陳忠平 龍昌智 朱樹偉 才碩 時(shí)紅 楊文亭

摘要：為探討油菜稈還田和施用不同種類氮肥對(duì)水稻生育前期土壤養(yǎng)分的影響，設(shè)置油菜秸稈還田（還田、不還田）和氮肥種類（尿素、碳酸氫銨、硫酸銨）兩因素的盆栽試驗(yàn)，測(cè)定油菜稈翻壓后15、29、43、57、71 d時(shí)水稻生長過程中的土壤養(yǎng)分指標(biāo)。結(jié)果表明，相比施用尿素，碳酸氫銨、硫酸銨處理下的土壤pH值在油菜稈翻壓15 d時(shí)（水稻移栽日）明顯降低。施用硫酸銨有利于油菜稈翻壓15～43 d時(shí)保持較高的土壤全氮、堿解氮、銨態(tài)氮含量，但降低了土壤硝態(tài)氮含量。相比不添加油菜稈，添加油菜稈有利于提高土壤有機(jī)質(zhì)和速效鉀含量，還有利于保持57、71 d時(shí)硫酸銨處理下的土壤全氮和硝態(tài)氮含量。綜合來看，添加油菜稈可以改善土壤肥力;與施用尿素、碳酸氫銨相比，施用硫酸銨更有利于維持土壤氮素養(yǎng)分含量。

關(guān)鍵詞：秸稈還田;氮肥種類;水稻;土壤養(yǎng)分;油菜秸稈

中圖分類號(hào)： S181;S511.06? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2021）21-0073-08

收稿日期：2021-07-27

基金項(xiàng)目：江西省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（編號(hào)：GJJ170290）;江西省博士后科研擇優(yōu)資助項(xiàng)目（編號(hào)：2015KY42）;江西水利科技項(xiàng)目（編號(hào)：KT201321）;長江科學(xué)院開放研究基金（編號(hào)：CKWV2016400/KY）聯(lián)合資助。

作者簡介：陳忠平（1985—），男，江西贛州人，碩士，高級(jí)農(nóng)藝師，從事農(nóng)作物種植模式與技術(shù)應(yīng)用示范研究。E-mail：czpjxaas@163.com。

通信作者：楊文亭，博士，副研究員，從事作物碳氮高效利用和農(nóng)田生態(tài)環(huán)境研究。E-mail：wtyang@jxau.edu.cn。

油菜（Brassica campestris L.）是我國主要的油料作物之一，在四川、湖北、湖南、安徽、江西、江蘇等長江流域省份大量種植。該地區(qū)是我國南方水稻主產(chǎn)區(qū)，稻油輪作是主要的種植模式之一[1]。2019年我國油菜種植面積達(dá)到658.3萬hm2，油菜籽總產(chǎn)量達(dá)到1 348.5萬t[2]，按照文獻(xiàn)報(bào)道的油菜稈與油菜籽比例平均值為2.6[3]，2019年油菜稈年產(chǎn)量達(dá)到3 506.1萬t，資源量巨大，如果不加以利用可能造成巨大的資源浪費(fèi)，秸稈焚燒還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染等[4]，將這些秸稈直接或間接歸還到土壤中是有效利用途徑之一[5-6]，油菜稈進(jìn)行農(nóng)業(yè)循環(huán)生產(chǎn)，充分利用其中的養(yǎng)分資源，不僅能夠提高下茬作物產(chǎn)量和品質(zhì)[7]，培肥地力[8-9]，還可以減緩溫室效應(yīng)[5，10]，對(duì)保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

近年來，國內(nèi)外科學(xué)家在秸稈還田對(duì)提高土壤肥力及作物產(chǎn)量等方面做了大量研究[6，11-12]，秸稈降解受土壤養(yǎng)分[13]、溫度[14]、濕度[15]、微生物[16-17]、氮肥種類[18-19]等多種因素影響。我國南方油菜稈資源量巨大，秸稈還田可使土壤中氮、磷、鉀得到有效補(bǔ)充[12]，以維持土壤氮、磷、鉀平衡。秸稈還田在適宜氮量[20]和氮肥類型[19]下可以增加作物氮素利用和提高土壤肥力、秸稈腐解率，從而減少氮肥的浪費(fèi)和提高資源利用率。同時(shí)，氮肥的施用可以緩解因秸稈腐解時(shí)土壤無機(jī)氮的缺乏，避免作物與微生物之間的氮素競爭[21]。

