全 文 ：收稿日期：!""#$"%$!& 接受日期：!""’$"!$(’
基金项目：科技部“%#)”项目（!""#*+("%)"&）；科技部支撑计划（!"",+-.("+"%）；农业部“%&’”项目（!"",$/,!）资助。
作者简介：孟琳（(%’!—），女，山东曹县人，硕士研究生，主要从事水稻氮素营养与施肥研究。 !通讯作者 012345：67893:;<:=39> ?@9> A:
有机肥料氮替代部分无机氮对水稻产量
的影响及替代率研究
孟 琳(，!，张小莉(，蒋小芳(，黄启为(!，徐阳春(，杨兴明(，沈其荣(
（(南京农业大学资环学院，江苏省固体有机废弃物资源化高技术研究重点实验室，江苏南京 !(""%B；
!贵州省烟草科学研究所，贵州贵阳 BB""")）
摘要：通过田间试验，研究了不同氮用量下有机肥料氮替代部分无机氮对水稻产量、氮肥利用率和土壤矿质态氮的
影响，试图探索出有机肥料氮替代无机氮的最适替代率，并对有机肥与化肥配施的经济效益进行评价。结果表明：
(）有机肥与化肥配施处理（’)’(!%’(" C; D 82!）能获得与单施化肥处理（’)’(!("(!& C; D 82!）更高或持平的产量；
!）与单施化肥相比，氮用量在 E !&" C; D 82!内，有机肥料氮替代无机肥料氮的最适替代率为 ("F!!"F（相当于施
用 (B""!)""" C; D 82!商品有机肥），此时水稻产量、氮肥利用率和经济效益都达到最佳水平；)）与单施化肥相比，
氮用量在 E !&" C; D 82!以内并且有机肥料氮占氮总量的 ("F!!"F时可以获得较为平稳的氮素供应过程，改善了
土壤供氮能力。上述结果可为研制有机无机复合肥提供理论基础。
关键词：有机肥料氮；无机氮；替代率；产量；水稻
中图分类号：G(&#H) 文献标识码：- 文章编号：(""’$B"BI（!""%）"!$"!%"$"#
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近年来，有机无机肥配施是肥料应用研究中最
活跃的领域之一，也是研究进展最迅速的领域。有
机无机肥配合施用在国内外都有大量研究成果。普
遍认为，有机无机肥配施有利于作物稳产高产［(］，提
高土壤肥力［!$&］和提高氮肥的利用率［B$,］；又有利于
农业废弃物资源的综合利用［,$’］。但是，有机肥与
无机肥究竟以什么样的配比，特别是在多个氮水平
下有机无机肥的配比对作物的产量、土壤供氮特性、
植物营养与肥料学报 !""%，(B（!）：!%"$!%,
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
‘53:W E9WU4W4N: 3:@ ]?UW454Y?U GA4?:A?
氮肥利用率的影响却没有很多理论依据，也成了发
展有机无机肥复合肥产业的关键科学与技术问题。
本试验研究了 !个氮用量下有机肥料氮替代部分无
机氮对水稻产量和氮肥利用率的影响，并对有机肥
与化肥配施的经济效益进行评价，试图探索出有机
肥料氮替代无机氮的最适替代率，为发展有机无机
复合肥提供相应的理论依据。
! 材料与方法
!"! 试验方法
田间试验于 "##$年 %月!&& 月在江苏省常熟
市白茆镇进行。供试土壤为冲积母质（长江冲积物）
发育的水稻土，其基本理化性状为：有机质 &’(%
) * +)，全氮 &(’, ) * +)，碱解氮 &-# .) * +)，速效磷 $"(!
