生物炭基肥料减量基施对中低产田水稻产量、养分吸收和经济效益的影响

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0798

中国农学通报 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (11): 123-131.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0798

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生物炭基肥料减量基施对中低产田水稻产量、养分吸收和经济效益的影响

肖卓熙¹^,²(), 张智¹^,², 刘东海¹^,², 乔艳¹^,², 李世涛¹, 胡诚¹^,²()

¹ 湖北省农业科学院植保土肥研究所，武汉 430064
² 国家土壤质量洪山观测实验站，武汉 430064

收稿日期:2024-12-19 修回日期:2025-02-24 出版日期:2025-04-15 发布日期:2025-04-11
通讯作者:
胡诚，男，1972年出生，湖北安陆人，研究员，博士，主要从事土壤生态学研究。通信地址：430064 武汉市洪山区南湖大道18号湖北省农业科学院植保土肥研究所，Tel：027-88430575，E-mail：huchenghxz@163.com。
作者简介:
肖卓熙，男，1994年出生，湖北仙桃人，助理研究员，博士，主要从事新型肥料研发及应用方面的研究。通信地址：430064 武汉市洪山区南湖大道18号湖北省农业科学院植保土肥研究所，Tel：027-88430575，E-mail：zhuoxixiao@163.com。
基金资助:
国家重点研发计划“长江中下游坡耕地红黄壤与中低产稻田产能提升技术模式及应用”(2021YFD1901200); 2023年度“湖北省博士后尖端人才引进计划”项目

Effects of Reducing Biochar Based Fertilizer Application on Rice Yield, Nutrient Uptake and Cost-benefit in Middle-low Yield Field

XIAO Zhuoxi¹^,²(), ZHANG Zhi¹^,², LIU Donghai¹^,², QIAO Yan¹^,², LI Shitao¹, HU Cheng¹^,²()

¹ Institute of Plant Protection and Soil Fertilizer, Hubei Academy of Agricultural Sciences, Wuhan 430064
² National Agricultural Experimental Hongshan Station for Soil Quality, Wuhan 430064

Received:2024-12-19 Revised:2025-02-24 Published:2025-04-15 Online:2025-04-11

摘要/Abstract

摘要：

为探讨生物炭基肥料在中低产田水稻生产上增产提效的应用潜力，在湖北阳新和沙市地区以中低产稻田为研究对象，通过大田小区试验，设置不施肥(CK)、习惯施肥(F)、习惯施肥+生物炭(FB)、生物炭基肥料(BF1)、生物炭基肥料减量10% (BF2)、生物炭基肥料减量20% (BF3) 6个处理，研究生物炭基肥料减量基施对水稻产量、养分吸收和经济效益的影响。结果表明：施用生物炭基肥料增加了中低产田水稻产量和秸秆生物量，其中BF1处理相较于F处理显著增加了水稻产量，在中产田和低产田分别提高11.09%和9.51%；生物炭基肥料处理促进了水稻对养分的吸收，在中低产田BF1和BF2处理的水稻地上部氮、磷累积量均高于F处理；同时，BF1和BF2处理相较于F处理显著提高了中产田的氮、磷、钾肥表观利用率和低产田的磷、钾肥表观利用率，其中，在中产田BF2处理氮肥表观利用率最高，为38.99%，比F处理提高了29.41%；另外，BF1和BF2处理增加了中低产田水稻种植收益，其中BF1处理经济效益最高，在低产田和中产田较F处理分别增收560.7元/hm²和1460.3元/hm²。综上，生物炭基肥料减量0%~10%施用可以提高水稻产量和肥料利用效率、增加农户种植收益，适用于中低产田水稻生产。

关键词: 水稻, 生物炭基肥料, 中低产田, 养分吸收, 肥料利用率

Abstract:

