Effects of nitrogen reduction combined with organic fertilizer application on yield，nitrogen use efficiency and soil fertility in double-cropping rice system

doi:10.16178/j.issn.0528-9017.20240486

Abstract

Abstract:

A field experiment was conducted in southern Zhejiang to investigate the effects of different fertilization methods on double-cropping rice yield，nitrogen use efficiency，and soil fertility. Four treatments were established：no nitrogen fertilizer （T1），conventional nitrogen application （T2），20% nitrogen reduction （T3），and 20% nitrogen reduction combined with organic fertilizer （T4）. Results indicated that compared with T1，treatments T2，T3，and T4 increased early rice yield by 47.6%-58.5% and late rice yield by 46.0%-52.5%. Compared with T2 treatment，T3 treatment showed no significant difference in the yield of early rice，late rice，and total yield，whereas T4 treatment significantly increased early rice yield，with no significant difference in late rice yield or total yield. In terms of nitrogen uptake，no significant difference was observed between T3 and T2 treatments in grain，straw，or total nitrogen uptake for both early and late rice. T4 treatment significantly increased straw and total nitrogen uptake in early rice than those of T2 treatment，as well as grain and total nitrogen uptake in late rice. Nitrogen use efficiency for both early and late rice in T3 and T4 treatments was significantly higher than that in T2 treatment，with T4 treatment being significantly higher than T3 treatment. Compared with T2 treatment，T4 treatment significantly increased soil pH value，total nitrogen，and available phosphorus content，while no significant changes were detected in soil available nitrogen，organic matter，or available potassium content. Therefore，combining 20% nitrogen reduction with organic fertilizer （T4 treatment） can maintain rice yield while improving nitrogen use efficiency and soil fertility.

Key words: double-cropping rice, organic fertilizer substitution, yield, nitrogen use efficiency, soil fertility

CLC Number:

S511

MA Liya, HU Zefan, ZHANG Yuanyuan, YE Tingyun, WANG Feng, CHEN Zhaoming. Effects of nitrogen reduction combined with organic fertilizer application on yield，nitrogen use efficiency and soil fertility in double-cropping rice system[J]. Journal of Zhejiang Agricultural Sciences, 2026, 67(2): 288-292.

