西兰花废弃物不同还田量对水稻生长、产量及氮肥利用率的影响

张中熙，陈剑，齐文，王旭辉，项玉英*

(1.台州市农业科学研究院，浙江 临海 317000；
2.台州市农业技术推广中心，浙江 台州 318000)

台州市自1989年开始引进试种西兰花，2003年后西兰花种植面积就稳定在6.7×103hm2左右，约占浙江省西兰花种植面积的60%，占全国西兰花种植面积的25%，是全国最大的冬春西兰花生产中心[1-3]。台州市每年收获的西兰花中，有1/3以上用于速冻加工，加工过程产生的茎叶、花球等废弃物年均约5万t，这部分废弃物产生时间集中且数量巨大，它们的处理成为当地政府和企业面临的难题。目前，当地对于西兰花加工废弃物的处理方法主要是集中收集后倾倒在田间，但是过量还田不仅影响田块来年的正常使用，还会带来污水、臭气等问题，同时也造成资源的严重浪费。西兰花废弃物养分含量丰富，N含量为2.50%左右(烘干基)，P2O5含量为0.50%左右(烘干基)，K2O含量在4.60%左右(烘干基)，若能合理利用，将成为化肥减施战略中重要的替代肥源。

“西兰花-水稻”是浙江沿海常见的轮作生产模式，该模式能够利用水稻收获时残留在田间的秸秆，对于西兰花上市前加工过程中再次产生的大量废弃物并未涉及。为了提高“西兰花-水稻”轮作生产模式的资源利用率，减少农业面源污染，本研究在冬闲田块开展西兰花直接还田试验，比较不同还田量对于早稻生育期、产量、产量构成因素、分蘖能力等指标的影响，探索适宜的西兰花废弃物直接还田量，以期为实现环境友好型的生态循环农业提供技术支撑。

1.1 试验地概况

试验于2021年3—7月在台州市农业科学研究院临海市小溪村基地(121°25′15″E，28°49′0.9″N)开展，试验区域内土层深厚，肥力一致，地势平坦，试验地土壤容重1.38 g·cm-3、pH 5.50、有机质含量为37.30 g·kg-1、水解性氮(碱解氮)含量为164.10 mg·kg-1、有效磷含量为27.10 mg·kg-1、速效钾含量为38.02 mg·kg-1。

1.2 供试材料

参试早稻品种为中早39，由中国水稻研究所选育；
西兰花加工废弃物为当地加工企业提供的新鲜物料，含水率约为90%。

1.3 试验方法

早稻常规化肥处理所施氮、磷、钾肥分别为尿素、过磷酸钙和氯化钾，纯氮用量180 kg·hm-2，其中基肥∶分蘖肥7∶3；
磷肥用量60 kg·hm-2，作基肥一次性施用；
钾肥用量120 kg·hm-2，作分蘖肥一次性施用。

试验设5个处理，T1(CK)，常规施肥；
T2，70%常规化肥处理；
T3，化肥70%+西兰花废弃物(60 t·hm-2)；
T4，化肥70%+西兰花废弃物(90 t·hm-2)；
T5，化肥70%+西兰花废弃物(120 t·hm-2)。每个处理3次重复，随机区组设计，每个小区面积约40 m2。西兰花废弃物于水稻移栽前10 d施入，用铁齿耙耖入5 cm深的土层内，小区间用挡水板隔离，严格实行单独排灌。水稻栽培间距为20 cm×14 cm，每穴苗数为4～5本，试验期间管理措施与大田相同，收获时各小区单独测产。

1.4 田间调查与项目测定

及时记载水稻生育期。选取各小区具有代表性植株10穴定点，调查记录落田苗、最高苗、有效穗。在水稻成熟期，各小区单独测产，收割前采集有代表性的5蔸水稻进行考种。

氮肥偏生产力[4]=施氮区产量/施氮量。

1.5 数据处理

采用Microsoft Excel 2007进行数据处理和制作图表，采用SPSS 16.0软件进行数据统计分析。

2.1 不同还田量对水稻生育期的影响

由表1可知，施用西兰花废弃物的处理，水稻生育期均比T1(CK)有所延长；
各处理的播齐历期为85～89 d，全生育期为114～119 d；
水稻的播齐历期与全生育期均随着西兰花废弃物的还田量增加而增加；
生育期延长最多的是T5处理，播齐历期与全生育期均比T1(CK)增加了4 d。