To explore the application potential of biochar based fertilizer to increase the yield and income of rice production in middle-low yield field, field plot experiments were conducted in Yangxin and Shashi area of Hubei Province. The effects of no fertilization (CK), customary fertilization (F), customary fertilization + biochar (FB), biochar based fertilizer (BF1), biochar based fertilizer reduction of 10% (BF2) and biochar based fertilizer reduction of 20% (BF3) on rice yield, nutrient uptake and cost-benefit were studied. The results showed that the application of biochar based fertilizer increased rice yield and straw biomass, and BF1 treatment significantly increased rice yield compared with F treatment, which increased by 11.09% and 9.51% in middle and low yield fields, respectively. Biochar based fertilizer treatment promoted the nutrient uptake of rice, the above-ground N and P accumulations of rice treated with BF1 and BF2 were higher than those treated with F. At the same time, compared with F treatment, BF1 and BF2 treatment significantly improve the apparent recovery rates of N, P and K in middle yield field and the apparent recovery rates of P and K in low yield field. And, BF2 treatment had the highest apparent recovery rate of N (38.99%) in middle yield field, which was 29.41% higher than that of F treatment. In addition, BF1 and BF2 treatments increased the income of rice planting in middle-low yield fields, among which BF1 treatment had the highest income, with an increase of 560.7 yuan/hm² and 1460.3 yuan/hm² compared with F treatment in low and middle yield fields, respectively. In conclusion, the application of 0%-10% reduction of biochar based fertilizer can improve rice yield and fertilizer use efficiency, and increase farmers’ planting income, which is suitable for rice production in middle-low yield field.

Key words: rice, biochar based fertilizer, medium-low yield field, nutrient uptake, fertilizer use efficiency

肖卓熙, 张智, 刘东海, 乔艳, 李世涛, 胡诚. 生物炭基肥料减量基施对中低产田水稻产量、养分吸收和经济效益的影响[J]. 中国农学通报, 2025, 41(11): 123-131.

XIAO Zhuoxi, ZHANG Zhi, LIU Donghai, QIAO Yan, LI Shitao, HU Cheng. Effects of Reducing Biochar Based Fertilizer Application on Rice Yield, Nutrient Uptake and Cost-benefit in Middle-low Yield Field[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2025, 41(11): 123-131.

图/表 7

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地点	土壤类型	pH	有机质/(g/kg)	碱解氮/(mg/kg)	有效磷/(mg/kg)	速效钾/(mg/kg)
沙市	潜育水稻土	6.51	31.72	193.68	10.21	226.76
阳新	潴育水稻土	6.20	22.04	103.30	13.97	109.92

地点	土壤类型	pH	有机质/(g/kg)	碱解氮/(mg/kg)	有效磷/(mg/kg)	速效钾/(mg/kg)
沙市	潜育水稻土	6.51	31.72	193.68	10.21	226.76
阳新	潴育水稻土	6.20	22.04	103.30	13.97	109.92

处理	基肥					分蘖肥	穗肥
处理	尿素(N 46%)	过磷酸钙(P₂O₅ 12%)	氯化钾(K₂O 60%)	生物炭	生物炭基肥料	尿素(N 46%)	尿素(N 46%)
CK	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
F	391.3	1500.0	360.0	0.0	0.0	234.8	156.5
FB	391.3	1500.0	360.0	6000.0	0.0	234.8	156.5
BF1	0.0	0.0	0.0	0.0	1920.0	234.8	156.5
BF2	0.0	0.0	0.0	0.0	1728.0	211.3	140.9
BF3	0.0	0.0	0.0	0.0	1536.0	187.8	125.2

处理	基肥					分蘖肥	穗肥
处理	尿素(N 46%)	过磷酸钙(P₂O₅ 12%)	氯化钾(K₂O 60%)	生物炭	生物炭基肥料	尿素(N 46%)	尿素(N 46%)
CK	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
F	391.3	1500.0	360.0	0.0	0.0	234.8	156.5
FB	391.3	1500.0	360.0	6000.0	0.0	234.8	156.5
BF1	0.0	0.0	0.0	0.0	1920.0	234.8	156.5
BF2	0.0	0.0	0.0	0.0	1728.0	211.3	140.9
BF3	0.0	0.0	0.0	0.0	1536.0	187.8	125.2

