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肥料是影响土壤肥力和作物产量的关键性因素，关系到农业乃至社会的可持续性发展。本文以桶栽水稻节水灌溉的水分管理模式为基础，结合化肥与生物有机肥不同比例配施的肥料管理策略，采用田间桶栽试验和室内试验分析相结合的研究方法，系统分析了水稻土壤物化、生物肥力指标在不同肥料配施比例下的变化规律及其影响机理;比较了不同肥料配施比对水稻产量及其经济效益的影响，并探讨了肥料配施对水稻产量的作用机理;为确定适合该地区节水灌溉稻田土壤肥力改善、水稻高产和高经济效益的肥料配施比提供科学的理论参考。主要结果与结论如下:
1、生物有机肥与化肥的配施比达到3:1对水稻土壤物理肥力指标的改善最为明显。化肥配施生物有机肥可以提高土壤含水率和比重、降低土壤容重，且土壤容重的降幅随着肥料配施比的增加而提高。不同肥料配施比例下的水稻土壤水稳性团聚体含量随着土壤粒径的减小而增加，且其含量的分布以土壤水稳性微团聚体为主，其值约占全部粒径含量的69.82％。生物有机肥的施入促进土壤中分散无结构的颗粒絮凝而形成稳定的团粒结构，增大土壤水稳性团聚体的平均质量直径和几何平均直径，而减小分形维数，从而提高土壤水稳性团聚体结构的稳定性及其抗侵蚀能力。
2、全施生物有机肥更有利于水稻土壤化学肥力指标的改善。生物有机肥的施加有利于土壤物理结构的改善和增强土壤微生物的固碳能力，从而增加土壤有机碳含量的累积水平(0.34％～21.22％)。但不同肥料配施比会影响生物有机肥的配施量，导致土壤有机碳含量随着配施比的增加呈现先降后增的趋势。生物有机肥与化肥联合施用可以为水稻提供氮素的同时，促进土壤微生物对肥料中无机氮的固定，从而增加土壤硝态氮、铵态氮和碱解氮含量。但生物有机肥与化肥的配施比例高于一定值，会减少施入土壤中的化肥量，影响土壤硝化反应速率，导致肥后大多数肥料配施比例下的土壤硝态氮含量有明显降低的趋势。而长期配施生物有机肥可以提高水稻对氮素的利用率，有利于增加土壤硝态氮、碱解氮含量的累积。施肥且伴随灌水的条件下，抑制了土壤硝化作用同时促进土壤铵态氮的形成，而水稻在黄熟期的自然落干，降低了土壤铵态氮含量，导致水稻收割后与移栽前这两个时期的土壤铵态氮含量存在明显差异。生物有机肥中含有的“功能微生物”木酶菌可以通过分泌有机酸来溶解磷酸盐，进一步促进土壤微生物对有机物质的利用，增加不同肥料配施比下的土壤有效磷含量(3.57％～80.28％)。通过生物有机肥中自带的有益菌，促进微生物的繁殖及其对有机酸的分解，缓解土壤的酸化进程，进而活化土壤中的钾素，而生物有机肥的施用量会不同程度地影响土壤中微生物分泌土壤速效钾的含量，导致大多数肥料配施比例下的土壤速效钾含量较常规施肥模式的值降低了3.15％～24.79％。
3、生物有机肥与化肥的配施比达到3:1对水稻土壤生物肥力指标的改善比较明显。生物有机肥中的腐殖质施入土壤后，改善了土壤团聚体结构，增强土壤微生物分泌过氧化氢酶的强度，继而导致肥料配施比为3∶1时的土壤过氧化氢酶活性高于常规施肥模式(0.96％～40.97％)，而肥料配施比例的降低会减少生物有机肥的配施量，继而降低土壤过氧化氢酶活性。生物有机肥中丰富的有机质增加了土壤微生物活动所需的碳源，为微生物的物化反应提供充足的营养底物，从而使得肥料配施比达到3∶1时的土壤蔗糖酶活性较常规施肥模式显著增加了3.80％～79.38％。生物有机肥的施加促进了土壤中微生物分泌脲酶水解尿素的速率，增强土壤脲酶活性。但是当肥料配施比低于一定值时，减弱了土壤脲酶活性。连续2年的施肥增加了土壤中有机质的含量，对各肥料配施比例下的土壤中蛋白酶的活性有增强的效果。此外，化肥与生物有机肥配合施用可以增加土壤中活菌和微生物数量，调节土壤微生物对磷素的转化速率，增强磷酸酶的活性。而生物有机肥中含磷量相对较低，总体上，连续2年施肥对土壤磷酸酶活性增加效果并不明显。
4、肥料配施比达到3∶1及以上更有利于促进水稻增产及提高水稻的经济效益。生物有机肥与化肥配施增加了土壤中的营养成分，同时增强土壤酶活性和提高土壤中碳氮物质的转换速度，导致配施生物有机肥的施肥模式下的水稻产量均高于常规施肥模式，其增幅达到8.11％～221.62％，不同肥料配施比下的水稻产量随着配施比例的增加而增加，且长期配施生物有机肥对水稻增产效果更为明显。配施生物有机肥的施肥模式下的水稻产值、纯收入和产投比均高于常规施肥模式，其增幅分别为8.11％～221.62％、23.93％～572.92％和10.50％～243.95％，且随着肥料配施比例的增加而提高，而水稻投入成本的变化规律则相反。随着施肥年限的增加，不同肥料配施比例下的水稻产投比均有不同程度的增加。
