+C>F+M>F+S。

关键词有机物料；水稻；产量；经济效益；土壤养分

中图分类号 S143.1 文献标识号 A

文章编号 1007-7731（2023）10-0009-04

Effects of different organic materials application on the yield and economic benefits of rice

ZHENG Rinbin LI Min

（1Agricultural Technology Promotion Center Huoshan County， Huoshan Anhui 237200;

2Soil and Fertilizer Research Institute， Anhui Academy of Agricultural Sciences/Anhui Provincial Laboratory of

Nutrient Cycle， Resources and Environment， Hefei Anhui 230031）

Abstract To determine the effect of different organic materials on rice production in Jianghuai region， a field experiment was carried out to investigate the effects of application different organic martials on rice yield， components， economic benefits and soil nutrients by setting with five treatments including CK （no fertilizers）， F （fertilizer only）， on the basis of F， with straw returning （F+S）， biochar （F+C） and application of Chinese milk vetch （F+M）. The results showed that fertilization significantly increased rice yield by 43.58%-53.88%. Compared with F， the treatments of applying organic materials were increased yield by 4.21%-7.16% in the order of F+C>F+M>F+S， and there was a significant difference between F+C and F+M. Application of organic materials increased rice yield by increasing the number of effective panicles and the number of grains per panicle in rice yield components. The results of rice benefit and yield to input ratio of organic materials were consistent with the yield effect. Application of organic materials increased significantly increase the contents of soil organic matter， available nitrogen， available phosphorus and available potassium. Based on the results of yield， its components， economic benefit and soil nutrient contents， the application effect of organic materials in rice was in the order of F+C>F+M>F+S in this area.

Keywords organic materials; rice; yield; economic benefit; soil nutrients

江淮地區雨热同季，气候条件与生产匹配度良好，是安徽省水稻主产区，对于保障全省水稻生产及粮食安全起到了至关重要的作用[1]。化学肥料具有养分释放速率快、易损失的特点，稻田长期单一施用化肥不仅会造成肥料利用效率降低，还会造成稻田土壤理化性质持续变差，环境污染加剧[2]。

合理施用外源有机物料是提高土壤肥力的重要措施。安徽省主要粮食作物年均秸秆产量5 000 萬t，资源量巨大，秸秆富含多种营养元素，可以通过改良土壤结构和提高土壤肥力来提高作物产量[3]。生物炭具有孔隙发达、比表面积大、吸附性能强的特点，施入土壤后，能够改善土壤结构，增加养分含量，促进吸收养分，进而增加水稻产量[4]。稻田普遍种植以紫云英为代表的豆科绿肥，生长过程中可以通过根瘤固氮、根系生长调控土壤酶活性，进而提高土壤养分有效性，而翻压还田可为接茬水稻提供氮、磷、钾养分供应[5]。有机无机合理结合可以取长补短，充分发挥两者的优点，达到作物增产增效的双赢目标。

本研究针对安徽省江淮稻区生产中不合理的施肥现状，开展了水稻不同有机物料施用田间试验，通过产量、产量要素及土壤养分指标变化的监测，明确不同有机物料施用对水稻产量、效益、土壤养分含量的影响，以期为本区域水稻可持续生产、土壤培肥提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于霍山县农业科学研究所，地处31°22′18″ N，116°17′28″ E，海拔106 m。属北亚热带湿润季风气候区，四季分明，季风显著，雨量充沛，年平均气温15 ℃，年平均降水量1 400 mm，年平均无霜期220 d，平均日照时数2 146.8 h。供试土壤类型为潴育型水稻土，试验开始前按“S”型10点采集0～20 cm基础土壤，土壤化学指标测定结果：有机质22.60 g/kg、全氮1.41 g/kg、碱解氮92.00 mg/kg、有效磷15.20 mg/kg、速效钾101.00 mg/kg、pH 5.50。供试田块耕层厚度25 cm，地下水位常年为2 m，农田基本设施良好，灌排方便，交通便利。

1.2 供试材料

1.2.1 供试作物。水稻，品种为特优559，移栽密度27 万穴/hm²。

1.2.2 肥料类型。化学肥料均为单质肥料，其中尿素为中盐安徽红四方股份有限公司生产（N 46%）；过磷酸钙为铜陵化工集团有限公司生产的颗粒状磷肥（P₂O₅12%）；氯化钾为罗布泊钾盐有限公司生产（K₂O 60%）。有机肥为安徽省司尔特肥业股份有限公司生产。

1.3 试验设计

试验设不施肥（CK）、单施化肥（F）、单施化肥的基础上秸秆还田（F+S）、单施化肥的基础上增施生物炭（F+C）和单施化肥的基础上前茬种植紫云英且水稻季翻压还田（F+M）5个处理。小区面积50 m²（5 m×10 m），3次重复，随机区组排列，区组内土壤、地形等条件保持相对一致。其中单施化肥用量：氮肥（N）180 kg/hm²、磷肥（P₂O₅）60 kg/hm²和钾肥（K₂O）90 kg/hm²。生物炭和化学磷肥按不同处理小区用量一次性基施，人工施肥后翻耕入土15 cm。氮肥运筹按基肥∶分蘖肥∶穗肥5∶3∶2进行，钾肥运筹按基肥∶穗肥7∶3进行。秸秆还田处理为秸秆全量还田，生物炭施用量为7 500 kg/hm²，紫云英为盛花期翻压，翻压量为22 500 kg/hm²。

