趙永平

(長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434025；湖北省棗陽市土肥站，湖北 棗陽 441200)

田應(yīng)兵

(長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434025)

麥秸還田條件下氮肥調(diào)控對水稻生長及土壤養(yǎng)分的影響

趙永平

(長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434025；湖北省棗陽市土肥站，湖北 棗陽 441200)

田應(yīng)兵

(長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434025)

[摘要]采用田間試驗(yàn)方法，研究了麥秸還田條件下氮肥調(diào)控對水稻生長、產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分的影響。結(jié)果表明，麥秸還田處理的水稻株高小于常規(guī)留茬處理，且株高隨施氮量的增加而增大。麥秸還田能顯著增加水稻的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重，麥秸還田條件下基肥+分蘗肥+拔節(jié)肥的氮肥調(diào)控模式的增產(chǎn)效果優(yōu)于基肥+分蘗肥模式。麥秸還田能顯著增加土壤有機(jī)質(zhì)、氮和緩效鉀的含量，減少速效鉀的損耗量。

[關(guān)鍵詞]麥秸還田；氮肥調(diào)控；水稻；土壤養(yǎng)分

氮(N)是作物生長發(fā)育的必需營養(yǎng)元素，也是作物產(chǎn)量最重要的養(yǎng)分限制因子，但農(nóng)田土壤卻普遍缺氮，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者為獲得高產(chǎn)，投入氮肥成為必要途徑。發(fā)展中國家糧食的增產(chǎn)作用55%以上歸功于化肥的使用，其中氮素又起了至關(guān)重要的作用，合理使用氮肥的增產(chǎn)貢獻(xiàn)率可達(dá)40%～45%左右[1，2]。但過高的氮肥施用量不能帶來相對等的產(chǎn)量增加值，除了被植株吸收的那一部分外，多余的部分會通過淋溶、固定、揮發(fā)等途徑損失掉[3～6]，如太湖流域通過稻田輸入湖泊的氮量占輸入湖泊總氮量的7%～35%[7]。且過量的氮素供應(yīng)還會導(dǎo)致作物徒長、易倒伏以及病蟲害增加，同時(shí)造成作物對肥料的奢侈吸收而不能有效地轉(zhuǎn)化到籽粒中[8]，導(dǎo)致籽粒充實(shí)度降低。

我國秸稈資源豐富，各類型秸稈均含有一定數(shù)量的氮、磷、鉀養(yǎng)分。秸稈還田作為秸稈利用的一種重要方式，既可以避免資源浪費(fèi)和環(huán)境污染[9]，又可以提高土壤的養(yǎng)分水平，改善土壤結(jié)構(gòu)和理化性狀，優(yōu)化農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，維持作物高產(chǎn)[10]。秸稈還田條件下配合氮肥使用，會改善土壤與作物體內(nèi)氮素之間的轉(zhuǎn)化，提高氮肥利用率[11]。

關(guān)于氮肥用量對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成要素的影響以及秸稈還田對土壤養(yǎng)分元素的影響已有大量研究，但將秸稈還田和氮肥用量結(jié)合起來研究其對水稻生長及土壤養(yǎng)分影響的報(bào)道尚不多見。本研究旨在探討秸稈還田條件下，不同氮肥用量分配對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成要素和土壤養(yǎng)分狀況的影響，為區(qū)域麥秸還田水稻氮肥的合理施用提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)處理和田間設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地點(diǎn)位于湖北省棗陽市南城后湖村(東經(jīng)112°42′04″，北緯31°59′24″)，供試土壤為黃棕壤性水稻土，質(zhì)地中壤。土壤理化性質(zhì)見表1。