不同氮肥種類對(duì)秸稈降解和土壤養(yǎng)分的影響是否也存在差異？研究表明，添加玉米秸稈后能使銨態(tài)氮肥和酰胺態(tài)氮肥處理的N2O排放量明顯增加，但硝酸鈣肥處理的N2O排放量有所降低[22]。施用尿素處理的稻田N2O排放速率大于硫酸銨處理[23]。不同氮肥種類對(duì)油菜秸稈[19]和玉米秸稈[18]腐解和養(yǎng)分釋放均有不同的影響，硝酸銨較尿素有更好的油菜秸稈腐解效果，施用硫酸銨對(duì)玉米秸稈的促腐效應(yīng)高于碳酸氫銨和尿素處理。稻油輪作模式是長江流域的主要種植模式，秸稈還田是油菜稈綜合利用的主要途徑之一。外源氮的添加能夠促進(jìn)土壤微生物活性，提高秸稈降解速率[13]，更好地匹配下茬作物的氮素需求[24]，但氮肥種類對(duì)油菜稈還田后對(duì)后茬作物種植過程中土壤養(yǎng)分的影響鮮有報(bào)道。鑒于此，為探討氮肥種類對(duì)油菜稈還田后水稻生長過程中的土壤養(yǎng)分變化動(dòng)態(tài)，本試驗(yàn)設(shè)置3種氮肥（尿素、碳酸氫銨、硫酸銨）和油菜稈還田（油菜稈還田、不還田）2因素盆栽試驗(yàn)，研究油菜稈還田后水稻生長過程中土壤養(yǎng)分的變化，以期為油菜稈資源的合理利用、科學(xué)調(diào)控土壤養(yǎng)分及減少農(nóng)業(yè)面源污染提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

本試驗(yàn)于2017年在江西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)科技園試驗(yàn)田（115°55′E，28°46′N）中進(jìn)行。該樣地屬于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年平均溫度為16.6 ℃，日平均溫度≥10 ℃，積溫達(dá)5 532.6 ℃，無霜期約為272 d，年降水量為1 790.9 mm。供試土壤采自江西農(nóng)業(yè)大學(xué)科技園水稻田耕作層（0～20 cm）土壤。于室外風(fēng)干后剔除可見的小石塊和植物根系，磨細(xì)過 2 mm 篩備用。試驗(yàn)前水稻土土壤pH值為4.02（土 ∶1 mol/L氯化鉀為1 ∶5）、有機(jī)質(zhì)含量為 25.19 g/kg、全氮含量為1.49 g/kg、堿解氮含量為106.25 mg/kg、有效磷含量為17.95 mg/kg、速效鉀含量為62.89 mg/kg、銨態(tài)氮含量為21.89 mg/kg、硝態(tài)氮含量為1.12 mg/kg。油菜秸稈為收獲油菜籽后的莖稈，經(jīng)剪短后烘干粉碎備用。油菜稈氮含量為6.66 g/kg，碳含量為400.33 g/kg。本試驗(yàn)供試水稻品種為黃華占。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用雙因素完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，油菜稈分還田、不還田等2種方式，氮肥種類為尿素、碳酸氫銨和硫酸銨。油菜稈的還田量為土質(zhì)量的1%，3種氮肥分別為尿素（U，含氮46.66%）、碳酸氫銨（C，含氮17.72%）、硫酸銨（S，含氮21.21%）;水稻季施氮水平為150 kg/hm2，施鉀（K2O）水平為 150 kg/hm2，施磷（P2O5）水平為67.5 kg/hm2，根據(jù)水稻種植密度（2.5×105穴/hm2）[25]，每盆施純氮0.6 g，即尿素、碳酸氫銨和硫酸銨分別為1.28、3.39、2.83 g。每盆施鉀（K2O）0.6 g，施磷（P2O5）0.27 g，即每盆施用含K2O 60.0%的氯化鉀1.0 g，含P2O5 12.0%的鈣鎂磷2.25 g。在2017年5月26日準(zhǔn)備盆栽所有土壤，5月28日按土壤質(zhì)量的1%將油菜稈均勻混入土壤中，所有肥料均一次性施用，為保證試驗(yàn)順利進(jìn)行，每個(gè)處理設(shè)計(jì)24個(gè)重復(fù)，試驗(yàn)共144盆。盆栽用花盆規(guī)格是上口徑為 130 mm，底徑為100 mm，高度為110 mm，每盆裝混勻好的土壤0.5 kg。同日在未添加油菜稈的水稻土中進(jìn)行水稻播種育苗。6月12日進(jìn)行秧苗移栽和第1次土壤取樣，每個(gè)盆移栽水稻1株，接下來分別于6月26日、7月10日、7月24日、8月7日進(jìn)行第2、3、4、5次土壤取樣，即在水稻播后第15、29、43、57、71 d取樣。每個(gè)處理每次取重復(fù)3盆。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

以油菜稈翻壓后15、29、43、57、71 d為取樣時(shí)間，每個(gè)處理每次取3盆，土壤在自然條件下風(fēng)干，分別過10目篩備測(cè)pH值和速效養(yǎng)分，取1/4土壤過100目篩備測(cè)有機(jī)質(zhì)和全氮。

1.3.1 相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定

測(cè)定方法參考《土壤農(nóng)化分析》中的方法[26]。土壤pH值用電位法測(cè)定;土壤有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀-濃硫酸-加熱法測(cè)定;土壤全氮用凱氏定氮法測(cè)定;土壤堿解氮用堿解擴(kuò)散法測(cè)定;速效鉀用火焰分光光度計(jì)法測(cè)定;硝態(tài)氮用紫外分光光度計(jì)法測(cè)定;銨態(tài)氮含量采用KCl浸提-靛酚藍(lán)比色法測(cè)定。

1.3.2 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2003 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件中的Duncans檢驗(yàn)法進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥種類和油菜稈還田對(duì)土壤pH值的影響

