李國成

（安徽省安慶市宿松縣河塌鄉(xiāng)農(nóng)技站，安徽安慶 246512）

水稻（Oryza sativa L）為世界上最重要的三大糧食作物之一，全球約有50%以上的人以大米為主食[1]。近年來，為了追求高產(chǎn)，大量投入化肥成為主要的增產(chǎn)方式，然而過量施肥、偏施氮肥等不合理的施肥措施導(dǎo)致肥料利用率低下、土壤環(huán)境惡化，引發(fā)一系列農(nóng)田生態(tài)環(huán)境污染問題，不僅增加生產(chǎn)成本，還導(dǎo)致水稻產(chǎn)量和品質(zhì)下降[2]。

秸稈是農(nóng)作物收獲后的副產(chǎn)品，作物收獲后，秸稈處理成為農(nóng)田管理的重要問題之一[3]。受到國家政策的引導(dǎo)，高效利用秸稈技術(shù)不斷完善和創(chuàng)新，其中秸稈還田是秸稈利用最為快捷、生態(tài)效益最好的方式。作為一種保護(hù)性耕作，秸稈還田能夠提高土壤保水保肥性能，改善土壤孔隙結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，從而間接達(dá)到增產(chǎn)的目的[4]，秸稈還田還有利于穩(wěn)定農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡，因此秸稈還田研究也在不斷深入[5]。孟祥宇等[6]研究表明，秸稈還田配施氮肥對(duì)土壤容重和孔隙度有顯著影響，可改善土壤通氣狀況，提高土壤養(yǎng)分含量，增加水稻生物產(chǎn)量。李錄久等[7]研究了秸稈還田量對(duì)水稻產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分的影響，結(jié)果表明，秸稈還田對(duì)水稻生長具有良好的促進(jìn)作用，中等秸稈還田量配施秸稈腐熟劑水稻增產(chǎn)作用更明顯。秸稈還田配施氮肥作為一種有效的土壤快速培肥方式，已經(jīng)在全國其他地區(qū)廣泛應(yīng)用，但受氣候條件和土壤肥力等因素的影響，秸稈還田對(duì)作物生長的影響存在區(qū)域性差異，秸稈還田應(yīng)兼顧作物產(chǎn)量和生態(tài)效益，結(jié)合環(huán)境區(qū)域特征，針對(duì)性進(jìn)行秸稈還田，這對(duì)穩(wěn)定作物產(chǎn)量和減少面源污染具有重要意義[8]。因此，本試驗(yàn)探索秸稈還田對(duì)水稻產(chǎn)量、土壤養(yǎng)分及經(jīng)濟(jì)效益的影響，以期為該地區(qū)秸稈還田和水稻高產(chǎn)提供理論參考。

1 試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2020年在安徽省宿松縣進(jìn)行，該地屬北亞熱帶濕潤氣候區(qū)，年平均氣溫16.6℃，年平均日照時(shí)數(shù)2023.7h，年平均降水量1307.2mm，無霜期254d，呈現(xiàn)為四季分明、日照充足、熱量豐富、雨量充沛、無霜期長。供試土壤為褐土，耕層土壤基礎(chǔ)肥力為有機(jī)質(zhì)11.26g/kg、速效氮23.54mg/kg、有效磷25.17mg/kg、速效鉀163.22mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)水稻品種為深兩優(yōu)1813，全生育期138.3d，株高113.6cm，生長勢(shì)強(qiáng)，葉鞘綠色，稃尖稈黃色，短頂芒，每穗總粒數(shù)197.5粒，結(jié)實(shí)率81.2%，千粒重25.3g。試驗(yàn)所用氮、磷、鉀肥分別為尿素（N 46%）、過磷酸鈣（P2O512%）和氯化鉀（K2O 60%）。高活性秸稈腐熟劑枯草芽孢桿菌，有效活菌數(shù)≥20億個(gè)g-1，使用量 30kg/hm2，由山東君德生物科技有限公司生產(chǎn)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，以常規(guī)施肥無秸稈還田為對(duì)照（CK），設(shè)置秸稈還田+常規(guī)施肥（T1），秸稈還田+優(yōu)化施肥（T2），秸稈促腐還田+常規(guī)施肥（T3），秸稈促腐還田+優(yōu)化施肥（T4）。常規(guī)施肥為施氮（N）180kg/hm2、磷（P2O5）90kg/hm2和鉀（K2O）120kg/hm2，氮肥30%在分蘗期追施，其余均作基肥。秸稈還田方式為上茬小麥全量旋耕還田，秸稈促腐還田為秸稈添加腐熟劑全量旋耕還田，優(yōu)化施肥為氮肥以底肥∶分蘗肥∶穗肥為6∶3∶1，鉀肥以底肥：穗肥為6∶4；磷肥作為底肥一次性施入。試驗(yàn)小區(qū)為面積30m2，用水泥堆砌田埂，在小區(qū)一側(cè)修筑徑流收集池，底部開設(shè)一個(gè)控制閥出水口。

