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为了探明有机肥替代化肥氮的合理比例及作用效果,本研究采用田间试验结合室内分析方法,先筛选出有机肥替代化肥氮的最优比例,再探讨了有机肥替代化肥氮最优比例的作用效果。通过研究猪粪堆肥替代化肥氮10%、20%、30%、40%及50%对水稻产量、氮肥利用率及田面水氮素水平的影响,从而确定最优替代比例。通过研究最优替代比例下猪粪有机肥(PM)、猪粪堆肥(PMC)及紫云英(CMV)+稻草(RS)还田对水稻产量、氮肥利用率及土壤微生物的影响来探明其作用效果。研究结果如下:(1)与纯化肥处理(CU)比较,有机肥氮替代比在20%时,早稻显著增产13.9%,氮肥利用率显著增加4.7个百分点,有机肥氮替代比在20%～30%时,晚稻显著增产13.6%～18.6%,氮肥利用率显著增加4.4～4.9个百分点。替代比例与早晚稻产量的拟合方程得出产量最佳的替代比分别为21.0%和21.4%。(2)有机肥氮替代化肥氮比例越大,田面水总氮或铵氮的浓度越低。与CU比较,水稻施肥后,10%～50%的有机肥氮替代比的田面水总氮浓度显著降低了10.0%～59.2%,有机肥氮替代比大于20%,基肥后田面水铵氮浓度可显著减低14.8%～41.2%,有机肥替代比大于30%,分蘖肥田面水铵氮浓度可显著降低14.3%～38.9%。(3)与CU处理比较,PM、PMC、CMV(早稻)+RS(晚稻)处理对水稻产量构成因素及产量均有促进作用。其中,PMC处理效果最佳,早晚稻分别增产19%和21%,CMV(早稻)+RS(晚稻)处理其次,分别增产15%和8%,PM处理无增产效果,但能稳产。在氮肥利用率方面,3种有机无机配施处理均能提高早晚稻氮肥利用率;较CU处理,其中PMC处理效果最佳,早晚稻农学利用率分别提高40.0%和40.5%,氮肥偏生产力分别提高21.1%和22.9%,氮肥生理利用率分别提高12.6%～24.9%,氮肥吸收利用率分别提高了8.3和8.7个百分点。(4)施肥均能提高稻田土壤有机质和土壤全氮含量。其中,早稻紫云英和晚稻稻草还田措施对双季稻田土壤有机质的提升最为明显,早晚稻收获后土壤有机质含量较CU提高了6.1%(P>0.05)和14.4%(P<0.05);猪粪堆肥对稻田土壤全氮含量的提升效果最佳,即早晚稻收获后土壤全氮含量较CU提高了15.9%(P<0.05)和14.3%(P<0.05)。稻田土壤铵态氮、硝态氮含量的动态变化是随着水稻生育期的推移而下降,其中CU处理降幅最高,有机肥氮替代处理降幅稍缓,且到水稻生育后期,有机氮替代处理铵态氮、硝态氮含量均高于CU处理。(5)有机肥替代化学氮肥有利于提高土壤微生物OUT、Shannon、Ace和Chao指数。有机肥的施入可以提高双季稻土壤细菌多样性和丰度。此外,不同施肥处理不会改变各土壤细菌优势菌种类,只是其相对丰度发生了变化。综上可知,本试验的结果认为,我国南方双季稻稻田最佳施方式是猪粪堆肥替代20%化学氮肥。