由圖1可知，氮肥種類和油菜稈影響了水稻生長過程中的土壤pH值。15 d時(shí)，相比不添加油菜稈，尿素和碳酸氫銨處理下添加油菜稈顯著提高了土壤pH值，硫酸銨處理下無顯著差異。無論是否添加油菜稈，施用尿素的土壤pH值均顯著高于施用碳酸氫銨和硫酸銨的。29 d時(shí)，即水稻移栽2周后，相比不添加油菜稈，碳酸氫銨處理下添加油菜稈顯著提高了土壤pH值。添加油菜稈下，施用碳酸氫銨的土壤pH值顯著高于施用尿素。在不添加油菜稈下，施用硫酸銨的土壤pH值顯著高于施用尿素的。43 d時(shí)，油菜稈添加沒有顯著影響土壤pH值。無論是否添加油菜稈，施用尿素的土壤pH值均顯著高于施用碳酸氫銨和硫酸銨的。57 d時(shí)，相比不加油菜稈，添加油菜稈顯著提高了尿素處理下土壤pH值，卻顯著降低了硫酸銨處理下土壤pH值。無論添加油菜稈與否，不同氮肥種類下的土壤pH值均存在顯著差異。71 d時(shí)，相比不添加油菜稈，添加油菜稈顯著提高了施用碳酸氫銨的土壤pH值，卻顯著降低了施用硫酸銨的土壤pH值。無論添加油菜稈與否，施用碳酸氫銨的土壤pH值均顯著高于施用尿素和硫酸銨的。

從雙因素方差分析結(jié)果（表1）來看，氮肥種類在所有時(shí)期都顯著影響了土壤pH值，油菜稈的添加僅在水稻剛移栽時(shí)（15 d）顯著影響了土壤pH值。添加油菜稈條件下施用碳酸氫銨有利于保持較高的土壤pH值。

2.2 土壤有機(jī)質(zhì)

由圖2可知，土壤有機(jī)質(zhì)含量隨著秸稈翻壓時(shí)間持續(xù)有降低的趨勢(shì)，添加油菜稈有利于提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。在油菜稈還田15 d時(shí)（水稻移栽日），相同氮肥種類下，相比不添加油菜稈，添加油菜稈均顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。在不添加油菜稈處理中，施用硫酸銨的土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于施用尿素的。29 d時(shí)，在施用相同氮肥種類下，相比不加油菜稈，施用碳酸氫銨和硫酸銨下添加油菜稈均顯著提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量。43 d時(shí)，在施用相同氮肥種類下，相比不加油菜稈，添加油菜稈能顯著增加施用硫酸銨和尿素的土壤有機(jī)質(zhì)含量。添加油菜稈條件下，相比施用硫酸銨，施用尿素和碳酸氫銨均顯著降低了土壤有機(jī)質(zhì)含量。57 d時(shí)，隨著水稻的生長，土壤有機(jī)質(zhì)含量較前面時(shí)期均有一定的下降。相同氮肥種類下，相比不添加油菜稈，添加油菜稈在施用尿素和碳酸氫銨下均有顯著增加。不添加油菜稈條件下，相比施用硫酸銨，施用碳酸氫銨顯著降低了土壤有機(jī)質(zhì)含量。71 d時(shí)，相同氮肥種類下，相比不添加油菜稈，添加油菜稈僅在施用碳酸氫銨的土壤有機(jī)質(zhì)有顯著增加。

從雙因素方差分析結(jié)果（表2）來看，添加油菜稈顯著影響了土壤有機(jī)質(zhì)含量，氮肥種類僅在水稻生長57 d時(shí)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)有顯著影響，添加等量氮的硫酸銨較尿素有利于保持土壤有機(jī)質(zhì)含量。

2.3 土壤全氮

由圖3可知，油菜稈還田后15、29 d時(shí)，施用硫酸銨的土壤全氮含量均顯著高于施用碳酸氫銨和尿素的。相同氮肥種類下，相比不添加油菜稈，添加油菜稈顯著增加了硫酸銨處理15 d時(shí)土壤全氮含量，29 d時(shí)無顯著差異。57 d時(shí)，不添加油菜稈條件下，施用尿素的全氮含量顯著高于碳酸氫銨和硫酸銨的。相同氮肥種類下，相比不添加油菜稈，添加油菜稈顯著增加了硫酸銨的土壤全氮含量。71 d 時(shí)，不添加油菜稈條件下，施用尿素的全氮含量顯著高于碳酸氫銨的。相同氮肥種類下，相比不添加油菜稈，添加油菜稈沒有顯著影響土壤全氮含量。

從雙因素方差分析結(jié)果（表3）來看，氮肥種類均顯著影響了土壤全氮含量，添加油菜稈僅在43、57 d時(shí)顯著影響了土壤全氮含量。施用硫酸銨有利于保持施用前期（28 d）較高的土壤全氮含量，添加油菜稈一定程度上有利于保持秸稈還田后期（57、71 d）土壤全氮含量。

