莊睿花，朱媛媛，王玉寶，高 楠，柴如山，朱 林，馬 超*

秸稈配伍腐稈劑還田的最適氮肥運(yùn)籌方案研究

莊睿花1，朱媛媛1，王玉寶1，高 楠2，柴如山1，朱 林1，馬 超1*

(1. 農(nóng)田生態(tài)保育與污染防控安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，合肥 230036；2. 安徽躍馬農(nóng)業(yè)生物科技有限公司，合肥 231232)

為明確沿淮地區(qū)秸稈配伍腐稈劑還田條件下氮肥的最佳施用方案，提升該區(qū)秸稈還田替代化學(xué)肥料的效率。利用布設(shè)于安徽霍邱的麥秸配施腐稈劑還田試驗(yàn)，比較了不同氮肥運(yùn)籌處理：（1）麥秸還田+腐稈劑（CN105，C/N=105∶1）；（2）麥秸還田+腐稈劑+減基增穗施N肥（CN24，C/N=24∶1）；（3）麥秸還田+腐稈劑+推薦方案施N肥（CN18，C/N=18∶1）；（4）麥秸還田+腐稈劑+增基減穗施N肥（CN12，C/N=12∶1），在秸稈腐解和水稻生產(chǎn)等方面的差異。研究結(jié)果表明：不同氮基肥用量會顯著影響腐稈劑的促腐速率，C/N為18∶1時(shí)還田秸稈的腐解速率最大（k=0.023），較CN12和CN24處理可分別提高43.75%和35.29%；CN18處理的水稻產(chǎn)量與CN105、CN24和CN12處理相比有不同程度的增加，增幅分別為13.64%、0.09%和13.09%（>0.05）；秸稈腐解率與水稻產(chǎn)量和水稻千粒重呈正相關(guān)，而與水稻的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率呈負(fù)相關(guān)，其中與產(chǎn)量的相關(guān)性顯著（<0.05）。由上可知，沿淮地區(qū)麥秸配施腐稈劑還稻田時(shí)配施氮基肥使初始C/N為18∶1可顯著加速秸稈腐解，并有增產(chǎn)的趨勢。

秸稈還田；腐稈劑；初始C/N比；秸稈腐解率；水稻產(chǎn)量

農(nóng)作物秸稈合理還田不僅能夠改善土壤結(jié)構(gòu)，還能提高土壤養(yǎng)分含量、培肥地力，降低農(nóng)業(yè)化學(xué)品的投入[1-2]。但當(dāng)還田作物秸稈自身的C/N比較高時(shí)，降解微生物在分解秸稈過程中會與作物爭奪土壤中的氮素，可能會妨害作物生長生產(chǎn)[3-4]。由此，前人圍繞秸稈還田條件下氮肥最佳配伍方案進(jìn)行了大量研究[5-7]。近年來腐稈劑因其包含的功能微生物能夠促進(jìn)還田秸稈腐解，進(jìn)而有效提升土壤肥力，最終增加作物產(chǎn)量而得到廣泛的應(yīng)用[8-10]。然而，當(dāng)前關(guān)于秸稈配施腐稈劑還田條件下的氮肥（尤其是氮基肥）最佳用量卻鮮有報(bào)道。

通常情況下，有機(jī)物料的C/N比為24∶1時(shí)在土壤中的礦化速率最大，因此一些學(xué)者指出秸稈還田時(shí)配施氮肥至其初始C/N比為24∶1最佳[11-12]。但由于腐稈劑中含有大量的纖維素或木質(zhì)素降解菌，其與秸稈混合施入土壤后，會改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和功能，進(jìn)而令其氮素需求發(fā)生變化[13-14]。例如，魏賽金等[10]的研究結(jié)果表明，稻草還田配施腐解菌劑可以顯著提高土壤中亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌豐度，導(dǎo)致土壤自身氮素有效性提高，緩解了秸稈還田后微生物和作物之間競爭氮素的問題。因此，在配合施用腐稈劑的情況下，秸稈還田最佳初始C/N比可能會發(fā)生改變，也就是秸稈配施腐稈劑還田后的最佳氮肥配施量需要做出調(diào)整。此外，一方面，腐稈劑的秸稈促腐作用和作物增產(chǎn)效用之間并不一定一致。例如，楊振興等[15]研究發(fā)現(xiàn)，腐稈劑既能促進(jìn)秸稈降解也能促進(jìn)作物增產(chǎn)；但胡宇容等[16]卻指出，腐稈劑施用后秸稈的腐解率增加，而作物的產(chǎn)量卻有所下降。另一方面，由于氮基肥用量會對作物產(chǎn)量有一定的影響，所以通過改變氮基肥用量來調(diào)節(jié)秸稈促腐還田初始C/N后，秸稈腐解最快和作物產(chǎn)量最高的最佳C/N可能會有所偏差[17-18]。因此，在探究秸稈配伍腐稈劑還田后的最佳C/N有必要綜合考慮秸稈腐解率和作物產(chǎn)量。

