发酵有机肥配施无机肥对印度北方邦稻麦轮作体系作物生产力、土壤肥力与经济效益的田间综合效应

《Frontiers in Sustainable Food Systems》：Integrated effects of fermented organic manure on soil fertility, productivity, and economic performance of the rice–wheat cropping system in Uttar Pradesh

　　

稻麦轮作体系（RWCS）是印度北方邦主要的谷类作物生产系统，在集约化栽培下维持作物生产力和土壤肥力是一项重大挑战。本研究评估了2025—2026年度发酵有机肥（FOM）与无机肥配合施用在作物生产力、选定土壤肥力指标和经济收益方面的田间表现。研究通过北方邦25个Krishi Vigyan Kendra（KVK）开展了224个一线示范（FLDs）。分析纳入了田间记录足够完整且一致的示范，包括农民田条件下的40个水稻和110个小麦示范，以及KVK教学农场的6个水稻和11个小麦示范。在KVK农场评价了7个养分管理处理，并与农民田条件下的3个处理进行比较。评估了作物表现、收获后土壤肥力指标和经济收益。100%推荐无机肥配施125% FOM的处理（T₃）在两种作物的多数生长和产量性状及籽粒产量中记录到最高的数值均值。与单施100%推荐无机肥相比，T₃使水稻籽粒产量提高6.4%–7.3%，小麦提高10.8%–12.7%。FOM集成处理在稻麦轮作周期后也表现出较高的土壤有机碳（SOC）及有效氮、磷、钾数值。在T₃下，SOC在KVK教学农场由0.271%提高到0.304%，在农民田条件下由0.447%提高到0.515%。尽管T₃总体上记录到最高的数值总收益，但FOM的额外成本在若干情形下降低了净收益和效益成本比（B）。在农民田条件下，单施无机肥在两种作物中记录到较高的数值净收益和B比。研究结果表明，在示范稻麦系统中，FOM与推荐无机肥集成与作物生产力和选定土壤肥力指标的改善相关。然而，经济优势取决于FOM生产、运输和施用成本。由于示范为参与式且缺乏正式的小区随机化和推断性统计检验，观察到的差异代表描述性数值响应，而非统计上确定的处理效应。仍需进一步开展受控试验和成本优化，以确立FOM集成养分管理的农艺和经济可行性。

研究背景与问题：稻麦轮作体系（RWCS，以水稻—小麦轮作为主的集约化种植系统）是南亚和印度北方邦主要谷类生产系统。集约化管理下连续种植水稻和小麦导致土壤物理、化学和生物学性质退化，土壤有机碳耗竭，养分失衡，因子生产力下降和生产成本上升；气候变异、小麦终期热胁迫、肥料和灌溉水利用效率不高、残茬管理困难及籽粒营养品质下降进一步加剧问题。长期单一依赖化肥虽提高产量，但盲目和不平衡施用影响土壤肥力与养分利用效率；连续施用无机肥而缺乏有机改良降低土壤有机质、削弱团聚体、降低微生物多样性和损害养分循环。FOM（发酵有机肥，经受控微生物发酵的有机物料）可提供较易利用的养分并刺激土壤微生物活性，可能改善土壤有机碳、团聚体、保水和生物活性。因此，研究人员在北方邦稻麦系统中评价FOM对作物生产力、土壤肥力和经济收益的综合影响，具体包括生长和籽粒产量、SOC及有效N、P、K，以及FOM集成养分管理与农民实践的经济表现。

研究人员于2025—2026年在北方邦通过25个Krishi Vigyan Kendra（KVK，农业科技推广中心）开展224个一线示范（FLDs，田间示范）。分析纳入记录完整的示范：农民田40个水稻和110个小麦示范，KVK教学农场6个水稻和11个小麦示范；KVK评价7个处理，农民田评价3个处理；核心处理包括T₁（100%推荐无机肥）、T₂（T₁+100% FOM）、T₃（T₁+125% FOM），FOM基础用量水稻1.25 t ha^?1、小麦8.0 t ha^?1。评估生长和产量性状、籽粒和秸秆产量、收获指数、收获后SOC和有效N、P、K及经济效益。结论显示T₃多数指标数值均值最高，FOM集成提高产量和肥力指标，但FOM成本降低净收益和B:C；因参与式示范无正式小区随机化和推断统计，观察为描述性数值响应。其意义是提供北方邦稻麦系统田间证据，并提示需受控试验和成本优化。