.) * +)，速效钾 &&($ .) * +)，/0（水土比 "(% 1 &）值为
$(’&。
试验设 %个施氮处理，即：2 #、&-#、"!#、"$#和
3## +) * 4."，除无氮处理外，各氮用量下又设 %个有
机肥的用量，分别为 #、&%##、3###、3%## 和 !%##
+) * 4."，各氮用量下有机肥料氮与无机氮的比例见
表 &。供试作物为水稻，品种为 !##$。供试化肥为
尿素、过磷酸钙和氯化钾，有机肥是以猪粪为主要原
料和水稻秸秆经高温发酵制成（其有机质 3%(!5，
2、6"7%、8"7分别为 &($%5、"(&-5、&(!,5）。尿素
作氮源，有机肥与化肥配施处理氮不足部分用尿素
补足。磷肥用量为 6 !"($% +) * 4."（过磷酸钙），钾肥
用量为 8 &3# +) * 4."（氯化钾），所有处理磷钾用量
一致，磷、钾肥和有机肥作为基肥一次施用。除对照
外，其余所有处理氮用量分配比例按基肥 1分蘖肥 1
穗肥 & 1穗肥 "为 !#5 1"#5 1"#5 1"#5施用。
小区面积 , . 9 3(% .，3 次重复，随机区组排
列。小区间田埂用防水塑料薄膜覆盖，隔离防渗，四
周设保护行，每个小区均单设进、排水口，栽插密度
为每公顷 3##&%#穴，常规田间管理。
表 ! 不同氮用量下有机肥料氮与无机氮的比例（#）
$%&’( ! )*+%,-. /(*0-’-1(* 234-,(*%’ 2 *%0-56 7,8(* 8-//(*(,0 *%0(6 5/ 2 /(*0-’-1(*6
氮用量 2 :;<= 有机肥料氮与无机氮比例 7:);>?@ A=:=:;B 2 :;（+) * 4."） & " 3 ! %
&-# #1&## &%1-% "’1$& 3!1,, !!1%,
"!# #1&## &&1-’ ""1$- ",1$! 331,$
"$# #1&## ’# &’1-& "31$$ "’1$&
3## #1&## ’1’& &-1-" "#1-# ",1$!
!"9 样品采集和测定方法
收获后测定水稻地上部干物质重及含氮量。收
获时每小区随机选取 &#穴及时考种。每小区选取
3 ."收割，晒干，扬净称稻谷重。土壤样品分别于
植株移栽后第 $、3"、,#、$%和 -$ G在各小区采用 H
形采集土壤，土壤混匀过 " ..筛后待用。
植株样品烘干，称重、粉碎后，用硫酸过氧化氢
消煮［’］，连续流动分析仪（IJK2 L MNOIIO KP
BRC=:3）测定待测液含氮量。土壤样品用氯化钙浸提
法提取［&#］，用 IJK2 L MNOIIO KP
定提取液矿质态氮含量。
根据相关文献［&&］，氮效率计算方法如下：
氮素积累总量（SE<;B >?<:E)=> ;@@P.PB;，简称
S2K，+) * 4."）T植株地上部的全氮含量 9单位面积
植株地上部干重；
氮素回收效率（2?<:E)=> :=@EU=:R =AA?@?=>@R，简称
2JO，5）T（施氮区地上部吸氮量 V无氮空白区地
上部吸氮量）*施氮量 9 &##；
氮肥农学利用效率（K):E>E.?@ >?<:E)=> PF= =AA?Q
@?=>@R，简称 K2NO，+) * +)）T（施氮区产量 V 无氮空
白区产量）*施氮量。
数据应用 OW@=B "##3 程序和 H6HH &&(% 统计分
析软件处理。
9 结果分析
9"! 有机肥料氮替代部分无机氮对水稻稻谷产量
的影响
图 & 看出，化学氮肥用量为 2 "!#、"$#、3##
+) * 4."时，稻谷产量显著高于不施氮肥处理和化学
氮肥用量为 2 &-# +) * 4." 处理。本试验条件下，水
稻稻谷产量随着氮肥用量的增加而增加，但超过一
定范围氮肥用量后，水稻稻谷产量没有显著增加。
可见，在本试验条件下水稻获得最高产量的施氮量
为 2 "!# +) * 4."。
通过比较同一氮用量下各处理水稻稻谷产量的
结果可知，氮用量为 2 &-# +) * 4."时，配施处理分别