1.4 測定項(xiàng)目與方法

1.4.1 干物質(zhì)積累量的測定

分別在水稻的分蘗期、孕穗期、齊穗期和成熟期，將水稻地上部取下，清洗干凈表面的泥土，105℃下殺青30min，然后在80℃下烘干至恒重。

1.4.2 水稻產(chǎn)量的測定

在水稻成熟期，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)連續(xù)選取5穴水稻，帶回實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行室內(nèi)考種。將測產(chǎn)區(qū)的水稻全部收獲，脫粒測產(chǎn)，計(jì)算公頃產(chǎn)量。

1.4.3 土壤物理特性的測定

每個(gè)樣地用1 0 0 c m3體積的環(huán)刀挖剖面法取0-20cm土樣，將環(huán)刀及環(huán)刀樣品一同裝在環(huán)刀盒內(nèi)，帶回實(shí)驗(yàn)室測定土壤物理指標(biāo)。測定土壤容重和總孔隙度。采用pH計(jì)法測定土壤pH值。

1.4.4 土壤養(yǎng)分的測定

在水稻成熟期，采用5點(diǎn)取樣法，每個(gè)小區(qū)進(jìn)行土壤樣品采集，將5點(diǎn)混合土樣帶回，風(fēng)干后粉碎過60目篩，按照處理標(biāo)記，將土壤樣品裝入封口袋中，參考土壤農(nóng)化分析測定土壤養(yǎng)分，土壤有機(jī)質(zhì)測定采用外加熱法，速效氮采用擴(kuò)散法測定，速效磷采用鉬銻抗比色法，速效鉀測定采用火焰光度計(jì)法。

1.4.5 經(jīng)濟(jì)效益的計(jì)算

水稻收獲后得到產(chǎn)量，測定經(jīng)濟(jì)效益，稻谷價(jià)格按照2.2元/kg計(jì)算，整理統(tǒng)計(jì)基肥、追肥、機(jī)械、農(nóng)藥、種子、人工等投入，計(jì)算生產(chǎn)投入和收益，并計(jì)算產(chǎn)投比。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2013數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行初步分析和圖表制作，采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈還田對(duì)水稻干物質(zhì)積累量的影響

由表1可知，秸稈還田顯著提高水稻各生育期的干物質(zhì)積累量，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，干物質(zhì)積累量呈逐漸增加的趨勢(shì)，其中在分蘗期表現(xiàn)為T4＞T2＞T3＞T1＞CK，T1處理和CK沒有顯著差異，其他處理均顯著高于CK，T2、T3和T4處理分別比CK高出9.49%、7.21%和11.99%。在孕穗期，表現(xiàn)為T4＞T2＞T3＞T1＞CK，T1處理和CK沒有顯著差異，其他處理均顯著高于CK，T2、T3和T4處理分別比CK高出5.93%、3.09%和12.93%。在齊穗期，表現(xiàn)為T4＞T2＞T3＞T1＞CK，各處理均顯著高于CK，T1、T2、T3和T4處理分別比CK高7.91%、12.07%、9.51%和16.48%。在成熟期，T1處理和CK沒有顯著差異，T2、T3和T4處理分別比CK高4.10%、3.11%和9.51%。