试验于2021年4月27日播种育苗，5月27日移栽，6月20日和7月26日分别追施分蘖肥、穗肥，9月28日收获。病虫草害防治按常规习惯进行。

1.4 样品采集与测试分析

水稻考种样品在成熟期先按小区随机采集5穴样，分别测定水稻产量构成中的有效穗数、穗粒数、千粒重和结实率；后按小区单打单收测实产。水稻收获后按小区分别采集0～20 cm土壤样品，风干磨碎后测定土壤养分指标。土壤有机质采用外加热法测定，全氮采用凯氏法测定，有效磷采用比色法测定，速效钾采用火焰光度法测定，碱解氮采用碱解扩散法测定，pH采用电极法测定[6]。

1.5 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 17.0进行数据计算和统计分析，采用邓肯（Duncan）检验，且在P<0.05水平下进行；采用OriginPro 2017进行数据作图。

2 结果与分析

2.1 有机物料施用对水稻产量的影响

不同有机物料施用对水稻产量的影响不同（图1）。施肥显著影响水稻产量，较不施肥对照水稻增产43.58%～53.88%。相对于单施化肥F处理，有机物料施用的各处理水稻产量均有一定程度的增加，增产量为333.4～566.9 kg/hm²，增产率为4.21%～7.16%，其中以F+C增产最高，F+M次之，与F均达到显著性差异；F+S水稻有一定程度的增产，但两者未达到显著性差异水平。

2.2 有机物料施用对水稻理论产量及其产量要素的影响

从表1可以看出，施用有机物料更有利于提高水稻的理论产量和产量要素。施肥通过提高水稻产量构成要素来提高理论产量。施用有机物料较F一定程度上提高了有效穗数，增幅在3.57%～8.81%，与F+C和F+M达到显著差异水平，以F+C最高。就每穗粒数而言，施用有机物料较F增幅在3.75%～6.85%，以F+C最高，F+C和F+M处理与其达到显著性差异水平，以F+C增幅最高。结实率和千粒重各处理间无显著性差异。从理论产量结果来看，施用有机物料较F显著增产8.16%～16.38%，增产排序F+C>F+M>F+S。由此说明，有机物料施用主要通过促进水稻分蘖，提高有效穗数和每穗粒数来提高水稻产量。

2.3 有机物料施用对水稻经济效益的影响

从表2可以看出，CK水稻产值最低，仅为14 307.2元/hm²，施肥有效增加了水稻產值和收益。与F相比，施用有机物料水稻产值增加4.21%～7.16%，表现为F+C＞F+M＞F+S，扣除化肥施用成本，收益分别增加5 002.5～8 504.2元/hm²，增收率4.30%～7.31%，收益排序为F+C＞F+M＞F+S。施肥处理的产投比，以F+C最大，F+M次之，F+S排第3位，F最小。

2.4 有机物料施用对土壤化学养分的影响

从表3可以看出，施肥能提高土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量。施用有机物料与F相比，土壤有机质提高4.47%～6.31%，F+S和F+C处理与其达到显著性差异，碱解氮显著提高5.16%～7.74%，有效磷显著提高7.49%～10.16%，速效钾显著提高10.31%～16.79%，土壤全氮无显著性差异。

3 讨论与结论

有机物料施用是影响水稻高效全体质量构建和产量的重要调控要素。本研究结果表明，与常规单施化肥相比，配施有机物料能够提高水稻产量，这与杜舒阳等[7]的研究结果相似。秸秆还田、生物炭和绿肥翻压还田提高水稻产量的原因可能在于：秸秆中含有C、N、P、K等营养元素，还田后不仅提高了土壤养分供应，还能提高土壤蓄水保墒能力，进而有利于水稻增产[8]。生物炭主要通过增加土壤碳库，提高土壤pH来达到促进磷、钾、微量元素的生物有效性[9]。紫云英翻压还田可以提供大量元素营养供应，增加土壤矿质养分，从而提高水稻产量[10]。本试验表明，不同有机物料施用对水稻的增效效果不同，生物质炭和紫云英翻压还田的效果优于秸秆还田，且较F达到显著性差异水平。其原因可能在于秸秆C/N比高，短期秸秆直接还田加速了微生物对土壤氮素固定，不利于水稻生长，导致水稻增产效果不明显[11]。

单位面积有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重作为水稻产量构成要素，决定着水稻产量的高低。研究表明，秸秆还田、生物质炭、紫云英翻压还田通过提高水稻产量构成中的有效穗和穗实粒数来提高水稻产量，这与本研究结果一致[12-13]。本研究结果表明，秸秆还田、生物炭、紫云英翻压还田3种有机物料投入，均能提高土壤化学养分的含量，与F相比，土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾分别提高了4.47%～6.31%、5.16%～7.74%、7.49%～10.16%和10.31%～16.79%。这与前人的研究结果[13-14]有机物料施用提高土壤养分含量一致。

本试验条件下，有机物料施用对水稻有一定的增产效果，生物质炭和紫云英翻压还田水稻增产显著。有机物料施用通过提高水稻产量构成中的有效穗数和穗粒数来提高产量，增加收益。有机物料施用能够提高土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量，从而达到培肥土壤的目的。另外，由于本试验结果为短期试验结果，为保证数据的科学性，今后还需对试验进行长期定位监测。因地制宜施用有机物料，对于安徽江淮地区水稻合理施肥具有积极的促进作用。

参考文献

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