关键技术方法（不超过250字）：采用参与式一线示范和KVK教学农场处理比较；样本队列来源为2025—2026年北方邦25个KVK，分析样本为农民田40个水稻和110个小麦示范、KVK教学农场6个水稻和11个小麦示范。处理包括100%推荐无机肥及FOM 75%、100%、125%与100%或75%无机肥组合。观测生长、产量、收获指数和经济指标；0—15 cm土样测定SOC（湿氧化法）、有效N（碱解高锰酸钾法）、有效P（P₂O₅，Olsen法）和有效K（K₂O，中性醋酸铵火焰光度法）。采用描述性均值、产量增幅和SOC绝对/相对变化分析，未进行正式小区随机化和推断统计。

研究结果：
3.1 发酵有机肥对水稻和小麦生长及产量性状的影响：基于KVK教学农场7个处理和农民田3个处理的示范观测，FOM与推荐无机肥配施提高水稻和小麦群体、有效分蘖、每穗/穗粒数、穗长和千粒重的数值均值；T₃数值最高，T₅最低，农民田条件下呈相同趋势。
3.2 发酵有机肥对水稻和小麦籽粒产量、秸秆产量和收获指数的影响：基于产量和收获指数记录，T₃在KVK水稻产量为5,330 kg ha^?1（较T₁增7.3%）、小麦为4,461 kg ha^?1（增12.7%）；农民田水稻为5,320 kg ha^?1（增6.4%）、小麦为4,641 kg ha^?1（增10.8%）；T₅数值最低。
3.3 发酵有机肥对经济效益的影响：基于成本、总收益、净收益和B:C计算，T₃总收益数值最高，但FOM成本使净收益和B:C降低；农民田单施100%无机肥的净收益和B:C数值最高；经济可行性取决于FOM生产、运输和施用成本。
3.4 发酵有机肥对稻麦轮作体系SOC及有效N、P、K的影响：基于0—15 cm土样收获后分析，FOM集成提高SOC和有效N、P、K数值；KVK的T₃下SOC由0.271%升至0.304%（+0.033百分点，相对+12.18%），农民田由0.447%升至0.515%（+0.068百分点，相对+15.21%）；无FOM处理下降或数值最低。

讨论与限制总结：原文讨论认为FOM集成与较高产量和肥力指标相关，经济优势受FOM成本制约；与既往研究（Gowthamchand and Soumya；Tabbassum et al.；Jameel et al.；Rathore et al.；Paradhipta et al.）结果相近，但因有机物料类型、用量、土壤、作物、环境和管理差异，比较需谨慎。限制包括未进行正式小区随机化、仅纳入记录完整示范、地点间土壤/品种/管理/FOM制备/投入成本差异、FOM批次表征不全，结果应视为描述性处理均值而非统计推断。

研究结论部分翻译：本研究表明，在KVK教学农场和农民田条件下，发酵有机肥（FOM）与无机肥集成与水稻和小麦作物生长、产量性状及籽粒产量的较高数值均值相关。在评价处理中，T₃（100%推荐无机肥+125% FOM）在多数测定作物指标和选定土壤肥力指标中记录最高数值均值。与单施100%推荐无机肥相比，T₃下籽粒产量在农民田和KVK条件下分别使水稻提高6.4–7.3%、小麦提高10.8–12.7%。FOM集成处理在评价的稻麦轮作周期完成后也显示较高的SOC和有效N、P、K数值。在T₃下，SOC在KVK教学农场由0.271%提高到0.304%，在农民田由0.447%提高到0.515%。这些观察代表评价轮作周期内选定土壤肥力指标的变化，不应解释为长期土壤改良或碳固存的证据。从经济角度看，T₃由于作物生产力较高通常记录最高数值总收益；然而FOM相关额外成本在若干情形下降低净收益和效益成本比。在农民田条件下，单施100%推荐无机肥在两种作物中记录较高的数值净收益和B:C。因此，FOM集成的经济意义取决于FOM生产、运输和施用额外成本相对于所获产量响应的关系。总体而言，研究结果提供了在北方邦多样农民田和KVK教学农场条件下特定FOM用量与推荐无机肥集成的田间表现证据。由于研究基于参与式示范，缺乏正式小区随机化或推断性统计检验，观察到的处理差异应解释为描述性数值响应。仍需在不同土壤、气候和管理条件下开展多季和重复研究，以评估FOM施用在稻麦系统中的一致性、经济可行性和较长期效应。