表1　供試土壤的理化性質(zhì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)5個(gè)處理，分別為T1S0(氮11kg/667m2，基肥∶分蘗肥∶拔節(jié)肥比為6∶3 ∶2，常規(guī)留茬)、T1S1(氮11kg/667m2，基肥∶分蘗肥∶拔節(jié)肥比為6∶3 ∶2，麥秸400kg/667m2)、T2S0(氮11kg/667m2，基肥∶分蘗肥∶拔節(jié)肥比為8∶3 ∶0，常規(guī)留茬)、T2S1(氮11kg/667m2，基肥∶分蘗肥∶拔節(jié)肥比為8∶3 ∶0，麥秸400kg/667m2)、T3S1(氮13kg/667m2，基肥∶分蘗肥∶拔節(jié)肥比為8∶3 ∶2，麥秸400kg/667m2)，3次重復(fù)。小區(qū)面積20m2，小區(qū)間用寬30cm、高30cm的土埂隔開，上覆蓋薄膜，防止串水串肥。同時(shí)整個(gè)試驗(yàn)區(qū)外圍用土埂圍起，與保護(hù)行隔離，有獨(dú)立的灌/排水溝，防止保護(hù)區(qū)肥水串進(jìn)試驗(yàn)各小區(qū)。其中麥秸還田各處理均添加秸稈腐熟劑，用量為2kg/667m2，腐熟劑同秸稈一起翻壓施用，灌水7～10cm泡田。肥料具體運(yùn)籌見表2。

表2　各處理肥料用量及運(yùn)籌方式

1.2栽培、施肥與管理

4月18日播種(旱育秧)。大田于5月29日旋耕機(jī)械整田，5月30日劃小區(qū)，筑埂、覆膜(防止串水串肥)、施肥。6月1日栽插，株行距為16.5cm×25cm，每667m2栽插1.5萬蔸左右。

5月30日按試驗(yàn)方案分區(qū)施入氮肥，用菜扒耖勻，6月6日追施分蘗肥，7月11日 追施T1S0、T1S1、T3S1穗肥。磷、鉀肥做基肥一次性施入。供試肥料品種分別為尿素(含N 46%)、過磷酸鈣(含P2O514%)、氯化鉀(含K2O 60%)。

水稻生長期病蟲害防治與水分管理同大田。

1.3考種與數(shù)據(jù)處理

在水稻成熟期時(shí)每小區(qū)隨機(jī)選取3個(gè)1m2面積進(jìn)行室內(nèi)考種。采用Microsoft Excel和SPSS 20.0 軟件進(jìn)行相關(guān)的統(tǒng)計(jì)分析。

2結(jié)果與分析

2.1麥秸還田與氮肥調(diào)控對水稻株高及穗長的影響

由表3可知，常規(guī)留茬處理T1S0和T2S0的株高值相對較大，與麥秸還田處理T1S1、T2S1和T3S1相比，其株高差異達(dá)到了顯著水平，說明常規(guī)留茬比麥秸還田能夠顯著促進(jìn)水稻的營養(yǎng)生長。同為常規(guī)留茬處理，T2S0的株高值略高于T1S0，表明在水稻的氮肥運(yùn)籌中，基肥用量較大時(shí)有利于水稻株高的增加。而在同為麥秸還田的處理中，株高值的大小順序?yàn)門3S1>T2S1>T1S1，說明施氮量越大，水稻的株高值也越大。此外，從表3也可以看出，所有處理的穗長差異均不顯著。

表3　秸還田與氮肥調(diào)控對水稻株高及穗長的影響

注：同列數(shù)字后不同小寫字母表示差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。表4～6同。

2.2麥秸還田與氮肥調(diào)控對水稻產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表4可知，麥秸還田處理T1S1、T2S1和T3S1的有效穗數(shù)值相對較大，與常規(guī)留茬處理T1S0和T2S0相比，其有效穗數(shù)值差異達(dá)到了顯著水平，說明麥秸還田比常規(guī)留茬能夠顯著增加水稻的有效穗。同為常規(guī)留茬處理，T1S0的有效穗數(shù)值略高于T2S0，表明在水稻的氮肥運(yùn)籌中，氮肥后移有利于水稻有效穗的增加。而在同為麥秸還田的處理中有效穗數(shù)值的大小順序?yàn)門3S1>T1S1>T2S1，說明施氮量越大，水稻的有效穗數(shù)值越大，但氮肥后移有明顯促進(jìn)作用。