本研究以沿淮地區(qū)麥稻輪作體系為供試系統(tǒng)，探究了秸稈配施腐稈劑還田條件下不同氮肥運(yùn)籌方式對秸稈腐解狀況、作物產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響，并分析了秸稈腐解率和作物產(chǎn)量之間的相關(guān)性，旨在明確秸稈配施腐稈劑還田時(shí)最佳氮肥用量，從而為該區(qū)秸稈資源化利用和化學(xué)氮肥合理施用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)區(qū)位于安徽省霍邱縣宋店鄉(xiāng)（116°32′E，32°36′N），地處淮河流域南岸，屬北亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫15.4oC，年均降水量951.3 mm，年均積溫5 623oC。種植制度為小麥-水稻輪作。

1.2 試驗(yàn)材料

供試土壤：水稻土，耕層土壤（0～15 cm）的機(jī)械組成為砂粒（28%）∶粉粒（37%）:黏粒（35%），土壤pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別為6.05（土水比1∶2.5）、21.3 g·kg-1、1.12 g·kg-1、112.0 mg·kg-1、21.2 mg·kg-1和180.0 mg·kg-1。

供試秸稈和作物：還田秸稈為小麥（周麥23號）秸稈，作物為水稻（新兩優(yōu)6號）。

供試化肥和腐稈劑：氮肥選用尿素（N 46%），磷肥選用過磷酸鈣（P2O512%），鉀肥選用氯化鉀（KCl 60%）。腐稈劑選用商品有機(jī)廢物發(fā)酵菌曲，主要包含枯草芽孢桿菌（2.21×108cells·g-1）、嗜熱脂肪地芽孢桿菌（0.005 4×108cells·g-1）、青天鏈霉菌（0.17×108cells·g-1）和白鏈霉菌（2.76×108cells·g-1）。

表1 田間小區(qū)試驗(yàn)施肥量

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)4個(gè)處理：(1)秸稈還田+腐稈劑（初始C/N=105∶1， CN105）；(2)秸稈還田+減基增穗施N肥+腐稈劑（初始C/N=24∶1，CN24）；(3)秸稈還田+推薦方案施N肥+腐稈劑（初始C/N=18∶1，CN18）；(4)秸稈還田+增基減穗施N肥+腐稈劑（初始C/N=12∶1，CN12）。每個(gè)處理3次重復(fù)，小區(qū)面積為24 m2。試驗(yàn)各處理施肥方案見表1。

秸稈還田方式為粉碎（長度為10 cm左右）翻耕還田。腐稈劑按30 kg·hm-2用量均勻撒施到鋪好秸稈的田內(nèi)并立即翻耕。同時(shí)取出一部分秸稈烘干后截成1～3 cm的長度，稱取20 g置于15 cm×20 cm的200目尼龍網(wǎng)袋后埋入試驗(yàn)小區(qū)，豎直放置在5～20 cm深度的土壤中。小麥秸稈還田量為6 000 kg·hm-2，其有機(jī)碳、全氮、全磷和全鉀含量分別為342.3、3.3、0.46和16.5 g·kg-1。

1.4 樣品采集與測定

1.4.1 秸稈腐解率 于水稻分蘗、拔節(jié)、抽穗和成熟期分別取出預(yù)先埋入田間的尼龍網(wǎng)袋，清洗、烘干后稱重，分別用公式（1）和（2）計(jì)算秸稈各時(shí)期的腐解率和全生育期的腐解率[19]。

