有机无机肥配施对我国主要粮食作物产量和氮肥利用效率的影响

摘要

[目的]近年来,化肥的投入使我国作物单位面积产量的大幅提高,但是化肥的过量施用也导致了土壤及生态环境一系列的问题.此外,我国有机物料的种类与数量不断丰富,而循环利用率较低,因此,开展有机物料农田投入对作物增产和氮肥替代能力的研究十分重要.[方法]本研究基于文献查阅,收集并整理了我国三大粮食作物(小麦、玉米、水稻)在不同施肥处理(不施肥对照、化肥、有机肥、有机无机肥配施)下的相关试验数据(试验年限 ≤5),旨在比较不同施肥处理下三大粮食作物的产量差异,并明确化肥与有机无机肥配施处理下的氮肥用量及氮肥利用效率.[结果]化肥、有机肥和有机无机肥配施处理较对照分别增产58.7％、32.1％ 和61.8％;与化肥处理相比,有机肥处理的作物产量无显著变化,而有机无机肥配施处理显著提高作物产量(7.4％),且不同的作物类型均表现出相似的规律.对同时设置对照、化肥、有机肥、有机无机肥配施4个处理的试验数据进行统计分析表明,4个处理的作物平均产量分别为4778、7000、6009和7422 kg/hm2.与对照相比,施肥显著提高了作物产量,化肥和有机无机肥配施处理间无显著性差异,但均显著高于有机肥处理.同时,研究发现不同处理的作物产量会受到作物类型、有机物料种类的影响.从氮肥施用总量分析,有机无机肥配施处理的化肥氮用量在小麦、玉米试验中与化肥处理基本相等,在水稻试验中则显著降低.总体来看,有机无机肥配施的氮肥偏生产力较化肥处理平均显著提高了32.5％,在小麦、玉米、水稻上,氮素偏生产力由化肥处理的35.0、45.2、42.8 kg/kg分别增加到有机无机肥配施处理的45.2、60.6、56.4 kg/kg.不同有机物料替代化肥提高氮肥偏生产力的潜力不同,秸秆还田、农家肥与化肥配施处理中,化肥氮用量未发生显著变化,而氮肥偏生产力显著提高9.4％、71.7％;配施堆肥的化肥氮用量也无显著降低,氮肥偏生产力较化肥处理没有明显提高;配施沼渣的处理中,氮肥用量显著降低,氮肥偏生产力显著提高90.3％.[结论]综合我国历年田间试验中有机无机肥配施和化肥处理的结果,表明适宜的化学氮肥投入是保证我国小麦、玉米和水稻产量的重要措施.在当前我国土壤肥力条件下,在不减少化肥氮用量的前提下配施有机物料,可以进一步增加产量,提高土壤肥力.在总氮量不变的情况下,以有机物料替代部分化肥氮可以保证粮食产量不降低,且可提高氮肥偏生产力.在有机物料中,粪肥和沼渣替代部分化肥的效果较好,而配合秸秆还田应注意维持化肥氮素的投入量.