表4數(shù)據(jù)還顯示，氮肥運(yùn)籌處理T1Sx的穗粒數(shù)值相對較大,T2Sx次之，T3Sx最小，且三者穗粒數(shù)差異達(dá)到顯著水平，說明基肥∶分蘗肥∶拔節(jié)肥=6∶3 ∶2的氮肥調(diào)控模式最利于水稻穗粒數(shù)的增加，基肥∶分蘗肥∶拔節(jié)肥=8∶3 ∶0的氮肥調(diào)控模式效果居中，而基肥∶分蘗肥∶拔節(jié)肥=8∶3 ∶2的氮肥調(diào)控模式效果最差。在相同氮肥調(diào)控處理下水稻穗粒的大小順序分別為T1S0>T1S1和T2S0>T2S1，說明常規(guī)留茬比秸稈還田處理更有利于水稻穗粒數(shù)的增加。在所有處理中，高量氮肥處理(T3S1)的穗粒數(shù)是最低的，說明穗粒數(shù)隨著氮肥施用量的增加呈減少趨勢。

從表4還可看出，處理T3S1結(jié)實(shí)率最低，與其他各處理比較結(jié)實(shí)率差異達(dá)顯著水平。說明在水稻在生長過程中氮肥量越大，空癟粒增加，結(jié)實(shí)率下降。麥秸還田下所有處理的千粒重均顯著高于常規(guī)留茬處理，說明秸稈還田比常規(guī)留茬更有利于水稻千粒重的增加。

表4　麥秸還田與氮肥調(diào)控對水稻產(chǎn)量構(gòu)成的影響

2.3麥秸還田與氮肥調(diào)控對水稻產(chǎn)量的影響

表5 數(shù)據(jù)表明，T1S1的產(chǎn)量顯著高于T1S0，說明在氮肥運(yùn)籌相同情況下，秸稈還田比常規(guī)留茬更能提高產(chǎn)量；同為常規(guī)留茬處理，T1S0的產(chǎn)量高于T2S0，說明施用等量氮肥時(shí)，基肥+分蘗肥+拔節(jié)肥比基肥+分蘗肥的氮肥調(diào)控方式更能提高水稻產(chǎn)量；同為秸稈還田處理的產(chǎn)量高低順序?yàn)門1S1>T2S1>T3S1，且T1S1的產(chǎn)量顯著高于T2S1和T3S1，說明秸稈還田條件下，等量施氮時(shí)基肥+分蘗肥+拔節(jié)肥的氮肥運(yùn)籌方式(T1S1)的增產(chǎn)效果優(yōu)于基肥+分蘗肥方式(T2S1)，而在相同的氮肥運(yùn)籌方式下，適量施氮處理(T1S1)的增產(chǎn)效果優(yōu)于高量施氮處理(T3S1)。

表5　麥秸還田與氮肥調(diào)控對水稻產(chǎn)量的影響

2.4秸稈還田與氮肥調(diào)控對土壤養(yǎng)分的影響

從表6可知，與試驗(yàn)前相比，所有處理的土壤pH呈上升趨勢但均未達(dá)差異顯著水平，說明秸稈還田與常規(guī)留茬對土壤pH影響不大；有機(jī)質(zhì)與全氮含量均顯著增加，說明秸稈還田與常規(guī)留茬都能顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)與氮素含量，但較之常規(guī)留茬，秸稈還田處理更能促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加，更有利于土壤有機(jī)質(zhì)的提升。

表6數(shù)據(jù)還表明，所有處理的速效鉀含量比試驗(yàn)前均顯著減少。但麥秸還田處理(T1S1、T2S1和T3S1)的速效鉀值減少量又顯著小于常規(guī)留茬處理(T1S0和T2S0)，說明麥秸還田比常規(guī)留茬能夠顯著減少土壤速效鉀的損失。與試驗(yàn)前比較，秸稈還田處理的緩效鉀含量顯著增加，而常規(guī)留茬處理的緩效鉀含量則顯著降低，表明秸稈還田能提高土壤緩效鉀含量。