地点	处理	有效穗数	每穗粒数	结实率/%	千粒重/g	产量/(t/hm²)	秸秆生物量/(t/hm²)
沙市	CK	5.33±1.20 b	192.23±8.17 a	85.47±2.30 a	25.44±0.93 a	5.15±0.26 d	4.15±0.22 c
	F	10.11±2.04 a	150.73±11.38 b	88.18±1.93 a	26.72±0.48 a	7.85±0.23 bc	6.44±0.13 ab
	FB	9.89±2.22 a	161.57±23.46 b	85.27±2.92 a	26.35±0.73 a	7.80±0.21 c	6.41±0.26 ab
	BF1	10.11±0.19 a	161.10±12.30 b	86.37±3.66 a	26.37±0.39 a	8.60±0.21 a	6.97±0.29 a
	BF2	10.33±2.33 a	153.67±18.46 b	85.06±1.46 a	26.00±0.55 a	8.33±0.28 ab	6.85±0.39 a
	BF3	9.67±1.53 a	161.43±19.91 b	84.97±4.40 a	25.78±1.14 a	7.87±0.19 bc	6.22±0.47 b
阳新	CK	11.22±2.01 c	181.88±17.39 b	86.51±6.31 a	25.77±0.75 a	8.67±0.17 c	6.35±0.55 c
	F	13.33±1.73 bc	206.55±24.94 ab	83.78±0.40 a	26.29±0.77 a	9.85±0.45 b	8.16±0.85 ab
	FB	14.67±1.53 bc	206.13±24.08 ab	84.35±1.77 a	25.73±0.95 a	10.10±0.31 b	7.54±0.73 abc
	BF1	17.00±1.20 a	223.00±17.85 ab	80.40±5.02 a	25.49±0.66 a	10.94±0.26 a	8.78±0.75 a
	BF2	16.00±2.00 ab	234.75±19.81 a	80.34±4.26 a	25.62±0.86 a	10.27±0.54 ab	7.76±0.77 ab
	BF3	16.00±1.15 ab	229.82±25.06 a	80.09±4.87 a	25.80±0.64 a	9.75±0.55 b	7.18±0.35 bc

生物炭基肥料减量基施对中低产田水稻产量、养分吸收和经济效益的影响

Effects of Reducing Biochar Based Fertilizer Application on Rice Yield, Nutrient Uptake and Cost-benefit in Middle-low Yield Field