=（M–M）/M×100% （1）

式中：為秸稈腐解率（%）；M為原始秸稈干重（g）；M為腐解t d后的秸稈干重（g）。小麥秸稈腐解率利用一級動力學(xué)方程進(jìn)行擬合[19]：

N=N（1–e-kt） （2）

式中：N為t d秸稈腐解率（%）；N為秸稈的腐解潛力（%），即秸稈腐解理論最大值；為秸稈腐解速率常數(shù)；為腐解時(shí)間（d）。

1.4.2 水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 水稻成熟后，先在每小區(qū)隨機(jī)選10穴測定有效穗數(shù)、每穗平均粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重和風(fēng)干籽粒含水率；隨后，進(jìn)行收割、脫粒和風(fēng)干，得到水稻實(shí)際產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用單因素方差（One-Way ANOVA）和鄧肯檢驗(yàn)（Duncan test）分析不同處理對各采樣時(shí)期秸稈腐解率、土壤生物性狀和作物產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響；采用皮爾遜相關(guān)性分析秸稈總腐解率與作物產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的相關(guān)關(guān)系。統(tǒng)計(jì)分析由SPSS 21.0完成，圖形繪制以及秸稈腐解過程的一級動力學(xué)曲線擬合采用Origin 9.0完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理下小麥秸稈腐解率和腐解速率的動態(tài)變化

隨著水稻生育時(shí)期延長，各處理的小麥秸稈腐解率均呈上升趨勢，并表現(xiàn)為前期快、后期慢的規(guī)律（圖1）。在水稻分蘗期，施氮肥處理（CN24、CN18和CN12）的秸稈腐解率均大于不施氮肥處理（CN105），其中CN18處理秸稈腐解率最大，為24.23%，顯著高于其他處理（<0.05）；在拔節(jié)期、抽穗期和成熟期，各處理間的秸稈腐解率相差不大，CN105、CN24、CN18和CN12處理的麥秸總腐解率分別為52.61%、49.91%、57.33%和49.04%。

圖1 不同C/N處理下小麥秸稈腐解率的變化規(guī)律

Figure 1 The change of decomposition rate of wheat straw under different C/N treatments

表2 不同C/N處理下小麥秸稈殘留質(zhì)量與還田時(shí)間關(guān)系的擬合

注：**代表<0.01，NA表示無結(jié)果。

小麥秸稈腐解率隨時(shí)間的變化規(guī)律可用一級動力學(xué)方程N=N（1–e-kt）進(jìn)行擬合（2>0.80）（表2）。擬合結(jié)果顯示，CN18處理下的秸稈腐解速率常數(shù)（k）最高，較CN12和CN24處理分別增加43.75%和35.29%；秸稈腐解潛力的大小順序?yàn)镃N12>CN18>CN24，但處理間差異未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著水平（>0.05）。

2.2 不同處理下水稻的產(chǎn)量及其各構(gòu)成因素狀況

與不施氮肥相比，施用氮肥具有提升秸稈促腐還田處理水稻產(chǎn)量的趨勢，其中施氮肥使秸稈還田初始C/N為18∶1時(shí)的增產(chǎn)效果最好，增幅達(dá)13.64%（表3）。分析不同處理下水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素，得出CN18處理主要是通過增加水稻有效穗數(shù)和穗粒數(shù)實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)效果的（表3）。與CN105處理相比，CN18處理水稻的有效穗數(shù)和穗粒數(shù)分別顯著增加了27.69%和21.76%（<0.05）。

2.3 秸稈總腐解率與作物產(chǎn)量之間的相關(guān)性分析

為了探明不同初始C/N處理下秸稈促腐作用和作物增產(chǎn)效應(yīng)之間的關(guān)系，本研究對成熟期的秸稈腐解率和水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素等指標(biāo)進(jìn)行了相關(guān)性分析（表 4）。結(jié)果表明，秸稈腐解率與水稻產(chǎn)量和水稻千粒重呈正相關(guān)，而與水稻的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率呈負(fù)相關(guān)，其中與產(chǎn)量之間的相關(guān)性達(dá)統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著水平（<0.05），相關(guān)系數(shù)為0.650。

表3 不同C/N處理對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（=3），同列不同小寫字母表示處理間差異顯著（<0.05）。

表4 成熟期秸稈總腐解率與作物產(chǎn)量及其構(gòu)成因素之間的相關(guān)系數(shù)