Figures/Tables 4

References 21

[1]	王莉莉，陈俊阳，王家宝，等. 不同化肥减量模式对水稻农艺性状·产量和经济效益的影响［J］. 安徽农业科学，2020，48（16）：160-161.
	WANG L L， CHEN J Y， WANG J B，et al. Effects of different models of reducing fertilizer on agronomic traits，yield and economic benefits of rice［J］. Journal of Anhui Agricultural Sciences，2020，48（16）：160-161.
[2]	段建军，郭琴波，徐彬，等. 氮肥减量施生物炭对水稻产量和养分利用的影响［J］. 水土保持学报，2022，36（6）：298-308.
	DUAN J J， GUO Q B， XU B，et al. Effects of biochar application with reduced nitrogen fertilizer on rice yield and nutrient utilization［J］. Journal of Soil and Water Conservation，2022，36（6）：298-308.
[3]	张禹，张文勇，张佳佳，等. 化肥减量配施有机肥对浙南双季稻养分吸收及土壤养分平衡的影响［J］. 浙江农业科学，2023，64（2）：278-281.
	ZHANG Y， ZHANG W Y， ZHANG J J，et al. Effects of chemical fertilizer reduction application combined with organic fertilizer on nutrient uptake and soil nutrient balance of double-cropping rice in southern Zhejiang［J］. Journal of Zhejiang Agricultural Sciences，2023，64（2）：278-281.
[4]	吕玉虎，郭晓彦，李本银，等. 翻压不同量紫云英配施减量化肥对土壤肥力和水稻产量的影响［J］. 中国土壤与肥料，2017（5）：94-98.
	LÜ Y H， GUO X Y， LI B Y，et al. Effects of the incorporation of various amounts of Chinese milk vetch （Astragalus sinicus L.） and reducing chemical fertilizer on soil fertility and rice yield［J］. Soil and Fertilizer Sciences in China，2017（5）：94-98.
[5]	王吕，吴玉红，秦宇航，等. 紫云英稻秸秆协同还田与氮肥减量配施对水稻干物质积累、氮素转运及产量的影响［J］. 作物学报，2024，50（3）：756-770.
	WANG L； WU Y H； QIN Y H，et al. Effects of rice straw mulching combined with green manure retention and nitrogen reduction applications on dry matter quality accumulation，nitrogen transport and grain yield of rice［J］. Acta Agronomica Sinica，2024，50（3）：756-770.
[6]	陈剑，齐文，蒋海凌，等. 西兰花废弃物堆肥与化肥减量配施对双季稻产量及土壤肥力的影响［J］. 中国稻米，2023，29（3）：93-99.
	CHEN J， QI W， JIANG H L，et al. Effects of broccoli waste compost combined application with chemical fertilizer reduction on yield and soil fertility of double cropping rice［J］. China Rice，2023，29（3）：93-99.
[7]	宁川川，陈悦桂，柳瑞，等. 减氮配施秸秆生物炭对双季稻产量和硅、氮营养的影响［J］. 应用生态学报，2023，34（4）：993-1001.
	NING C C， CHEN Y G， LIU R，et al. Effects of N fertilizer reduction combined with straw biochar application on the yield，Si，and N nutrition of double-cropping rice［J］. Chinese Journal of Applied Ecology，2023，34（4）：993-1001.
[8]	袁伟，陈婉华，王子阳，等. 双季稻秸秆还田与减施氮肥对水稻产量和品质的影响［J］. 江西农业大学学报，2021，43（4）：711-720.
	YUAN W， CHEN W H， WANG Z Y，et al. Effects of returning double-season rice straw to the field and reducing N-fertilizer on yield and quality of rice［J］. Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis，2021，43（4）：711-720.
[9]	吴玉红，郝兴顺，田霄鸿，等. 秸秆还田与化肥减量配施对稻茬麦土壤养分、酶活性及产量影响［J］. 西南农业学报，2018，31（5）：998-1005.
	WU Y H， HAO X S， TIAN X H，et al. Effects of reduction of NPK fertilizer application rates plus rice straw return on soil nutrient，enzyme activities and wheat yield in rice-wheat rotation system［J］. Southwest China Journal of Agricultural Sciences，2018，31（5）：998-1005.
[10]	袁浩亮，张江林，鲁艳红，等. 紫云英和秸秆替代部分化肥对双季稻产量、养分含量及土壤综合肥力的影响［J］. 土壤，2023，55（6）：1216-1222.
	YUAN H L， ZHANG J L， LU Y H，et al. Effects of Chinese milk vetch and straw substituting fertilizers on double rice yields，nutrients and soil integrated fertilities［J］. Soils，2023，55（6）：1216-1222.
[11]	虞轶俊，陈红金，陆若辉，等. 浙江省化肥定额制实施路径与对策研究［J］. 中国农技推广，2019，35（11）：3-6.
	YU Y J， CHEN H J， LU R H，et al. Study on the implementation path and countermeasures of chemical fertilizer quota system in Zhejiang Province［J］. China Agricultural Technology Extension，2019，35（11）：3-6.
[12]	刘晓霞，陈红金，陆若辉，等. 构筑四大体系推进化肥定额制基础年建设：记浙江省化肥定额制实施1周年［J］. 中国农技推广，2021，37（1）：70-72.
	LIU X X， CHEN H J， LU R H，et al. Constructing four systems to promote the basic year construction of chemical fertilizer quota system-the first anniversary of the implementation of chemical fertilizer quota system in Zhejiang Province［J］. China Agricultural Technology Extension，2021，37（1）：70-72.
[13]	薛利红，李刚华，侯朋福，等. 太湖地区稻田持续高产的减量施氮技术体系研究［J］. 农业环境科学学报，2016，35（4）：729-736.
	XUE L H， LI G H， HOU P F，et al. Nitrogen reduction technique system for sustaining high yield of paddy fields［J］. Journal of Agro-Environment Science，2016，35（4）：729-736.
[14]	蔡炳祥，刘晓霞，李建国，等. 连续实施化肥减量对水稻产量和土壤肥力的影响［J］. 浙江农业科学，2016，57（4）：471-474.
	CAI B X， LIU X X， LI J G，et al. Effect of continuous implementation of chemical fertilizer reduction on rice yield and soil fertility［J］. Journal of Zhejiang Agricultural Sciences，2016，57（4）：471-474.
[15]	王浩，李延君，孙孝根，等. 环巢湖流域有机肥替代对土壤肥力、氮磷利用率和水稻产量的影响评价［J］. 肥料与健康，2024，51（2）：45-51.
	WANG H， LI Y J， SUN X G，et al. Evaluation of the impact of organic fertilizer substitution on soil fertility，nitrogen and phosphorus utilization efficiency and rice yield in Chaohu Lake Basin［J］. Fertilizer & Health，2024，51（2）：45-51.
[16]	朱银浩，尹娟，马正虎，等. 有机肥代替氮肥对中国主要粮食产量的影响［J］. 环境科学，2025，46（1）：478-488.
	ZHU Y H， YIN J， MA Z H，et al. Effect of organic fertilizer replacing nitrogen fertilizer on major grain yield in China［J］. Environmental Science，2025，46（1）：478-488.
[17]	刘红江，郭智，张岳芳，等. 不同类型有机肥对水稻产量和稻米品质的影响［J］. 江苏农业学报，2024，40（4）：645-651.
	LIU H J， GUO Z， ZHANG Y F，et al. Effects of different types of organic fertilizers on rice yield and quality［J］. Jiangsu Journal of Agricultural Sciences，2024，40（4）：645-651.
[18]	姚冬辉，魏宗强，颜晓，等. 商品有机肥替代部分化肥对双季水稻产量及重金属含量的影响［J］. 江西农业大学学报，2020，42（5）：863-871.
	YAO D H， WEI Z Q， YAN X，et al. Effects of commercial organic fertilizer partially replacing chemical fertilizer on yield and heavy metal content of double-season rice［J］. Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis，2020，42（5）：863-871.
[19]	高鹏，雷星宇，鲁耀雄，等. 有机氮肥替代部分化学氮肥对水稻产量及稻米品质的影响［J］. 中国农学通报，2024，40（13）：1-6.
	GAO P， LEI X Y， LU Y X，et al. Effects of partial substitution of organic nitrogen fertilizer for chemical nitrogen fertilizer on rice yield and quality［J］. Chinese Agricultural Science Bulletin，2024，40（13）：1-6.
[20]	王吕，吴玉红，秦宇航，等. 紫云英稻秆联合还田与氮肥减量对水稻产量及氨挥发的影响［J］. 农业环境科学学报，2024，43（2）：462-472.
	WANG L， WU Y H， QIN Y H，et al. Effects of rice stalk mulching combined with green manure retention and nitrogen reduction on rice yield and ammonia emission［J］. Journal of Agro-Environment Science，2024，43（2）：462-472.
[21]	黄容，高明，万毅林，等. 秸秆还田与化肥减量配施对稻-菜轮作下土壤养分及酶活性的影响［J］. 环境科学，2016，37（11）：4446-4456.
	HUANG R， GAO M， WAN Y L，et al. Effects of straw in combination with reducing fertilization rate on soil nutrients and enzyme activity in the paddy-vegetable rotation soils［J］. Environmental Science，2016，37（11）：4446-4456.

