劉金霞 肖朝霞

（海南省農(nóng)民科技教育培訓(xùn)中心 海南?？?571100）

水稻秸稈含有豐富的有機(jī)質(zhì)和礦物養(yǎng)分，具有重要的應(yīng)用價值。水稻秸稈還田不僅能減少秸稈焚燒對環(huán)境的污染，還能有效提高稻田土壤有機(jī)質(zhì)的含量，降低土壤容重，提高土壤養(yǎng)分含量，實現(xiàn)資源的循環(huán)利用[1]。此外，大量的研究表明，秸稈還田可以顯著提高水稻的產(chǎn)量，具有明確的實用價值[2]。

氮肥是影響水稻產(chǎn)量的主要營養(yǎng)元素，可以顯著影響水稻的實粒數(shù)、結(jié)實率和穗數(shù)等產(chǎn)量構(gòu)成因素。但盲目增加氮肥的施用量反而會顯著降低水稻產(chǎn)量，同時還會造成環(huán)境污染、土壤板結(jié)，浪費不必要的生產(chǎn)成本。大量試驗發(fā)現(xiàn)，秸稈還田條件下，合理減施氮肥可以有效改善土壤環(huán)境，增加水稻產(chǎn)量[1-4]。因此，結(jié)合秸稈還田的資源利用手段，研究合理的氮肥施用量，對實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

以海南省文昌市東路鎮(zhèn)大坡村水稻田為研究對象，研究秸稈還田條件下，減施氮肥對海南雙季稻產(chǎn)量及土壤理化性質(zhì)的影響，以期為秸稈循環(huán)利用和減肥增效等措施的推廣應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試材供試水稻品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N：早稻為特優(yōu)128，晚稻為博優(yōu)225。

1.1.2 樣地概況試驗于2021 年在海南省文昌市東路鎮(zhèn)大坡村農(nóng)戶（110.71′N,19.78′E）同一水稻田內(nèi)進(jìn)行，供試土壤容重為1.38 g/cm3，土壤孔隙度46.79%，主要養(yǎng)分含量為有機(jī)質(zhì)22.15 g/kg、全氮 1.12 g/kg、速效氮 110.75 mg/kg、速效磷25.20 mg/kg、速效鉀128.39 mg/kg、pH 5.2。肥料選用單質(zhì)肥料，尿素（含N≥46%，重慶建峰化工股份有限公司生產(chǎn)）、過磷酸鈣（含P2O5≥16%，云南云天化國際化工有限公司生產(chǎn)）、氯化鉀（含K2O≥60%，青海鹽湖工業(yè)股份有限公司生產(chǎn)），以摻混肥的形式施入。

1.2 方法

1.2.1 栽培模式早稻和晚稻均按不同施肥模式設(shè)置4 個處理，均采用拋秧移栽的方式種植。早稻于1 月上旬開始軟盤育秧，2 月上旬拋秧移栽，6 月中旬收獲；晚稻于5 月下旬開始軟盤育秧，6月下旬拋秧移栽，10 月下旬收獲。

1.2.2 試驗設(shè)計試驗分為4 個處理：常規(guī)施肥作為對照組（CK）、秸稈還田＋常規(guī)施肥減施氮肥10%（T1）、秸稈還田＋常規(guī)施肥減施氮肥30%（T2）、秸稈還田＋常規(guī)施肥減施氮肥50%（T3），肥料均作為底肥一次性施入。

秸稈還田方式為前茬水稻秸稈直接全量切碎還田。其中早稻還田量5 800 kg/hm2，秸稈養(yǎng)分含量為全氮5.16 g/kg，全磷2.67 g/kg，全鉀21.48 g/kg；晚稻還田量4 600 kg/hm2，秸稈養(yǎng)分含量為全氮6.08 g/kg，全磷3.36 g/kg，全鉀22.77 g/kg。試驗采用隨機(jī)小區(qū)設(shè)計，每個處理60 m2（20 m×3 m），重復(fù)3 次。各處理施肥措施如表1 所示。

表1 雙季稻秸稈還田與減施氮肥試驗處理 單位：kg/hm2

1.2.3 項目測定水稻產(chǎn)量：水稻成熟后，每個處理小區(qū)隨機(jī)選取20 株成熟水稻，測定實粒數(shù)、千粒重等指標(biāo)，用方框統(tǒng)計每平米有效穗數(shù)，然后計算理論產(chǎn)量，各試驗區(qū)全部實收測產(chǎn)。

土壤物理性質(zhì)指標(biāo)：土壤容重采用環(huán)刀法（100 cm3環(huán)刀）于早晚稻收獲后采集0～20 cm 原狀土樣，重復(fù)3 次，烘干稱重。土壤孔隙度根據(jù)土壤容重計算得出，土壤容重=（1－土壤容重/土壤密度）×100%，土壤密度值采用2.65 g/cm3。

