稻鱼共作下不同有机肥对水稻养分吸收利用效率的影响.pdf

广西科学,2 0 2 3年,3 0卷,第3期 G u a n g x i S c i e n c e s,2 0 2 3,V o l.3 0 N o.3收稿日期:2 0 2 3 0 5 0 4 修回日期:2 0 2 3 0 6 1 3*广西科技基地和人才专项(桂科A D 2 3 0 2 6 1 4 4),国家自然科学基金项目(3 2 1 6 0 3 5 8)资助。【第一作者简介】邓少虹(1 9 8 9-),女,博士,农艺师,主要从事土壤生态与农业环境研究,E m a i l:S h a o h o n g d e n g 1 6 3.c o m。【*通信作者】周晓果(1 9 8 0-),女,博士,研究员,主要从事恢复生态学研究,E m a i l:x g z h o u 2 0 1 41 2 6.c o m。【引用本文】邓少虹,温远光,孙冬婧,等.稻鱼共作下不同有机肥对水稻养分吸收利用效率的影响J.广西科学,2 0 2 3,3 0(3):5 2 4 5 3 1.D E N G S H,WE N Y G,S UN D J,e t a l.E f f e c t s o f D i f f e r e n t O r g a n i c F e r t i l i z e r s o n N u t r i e n t U p t a k e a n d U t i l i z a t i o n E f f i c i e n c y o f R i c e u n d e r R i c e f i s h C o c u l t u r e J.G u a n g x i S c i e n c e s,2 0 2 3,3 0(3):5 2 4 5 3 1.生态环境稻鱼共作下不同有机肥对水稻养分吸收利用效率的影响*邓少虹1,温远光1,孙冬婧1,王 磊2,温 俊3,陈秋海1,高 惠1,黄勇杰1,许峻模1,廖经球1,周晓果1*(1.广西科学院生态环境研究所,森林保护修复与生态利用实验室,广西南宁 5 3 0 0 0 7;2.广西大学林学院,广西森林生态与保育重点实验室,广西南宁 5 3 0 0 0 4;3.广西科学院生态产业研究院,广西南宁 5 3 0 0 0 7)摘要:研究有机肥替代化学氮肥对稻鱼共作下水稻产量、养分吸收利用及土壤养分的影响,可为稻田化肥减量增效提供依据。田间试验设置常规水稻单作配施化肥(C K)、稻鱼共作配施化肥(C F)、稻鱼共作配施有机肥(O F)、稻鱼共作配施复合微生物肥(MF)4个处理,分析了相同施氮量下不同有机肥处理稻鱼共作水稻产量、干物质量、养分吸收与利用效率以及土壤性质的差异。结果表明:(1)与C K相比,C F和O F处理的水稻籽粒产量分别减少2.5 3%和0.1 6%,MF处理增加1 1.2 3%,处理间差异不显著(P0.0 5);稻鱼共作下水稻氮收获指数显著提高,同时,水稻磷素和钾素的偏生产力、籽粒生产效率、干物质生产效率和收获指数均有不同程度提高,以MF处理的提升效果最好。(2)稻鱼共作下不同有机肥处理的水稻籽粒养分含量存在显著差异(PO F,磷含量则相反。(3)不同处理间土壤p H值、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾含量均无显著差异(P0.0 5)。综上,稻鱼共作模式下以有机肥或复合微生物肥全量替代化学氮肥均能稳定水稻产量、维持土壤肥力、提高肥料利用效率。关键词:有机肥;稻鱼共作;土壤养分;籽粒产量;养分吸收利用中图分类号:S 5 1 1 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 5 9 1 6 4(2 0 2 3)0 3 0 5 2 4 0 8D O I:1 0.1 3 6 5 6/j.c n k i.g x k x.2 0 2 3 0 7 1 0.0 1 1 氮素是作物生产中需求量最大的矿质元素,施用氮肥是水稻稳产高产的必要措施。