水稻	处理	基肥				分蘖肥	穗肥
水稻	处理	N/（kg·hm^-2）	P₂O₅/（kg·hm^-2）	K₂O/（kg·hm^-2）	有机肥/（kg·hm^-2）	N/（kg·hm^-2）	N/（kg·hm^-2）
早稻	T1	0	75	90	0	0	0
	T2	105	75	90	0	42.0	63.0
	T3	84	75	90	0	33.6	50.4
	T4	84	75	90	3 000	33.6	50.4
晚稻	T1	0	75	120	0	0	0
	T2	135	75	120	0	54.0	81.0
	T3	108	75	120	0	43.2	64.8
	T4	108	75	120	3 000	43.2	64.8

水稻	处理	基肥				分蘖肥	穗肥
水稻	处理	N/（kg·hm^-2）	P₂O₅/（kg·hm^-2）	K₂O/（kg·hm^-2）	有机肥/（kg·hm^-2）	N/（kg·hm^-2）	N/（kg·hm^-2）
早稻	T1	0	75	90	0	0	0
	T2	105	75	90	0	42.0	63.0
	T3	84	75	90	0	33.6	50.4
	T4	84	75	90	3 000	33.6	50.4
晚稻	T1	0	75	120	0	0	0
	T2	135	75	120	0	54.0	81.0
	T3	108	75	120	0	43.2	64.8
	T4	108	75	120	3 000	43.2	64.8

处理	早稻产量/（kg·hm^-2）	晚稻产量/（kg·hm^-2）	总产量/（kg·hm^-2）
T1	4 798 c	5 300 b	10 098 b
T2	7 083 b	7 785 a	14 868 a
T3	7 324 ab	7 737 a	15 061 a
T4	7 603 a	8 082 a	15 685 a

处理	早稻产量/（kg·hm^-2）	晚稻产量/（kg·hm^-2）	总产量/（kg·hm^-2）
T1	4 798 c	5 300 b	10 098 b
T2	7 083 b	7 785 a	14 868 a
T3	7 324 ab	7 737 a	15 061 a
T4	7 603 a	8 082 a	15 685 a

水稻	处理	籽粒吸氮量/（kg·hm^-2）	秸秆吸氮量/（kg·hm^-2）	总吸氮量/（kg·hm^-2）	氮肥利用率/%
早稻	T1	58.1 b	35.2 c	93.3 c	0
	T2	115.7 a	42.1 b	157.8 b	30.7 c
	T3	108.7 a	55.2 ab	163.9 ab	42.0 b
	T4	115.5 a	57.9 a	173.4 a	47.7 a
晚稻	T1	63.7 c	36.9 b	100.6 c	0
	T2	126.9 b	61.7 a	188.6 b	32.6 c
	T3	127.3 b	61.1 a	188.4 b	40.6 b
	T4	137.4 a	60.2 a	197.6 a	44.9 a