土壤養(yǎng)分指標(biāo)：于早晚稻收獲后分別采用“五點取樣法”采集0～20 cm 土壤樣品，去除雜質(zhì)后于室內(nèi)自然風(fēng)干，用研缽研磨并過20 目篩備用。土壤pH 采用電位法。全氮采用濃H2SO4-H2O2消煮－凱氏定氮法，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法，速效氮采用堿解擴(kuò)散法，有效磷采用NaHCO3浸提－鉬銻抗比色法，速效鉀采用NH4OAc 浸提-ASS 法[5]。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)采用SPSS 16.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，Excel 2007 軟件繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對早稻產(chǎn)量的影響

如表2 所示，秸稈還田結(jié)合減施氮肥可以顯著影響早稻的產(chǎn)量。T1～T3 早稻實際產(chǎn)量分別為6 458.63、6 187.23 和5 846.49 kg/hm2，分別比傳統(tǒng)模式（CK）增產(chǎn)8.04%、3.50%和減產(chǎn)2.21%。

表2 不同處理對早稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

不同處理對早稻其他產(chǎn)量指標(biāo)的影響：CK 穗數(shù)為265.51 穗/m2，T1～T3 處理分別為266.96、248.27 和244.52 穗/m2；其中T1 高于對照，但差異不顯著，T2 和T3 均低于對照，且隨著施氮量的減少，穗數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢，并與對照存在顯著性差異。CK 實粒數(shù)為112.44 個，T1～T3 處理分別為115.42、116.05 和114.31 個，其中T2 最高，各處理間差異不顯著。各處理千粒重差異不大，均未達(dá)到顯著水平。T2 結(jié)實率最高，與對照存在顯著差異。4 組處理中T1 理論產(chǎn)量最高，實際產(chǎn)量也是T1 最高。

2.2 不同處理對晚稻產(chǎn)量的影響

如表3 所示，秸稈還田結(jié)合減施氮肥可以顯著影響晚稻的產(chǎn)量。晚稻T1～T3 實際產(chǎn)量分別為5 338.18、5 322.53 和4 596.23 kg/hm2，比傳統(tǒng)模式（CK）增產(chǎn)4.17%、3.86%和減產(chǎn)10.31%，其中T1 產(chǎn)量最高，T3 較對照產(chǎn)量顯著下降。

表3 不同處理對晚稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

不同處理對晚稻其他產(chǎn)量指標(biāo)的影響：CK 穗數(shù)為247.12穗/m2，T1～T3處理分別為246.65、242.54和228.57 穗/m2，均低于對照組，其中T3 較對照降低7.51%，存在顯著性差異。CK 實粒數(shù)為102.36個，T1～T3 處理分別為106.55、105.73 和108.17 個，其中T3 最高，各處理間差異不顯著；各處理千粒重差異不大，均未達(dá)到顯著水平；T3 結(jié)實率最高，各處理組均與對照存在顯著差異。4 組處理中T1理論產(chǎn)量最高，實際產(chǎn)量也是T1 最高。

2.3 不同處理對水稻田土壤物理性質(zhì)的影響

如表4 所示，秸稈還田可以顯著降低稻田的土壤容重，提高土壤孔隙度。早稻收獲后，T1～T3處理組土壤容重分別較對照降低了14.79%、11.97%和9.86%，土壤孔隙度分別較對照提高了17.06%、13.90%和11.35%；晚稻收獲后，T1～T3 處理組土壤容重分別較對照降低了13.87%、13.14%和8.76%，土壤孔隙度分別較對照提高了14.80%、14.01%和9.33%。表明連續(xù)秸稈還田可以顯著改善土壤物理性質(zhì)。

表4 不同處理對稻田物理性質(zhì)的影響

2.4 不同處理對水稻田土壤養(yǎng)分含量的影響

由表5 可知，持續(xù)性的秸稈還田和減施氮肥可以有效提高稻田的有機(jī)質(zhì)含量，改變土壤的pH，并顯著影響稻田土壤的養(yǎng)分含量。

表5 不同處理對稻田土壤養(yǎng)分變化的影響

早稻收獲后，CK、T1～T3 處理pH 分別為5.32、5.41、5.46 和5.27，其中T2 處理pH 最高，但各處理間差異不大；秸稈還田能顯著提高稻田有機(jī)質(zhì)含量，各處理組有機(jī)質(zhì)含量均高于對照，且有機(jī)質(zhì)含量隨著施用氮肥量的減少而降低。早稻收獲后，各處理土壤全氮含量表現(xiàn)為T1＞T2＞CK ＞T3，達(dá)到顯著水平；土壤堿解氮含量也是T1 最高，與其他處理達(dá)到差異顯著水平，其中T2 處理堿解氮含量低于對照，但差異不顯著；土壤有效磷含量為T3 處理最高，與對照相比，差異顯著；速效鉀含量T1 最高，其次是T3，與對照相比，均差異顯著。