我国水稻氮肥用量占世界水稻氮肥用量的3 0%以上,氮肥利用率却只有3 0%-3 5%1。氮肥利用率低和大量的氮损失直接和间接导致地下水污染、水体富营养化等环境问题2。如何在不增加甚至减少化肥用量的同时,实现作物稳产或增产、减少环境污染已成为现代农业面临的重大难题。有机肥替代化肥是化肥减量增效的重要技术,有助于提高作物氮肥利用率,保持作物稳产增产和培肥地力,还可实现有机资源的高效循环利425邓少虹,温远光,孙冬婧,等.稻鱼共作下不同有机肥对水稻养分吸收利用效率的影响用3。稻鱼共作模式作为我国优秀的传统农业生产方式,具有生物除虫、除草以及增肥促长等多种功能,可在一 定 程 度 上 代 替 和 减 少 化 肥 及 农 药 的 使 用量4,5。目前,全国稻田养鱼/稻渔综合种养面积约2.5 31 06 h m26。近年来,稻鱼共作模式作为特色农业产业在广西迅速发展,仅三江侗族自治县和全州县两地面积就达到2.51 04 h m27。在此背景下,将有机肥替代化肥技术与稻鱼共作模式复合,进一步提高稻田肥料利用效率,对于保障国家粮食安全、生态安全具有重要作用。研究表明,水稻产量、养分利用与有机肥种类、配施比例有着重要关系3。与单施化肥相比,相同氮、磷、钾用量下猪粪堆肥、菜粕堆肥和中药渣堆肥与化肥配施处理的水稻籽粒产量分别增加7.7%、8.8%和1 9.3%,氮素的积累量和农学利用效率均显著提高8;等氮投入下,稻秆、紫云英联合还田与化肥不同比例(2 0%、4 0%、6 0%、8 0%与1 0 0%)配施水稻产量不同程度提高,植株地上部氮、磷、钾养分吸 收 量 增 幅 分 别 为2.4%-1 5.4%、2.6%-1 7.4%、2.0%-2 2.3%9。M e t a分析结果表明,在氮肥有机替代比例不超过3 0%的情况下,水稻籽粒的含氮量能显著提高1 0。综上,稻田中有机肥替代化肥虽然已有大量研究,但主要是针对水稻单作模式进行3。稻鱼共作模式下有一定的水体面积和较长的淹水期1 1,其土壤养分循环和供应与单作模式存在较大差异5,1 2,稻鱼共作下不同有机肥对水稻产量、养分吸收及土壤养分的影响尚不清晰。因此,本研究通过田间试验,选择有机肥和复合微生物肥这2类农田常用肥料为供试材料,以常规水稻单作配施化肥模式为对照,设置稻鱼共作配施化肥、稻鱼共作分别配施2种不同有机肥为处理,在施用等量氮肥条件下,探讨不同有机肥全量替代化学氮肥对稻鱼共作下水稻产量、养分吸收利用效率及土壤养分的影响,为稻鱼共作模式下肥料的合理利用以及稻田进一步减量增效提供参考依据。1 材料与方法1.1 材料 田间试验于广西壮族自治区南宁市上林县大丰镇三联村(1 0 8 3 4 4 1 E,2 3 2 7 2 2 N)进行。试验地所在区域属南亚热带季风气候,年平均气温2 0.9,平均降水量1 7 1 4.8 mm。土壤类型为红壤。试验地2 0 1 7年实施旱改水项目,早稻收割时秸秆经收割机粉碎直接还田。水稻移栽前0-2 0 c m土壤p H值为6.0 4,有机质含量 为1 6.1 7 gk g-1,全 氮 含 量 为1.0 9 gk g-1,全磷含量为0.7 1 gk g-1,全钾含量为6.5 3 gk g-1,碱解氮含量为9 6.6 7 m gk g-1,有效磷含量为1 5.2 7 m gk g-1,速效钾含量为3 4.3 3 m gk g-1。供试水稻品种为当地普遍种植的百香1 3 9。供试化肥为含氮4 6.2%的中颗粒尿素和1 5 1 5 1 5硫酸钾型复合肥,分别由四川美青化工有限公司和金正大生态工程集团股份有限公司生产;有机肥(有机质含量2 0%,折合N为1 2%、P2O5为5%、K2O为1 0%)由元和生物科技(德州)有限公司生产,主料为植物秸秆;复合微生物肥(有效活菌数21 07个/g,有机质含量2 0%,折合N为1 3%、P2O5为4%、K2O为8%)由南宁市绿之恋生物科技有限公司生产,主料为酒精渣、食用菌渣、滤泥和糖蜜。