2.4 土壤堿解氮

由圖4可知，15 d時(shí)，無論添加油菜稈與否，施用硫酸銨的土壤堿解氮含量均顯著高于施用碳酸氫銨和尿素的。相同氮肥種類下，相比不添加油菜稈，添加油菜稈顯著提高了施用硫酸銨和碳酸氫銨的土壤堿解氮含量。29 d時(shí)，施用硫酸銨的土壤堿解氮含量較施用碳酸氫銨和尿素的均有顯著增加。相同氮肥種類下，相比不添加油菜稈，添加油菜稈顯著降低了施用尿素的土壤堿解氮含量。43 d時(shí)，無論添加油菜稈與否，施用硫酸銨的土壤堿解氮含量均顯著高于施用碳酸氫銨和尿素的。57 d時(shí)，無論添加油菜稈與否，施用硫酸銨的土壤堿解氮含量均顯著高于施用碳酸氫銨和尿素的。相同氮肥種類下，相比不添加油菜稈，添加油菜稈顯著增加了施用硫酸銨的土壤堿解氮含量。71 d時(shí)，添加油菜稈時(shí)，施用硫酸銨的土壤堿解氮含量顯著高于施用碳酸氫銨的。

從雙因素方差分析結(jié)果（表4）來看，氮肥種類除了71 d外，其他時(shí)期均顯著影響了土壤堿解氮含量，油菜稈的添加僅在15、43 d時(shí)顯著影響了土壤堿解氮。施用硫酸銨有利于保持施用前期（43 d）較高的土壤堿解氮含量，添加油菜稈有利于保持硫酸銨處理后期的土壤堿解氮含量。

2.5 土壤銨態(tài)氮

由圖5可知，15 d時(shí)，施用硫酸銨的土壤銨態(tài)氮含量均顯著高于施用碳酸氫銨和尿素的。在相同氮肥種類下，相比不添加油菜稈，添加油菜稈顯著降低了施用尿素的土壤銨態(tài)氮含量。29 d時(shí)，添加油菜稈時(shí)，施用硫酸銨的土壤銨態(tài)氮含量較施用尿素的有顯著增加。不添加油菜稈時(shí)，施用硫酸銨的土壤銨態(tài)氮含量較施用碳酸氫銨和尿素的均有顯著增加。相同氮肥種類下，相比不添加油菜稈，添加油菜稈顯著提高了施用碳酸氫銨下的土壤銨態(tài)氮含量。43 d時(shí)，無論添加油菜稈與否，施用硫酸銨的土壤銨態(tài)氮含量均顯著高于施用碳酸氫銨和尿素的。相比不添加油菜稈，添加油菜稈顯著降低了施用硫酸氫銨和尿素的土壤銨態(tài)氮含量。57 d時(shí)，添加油菜稈時(shí)，施用硫酸銨的土壤銨態(tài)氮含量顯著高于施用碳酸氫銨和尿素。不添加油菜稈時(shí)，施用硫酸銨和碳酸氫銨的土壤銨態(tài)氮含量顯著高于施用尿素的。相同氮肥種類下，相比不添加油菜稈，添加油菜稈顯著降低了施用碳酸氫銨的土壤銨態(tài)氮含量。71 d時(shí)，添加油菜稈時(shí)，施用硫酸銨的土壤銨態(tài)氮含量顯著高于施用碳酸氫銨的。不添加油菜稈時(shí)，施用硫酸銨和碳酸氫銨的土壤銨態(tài)氮含量顯著高于施用尿素的。相同氮肥種類下，相比不添加油菜稈，添加油菜稈顯著降低了施用碳酸氫銨的土壤銨態(tài)氮含量。

從雙因素方差分析結(jié)果（表5）來看，氮肥種類和氮肥種類與油菜稈的交互作用均顯著影響了土壤銨態(tài)氮含量，油菜稈的添加僅在43、71 d時(shí)顯著影響了土壤銨態(tài)氮含量。施用硫酸銨有利于保持土壤較高的土壤銨態(tài)氮含量。

2.6 土壤硝態(tài)氮

由圖6可知，15 d時(shí)，無論添加油菜稈與否，施用硫酸銨的土壤硝態(tài)氮含量均顯著低于施用碳酸氫銨和尿素的。相同氮肥種類下，相比不添加油菜稈，添加油菜稈顯著降低了施用硫酸銨和尿素的土壤硝態(tài)氮含量。29 d時(shí)，無論是否添加油菜稈，施用硫酸銨的土壤硝態(tài)氮含量較施用碳酸氫銨和尿素的均有顯著降低。43 d時(shí)，無論是否添加油菜稈，施用尿素的土壤硝態(tài)氮含量均顯著高于施用碳酸氫銨和硫酸銨的。相同氮肥種類下，相比不添加油菜稈，添加油菜稈顯著降低了施用尿素的土壤硝態(tài)氮含量。57 d時(shí)，在不添加油菜稈條件下，施用尿素的土壤硝態(tài)氮含量顯著高于施用碳酸氫銨的。無論添加油菜稈與否，施用碳酸氫銨的土壤硝態(tài)氮含量均顯著高于施用硫酸銨和尿素的。相同氮肥種類下，相比不添加油菜稈，添加油菜稈顯著增加了碳酸氫銨下的土壤硝態(tài)氮含量，但顯著降低了施用尿素的土壤硝態(tài)氮含量。71 d 時(shí)，不添加油菜稈條件下，施用尿素的土壤硝態(tài)氮含量顯著低于施用碳酸氫銨和硫酸銨的。添加油菜稈時(shí)，施用硫酸銨的土壤硝態(tài)氮含量顯著高于施用碳酸氫銨的。相同氮肥種類下，相比不添加油菜稈，添加油菜稈顯著降低了施用碳酸氫銨的土壤硝態(tài)氮含量。