表6　麥秸還田與氮肥調(diào)控下的土壤養(yǎng)分變化

3討論

3.1麥秸還田與氮肥調(diào)控對水稻生長的影響

麥秸還田對水稻生長具有明顯影響。本研究結(jié)果表明，水稻株高隨著基肥用量增加而增加。麥秸還田下水稻株高小于常規(guī)留茬處理，主要原因在于麥秸的碳氮比較高，在水稻生長前期，易發(fā)生土壤微生物與水稻爭氮的現(xiàn)象，因此水稻前期生長受到抑制，中后期隨著麥秸的腐爛分解釋放出大量養(yǎng)分以及水稻吸收功能的增強(qiáng)，這種影響隨之減弱。有研究認(rèn)為麥秸還田往往是一次性投入，其分解過程中釋放的養(yǎng)分尤其是氮素容易受到淋洗、徑流、下滲等[12]環(huán)境因素的影響，由此引起的氮素?fù)p失量可能較大。因此，秸稈還田也要考慮其副作用如化感、爭氮[13}[14]。秸稈還田過程中產(chǎn)生的上述問題有待進(jìn)一步的研究與探討。

3.2麥秸還田與氮肥調(diào)控對水稻產(chǎn)量的影響

麥秸還田的增產(chǎn)原因較為復(fù)雜。李勇等[15]認(rèn)為秸稈全量還田主要是通過增加水稻有效穗數(shù)實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)，并提高水稻結(jié)實(shí)率和成穗率；汪軍等[16]認(rèn)為秸稈還田下氮肥用量對水稻產(chǎn)量有顯著影響。過高氮肥用量可以增加水稻分蘗，但導(dǎo)致水稻早衰，降低水稻成穗率；水稻結(jié)實(shí)率與千粒重均隨著氮肥用量的增加而顯著下降。本研究結(jié)果表明，麥秸還田S1T1處理組合下(氮11kg/667m2，基肥∶分蘗肥∶拔節(jié)肥比為6∶3 ∶2，麥秸400kg/667m2)水稻產(chǎn)量最高。較之麥秸常規(guī)留茬(TxS0)和高氮處理，麥秸還田后，水稻生長前期雖然會因臨時(shí)性缺氮而減少分蘗數(shù)，但中后期由于麥秸腐爛分解出許多有機(jī)物質(zhì)和礦物質(zhì)而促進(jìn)水稻生長,使水稻成穗率增加，水稻生長前期株高、分蘗略低，但后期無效分蘗減少、空癟粒減少，提高了穗粒數(shù)與千粒重，最終表現(xiàn)為產(chǎn)量增加，這與前人的研究結(jié)果一致。但也有部分減產(chǎn)的報(bào)道，這可能與麥秸還田方式和氮磷鉀肥施用有關(guān)。另外也有研究[17～19]表明耕作方式也是導(dǎo)致減產(chǎn)的原因，隨著連年免耕栽培，減產(chǎn)明顯。

3.3麥秸還田與氮肥調(diào)控對土壤養(yǎng)分的影響

關(guān)于秸稈還田與氮肥調(diào)控對土壤養(yǎng)分的影響，馬力等[17]認(rèn)為，秸稈可以促進(jìn)紅壤水稻土氮素的積累，其主要影響0～20cm土層，而化肥和秸稈配合施用作用更明顯；李繼福等[20]認(rèn)為秸稈還田鉀素可不同程度地替代部分化學(xué)鉀肥的施用；孫星等[11]、張雅潔等[21]認(rèn)為秸稈還田可以增加有機(jī)質(zhì)、全氮和有機(jī)氮含量，且配施化肥使土壤有機(jī)氮和全氮的增加效果尤為明顯。本研究結(jié)果顯示，秸稈還田對土壤pH的影響不大，但減少了土壤速效鉀含量的損失，能顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和緩效鉀的含量。這與前人研究結(jié)論相似。但關(guān)于秸稈還田對土壤養(yǎng)分的固定與再吸收等方面的影響，還需要進(jìn)一步的研究。

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[收稿日期]2016-01-04

[基金項(xiàng)目]湖北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2011CDB011)。

[作者簡介]趙永平(1991-)，男，碩士生，研究方向?yàn)橥寥婪柿εc培肥。通信作者：田應(yīng)兵，yingbt@sina.com。

[中圖分類號]S147.3

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

[文章編號]1673-1409(2016)15-0001-05

[引著格式]趙永平,田應(yīng)兵.麥秸還田條件下氮肥調(diào)控對水稻生長及土壤養(yǎng)分的影響[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版) ，2016，13(15)：1～5.