注：*和**分別代表<0.05和<0.01。

3 討論與結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)不同氮基量用量對秸稈總腐解量影響不顯著，但對秸稈腐解速率影響顯著，這與胡宇容等[16]在江蘇溧水的研究結(jié)果類似。究其原因可能是秸稈腐解總量反應(yīng)的是其礦化率水平，而有機(jī)物料的礦化率主要受自身組成、特性的影響，其次受氣候因子的影響，與降解者類型關(guān)系不大[22-23]，而秸稈總腐解量主要與其自身性狀關(guān)系密切，即與降解者類型是秸稈總腐解量的主要影響因素。例如，代文才等[23]研究發(fā)現(xiàn)無論旱地還是水田，秸稈腐解總量均表現(xiàn)為水稻>玉米>小麥>蠶豆的規(guī)律；王曉玥[24]的研究發(fā)現(xiàn)土壤類型、土壤微生物群落組成和施肥方式等均會顯著影響還田秸稈的腐解速率。秸稈腐解過程中主要靠微生物的分解作用，土壤類型、土壤微生物群落組成和施肥方式等諸多因素，是通過影響微生物的活動來間接影響秸稈腐解過程。進(jìn)一步分析試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CN18處理下的小麥秸稈腐解速率最大，而非CN24處理，這與前人研究結(jié)果不一致。Kumar等[11]指出秸稈還田初始C/N比為24∶1最有助于腐解，因?yàn)樵摃r(shí)微生物分解不需要額外地獲取氮源，降解微生物占比最高、活性最強(qiáng)。這可能是因?yàn)槭┑空{(diào)節(jié)至C/N=18∶1能夠使得土壤微生物群落向更加有利于秸稈腐解的方向發(fā)展[25-26]。Shaukat等[27]的研究也表明土壤微生物量氮的增加并不隨施入無機(jī)氮量的增加而增加，其中秸稈還田條件下輸入C/N為18∶1時(shí)，土壤微生物量氮最高，這說明合適的施氮量能增加土壤微生物數(shù)量。值得一提的是，本研究中CN18處理的促腐優(yōu)勢主要發(fā)生在分蘗期，顯著高于其他處理（<0.05），但其促腐作用會隨著生育期的推進(jìn)逐漸減弱。這或可歸因于以下兩方面：第一，隨著水稻植株逐漸壯大，對氮素需求發(fā)生變化，導(dǎo)致初始設(shè)置的C/N水平發(fā)生改變[28]；第二，秸稈腐解不斷推進(jìn)的同時(shí)，易腐解的組分不斷減少，難腐解的化合物不斷累積，殘余部分C/N會發(fā)生變化，進(jìn)而改變初始設(shè)置C/N比[29-30]。