從雙因素方差分析結(jié)果（表6）來看，氮肥種類顯著影響了土壤硝態(tài)氮含量，油菜稈的添加除29、43 d外均顯著影響了土壤硝態(tài)氮。施用尿素有利于保持施用前期（43 d）較高的土壤硝態(tài)氮含量，添加油菜稈一定程度上降低了前期土壤硝態(tài)氮含量。

2.7 土壤有效磷

由圖7可知，15 d時(shí)，無論是否添加油菜稈，施用碳酸氫銨的土壤有效磷含量顯著低于施用尿素和硫酸銨的。29 d時(shí)，油菜稈的添加和氮素種類均對(duì)土壤有效磷無顯著影響。43 d時(shí)，不添加油菜稈時(shí)，施用碳酸氫銨的土壤有效磷含量顯著低于施用硫酸銨的。相同氮肥種類下，相比不添加油菜稈，添加油菜稈沒有顯著影響土壤有效磷含量。57 d時(shí)，添加油菜稈時(shí)，施用硫酸銨的有效磷含量均顯著高于施用碳酸氫銨和尿素的。相同氮肥種類下，相比不添加油菜稈，添加油菜稈顯著增加了施用硫酸銨的土壤有效磷含量，但顯著降低了施用尿素的。71 d時(shí)，油菜稈的添加和氮肥種類對(duì)土壤有效磷無顯著影響。

從雙因素方差分析結(jié)果（表7）來看，氮肥種類顯著影響了施肥15、43、57 d時(shí)土壤有效磷含量，油菜稈的添加沒有顯著影響土壤有效磷含量。

2.8 土壤速效鉀

由圖8可知，15 d時(shí)，不添加油菜稈時(shí)，施用碳酸氫銨的土壤速效鉀含量顯著高于施用尿素和硫酸銨的;添加油菜稈時(shí)，施用硫酸銨的土壤速效鉀含量顯著低于施用尿素和碳酸氫銨的。相同氮肥種類下，相比不添加油菜稈，添加油菜稈顯著增加了施用尿素和硫酸銨的土壤速效鉀含量。29 d時(shí)，相同氮肥種類下，相比不添加油菜稈，添加油菜稈顯著增加了施用碳酸氫銨的土壤速效鉀含量。43 d時(shí)，油菜稈和氮肥種類均對(duì)土壤速效鉀含量無顯著影響。57 d時(shí)，不添加油菜稈時(shí)，施用硫酸銨的土壤速效鉀含量顯著低于施用尿素和碳酸氫銨的。添加油菜稈時(shí)，施用碳酸氫銨的土壤速效鉀含量顯著高于施用碳酸氫銨和尿素的。相同氮肥種類下，相比不添加油菜稈，添加油菜稈顯著增加了施用硫酸銨和碳酸氫銨的土壤速效鉀含量。71 d時(shí)，添加油菜稈時(shí)，施用硫酸銨的土壤速效鉀含量顯著高于施用尿素和碳酸氫銨的。相同氮肥種類下，相比不添加油菜稈，添加油菜稈顯著增加了施用硫酸銨的土壤速效鉀含量。

從雙因素方差分析結(jié)果（表8）來看，氮肥種類顯著影響了施肥15、57、71 d時(shí)土壤速效鉀含量，油菜稈顯著影響了施肥15、29、57、71 d時(shí)土壤速效鉀含量。油菜稈的添加一定程度上增加了土壤速效鉀含量。

3 討論

長期施用化肥會(huì)降低農(nóng)田土壤pH值[27]。銨態(tài)氮肥施入土壤中會(huì)發(fā)生硝化作用，硝化作用過程中每1 moL NH+4硝化為NO-3向環(huán)境釋放2 moL H+[28]。氮素作為硝化作用的底物，不同氮肥種類對(duì)土壤硝化作用的影響不一樣[29]。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，（NH4）2SO4的施用較NH4HCO3在水稻生長57、71 d時(shí)顯著降低了土壤pH值。在赤紅壤中的盆栽試驗(yàn)表明，不同氮肥種類的酸化能力順序?yàn)椋∟H4）2SO4>NH4Cl>NH4NO3>CO（NH2）2[30]，但CO（NH2）2和（NH4）2SO4的施用早期（15 d）能夠一定程度提高土壤pH值，這可能與尿素[31]和硫酸銨剛開始發(fā)生水解產(chǎn)生大量NH+4有關(guān)。15 d時(shí)，施用（NH4）2SO4土壤中堿解氮和銨態(tài)氮含量顯著高于施用CO（NH2）2和NH4HCO3的。土壤pH值的降低與土壤硝化作用有關(guān)，施肥能夠提高酸性紅壤的硝化作用和酸化速率[31]。在本研究中，在添加油菜稈的條件下，施用3種氮肥的處理均能提高土壤pH值。有機(jī)物質(zhì)的施用能夠提高土壤pH值，其原理主要是利用秸稈中含有的豐富的堿基，降低土壤鋁的飽和度和可溶性[32]。盆栽試驗(yàn)表明，油菜秸稈還田有利于減緩紅壤酸化，提高有機(jī)質(zhì)含量[33]，基于油菜稈的生物炭也能提高紅壤pH值[34]，添加玉米秸稈也能夠提高黑土的酸堿緩沖能力，高有機(jī)質(zhì)的土壤提高pH值的效果最好[35]。