&’""期 孟琳，等：有机肥料氮替代部分无机氮对水稻产量的影响及替代率研究
比单施化肥处理（! " #!!）增产 #!$%&、##$’&、
%$’(&和 !；有机肥料氮 "无机氮为 #) " ’) 和 *( " +#
时产量达到最高，当比例升高至 ,- " %% 和 -- " )%时
产量呈下降趋势（图 #.）。氮用量为 / *-! 01 2 34*
时，配施处理分别比单施化肥处理增产 ’$(,&、
($-’&、! 和 -$+’&；有机肥料氮 "无机氮为 ## " ’’
和 ** "+’时产量达到最高，比例升高至 *% " +-和 ,, "
%+时产量呈下降趋势（图 #5）。氮用量为 / *+! 和
,!! 01 2 34*时，施氮肥处理间产量差异不显著，配施
处理分别比单施化肥处理增产 *$,’&、,$*#&、
*$+#&、,$!(&和 +$)#&、($,)&、)$%*&、)$*+&（图
#6、#7）。说明 - 个氮用量下有机肥与化肥配施处
理的产量都比单施化肥处理高或持平，以氮用量为
/ *-! 01 2 34*时，有机肥料氮替代部分无机氮增产
作用明显。
图 ! 不同氮用量下有机肥料氮与无机氮不同比例对水稻产量的影响
"#$%! &’’()*+ ,’ -#’’(.(/* ,.$0/#) ’(.*#1#2(. 3：4#/(.01 3 .0*#,+ ,/ .#)( $.0#/ 5#(1-+ 6/-(. -#’’(.(/* .0*(+ ,’ 3 ’(.*#1#2(.+
［注（/89:）：柱上不同字母表示处理间差异达 )&显著水平，下同 7;<<:=:>9 ?:99:=@ AB8C: 93: BA=@ 4:A>@ @;1>;<;DA>9 A9 ) & ?:C:? E F3: @A4: B:?8GE］
787 有机肥料氮替代部分无机氮对水稻氮效率的
影响
氮素回收效率是评价作物对氮素肥料吸收的一
个重要指标，反映作物对土壤中肥料氮的回收利用
效果；氮肥农学利用效率是单位施肥量对作物子粒
产量增加的反映；氮素积累总量指的是吸收养分的
绝对量。这些指标从不同的侧面描述了作物对氮素
的吸收和回收效率。
表 *看出，氮用量为 / #’! 01 2 34*时，有机肥料
氮 "无机氮为 #) "’)时氮肥回收效率、氮肥农学效率
和氮素积累量达到最高，显著高于 ! " #!!处理，各指
标分别提高了 +*&、##(&和 #+$*&，随比例的升高
氮素回收效率、氮肥农学效率和氮素积累量开始下
降，比例为 -- " )% 时各项指标与 ! " #!! 处理持平。
氮用量为 / *-! 01 2 34* 时，有机肥料氮 "无机氮为
## "’(和 ** " +’的各指标达到最高值，显著高于 ! "
#!!处理，氮素回收效率分别提高了 *(&和 )#&，氮
肥农学效率分别提高了 )!&和 ),&，氮素积累量分
别提高了 #-&和 #’&，比例升高至 *% " +-和 ,, " %+
时各指标呈下降趋势，比例为 ,, " %+ 时氮素回收效
率和氮素积累量略低于 ! " #!! 处理。氮用量为 /
*+! 01 2 34*时，氮肥处理间各指标差异不显著；氮用
量为 / ,!! 01 2 34*时，有机肥料氮 "无机氮为 #’ " ’*
时各指标分别比 ! " #!!（单施化肥）处理提高了
,,&、)*&和 #*&，比例升高时各指标呈下降趋势，
氮素回收率和氮素积累量显著高于 *! " ’!和 *% " +-
*(* 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 #)卷
处理，各处理间氮肥农学效率差异不显著。本试验
条件下，!个氮用量下有机肥与化肥配施处理的氮
素回收效率、氮肥农学效率和氮素积累量都比单施
化肥处理高或持平，但有机肥料氮的替代率不宜过
高，氮用量在 " #!$ %& ’ ()#以内，并且有机肥料氮占
氮总量的 *$+!#$+时水稻氮效率最高。
表 ! 不同处理对水稻氮效率的影响