表1 秸稈還田下水稻干物質(zhì)積累量（g）

2.2 秸稈還田對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

由表2可知，秸稈還田顯著提高水稻產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素，其中有效穗數(shù)表現(xiàn)為T4＞T2＞T3＞T1＞CK，T1處理和CK沒有顯著差異，其他處理均顯著高于CK，T2、T3和T4處理分別比CK高出4.13%、3.14%和6.11%。穗粒數(shù)表現(xiàn)為T4＞T2＞T3＞T1＞CK，處理間差異均顯著，T1、T2、T3和T4處理分別比CK高出3.86%、17.26%、8.33%和22.62%。各處理千粒重和CK沒有顯著差異。結(jié)實(shí)率變化趨勢(shì)和有效穗數(shù)相似，T1處理和CK沒有顯著差異，其他處理均顯著高于CK，T2、T3和T4處理分別比CK高出2.49%、1.79%和2.77%。T2和T4處理間沒有顯著差異。產(chǎn)量表現(xiàn)為T4＞T2＞T3＞T1＞CK，T1處理和CK沒有顯著差異，其他處理均顯著高于CK，T1、T2、T3和T4處理分別比CK高出2.82%、13.92%、8.38%和19.20%。

表2 秸稈還田下水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

2.3 秸稈還田對(duì)水稻田土壤物理性狀的影響

由表3可知，秸稈還田顯著降低土壤容重，增加土壤孔隙度。其中土壤容重表現(xiàn)為CK＞T3＞T1＞T2＞T4，各處理均顯著低于CK，T1、T2、T3和T4處理分別比CK低4.48%、7.46%、3.73%和8.21%，T1和T3處理、T2和T4處理沒有顯著差異?？紫抖缺憩F(xiàn)為T4＞T2＞T3＞T1＞CK，各處理均顯著高于CK，T1、T2、T3和T4處理分別比CK高出4.84%、8.01%、5.23%和9.15%，T1和T3處理、T2和T4處理沒有顯著差異。各處理pH值和CK沒有顯著差異。

表3 秸稈還田下土壤容重、孔隙度和pH值

2.4 秸稈還田對(duì)水稻田土壤養(yǎng)分的影響

土壤養(yǎng)分狀況能夠反映土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)和土壤肥力的高低。由表4可知，秸稈還田顯著影響水稻田土壤養(yǎng)分，其中有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為T4＞T3＞T2＞T1＞CK，各處理間差異均顯著，均顯著高于CK，T1、T2、T3和T4處理分別比CK高出6.05%、8.89%、11.13%和16.21%。速效氮含量表現(xiàn)為T4＞T2＞T3＞T1＞CK，各處理均顯著高于CK，T1、T2、T3和T4處理分別比CK高出15.02%、28.57%、26.87%和38.03%，T2和T3處理間沒有顯著差異。速效磷含量表現(xiàn)為T4＞T3＞T2＞T1＞CK，各處理均顯著高于CK，T1、T2、T3和T4處理分別比CK高出4.82%、3.81%、10.66%和27.60%，T1和T2處理間沒有顯著差異。速效鉀含量除了T1處理外，均顯著高于CK，T2、T3和T4分別比CK高出9.55%、8.95%和19.65%。

表4 秸稈還田下水稻田土壤養(yǎng)分

2.5 秸稈還田下水稻經(jīng)濟(jì)效益分析

由表5可知，秸稈還田能夠增加水稻總產(chǎn)值和收益，其中總產(chǎn)值表現(xiàn)為T4＞T2＞T3＞T1＞CK，T1處理和CK沒有顯著差異，其他處理均顯著高于CK，T1、T2、T3和T4處理分別比CK高出2.82%、13.92%、8.38%和19.20%。收益表現(xiàn)為T4＞T2＞T3＞T1＞CK，T1處理和CK沒有顯著差異，其他處理均顯著高于CK，T2、T3和T4處理分別比CK高出20.56%、9.18%和27.49%。產(chǎn)投比表現(xiàn)為T4＞T2＞T3＞T1＞CK，T4處理產(chǎn)投比最大。