但在水稻生長43 d時(shí)，施用硫酸銨處理的土壤pH值較不添加秸稈有酸化的趨勢(shì)。SO2-4對(duì)土壤硝化有促進(jìn)作用[29]，硫酸銨處理下酸化加劇的可能原因是由于油菜稈的添加一定程度上加劇了SO2-4抑制細(xì)胞活性。另一方面土壤本身較低的pH值降低了微生物活性和緩解秸稈的降解速度[36]。在本試驗(yàn)中，尿素的施用早期會(huì)使土壤pH值升高，這可能是由于尿素的水解作用[30]。周細(xì)紅等研究發(fā)現(xiàn)，在短期內(nèi)施用尿素能明顯使土壤pH值升高，并增加土壤氨的揮發(fā)[37]。但從整體來看，施用尿素后，隨著水稻的生長，土壤pH值逐漸下降。這與曾清如等的研究結(jié)果[38]相似。練成燕等在花生種植試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)，尿素的施用降低了土壤pH值[39]。

土壤有機(jī)質(zhì)含量是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)，也是平衡施肥的重要參數(shù)，其形成量取決于進(jìn)入土壤的有機(jī)物料數(shù)量及其腐解殘留率的大小[40]。作物秸稈是農(nóng)田土壤有機(jī)碳庫的重要外部補(bǔ)充[41]。本研究結(jié)果表明，油菜稈還田在3種氮肥條件下均提高了土壤有機(jī)質(zhì)的含量，但在水稻生長57 d后土壤有機(jī)質(zhì)有顯著降低。尿素的施用對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)積累與碳投入關(guān)系具有較大影響[42]。汪軍等發(fā)現(xiàn)稻麥秸稈還田配施尿素有利于提高土壤有機(jī)質(zhì)[20]。楊彩迪等進(jìn)行的盆栽試驗(yàn)表明，油菜秸稈還田有利于提高水稻生育期的土壤有機(jī)質(zhì)含量[33]。何成芳等在微區(qū)模擬試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，油菜秸稈還田有利于提高水稻生長前期土壤有機(jī)質(zhì)[42]，但在水稻生長后期，土壤有機(jī)質(zhì)含量降低，可能原因是水稻在生長后期消耗大量養(yǎng)分，從而導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)含量下降。

秸稈還田不僅能提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，還可以維持土壤中氮素的平衡。在本研究結(jié)果中，油菜稈的添加增加了碳酸氫銨、硫酸銨處理的水稻移栽前（15 d）土壤全氮含量。張水清等指出，使用玉米秸稈還田處理時(shí)，土壤全氮含量有顯著提高[43]。本研究結(jié)果表明，氮肥種類對(duì)15、29 d的土壤全氮含量有顯著影響，硫酸銨處理下的土壤全氮含量顯著高于施用尿素和碳酸氫銨的。王偉等研究發(fā)現(xiàn)，施用硫酸銨的處理，土壤的全氮含量顯著高于尿素施用時(shí)土壤的全氮含量[44]。施用尿素、碳酸氫銨、硫酸銨顯著影響了土壤堿解氮和銨態(tài)氮，相比尿素、碳酸氫銨，施用硫酸銨顯著提高了15、29 d的土壤堿解氮和銨態(tài)氮含量，可能的原因是硫酸銨處理下的銨態(tài)氮由于土壤偏酸不容易揮發(fā)，而尿素的水解提高了土壤pH值，可能促進(jìn)了氨揮發(fā)[45]。相同施氮量硫酸銨處理下的水稻土銨態(tài)氮含量要高于尿素處理[45]。15 d時(shí)硫酸銨處理下的土壤硝態(tài)氮含量顯著低于尿素處理，這可能是由于尿素在水稻土壤中的硝化作用強(qiáng)于硫酸銨。

秸稈還田能夠改善土壤有效磷和速效鉀含量[46-47]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，油菜稈還田顯著增加了土壤速效鉀含量，但對(duì)有效磷沒有明顯影響。秸稈中的鉀素主要以離子態(tài)存在且容易被腐解釋放出來供作物吸收利用。紫云英和水稻秸稈協(xié)同還田有利于提高土壤鉀素含量[48]。在保障水稻產(chǎn)量前提下，油菜稈還田能夠減少一定的化學(xué)鉀肥施用量[49]。本研究結(jié)果表明，相比尿素，施用硫酸銨顯著增加了57 d時(shí)土壤有效磷含量，但顯著降低了 15 d 時(shí)土壤速效鉀含量。土壤有效磷的增加可能是施用硫酸銨促進(jìn)了油菜稈磷素的釋放。研究表明，相比尿素，施用硫酸銨有利于促進(jìn)玉米秸稈磷素的釋放[18]，施用硫酸銨均顯著降低了花生苗期、花期和結(jié)莢期土壤速效鉀含量[50]。

4 結(jié)論

綜合來看，氮肥種類和油菜稈還田對(duì)水稻生長過程中土壤養(yǎng)分有一定的影響。添加油菜稈有利于提高土壤pH值、有機(jī)質(zhì)和速效鉀的含量。無論是否添加油菜稈，施用硫酸銨較施用尿素和碳酸氫銨更有利于保持秸稈翻壓和施肥前期土壤全氮、堿解氮和銨態(tài)氮含量。

參考文獻(xiàn)：

[1]李小坤，任 濤，魯劍巍. 長江流域水稻—油菜輪作體系氮肥增產(chǎn)增效綜合調(diào)控[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2021，40（3）：13-20.

