許丹陽，李虹穎，孫義祥，鄔 剛，王家寶，袁嫚嫚，王佩旋，張祥明，束孝海

（1養(yǎng)分循環(huán)與資源環(huán)境安徽省重點實驗室/安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，合肥 230031；2安徽省南陵縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，安徽蕪湖 238000）

0 引言

中藥渣是中藥提取活性成分后的殘留物，年排放量可達3000萬t[1-4]。長期以來，中藥渣資源在農(nóng)作物、飼料以及工業(yè)方面不斷探索綜合再利用，但由于中藥渣前處理難度大，使用量小[5-6]，堆放、填埋、焚燒等傳統(tǒng)處理方式既造成土地等資源被占用浪費，也破壞了生態(tài)環(huán)境，中藥渣處理已成為中藥企業(yè)發(fā)展的瓶頸[7-8]。中藥渣肥料化是實現(xiàn)中藥渣等有機廢棄物資源化的最主要途徑[9]。

中藥渣經(jīng)一次提取后，約30%活性成分仍殘留在藥渣中，既含有大量微量元素、蛋白質(zhì)和纖維素，又富含磷、鉀、氮、有機質(zhì)以及大量Fe、Zn、Mn等微量元素和特殊成分[1]。利用中藥渣和秸稈、畜禽糞污等共同發(fā)酵，待其腐爛分解后生產(chǎn)有機肥，可提高作物產(chǎn)量和提高土壤肥力。研究表明，以中藥渣和玉米秸稈、麩皮等生產(chǎn)有機肥，氮磷鉀的總含量為5.51%，有機質(zhì)含量為49.66%，實現(xiàn)了中藥渣的資源化利用[10]。例如婦科千金片藥渣所制成的有機肥，就能提高半夏出芽率和質(zhì)量[11]。不同種類的中藥渣均能促進紫蘇生長，且能改善根系結(jié)構(gòu)，增加葉片面積，提高紫蘇酚類物質(zhì)的積累量[12]。黃芪藥渣生物有機肥有利于提高油菜籽品質(zhì)[13]，合理施用有機肥能增加水稻干物質(zhì)量，提高結(jié)實率，增加千粒重，從而提升水稻產(chǎn)量[14-16]。研究發(fā)現(xiàn)，短期條件下施用有機肥反而導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低，但長期連續(xù)施用情況下，施用有機肥的產(chǎn)量水平達到甚至超過化肥處理[17]，由此可見，合理高效的施肥模式對于作物增產(chǎn)、土壤肥料吸收與利用、環(huán)境保護都有明顯效果，既可防止農(nóng)田地力退化，又能提高土地的可持續(xù)生產(chǎn)能力[18-21]。當前，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域研究的一大熱點就是化肥減量配施方式的效果，而有機肥配施化肥是其中一項重要手段。目前關(guān)于中藥渣有機肥的研究很多體現(xiàn)在同等條件下添加中藥渣肥的作用效果上[17]，針對化肥減量配施中藥渣有機肥的研究相對較少，具體到單季水稻施用條件下中藥渣有機肥氮能否替代化肥氮、最佳比例等問題的研究缺乏充分實踐檢驗。本研究以亳州市康樓禽業(yè)有限公司中藥渣資源和畜禽糞污等為原料，利用微生物菌發(fā)酵研制有機肥為研究對象，探討不同比例有機肥替代化肥對水稻產(chǎn)量及氮肥利用的影響，綜合評估有機肥氮替代化肥氮配施效果，以期為農(nóng)作物提質(zhì)增效和實現(xiàn)有機廢棄物資源化利用提供新思路。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2020年在安徽省南陵縣許鎮(zhèn)鎮(zhèn)(118°24'33″E，31°4'54″N)進行，試驗基地屬北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫15～16℃，年均日照時數(shù)為2000 h，年均降水量為1200 mm，每年無霜期達219～240天。該地區(qū)以水稻種植為主，土壤類型為潴育型水稻土亞類。0～20 cm土壤有機質(zhì)23.02 g/kg，全氮1.56 g/kg，有效磷8.56 mg/kg，有效鉀112.25 mg/kg，pH 5.57。