本研究還發(fā)現(xiàn)在秸稈配施腐稈劑還田后氮肥用量使初始C/N為18∶1時(shí)的水稻產(chǎn)量最高。這可能主要是因?yàn)镃N18處理顯著促進(jìn)了麥秸在水稻分蘗期的分解，降低了其厭氧腐解過程中產(chǎn)生的小分子有機(jī)酸含量，進(jìn)而緩解秸稈還田不當(dāng)引起的水稻出苗、成苗不利等現(xiàn)象[31-32]。如圖1中，增施氮肥處理均可以提高分蘗期秸稈腐解速率，其中CN18處理下腐解速率最大。其次，CN18處理的秸稈總腐解量有高于其他處理的趨勢，因而其秸稈有機(jī)質(zhì)向土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的程度最大，對土壤內(nèi)部物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化促進(jìn)作用最強(qiáng)，這些會對作物的生長發(fā)育產(chǎn)生積極作用[33-34]。上述推論可由秸稈總腐解量和水稻產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系佐證。如表4，秸稈腐解率和水稻千粒重呈正相關(guān)，卻和有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率呈負(fù)相關(guān)，這說明秸稈腐解通過提高水稻千粒重提高水稻產(chǎn)量，即提高穗粒的飽和度，而由于有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率低導(dǎo)致水稻增產(chǎn)不明顯。由于在水稻抽穗前追施氮肥，故而有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率與氮肥運(yùn)籌方案關(guān)系密切，而與秸稈腐解率關(guān)系不大，從表4中可以看出，此三者雖與秸稈腐解率呈負(fù)相關(guān)，但卻并不顯著，而表3從整體上來說，CN18處理顯著高于CN24處理和CN12處理。根據(jù)吳文革等[35]的研究，水稻產(chǎn)量與穗肥比例呈顯著的拋物線關(guān)系，當(dāng)穗肥比例達(dá)25%左右時(shí)產(chǎn)量最高，而CN18處理的穗肥比為23.3%，最接近25%，因而對有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率影響也是最顯著的。千粒重與秸稈腐解率呈正相關(guān)，這是因?yàn)楦魈幚淼目偸┑渴潜３忠恢碌?，而秸稈腐解率越高，土壤總氮量越高，從而增加水稻的千粒重。至于CN18處理雖然有增產(chǎn)趨勢，但效果不顯著的現(xiàn)象則可歸因于以下兩點(diǎn)：一是該處理的總秸稈腐解率與其他處理相比提高幅度不大；二是本試驗(yàn)?zāi)晗掭^短，因而各處理效果不穩(wěn)定，如CN105、CN24及CN12處理下產(chǎn)量的標(biāo)準(zhǔn)差變化幅度較大。龔振平等[36]通過長期秸稈還田田間定位試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)初期秸稈還田就能顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)、速效氮和速效鉀含量等，但其對作物產(chǎn)量的影響要經(jīng)過數(shù)年才能呈現(xiàn)出穩(wěn)定的增長趨勢。因此，今后有必要開展長期田間定位試驗(yàn)探究秸稈促腐還田條件下最適氮基肥用量。值得注意的是，CN12處理的氮基肥用量要高于CN18處理，但后者的水稻產(chǎn)量反而高于前者，這說明氮基肥施用過量會造成減產(chǎn)。通過分析兩個(gè)處理的水稻產(chǎn)量構(gòu)成，發(fā)現(xiàn)秸稈促腐還田時(shí)增施氮肥雖然可以提高水稻有效穗數(shù)，增加成穗率，但后期氮肥不足降低了水稻結(jié)實(shí)率和千粒重，致使水稻產(chǎn)量最終沒有發(fā)生顯著變化。這與李錄久等[7]和陳勁憬等[37]的研究結(jié)果一致。由此可見，盡管秸稈促腐還田下土壤微生物會與作物爭氮，但前期氮肥也不可施用過多。

通過氮基肥用量調(diào)控，使初始C/N為18∶1可顯著加速沿淮地區(qū)麥秸在稻田中的腐解，以及形成作物增產(chǎn)的趨勢。上述結(jié)論對于沿淮地區(qū)稻麥輪作系統(tǒng)秸稈促腐還田條件下氮肥合理施用具有一定的指導(dǎo)意義。

[1] TIROL-PADRE A, TSUCHIYA K, INUBUSHI K, et al. Enhancing soil quality through residue management in a rice-wheat system in Fukuoka, Japan[J]. Soil Sci Plant Nutr , 2005, 51(6): 849-860.

[2] 勞秀榮, 吳子一, 高燕春. 長期秸稈還田改土培肥效應(yīng)的研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2002, 18 (2): 49-52.

[3] MORITSUKA N, YANAI J T, MORI K, et al. Biotic and abiotic processes of nitrogen immobilization in the soil-residue interface[J]. Soil Biol Biochem , 2004, 36(7): 1141-1148.

[4] THIPPAYARUGS S, TOOMSAN B, VITYAKON P, et al. Interactions in decomposition and N mineralization between tropical legume residue components[J]. Agrofor Syst , 2008, 72(2): 137-148.

[5] FOG K. The effect of added nitrogen on the rate of decomposition of organic matter[J]. Biol Rev , 1988, 63(3): 433-462.

[6] 李瑋, 喬玉強(qiáng), 陳歡, 等. 秸稈還田和施肥對砂姜黑土理化性質(zhì)及小麥-玉米產(chǎn)量的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2014, 34(17): 5052-5061.

[7] 李錄久, 王家嘉, 吳萍萍, 等. 秸稈還田下氮肥運(yùn)籌對白土田水稻產(chǎn)量和氮吸收利用的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2016, 22(1): 254-262.

[8] 方志超, 劉玉濤, 丁為民, 等. 微生物菌噴施對集溝還田稻麥秸稈的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2015, 31(23): 187-194.

[9] 馬超, 周靜, 鄭學(xué)博, 等. 秸稈促腐還田對土壤養(yǎng)分和小麥產(chǎn)量的影響[J]. 土壤, 2012, 44(1): 30-35.