[2]國家統(tǒng)計(jì)局. 中國統(tǒng)計(jì)年鑒[DB/OL]. [2021-07-02]. http：//www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/2020/indexch.htm.

[3]畢于運(yùn). 秸稈資源評(píng)價(jià)與利用研究[D]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2010：87-88.

[4]嚴(yán)文蓮，劉端陽，孫 燕，等. 秸稈焚燒導(dǎo)致的江蘇持續(xù)霧霾天氣過程分析[J]. 氣候與環(huán)境研究，2014，19（2）：237-247.

[5]Li J B，Kwak J H，Chen J L. et al. ，Canola straw biochars produced under different pyrolysis temperatures and nitrapyrin independently affected cropland soil nitrous oxide emissions[J]. Biology and Fertility of Soils，2021，57（2）：319-328.

[6]柴如山，徐 悅，程啟鵬，等. 安徽省主要作物秸稈養(yǎng)分資源量及還田利用潛力[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，54（1）：95-109.

[7]吳裕如，王 承，艾亥麥提·艾麥爾江，等. 油菜秸稈還田及氮肥減量對(duì)夏玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響[J]. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2020，46（6）：641-648.

[8]王昆昆，廖世鵬，任 濤，等. 連續(xù)秸稈還田對(duì)油菜水稻輪作土壤磷素有效性及作物磷素利用效率的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，53（1）：94-104.

[9]Wang C X，Chang Z L，Niu S J. Effect of maize straw-derived biochar on calcareous arable soil organic carbon mineralization under the condition of with or without nitrogen-fertilizer addition[J]. Journal of Soil Science and Plant Nutrition，2020，20（4）：2606-2616.

[10]馮曉赟，萬 鵬，李 潔. 秸稈還田與氮肥配施對(duì)中南地區(qū)稻田土壤固碳和溫室氣體排放的影響[J]. 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào)，2016，33（6）：508-517.

[11]Pan X Y，Xu R K，Nkoh J N，et al. Effects of straw decayed products of four crops on the amelioration of soil acidity and maize growth in two acidic Ultisols[J]. Environmental Science and Pollution Research，2021，28（5）：5092-5100.

[12]宋大利，侯勝鵬，王秀斌，等. 中國秸稈養(yǎng)分資源數(shù)量及替代化肥潛力[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2018，24（1）：1-21.

[13]Guo T F，Zhang Q A，Ai C，et al. Nitrogen enrichment regulates straw decomposition and its associated microbial community in a double-rice cropping system[J]. Scientific Reports，2018，8：1847.

[14]周桂香，陳 林，張叢志，等. 溫度水分對(duì)秸稈降解微生物群落功能多樣性影響[J]. 土壤，2015，47（5）：911-918.

[15]Tang S R，Cheng W G，Hu R G，et al. Simulating the effects of soil temperature and moisture in the off-rice season on rice straw decomposition and subsequent CH4 production during the growth season in a paddy soil[J]. Biology and Fertility of Soils，2016，52（5）：739-748.

[16]焦有宙，高 贊，李 剛，等. 不同土著菌及其復(fù)合菌對(duì)玉米秸稈降解的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015，31（23）：201-207.

[17]宋志偉，陳露露，潘 宇，等. 3種菌劑對(duì)水稻秸稈降解性能的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2018，27（11）：2134-2141.

[18]石 琳，金夢(mèng)燦，單旭東，等. 不同形態(tài)氮素對(duì)玉米秸稈腐解與養(yǎng)分釋放的影響[J]. 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào)，2021，38（2）：277-285.

[19]李曉韋，韓 上，雷之萌，等. 氮素形態(tài)對(duì)油菜秸稈腐解及養(yǎng)分釋放規(guī)律的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)（中英文），2019，27（5）：717-725.

[20]汪 軍，王德建，張 剛，等. 連續(xù)全量秸稈還田與氮肥用量對(duì)農(nóng)田土壤養(yǎng)分的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào)，2010，24（5）：40-44，62.

[21]Allison S D，Lu Y，Weihe C，et al. Microbial abundance and composition influence litter decomposition response to environmental change[J]. Ecology，2013，94（3）：714-725.

[22]姜寧寧，李玉娥，華 珞，等. 不同氮源及秸稈添加對(duì)菜地土壤N2O排放影響[J]. 土壤通報(bào)，2012，43（1）：219-223.

[23]席瑞澤，付慶靈，楊永強(qiáng)，等. 氮肥品種和含水量對(duì)水稻土N2O排放速率及排放過程的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2017，36（12）：2553-2560.