"#$%& ! ’((&)*+ ,( -.((&/&0* (&/*.%.1#*.,0 */&#*2&0*+ ,0 0.*/,3&0 4+& &((.).&0)5
氮用量 " ,-./
（%& ’ ()#）
有机肥料氮 0无机氮
1,&2 "03452 " ,-.46
氮素回收效率 "78
（+）
氮肥农学效率 9":8
（%& ’ %&）
氮素积累量 ;"9
（%& ’ ()#）
*<$ $0$ — — *!*=* > ?=? @
$0*$$ #!=A > B=C D !=*! > *=* D *
*E0
#?0A* BC=C > $=EC - ?=CE > *=B - #$C=? > *=* -D
B!0CC BE=? > B=# - A=B! > *=! -D #$E=< > E=A -DF
!!0EC #E=! > !=C D !=*! > #=* D *
#!$ $0$ — — *!*=* > ?=? F
$0*$$ B*=< > $=?C D C=?E > $=BE D #*A=! > #=B D
**0 #=* - *$=! > $=AB - #!<=# > E=$ -
##0A< !<=* > B=* - *$=C > *=! - #EC=! > A=E -
#C0A! B*=* > $=E# D ?=*< > $=#$ -D #*E=< > *=# D
BB0CA B$=$ > $=?# D <=<$ > $=$A -D #*B=* > #=$ D
#A$ $0$ — — *!*=* > ?=? D
$0*$$ B!=B > $=#? - <=$! > $=!< - #BB=< > $=A< -
*$0?$ B#=# > *=E - <=?* > $=E* - ##<=* > !=$ -
*?0<* B<=B > #=C - ?=#* > $=<< - #!!=E > C=? -
#B0AA BA=< > !=< - ?=$B > $=#E - #!B=* > *B=$ -
#?0A* BB=A > *=# - ?=#$ > $=A< - #B#=* > B=# -
B$$ $0$ — — *!*=* > ?=? F
$0*$$ #A=! > *=< F E=EB > $=C$ D ##B=B > E=! D
?0?* BB=C > $=!C -D A=
*<0<# BC=E > *=E - <=!B > $=CC - #E$=A > !=C -
#$0<$ #?=A > #=# DF A=#A > $=#$ -D #B$=$ > C=E D
#C0A! #A=B > $=!# F A=*C > $=E$ -D ##B=$ > *=B D
!67 有机肥氮替代部分无机氮对土壤矿质态氮含
量的影响
图 #看出，氮用量为 " #!$ %& ’ ()#时，不同有机
无机氮比例处理，水稻各生育期的土壤矿质态氮含
量均呈逐渐下降趋势，处理间的差异显著。不施氮
肥处理的土壤矿质态氮含量在整个生育期一直处于
最低，主要是由于无外源氮素施入，仅仅依靠土壤本
身有机氮矿化所致。水稻移栽后有机肥料氮 0无机
氮为 $ 0*$$处理的土壤矿质态氮含量的下降幅度显
著高于 ** 0 壤矿质态氮含量低于 ** 0 为大量无机氮肥施入土壤，缺少外来碳源的加入导
致土壤微生物对无机氮的固定能力较低；而水稻苗
期从土壤中吸收的氮素较少，因此可能导致过多的
氮素损失。本试验中，氮用量为 " *<$ %& ’ ()# 的土
壤矿质态氮变化与氮用量 " #!$ %& ’ ()#表现出相同
变化趋势；而 " #A$ 和 B$$ %& ’ ()# 处理，水稻生育
前期单施化肥处理的土壤矿质态氮含量下降幅度高
于有机无机肥配施处理，但生育期内处理间的土壤
矿质态氮水平相当。结果同样说明，氮用量在 " #!$
%& ’ ()#以内，有机肥料氮占氮总量的 *$+! #$+
时，土壤矿质态氮含量可维持在较高水平。
!68 有机肥料氮替代部分无机氮的经济效益评价
各处理的产投比和经济收益（表 B）看出，有机
无机肥配施处理在氮用量为 " #!$ %& ’ ()#时产投比