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地点	处理	籽粒氮含量/ (g/kg)	秸秆氮含量/ (g/kg)	籽粒氮累积量/ (kg/hm²)	秸秆氮累积量/ (kg/hm²)	氮肥偏生产力/ (kg/kg)	氮肥农学利用率/ (kg/kg)	氮肥表观利用率/ %
沙市	CK	8.73±0.53 b	5.01±0.61 a	44.92±2.89 b	20.19±1.45 b
	F	9.63±0.56 a	4.28±0.13 a	75.55±2.27 a	27.56±1.29 a	43.62±1.30 a	15.00±1.30 a	21.11±0.95 a
	FB	10.17±0.71 a	4.59±0.19 a	79.45±6.07 a	29.35±0.59 a	43.34±2.84 a	14.73±1.64 a	24.27±2.10 a
	BF1	10.35±1.12 a	4.33±0.50 a	88.95±10.00 a	30.23±4.40 a	32.72±0.79 c	13.12±0.79 a	20.57±1.91 a
	BF2	9.88±1.07 a	4.75±0.40 a	82.52±9.30 a	33.17±3.83 a	35.22±1.20 bc	13.44±1.20 a	21.39±2.82 a
	BF3	9.88±0.42 a	4.70±0.56 a	77.80±7.70 a	29.35±4.13 a	37.41±2.29 b	12.92±1.70 a	20.00±2.63 a
阳新	CK	13.14±0.42 c	6.51±1.82 c	113.93±2.28 c	42.73±2.25 c
	F	15.45±0.75 a	8.16±0.41 bc	159.31±6.53 a	66.63±6.81 b	54.73±2.49 a	6.56±0.61 a	30.13±4.88 b
	FB	13.94±0.69 bc	8.04±0.72 bc	140.82±9.08 b	60.88±6.21 b	56.10±1.70 a	7.94±1.70 a	28.33±4.53 b
	BF1	15.22±1.12 a	10.38±1.59 ab	165.98±4.66 a	92.06±7.69 a	41.64±3.08 b	8.65±0.88 a	38.59±1.58 a
	BF2	15.50±0.17 a	10.76±1.69 a	159.40±9.18 a	89.45±6.08 a	43.44±3.39 b	6.78±2.47 a	38.99±4.94 a
	BF3	14.86±0.66 ab	9.41±1.28 ab	145.04±10.05 b	67.76±5.20 b	46.37±2.97 b	5.13±1.35 a	30.74±5.23 b

地点	处理	籽粒磷含量/ (g/kg)	秸秆磷含量/ (g/kg)	籽粒磷累积量/ (kg/hm²)	秸秆磷累积量/ (kg/hm²)	磷肥偏生产力/ (kg/kg)	磷肥农学利用率/ (kg/kg)	磷肥表观利用率/ %
沙市	CK	2.15±0.11 a	1.48±0.53 a	11.02±0.81 d	6.08±0.18 c
	F	2.37±0.20 a	1.81±0.11 a	18.59±1.09 bc	11.64±0.87 ab	87.24±2.59 c	30.01±2.59 b	14.60±1.89 b
	FB	2.20±0.17 a	1.96±0.16 a	17.21±2.23 c	12.58±1.41 a	86.68±4.49 c	29.46±4.49 b	14.10±2.11 b
	BF1	2.65±0.26 a	1.63±0.08 a	22.77±1.54 a	11.39±0.97 ab	149.27±3.62 b	59.85±3.62 a	29.63±2.93 a
	BF2	2.58±0.51 a	1.63±0.28 a	21.57±1.92 ab	11.42±1.29 ab	160.67±5.47 a	61.33±5.47 a	30.67±5.15 a
	BF3	2.64±0.13 a	1.65±0.03 a	20.77±1.84 ab	10.23±0.69 b	170.70±9.24 a	58.93±5.73 a	30.15±5.46 a
阳新	CK	2.92±0.10 ab	1.00±0.09 b	25.30±1.24 b	6.46±0.08 c
	F	3.07±0.25 a	1.33±0.31 ab	30.17±3.11 a	10.95±1.23 ab	109.45±4.99 b	13.12±2.88 c	10.55±1.62 b
	FB	3.07±0.19 a	1.30±0.14 ab	30.97±2.28 a	9.85±1.71 b	112.21±3.40 b	15.87±3.40 c	11.16±0.83 b
	BF1	2.57±0.04 b	1.51±0.31 a	28.08±1.74 ab	13.48±1.73 a	190.00±14.04 a	39.47±8.54 a	17.01±2.46 a
	BF2	2.72±0.29 ab	1.60±0.20 a	27.71±3.05 ab	12.55±1.90 ab	198.18±14.19 a	30.93±7.76 ab	16.39±3.18 a
	BF3	2.60±0.13 b	1.53±0.16 a	25.31±1.89 b	11.01±1.60 ab	211.56±12.67 a	23.41±5.76 bc	12.79±1.60 b