1.2 試驗設(shè)計

此次田間小區(qū)試驗采用隨機區(qū)組排列，設(shè)6個處理，3次重復(fù)。不同小區(qū)間以泥土做田埂，蓋上農(nóng)用薄膜進行隔離，防止養(yǎng)分滲漏。重復(fù)的小區(qū)之間設(shè)排灌溝，各小區(qū)均單設(shè)進出口、排水口，并在外圍設(shè)保護行。小區(qū)面積30 m2，水稻密度25萬穴/hm2。對照處理(CK)不施肥。處理1為單施化肥（生物有機肥0%），氮肥(N)用量180 kg/hm2，氮肥運籌基肥、蘗肥、穗肥比例為5:3:2；磷肥(P2O5)用量82.5 kg/hm2；鉀肥(K2O)用量90 kg/hm2。處理2為化肥減施25%+1500 kg/hm2生物有機肥(25%)，與處理1等養(yǎng)分，各施肥處理分別扣除有機肥氮磷鉀含量后用尿素、過磷酸鈣和氯化鉀補齊，氮肥運籌基肥、蘗肥、穗肥比例為5:3:2。處理3為化肥減施50%+3000 kg/hm2生物有機肥(50%)，與處理1等養(yǎng)分，各施肥處理分別扣除有機肥氮磷鉀含量后用尿素、過磷酸鈣和氯化鉀補齊，氮肥運籌基肥、蘗肥、穗肥比例為5:3:2。處理4為化肥減施75%+有機肥5000 kg/hm2(75%)。處理5為單施有機肥7000 kg/hm2(100%)。商品有機肥N、P2O5和K2O含量分別為2.52%、1.53%和1.26%。供試水稻品種為‘深兩優(yōu)867’。

1.3 分析、測定指標及計算方法

氮肥表觀利用率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮素收獲指數(shù)的計算如式(1)～(3)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

本研究采用SAS 9.0軟件和LSD對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機肥部分替代化肥對水稻產(chǎn)量的影響

由表1看出，等氮量中，施用有機肥的平均產(chǎn)量為8727 kg/hm2，處理2替代化肥最高，為9386 kg/hm2，比單施化肥增產(chǎn)9.06%，再增加有機肥比例有減產(chǎn)趨勢。施肥處理與不施肥對照處理產(chǎn)量差異達到顯著水平，處理2與處理5產(chǎn)量差異達顯著水平。說明在等氮量條件下，施用有機肥用量比例應(yīng)掌握適宜比例，超過25%時產(chǎn)量有所下降?；时壤?x)與產(chǎn)量(y)的回歸方程為y=-150.06x2+106.04x+585.02，R2=0.6712，計算得出適宜有機肥部分替代化肥比例為35.3%，產(chǎn)量可達到9057 kg/hm2。本試驗條件下，有機肥部分替代化肥比例為35%，可以實現(xiàn)最高產(chǎn)量。

表1 有機肥部分替代化肥對水稻產(chǎn)量的影響

2.2 有機肥部分替代化肥對產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表2可知，等氮量條件下，與單施化肥比較，有機肥部分替代化肥處理對有效穗、實粒數(shù)、結(jié)實率均無顯著影響，隨著有機肥增施比例的增加，千粒重有增加的趨勢，處理5與不施有機肥處理差異達顯著水平。產(chǎn)量與有效穗、每穗實粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重間相關(guān)分析表明，對拋秧早稻產(chǎn)量影響的直接貢獻率由大到小為結(jié)實率(0.9859**)，有效穗(0.9485**)、每穗實粒數(shù)(0.9300**)，對產(chǎn)量的影響達極顯著性水平，千粒重(0.1516)對產(chǎn)量的影響不明顯。本試驗條件下，有機肥對水稻產(chǎn)量影響首先要提高結(jié)實率，其次是增加有效穗數(shù)。在此基礎(chǔ)上，注意提高穗實粒數(shù)并適當提高千粒重。因此，在等氮肥用量條件下，合理的有機肥比例有利于增加結(jié)實率、有效穗數(shù)和穗粒數(shù)。