1.2 方法1.2.1 试验设计 田间试验于2 0 2 2年7-1 1月开展,设置4个处理(水稻单作配施化肥,C K;稻鱼共作配施化肥,C F;稻鱼共作配施有机肥,O F;稻鱼共作配施复合微生物肥,MF),每个处理3次重复,共1 2个试验小区,完全随机排列。小区长2 0 m,宽3 m,在靠近田间小路一端设置鱼沟(长宽深为2 m3 m0.8 m)。重复之间以覆盖隔水薄膜的田埂相隔,田埂宽0.3 m,高0.2 m。每个小区均有独立的进水口(靠鱼沟端)和出水口,以保证每个重复小区的水环境一致且相互独立(C K处理挖相同鱼沟,但不投放鱼苗)。肥料按照当地经验复合肥用量和比例进行施用,N、P2O5和K2O每6 6 7 m2用量分别为1 0.4、8.1 和8.1 k g,其中尿素提供的N为2.3 k g;有机肥用量折合纯量N、P2O5和K2O分别为1 0.4、4.3和8.7 k g,复合微生物肥用量折合纯量N、P2O5和K2O分别为1 0.4、3.2和6.4 k g。以氮肥为基准,基肥(插秧前)、分蘖肥(约插秧后7 d)和穗肥(约插秧2 8-3 0 d晒田回水后)的施用比例分别为5 0%、2 0%和3 0%。稻鱼共作处理在施用穗肥回水至少3 d后(9月3日)放鱼入田,选用上林县当地广泛养殖的塘角鱼(C l a r i a s f u s c u s)品种;参照当地养殖经验,投放鱼苗大小为1 2 0-1 4 0尾/k g,密度为11 04尾/6 6 7 m2;不投放鱼饵饲料。除水稻种子消毒拌种、育秧场地清洁进行病源虫卵消除措施外,试验田不进行病虫害防治。其余水稻管理措施同当地。1 1月9日水稻收割,同日收获田鱼。525广西科学,2 0 2 3年,3 0卷,第3期 G u a n g x i S c i e n c e s,2 0 2 3,V o l.3 0 N o.31.2.2 测定指标与计算方法 在水稻成熟期采用人工收割法进行测产。每个小区选取3个1 m1 m样方,每个样方收割全部植株,然后脱粒,收集籽粒和秸秆分别称重。脱下来的籽粒混匀后取部分于尼龙网袋,称重后,风干至恒重,计算含水量,折算籽粒产量。脱粒后的秸秆混合均匀后取部分置于牛皮纸信封,称重;然后将秸秆样品在1 0 5 杀青3 0 m i n后,置于6 5 烘箱中烘干至恒重后称重,计算含水量,折算秸秆干物质量。单位面积的籽粒产量与秸秆干物质量之和为干物质总量。风干后的籽粒随机筛选1 0 0 0粒,称重,每份样品平行测试2次取均值。干燥后的籽粒和秸秆样品分别用植物粉碎器粉碎后过6 0目筛,测定氮、磷、钾含量。样品使用硫酸过氧化氢进行消煮,植物全氮含量采用靛酚蓝比色法测定,植物全磷含量采用钒钼黄比色法测定,植物全钾含量采用火焰光度计法测定,并分别计算植株籽粒和秸秆中氮、磷、钾的吸收量。植株养分吸收利用效率的计算如下1 3:植株吸氮(磷、钾)量=氮(磷、钾)含量干物质量;氮(磷、钾)素籽粒生产效率=籽粒产量/植株吸氮(磷、钾)总量;氮(磷、钾)素干物质生产效率=单位面积干物质量/植株吸氮(磷、钾)总量;氮(磷、钾)素收获指数=籽粒中氮(磷、钾)吸收量/地上部氮(磷、钾)总吸收量;氮(磷、钾)素偏生产力=施氮(磷、钾)区籽粒产量/施氮(磷、钾)量。水稻收割当日采集0-2 0 c m深度土壤,每个小区均按照“S”形采取5个点作为1个混合样品。土壤样品自然风干后粉碎过筛,根据常规农化分析方法测定各养分含量1 4。土壤p H值测定采用电位法,土水比为12.5;有机质采用重铬酸钾氧化外加热法;全氮经硫酸加速剂消解后采用凯氏定氮法;速效氮采用碱解扩散法;全磷经高氯酸氢氟酸消解后采用钼蓝比色法;有效磷经氟化铵盐酸溶液浸提后采用钼锑抗比色法;全钾经氢氧化钠熔融后采用火焰光度计法;速效钾用乙酸铵浸提火焰光度计法。1.2.3 数据分析 采用单因素方差分析(o n e w a y ANOVA)比较不同处理间水稻产量、干物质量、养分利用效率和土壤理化指标的差异,多重比较采用D u n c a n法;采用配对t检验比较籽粒和秸秆养分含量、吸收量的