地点	处理	籽粒钾含量/ (g/kg)	秸秆钾含量/ (g/kg)	籽粒钾累积量/ (kg/hm²)	秸秆钾累积量/ (kg/hm²)	钾肥偏生产力/ (kg/kg)	钾肥农学利用率/ (kg/kg)	钾肥表观利用率/ %
沙市	CK	2.26±0.07 b	24.35±3.03 a	11.87±1.35 b	100.99±15.33 c
	F	2.82±0.08 a	22.89±2.43 a	22.14±0.90 a	147.32±8.20 a	72.70±2.16 c	25.01±2.16 b	52.42±3.41 b
	FB	2.81±0.12 a	23.27±0.92 a	21.92±2.27 a	149.05±4.57 a	72.24±4.74 c	24.55±4.74 b	53.82±4.57 b
	BF1	2.69±0.08 ab	21.61±2.61 a	23.13±1.29 a	150.69±12.22 a	149.27±3.62 b	59.85±3.62 a	105.84±6.01 a
	BF2	2.78±0.24 a	20.93±1.28 a	23.16±1.81 a	143.28±8.05 a	160.69±5.47 ab	61.33±5.47 a	103.34±8.60 a
	BF3	2.83±0.03 a	21.76±1.26 a	22.26±1.72 a	135.33±10.61 b	170.70±10.43 a	58.93±4.59 a	97.09±5.19 a
阳新	CK	1.94±0.26 b	25.84±3.21 a	16.78±1.09 b	161.75±15.17 c
	F	1.87±0.43 b	26.58±0.84 a	18.50±2.92 ab	216.50±16.41 a	91.21±4.15 b	11.66±1.87 d	52.28±7.45 c
	FB	1.67±0.03 b	27.94±2.91 a	16.89±0.35 b	209.37±11.37 a	93.50±2.83 b	13.23±2.83 d	46.03±2.49 c
	BF1	2.89±0.12 a	24.44±2.25 a	20.58±0.84 a	212.56±12.74 a	190.00±14.04 a	39.47±3.05 a	90.34±1.60 a
	BF2	2.96±0.12 a	23.98±0.52 a	20.03±2.29 a	195.51±13.35 b	198.18±19.12 a	30.93±2.51 b	71.91±3.92 b
	BF3	3.13±0.08 a	25.93±1.92 a	20.70±2.22 a	185.72±4.46 b	211.56±17.75 a	23.41±5.76 c	64.21±3.81 b

地点	处理	实际产量/ (kg/hm²)	肥料成本/ (元/hm²)	插秧施基肥成本/ (元/hm²)	追肥成本/ (元/hm²)	田间管理成本/ (元/hm²)	成本合计/ (元/hm²)	稻谷收入/ (元/hm²)	利润/ (元/hm²)	增收/ (元/hm²)
沙市	CK	5150.58	0.0	550	0	500	1050.0	13391.5	12341.5
	F	7851.24	2487.4	600	300	500	3887.4	20413.2	16525.8	4184.3
	FB	7801.63	10737.4	600	300	500	12137.4	20284.2	8146.9	-4194.6
	BF1	8598.15	3868.7	600	300	500	5268.7	22355.2	17086.5	4745.0
	BF2	8329.96	3481.9	600	300	500	4881.9	21657.9	16776.0	4434.5
	BF3	7865.99	3094.9	600	300	500	4494.9	20451.6	15956.7	3615.2
阳新	CK	8670.45	0.0	550	0	500	1050.0	22543.2	21493.2
	F	9850.8	2487.4	600	300	500	3887.4	25612.1	21724.7	231.5
	FB	10098.53	10737.4	600	300	500	12137.4	26256.2	14118.8	-7374.4
	BF1	10943.71	3868.7	600	300	500	5268.7	28453.6	23185.0	1691.8
	BF2	10273.39	3481.9	600	300	500	4881.9	26710.8	21829.0	335.8
	BF3	9748.8	3094.9	600	300	500	4494.9	25346.9	20852.0	-641.2

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