本研究中肥料配施比达到3∶1时对水稻土壤物理、化学、生物肥力指标的改善、水稻增产和经济效益的提高效果更为明显，此研究结论可为该地区节水灌溉稻田土壤肥力的改善、水稻高产和高经济效益的可持续性发展提供科学理论基础。
1、生物有机肥与化肥的配施比达到3:1对水稻土壤物理肥力指标的改善最为明显。化肥配施生物有机肥可以提高土壤含水率和比重、降低土壤容重，且土壤容重的降幅随着肥料配施比的增加而提高。不同肥料配施比例下的水稻土壤水稳性团聚体含量随着土壤粒径的减小而增加，且其含量的分布以土壤水稳性微团聚体为主，其值约占全部粒径含量的69.82％。生物有机肥的施入促进土壤中分散无结构的颗粒絮凝而形成稳定的团粒结构，增大土壤水稳性团聚体的平均质量直径和几何平均直径，而减小分形维数，从而提高土壤水稳性团聚体结构的稳定性及其抗侵蚀能力。
2、全施生物有机肥更有利于水稻土壤化学肥力指标的改善。生物有机肥的施加有利于土壤物理结构的改善和增强土壤微生物的固碳能力，从而增加土壤有机碳含量的累积水平(0.34％～21.22％)。但不同肥料配施比会影响生物有机肥的配施量，导致土壤有机碳含量随着配施比的增加呈现先降后增的趋势。生物有机肥与化肥联合施用可以为水稻提供氮素的同时，促进土壤微生物对肥料中无机氮的固定，从而增加土壤硝态氮、铵态氮和碱解氮含量。但生物有机肥与化肥的配施比例高于一定值，会减少施入土壤中的化肥量，影响土壤硝化反应速率，导致肥后大多数肥料配施比例下的土壤硝态氮含量有明显降低的趋势。而长期配施生物有机肥可以提高水稻对氮素的利用率，有利于增加土壤硝态氮、碱解氮含量的累积。施肥且伴随灌水的条件下，抑制了土壤硝化作用同时促进土壤铵态氮的形成，而水稻在黄熟期的自然落干，降低了土壤铵态氮含量，导致水稻收割后与移栽前这两个时期的土壤铵态氮含量存在明显差异。生物有机肥中含有的“功能微生物”木酶菌可以通过分泌有机酸来溶解磷酸盐，进一步促进土壤微生物对有机物质的利用，增加不同肥料配施比下的土壤有效磷含量(3.57％～80.28％)。通过生物有机肥中自带的有益菌，促进微生物的繁殖及其对有机酸的分解，缓解土壤的酸化进程，进而活化土壤中的钾素，而生物有机肥的施用量会不同程度地影响土壤中微生物分泌土壤速效钾的含量，导致大多数肥料配施比例下的土壤速效钾含量较常规施肥模式的值降低了3.15％～24.79％。
3、生物有机肥与化肥的配施比达到3:1对水稻土壤生物肥力指标的改善比较明显。生物有机肥中的腐殖质施入土壤后，改善了土壤团聚体结构，增强土壤微生物分泌过氧化氢酶的强度，继而导致肥料配施比为3∶1时的土壤过氧化氢酶活性高于常规施肥模式(0.96％～40.97％)，而肥料配施比例的降低会减少生物有机肥的配施量，继而降低土壤过氧化氢酶活性。生物有机肥中丰富的有机质增加了土壤微生物活动所需的碳源，为微生物的物化反应提供充足的营养底物，从而使得肥料配施比达到3∶1时的土壤蔗糖酶活性较常规施肥模式显著增加了3.80％～79.38％。生物有机肥的施加促进了土壤中微生物分泌脲酶水解尿素的速率，增强土壤脲酶活性。但是当肥料配施比低于一定值时，减弱了土壤脲酶活性。连续2年的施肥增加了土壤中有机质的含量，对各肥料配施比例下的土壤中蛋白酶的活性有增强的效果。此外，化肥与生物有机肥配合施用可以增加土壤中活菌和微生物数量，调节土壤微生物对磷素的转化速率，增强磷酸酶的活性。而生物有机肥中含磷量相对较低，总体上，连续2年施肥对土壤磷酸酶活性增加效果并不明显。
4、肥料配施比达到3∶1及以上更有利于促进水稻增产及提高水稻的经济效益。生物有机肥与化肥配施增加了土壤中的营养成分，同时增强土壤酶活性和提高土壤中碳氮物质的转换速度，导致配施生物有机肥的施肥模式下的水稻产量均高于常规施肥模式，其增幅达到8.11％～221.62％，不同肥料配施比下的水稻产量随着配施比例的增加而增加，且长期配施生物有机肥对水稻增产效果更为明显。配施生物有机肥的施肥模式下的水稻产值、纯收入和产投比均高于常规施肥模式，其增幅分别为8.11％～221.62％、23.93％～572.92％和10.50％～243.95％，且随着肥料配施比例的增加而提高，而水稻投入成本的变化规律则相反。随着施肥年限的增加，不同肥料配施比例下的水稻产投比均有不同程度的增加。
本研究中肥料配施比达到3∶1时对水稻土壤物理、化学、生物肥力指标的改善、水稻增产和经济效益的提高效果更为明显，此研究结论可为该地区节水灌溉稻田土壤肥力的改善、水稻高产和高经济效益的可持续性发展提供科学理论基础。