表5 秸稈還田下水稻經(jīng)濟(jì)效益分析

3 討論

干物質(zhì)積累量和作物產(chǎn)量有著密切的關(guān)系[9]，研究表明，秸稈還田能夠改善土壤理化結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤保墑能力，減少地面蒸發(fā)，協(xié)調(diào)水、肥、氣、熱關(guān)系，提高土壤水分利用率，進(jìn)而促進(jìn)作物生長，加快作物的生育進(jìn)程，顯著提高作物種植效益[10]。本研究結(jié)果表明，秸稈還田能夠顯著提高水稻各生育時(shí)期的干物質(zhì)積累量，秸稈促腐還田+優(yōu)化施肥的干物質(zhì)積累量最高，一方面由于促腐還田提高了秸稈腐解效率，有效改善土壤微生物特性，提升秸稈還田的肥力效應(yīng)[11]，且能夠?yàn)橥寥牢⑸锷L和繁殖提供物質(zhì)能源和生長環(huán)境，增加土壤微生物數(shù)量[12]。另一方面，優(yōu)化施肥能夠提高肥料的利用率。

有研究表明，秸稈還田能夠在一定程度上提高作物產(chǎn)量[13]，王國驕等[14]研究表明，秸稈還田處理顯著增加了水稻成熟期葉、莖和鞘的干重及占總干重比例，增加水稻產(chǎn)量。黨昆等[15]研究表明，60%的秸稈還田量與地膜覆蓋相結(jié)合更能有效地培肥土壤，提高水稻產(chǎn)量。本研究表明，秸稈還田處理顯著提高水稻有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和產(chǎn)量，產(chǎn)量表現(xiàn)依次是秸稈促腐還田+優(yōu)化施肥、秸稈還田+優(yōu)化施肥、秸稈促腐還田+常規(guī)施肥、秸稈還田+常規(guī)施肥，說明秸稈還田具有增加水稻產(chǎn)量的作用，

秸稈還田改善土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)和土壤孔隙度，為根系生長創(chuàng)造疏松的條件，因此有利于根系下扎，能夠?qū)崿F(xiàn)高產(chǎn)型根系的構(gòu)建，協(xié)同了地上部的生長，為地上部的形態(tài)建成、物質(zhì)積累和分配提供物質(zhì)基礎(chǔ)，從而形成了高效的冠層群體，有效提高了水稻產(chǎn)量。本研究中，秸稈促腐還田+優(yōu)化施肥的產(chǎn)量最高，一方面由于促腐還田有利于秸稈在土壤中的分解，能夠增加土壤微生物數(shù)量，另一方面，優(yōu)化施肥能夠保證后期養(yǎng)分的充足供應(yīng)，從而提高水稻產(chǎn)量。

土壤是植物生長的主要環(huán)境，土壤理化性質(zhì)直接影響作物生長狀況[16]，秸稈還田能夠直接補(bǔ)充土壤有機(jī)物料，增加土壤孔隙度，有利于土壤動(dòng)物、微生物的生長和繁殖，從而提高土壤養(yǎng)分[17]。有研究表明，秸稈還田后，土壤容重降低，總孔隙率增加[18]。本研究結(jié)果表明，秸稈還田顯著提高土壤的有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀含量，主要由于秸稈還田間接增強(qiáng)了土壤C、N元素及速效養(yǎng)分的累積。隨著秸稈的腐解，養(yǎng)分釋放，進(jìn)入土壤以后會(huì)有所釋放，從而提高土壤養(yǎng)分。因此，生物炭可作為肥料的緩釋載體，延緩肥料養(yǎng)分的釋放，降低肥料養(yǎng)分的損失，提高肥料養(yǎng)分利用率。

4 結(jié)論

以常規(guī)施肥無秸稈還田為對(duì)照，設(shè)置4種秸稈還田方式，研究了水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素、土壤物理性狀和養(yǎng)分含量、經(jīng)濟(jì)效益的變化特征。結(jié)果表明，秸稈促腐還田+優(yōu)化施肥處理的效果最好：土壤容重最低、孔隙度最高、養(yǎng)分含量最高，經(jīng)濟(jì)效益最好，是適合當(dāng)?shù)氐慕斩掃€田方式。