[24]Cao Y S，Sun H F，Zhang J N，et al. Effects of wheat straw addition on dynamics and fate of nitrogen applied to paddy soils[J]. Soil and Tillage Research，2018，178：92-98.

[25]曾勇軍，石慶華，李木英，等. 施肥和密度對(duì)一季稻群體質(zhì)量及產(chǎn)量的影響[J]. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，25（3）：325-330.

[26]鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析[M]. 3版.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000：260-299.

[27]唐 賢，梁 豐，徐明崗，等. 長期施用化肥對(duì)農(nóng)田土壤pH影響的整合分析[J]. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2020，42（3）：316-321.

[28]Vries W，Breeuwsma A.The relation between soil acidification and element cycling[J]. Water，Air，and Soil Pollution，1987，35（3/4）：293-310.

[29]Zhao X，Xing G X. Variation in the relationship between nitrification and acidification of subtropical soils as affected by the addition of urea or ammonium sulfate[J]. Soil Biology and Biochemistry，2009，41（12）：2584-2587.

[30]艾紹英，孫自航，姚建武，等. 氮肥種類及用量對(duì)赤紅壤pH和可溶性鹽的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境，2008，17（4）：1614-1618.

[31]佟德利，徐仁扣. 三種氮肥對(duì)紅壤硝化作用及酸化過程影響的研究[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2012，18（4）：853-859.

[32]米國華，陳范駿，張福鎖. 作物養(yǎng)分高效的生理基礎(chǔ)與遺傳改良[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2010：31-37.

[33]楊彩迪，盧升高. 秸稈直接還田和炭化還田對(duì)紅壤酸度、養(yǎng)分和交換性能的動(dòng)態(tài)影響[J]. 環(huán)境科學(xué)，2020，41（9）：4246-4252.

[34]董 穎，邵 捷，徐仁扣，等. 不同地區(qū)油菜秸稈制備的生物質(zhì)炭對(duì)酸性紅壤的改良效果[J]. 土壤，2020，52（1）：134-138.

[35]王 嬌，王鴻斌，趙興敏，等. 添加秸稈對(duì)不同有機(jī)含量土壤酸度及緩沖性能的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào)，2020，34（6）：361-368.

[36]汪吉東，張 輝，張永春. 連續(xù)施用不同比例雞糞氮對(duì)水稻土有機(jī)質(zhì)積累及土壤酸化的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2014，20（5）：1178-1185.

[37]周細(xì)紅，曾清如，蔣朝輝. 尿素施用對(duì)土壤pH值和模擬溫室箱內(nèi)NH3和NO2濃度的影響[J]. 土壤通報(bào)，2004，35（3）：374-376.

[38]曾清如，廖柏寒，蔣朝輝，等. 施用尿素引起紅壤pH及鋁活性的短期變化[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2005，16（2）：249-252.

[39]練成燕，王興祥，李奕林. 種植花生、施用尿素對(duì)紅壤酸化作用及有機(jī)物料的改良效果[J]. 土壤，2010，42（5）：822-827.

[40]于淑芳，楊 力，張玉蘭，等. 長期施肥對(duì)土壤腐殖質(zhì)組成的影響[J]. 土壤通報(bào)，2002，33（6）：165-167.

[41]Jin Z Q，Shah T，Zhang L，et al. Effect of straw returning on soil organic carbon in rice-wheat rotation system：a review[J]. Food and Energy Security，2020，9（2）：e200.

[42]何成芳，朱鴻杰，戚傳勇，等. 油菜秸稈還田對(duì)土壤養(yǎng)分及水稻生長的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（30）：78-79，93.

[43]張水清，林 杉，郭斗斗，等. 長期施肥下潮土全氮、堿解氮含量與氮素投入水平關(guān)系[J]. 中國土壤與肥料，2017，22（6）：23-29.

[44]王 偉，德科加. 不同氮肥及施氮水平對(duì)稱多縣高寒草甸生物量和養(yǎng)分的影響[J]. 草地學(xué)報(bào)，2015，23（5）：968-977.

[45]薛金元，朱紫娟，趙佳秀，等. 氮肥施用對(duì)水稻土氮素賦存形態(tài)和硝化作用的影響[J]. 揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào)（農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版），2021，42（1）：105-110，118.

[46]靳玉婷，劉運(yùn)峰，胡宏祥，等. 持續(xù)性秸稈還田配施化肥對(duì)油菜—水稻輪作周年氮磷徑流損失的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，54（9）：1937-1951.

[47]柴如山，安之冬，馬 超，等. 我國主要糧食作物秸稈鉀養(yǎng)分資源量及還田替代鉀肥潛力[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2020，26（2）：201-211.

[48]張 帆，楊 茜. 紫云英與雙季稻秸稈協(xié)同利用影響稻田土壤鉀循環(huán)與平衡[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào)，2021，30（1）：72-80.

[49]張 磊，張維樂，魯劍巍，等. 秸稈還田條件下不同供鉀能力土壤水稻、油菜、小麥鉀肥減量研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，50（19）：3745-3756.

[50]梁 紅. 氮肥種類對(duì)土壤養(yǎng)分及花生產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[D]. 沈陽：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué). 2020：24-26.