[10] 魏賽金, 黃國強(qiáng), 倪國榮, 等. 稻草還田配施腐解菌劑對水稻土壤微生物的影響[J]. 核農(nóng)學(xué)報(bào), 2016, 30(10): 2026-2032.

[11] KUMAR K, GOH K M. Nitrogen release from crop residues and organic amendments as affected by biochemical composition[J]. Commun Soil Sci Plant Anal , 2003, 34(17/18): 2441-2460.

[12] 李濤, 何春娥, 葛曉穎, 等. 秸稈還田施氮調(diào)節(jié)碳氮比對土壤無機(jī)氮、酶活性及作物產(chǎn)量的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2016, 24(12): 1633-1642.

[13] GAIND S, NAIN L. Chemical and biological properties of wheat soil in response to paddy straw incorporation and its biodegradation by fungal inoculants[J]. Biodegradation, 2007, 18(4): 495-503.

[14] 于建光, 常志州, 黃紅英, 等. 秸稈腐熟劑對土壤微生物及養(yǎng)分的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2010, 29(3): 563-570.

[15] 楊振興, 周懷平, 關(guān)春林, 等. 長期秸稈還田對旱地土壤硝態(tài)氮分布與累積的影響[J]. 華北農(nóng)學(xué)報(bào), 2013, 28(3): 179-182.

[16] 胡宇容, 陳留根, 郭智, 等. 秸稈腐解劑對麥秸腐解速率及水稻產(chǎn)量的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué), 2017, 45(4): 41-44.

[17] 胡瑋, 李桂花, 任意, 等. 不同碳氮比有機(jī)肥組合對低肥力土壤小麥生物量和部分土壤肥力因素的影響[J]. 中國土壤與肥料, 2011, 48(2): 22-27.

[18] 唐玉霞, 孟春香, 賈樹龍, 等. 不同碳氮比肥料組合對肥料氮生物固定、釋放及小麥生長的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2007, 15(2): 37-40.

[19] 朱遠(yuǎn)芃, 金夢燦, 馬超, 等. 外源氮肥和腐熟劑對小麥秸稈腐解的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2019, 28(3): 188-195.

[20] 魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)科技出版社, 2000.

[21] 吳金水, 林啟美, 黃巧云, 等. 土壤微生物量測定方法及其應(yīng)用[M]. 北京: 氣象出版社, 2006.

[22] 王金洲, 盧昌艾, 張文菊, 等. 中國農(nóng)田土壤中有機(jī)物料腐解特征的整合分析[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2016, 53(1): 16-27.

[23] 代文才, 高明, 蘭木羚, 等. 不同作物秸稈在旱地和水田中的腐解特性及養(yǎng)分釋放規(guī)律[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2017, 25(2): 188-199.

[24] 王曉玥. 水熱條件和土壤類型對秸稈長期腐解過程中秸稈組成與微生物群落的影響[D]. 南京:中國科學(xué)院南京土壤研究所, 2012.

[25] LOVELL R D, JARVIS S C, BARDGETT R D. Soil microbial biomass and activity in long-term grassland: Effects of management changes[J]. Soil Biol Biochem , 1995, 27(7): 969-975.

[26] ?GREN G I, BOSATTA E, MAGILL A H. Combining theory and experiment to understand effects of inorganic nitrogen on litter decomposition[J]. Oecologia, 2001, 128(1): 94-98.

[27] SHAUKAT A A, TIAN X H, WANG X D, et al. Decomposition characteristics of maize (Zea mays. L.) straw with different carbon to nitrogen (C/N) ratios under various moisture regimes[J]. Afr J Biotechnol, 2011, 10(50): 10149-10156.

[28] 劉立軍, 徐偉, 吳長付, 等. 實(shí)地氮肥管理下的水稻生長發(fā)育和養(yǎng)分吸收特性[J]. 中國水稻科學(xué), 2007, 21(2): 167-173.

[29] CARVALHO A M, BUSTAMANTE M M C, ALC?NTARA F A, et al. Characterization by solid-state CPMAS 13C NMR spectroscopy of decomposing plant residues in conventional and no-tillage systems in Central Brazil[J]. Soil Tillage Res , 2009, 102(1): 144-150.