和经济收益最高。氮用量为 " *<$ %& ’ ()# 时，有机
肥料氮 0无机氮为 *E 0
B?##期 孟琳，等：有机肥料氮替代部分无机氮对水稻产量的影响及替代率研究
图 ! 不同处理对土壤矿质态氮含量的影响
"#$%! &’’()*+ ,’ -#’’(.(/* ’(.*#0#12*#,/ *.(2*3(/*+ ,/ +,#0 3#/(.20 /#*.,$(/
表 4 不同处理对经济效益的影响
5260( 4 &’’()*+ ,’ -#’’(.(/* ’(.*#0#12*#,/ *.(2*3(/*+
,/ (),/,3#) 6(/(’#*+
氮用量
! "#$%
（&’ ( )*+）
有机氮 ,无机氮
-"’.!,/01.! "#$02
产投比
-3$43$ , 5143$
经济收益
6721. 8%1%90$:
（ ; ( )*+）
<=> >,<>> >?@+
+D> >,<>> <<,=B ++,@= +E,@D
B,B< C
<=,=+
+>,=> +E,@D
为 DD ,CE处理的两项指标都低于 > , <>>处理；氮用
量为 ! +D> &’ ( )*+时，有机肥料氮 ,无机氮为 << , =B
和 ++ ,@=时产投比和经济收益最高，比例升高，产投
比和经济收益下降；氮用量为 ! +@> &’ ( )*+ 时，出
现增产不增收的情况，只有比例为 <> , B> 比 > , <>>
处理稍有收益；氮用量为 ! A>> &’ ( )*+ 时，有机肥
料氮 ,无机氮为 B ,B<和 <= , =+时产投比和经济收益
最高。本试验条件下，与化肥相比，有机肥料氮比例
过高反而会降低产投比和经济收益，有机肥料氮替
代无机氮的替代率在 <>F!+>F时经济效益最佳。
4 讨论与小结
478 有机肥料氮替代部分无机氮对水稻产量的影
响
本试验表明，D 个氮用量下有机肥与化肥配施
处理的产量都比单施化肥高或持平。许多研究结果
也表明，有机无机肥配施均可大幅度提高作物的产
量［<+G
改善土壤氮素供应过程，使土壤养分平稳释
放［
当，养分释放稳定，土壤矿质态氮含量维持在较高水
DB+ 植 物 营 养 与 肥 料 学 报
群体质量，促进了产量的形成［!，!#］。
!"# 有机肥料氮替代部分无机氮对水稻氮肥利用
率的影响
有研究表明，有机无机肥配合施用能明显提高
氮肥利用率［$%&$$］。原因可能是有机肥易被微生物
利用，尿素与有机肥配施后营养更加协调，施入土壤
后刺激了土壤微生物的活动，与单施尿素相比更多
的无机氮被固定在微生物体内，从而避免了前期过
多的无机氮存在于土壤中而遭受挥发损失；当作物
需肥量增加时，土壤中没有更多的能源物质来维持
微生物的生命活动，大量的微生物相继死亡，被固持
在这些微生物体内的这部分氮素释放出来供作物吸
收利用［!’，!(&!"，$)&$"］。
本试验结果也表明，单施化肥处理土壤矿质态
氮释放速度较快，含量迅速下降；而有机肥料氮替
代部分无机氮处理土壤矿质态氮释放更加稳定。本
试验条件下，’个氮用量下，有机肥与化肥配施处理
的氮肥回收效率、氮肥农学效率和氮素积累量都比
单施化肥处理高或持平。
!"! 有机肥料氮替代部分无机氮的最适替代率
有机无机氮肥配施不仅能提高水稻稻谷产量和
氮肥利用率，而且同时也能培肥土壤，改善作物品
质。然而，并不是有机肥料氮所占比例越高越好，超
过某个界限时作物产量反而会降低，有机无机肥配
施应该存在最适比例［$#&)!］。有机肥比例过高会引
起肥料中矿质养分含量降低，同时有机肥比例提高
导致投入的碳氮比过高并引起水稻生长早期土壤微
生物与水稻争氮，从而影响氮素的早期供应［)$］。
综合本试验研究所得结果表明，总氮用量在 *
$’% +, - ./$以内时，有机肥料氮替代 !%0!$%0的无
机氮为最适替代率，低于或高于此值水稻稻谷产量
和氮肥利用率以及产投比都呈下降趋势。
参 考 文 献：
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