表2 有機肥部分替代化肥對水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

2.3 有機肥部分替代化肥對水稻生產(chǎn)氮肥利用率的影響

由表3可知，施氮量相同時，合理使用有機肥部分替代化肥有利于水稻積累養(yǎng)分，提高其養(yǎng)分吸收利用率，處理2的總吸氮量、氮肥利用率、氮素收獲指數(shù)和氮肥農(nóng)學(xué)利用率達到最高，氮肥利用率46.6%，相比其他比例達到顯著水平?？偽?、氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮素收獲指數(shù)差異不顯著，這可能是由于有機肥的緩效作用提高了后期籽粒和秸稈的含氮量。隨著有機肥比例的增加，每100 kg籽粒需氮量增加，差異不顯著，因此當季施用有機肥的氮養(yǎng)分以25%替代化肥最佳。

表3 有機肥部分替代化肥對水稻氮肥利用率的影響

3 討論

3.1 有機肥氮部分替代化肥氮對水稻產(chǎn)量的影響

研究表明，有機肥配合化肥施用能產(chǎn)生顯著效果，能促進水稻的生長和產(chǎn)量的增加，對水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的促進作用最大[22-24]。水稻、小麥、油菜等作物有機氮比例在20%～30%、礦質(zhì)氮供應(yīng)比例在70%～80%時，產(chǎn)量最高[25-27]。當選擇氮用量180 kg/hm2、有機肥料氮的替代率為15%～30%的處理，或240 kg/hm2、10%～20%的組合時，水稻的稻谷產(chǎn)量能有顯著增加[18]，此時土壤中氮素養(yǎng)分的釋放較為穩(wěn)定，其中礦質(zhì)氮占比高，水稻氮素累積達到最大，導(dǎo)致水稻稻谷產(chǎn)量得到提高。這些研究與本研究結(jié)論總體上保持一致。本試驗在等氮量下以合理比例有機肥氮替代化肥氮，有利于提高結(jié)實率，其次是增加有效穗數(shù)，25%有機肥替代化肥處理的產(chǎn)量最高，比單施化肥增產(chǎn)9.06%，根據(jù)回歸計算有機肥部分替代化肥比例為35.3%時產(chǎn)量可達到9057 kg/hm2。

3.2 有機肥氮部分替代化肥氮不同比例對水稻吸氮量和氮素利用率的影響

研究表明，等氮量下，不同年限施用合理比例的有機肥氮替代化肥氮，水稻產(chǎn)量也是不同的。5年水稻中的前3年水稻產(chǎn)量均是單施化肥處理最高。而后2年有機肥施用年限越長，水稻產(chǎn)量提高幅度越大[18]。試驗處理后的土壤礦質(zhì)態(tài)氮和微生物生物量氮在水稻分蘗期前含量較低，而在抽穗期至灌漿期則顯著高于其他處理，土壤氮素供應(yīng)的變化情況與水稻吸收利用氮素的規(guī)律高度吻合，促進了氮素累積量、生物量乃至水稻產(chǎn)量的增加，顯著提高了水稻的氮肥吸收利用率[22]。中后期，有機肥高量配施處理的土壤有機質(zhì)含量最高，供氮能力最強，因此產(chǎn)量最高。隨著有機肥配施比例的增加，微生物固定氮素增加，引起供給作物的養(yǎng)分不足[19]。通過2年定位試驗有機肥配比在25%時，氮肥的吸收利用率和水稻產(chǎn)量均達到最高，但肥料利用率在50%、75%配比時無明顯變化[28]。本試驗中，與單施化肥處理相比，有機無機肥配施處理水稻吸氮量、氮肥吸收利用率無顯著差異，但是氮肥生理利用率、農(nóng)學(xué)利用率顯著提高。

4 結(jié)論

在等氮量下以合理比例有機肥氮替代化肥氮，有利于提高結(jié)實率、增加有效穗數(shù)。25%有機肥替代化肥處理的產(chǎn)量最高，比單施化肥增產(chǎn)9.06%，根據(jù)回歸計算有機肥部分替代化肥比例為35.3%為宜，產(chǎn)量可達到9057 kg/hm2。

在等氮量下，有機肥替代25%化肥氮肥吸收利用率最高，可達到46.6%，而在水稻總吸氮量、氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮素收獲指數(shù)方面，等氮處理不同比例情況下差異不顯著。

在等氮量下，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際中，有機肥施用比例25%～35%是較理想的施肥比例。