[30] 李逢雨, 孫錫發(fā), 馮文強(qiáng), 等. 麥稈、油菜稈還田腐解速率及養(yǎng)分釋放規(guī)律研究[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2009, 15(2): 374-380.

[31] 田仲和, 高善民, 朱恩, 等. 麥秸還田不均勻?qū)χ辈ニ旧L的影響及對策[J]. 土壤肥料, 2002, 38(1): 26-29.

[32] 朱雅琪, 王珊, 柳勇, 等. 腐稈劑用量、含水量及初始碳氮比對水稻秸稈腐解性能的影響初探[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2019, 28(3): 601-611.

[33] 程淑蘭. 土壤中無機(jī)納米粒子對玉米秸稈有機(jī)質(zhì)分解的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2004, 20(3): 10-14.

[34] 馬超, 周靜, 劉滿強(qiáng), 等. 秸稈促腐還田對土壤養(yǎng)分及活性有機(jī)碳的影響[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2013, 50(5): 915-921.

[35] 吳文革, 張四海, 趙決建, 等. 氮肥運(yùn)籌模式對雙季稻北緣水稻氮素吸收利用及產(chǎn)量的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2007, 13(5): 757-764.

[36] 龔振平, 鄧乃榛, 宋秋來, 等基于長期定位試驗(yàn)的松嫩平原還田玉米秸稈腐解特征研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2018, 335(8): 147-153.

[37] 陳勁憬, 高麗紅, 曹之富. 施肥對設(shè)施土壤及作物生育的影響研究進(jìn)展[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2005, 21(增2): 16-20.

Study on the optimal amount of nitrogen fertilizer under straw returning with decomposing microorganism inoculum

ZHUANG Ruihua1, ZHU Yuanyuan1, WANG Yubao1, GAO Nan2, CHAI Rushan1, ZHU Lin1, MA Chao1

(1. Anhui Province Key Laboratory of Farmland Ecological Conservation and Pollution Prevention, School of Resources and Environment, Anhui Agricultural University, Hefei 230036; 2. Anhui Galloping Horse Agricultural Biotechnology Co.,Ltd., Hefei 231232)

To explore the optimal amount of nitrogen fertilizer under straw returning with decomposing microorganism inoculum in the area along Huaihe River. We compared the decomposition rate of the straw returned to the field and the yield and its component of rice among following four treatments: (1) straw returning with decomposing microorganism inoculum (initial C/N=105∶1, CN105); (2) straw returning with decomposing microorganism inoculum and fertilized conventional N base fertilizer (C/N=24:1, CN24); (3) straw returning with decomposing microorganism inoculum and fertilized less N base fertilizer (C/N18:1, CN18); (4) straw returning with decomposing microorganism inoculum and fertilized more N base fertilizer (C/N=12∶1, CN12). The results showed that: the amount of different nitrogen base fertilizer can significantly affect the decay promoting rate of culm. The decomposition rate of returning straw was the highest (k=0.023) when C/N was 18∶1, which was 43.75% and 35.29% higher than that of C/N was 12 and 24, respectively. Compared with CN105, CN24 and CN12, the rice yield under CN18 treatment increased by 13.64%, 0.09% and 13.09%, respectively (>0.05). The decomposition rate of the straw returned to the field was significantly positively correlated to yield and 1000-grain weight of rice, and it had a negative correlation with effective panicle, panicle grain number as well as seed setting rate. Quite obvious, adjusting the initial C/N to 18 should be recommended when straw returning with decomposing microorganism inoculum in the area along Huaihe river. That can promote not only straw rot but also increase cropyield.

straw returning; decomposing microorganism inoculum; initial carbon-nitrogen ratio; decomposition rate of straw; rice yield

S154.3; S147.3

A

1672-352X (2021)01-0089-06

10.13610/j.cnki.1672-352x.20210319.009

2021-3-26 10:52:12

[URL] https://kns.cnki.net/kcms/detail/34.1162.S.20210324.1331.002.html

2020-03-25

安徽省自然科學(xué)基金（1808085MD97），國家自然科學(xué)基金（31700452，41877099），安徽省重大科技專項(xiàng)（18030701188）和安徽省國際科技合作計(jì)劃項(xiàng)目（1604b0602022）共同資助。

莊睿花，碩士研究生。E-mail：1250558668@qq.com

馬超，博士，副教授。E-mail：chaoma@ahau.edu.cn