表1 不同还田量对水稻生育期的影响

2.2 不同还田量对水稻产量及产量构成因素的影响

由表2可知，在化肥氮减量30%的情况下，水稻的产量随着西兰花废弃物还田量的增加呈先增长后降低的趋势；
各处理水稻667 m2实际产量最高为T3处理的483.79 kg，比T1增产4.32%，差异不显著；
T2、T4、T5与T1相比均减产，其中T5处理显著减产11.75%。由产量构成因素可知，随着西兰花还田量的增加，水稻的有效穗呈现增长趋势，总粒数、结实率呈下降趋势，不同处理间的株高、千粒重均无显著差异；
与T1相比，T3处理产量的增加主要是由于有效穗数量的增长，T2、T4与T5产量的减少主要是由于每穗粒数以及结实率的下降。

表2 不同还田量下的水稻产量及其构成因素

2.3 不同还田量对水稻分蘖能力和茎蘖成穗率的影响

由表3可知，不同处理间的落田苗、茎蘖成穗率均无显著差异，最高苗、有效穗均存在显著差异；
最高苗、有效穗数最多的均为T5处理，分别比T1显著增加13.43%、15.11%；
在化肥氮减量30%的基础上，水稻的最高苗、有效穗数量均随着西兰花废弃物还田量的增加而增加。

表3 不同还田量对水稻分蘖能力与茎蘖成穗率的影响

2.4 不同还田量对水稻产量及氮肥利用率的影响

由表4可知，各处理中无机氮肥偏生产力最高的为T3处理，与T1相比显著增加了49.00%；
总氮肥偏生产力最高的为T2处理，与T1相比显著增加了32.01%；
化肥氮减量30%情况下，随着西兰花废弃物还田量的增加，无机氮肥偏生产力呈先升高后降低的趋势，总氮肥偏生产力呈下降趋势。

表4 不同还田量下水稻产量和氮肥利用率

有机肥与化肥配施是我国农作物施肥发展的主要方向之一，农业废弃物富含作物生长发育所需的营养元素，直接或者经过处理还田可作为有机肥源供作物吸收利用。陈琨等[5]用猪粪发酵后的产品与化肥配施在水稻上应用，发现有机无机肥配施处理的水稻产量较CK增加17.29%～31.43%，且明显提高了氮肥利用率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力。毛伟等[6]研究发现，在稳定水稻产量前提下，有机肥替代20%～30%化肥具有促进作物生长与养分吸收、提高土壤质量的作用。陶玥玥等[7]利用水生植物堆肥替代部分氮肥在水稻上应用，发现水生植物有机堆肥与尿素配施利于水稻产量的提高，并随着有机肥替代率增加，水稻产量先增后降，当有机肥替代率达40%和60%时产量最高。本研究的结果与前人基本一致，在化肥氮减量30%的情况下，利用西兰花废弃物直接还田作为有机肥，水稻的产量随着有机肥施用量的增加呈先升高后减低的趋势，其中产量最高的为T3处理，即70%化肥+西兰花废弃物60 t·hm-2，与T1相比增产4.32%，差异不显著，产量的提高主要是由于T3处理的有效穗数量的提高。随着西兰花废弃物施用量的提高，水稻的有效穗数量呈上升趋势，总粒数与结实率呈下降趋势，无机氮肥偏生产力呈先升高后降低的趋势，总氮肥偏生产力呈下降趋势。应当指出，本试验在西兰花废弃物与化肥配施时，虽然控制总氮量相同，化肥磷、钾施入量也相同，但未计算额外增施的西兰花废弃物中的有机磷、钾。由于化学氮肥减量只设置一个水平，因此，减施化学氮肥的范围，即化肥与西兰花废弃物配施比例，有待进一步探究。

综上所述，在化肥氮减量30%的情况下，配施西兰花废弃物60 t·hm-2对水稻的增产效果最好。西兰花废弃物直接还田，不但能降低水稻生产的化肥用量、提高化肥氮的利用率，还能增加农业废弃物合理利用途径、缓解废弃农业废弃物带来的环境压力，而且能增加水稻产量和提高经济与环境效益，对实现水稻生产可持续发展具有重要意义。

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