晚稻收獲后，CK、T1～T3 處理pH 分別為5.27、5.19、5.42 和5.34，其中T2 處理pH 最高，但各處理間差異不大；持續(xù)性秸稈還田能顯著提高稻田有機(jī)質(zhì)含量，各處理組有機(jī)質(zhì)含量均高于對照，也高于早稻收獲后有機(jī)質(zhì)含量，且有機(jī)質(zhì)含量隨著施用氮肥量的減少而降低。晚稻收獲后，各處理土壤全氮含量表現(xiàn)為T1＞ CK ＞ T2 ＞ T3，其中T2 和T3 全氮含量低于CK，但T2 和CK 差異不顯著；土壤堿解氮含量也是T1 最高，與其他處理達(dá)到差異顯著水平，其中T2 處理堿解氮含量低于對照，但差異不顯著；各處理組土壤有效磷含量均顯著高于對照，其中T3 處理最高；各處理組土壤速效鉀含量均顯著高于對照，其中T3處理最高。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

3.1.1 秸稈還田結(jié)合減施氮肥對水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響大量的研究表明，秸稈還田條件下，配合適當(dāng)?shù)牡使芾砜梢赃_(dá)到減肥增產(chǎn)的效果[1-4]。高斯倜等[5]的研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田下，適當(dāng)減施氮肥可以增加水稻的結(jié)實率和實粒數(shù)，進(jìn)而影響水稻的產(chǎn)量。袁偉等[6]發(fā)現(xiàn)，減少10%的氮肥配合秸稈還田可以增加雙季稻的穗數(shù)和實粒數(shù)，進(jìn)而增加雙季稻的產(chǎn)量。馬賢超等[7]的研究發(fā)現(xiàn)，減少30%的氮肥配合秸稈還田不影響雙季稻的穗數(shù)、實粒數(shù)和結(jié)實率，雙季稻產(chǎn)量無明顯下降，但秸稈還田下，減少50%的氮肥會顯著降低雙季稻的產(chǎn)量。本試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，秸稈還田條件下，減氮10%可以顯著提高早稻的結(jié)實率，并提高水稻的產(chǎn)量，而對晚稻影響不明顯；而減氮30%沒有明顯降低雙季稻的穗數(shù)、實粒數(shù)和結(jié)實率，實際產(chǎn)量高于對照。

3.1.2 秸稈還田結(jié)合減施氮肥對水稻田土壤物理性質(zhì)的影響土壤容重是分析土壤物理性質(zhì)的主要指標(biāo)，反映了土壤結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣和土壤礦物含量的豐缺[7]。土壤孔隙度是根據(jù)土壤容重計算出來的參考指標(biāo)。降低土壤容重，能夠改善土壤透水透氣性，增加土壤孔隙度，優(yōu)化土壤根際生長環(huán)境，從而有利于作物的生長[8-12]。大量的研究表明，秸稈還田可以有效降低土壤容重，增加土壤的孔隙度。孫國峰等[11]研究發(fā)現(xiàn)，連續(xù)秸稈還田可以有效降低稻田耕地的土壤容重、緊實度和增加土壤毛管的孔隙度。黨昆等[12]比較不同秸稈還田量對土壤容重的影響，發(fā)現(xiàn)秸稈還田量影響土壤容重，且顯著低于不還田土壤。本試驗結(jié)果表明，秸稈還田可以有效降低土壤容重，且隨著施氮量的減少而增加，這可能和秸稈腐熟需要氮肥有關(guān)，氮肥不足會影響秸稈的腐熟，進(jìn)而影響土壤容重[13]。

3.1.3 秸稈還田結(jié)合減施氮肥對水稻田土壤養(yǎng)分含量的影響秸稈中含有大量的有機(jī)物和礦物元素，根據(jù)養(yǎng)分歸還學(xué)說，秸稈還田可以增加土壤養(yǎng)分含量[14]。此外，秸稈還田會增加土壤有機(jī)質(zhì)含量。

汪軍等[15]研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田可以顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，最高可比對照增加13.08%，并顯著增加土壤全氮和速效氮磷鉀養(yǎng)分的含量。趙子婧等[16]的試驗結(jié)果也表明，秸稈還田可以顯著增加土壤的有機(jī)質(zhì)含量15%～24%，并影響土壤的礦物養(yǎng)分含量。本試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，秸稈還田可以顯著提高土壤的有機(jī)質(zhì)含量。并且有機(jī)質(zhì)含量隨著氮肥施用量的減少而降低，這可能和秸稈腐熟分解需要消耗大量的氮肥有關(guān)。秸稈中所含磷、鉀等元素[17]，還田時可以顯著增加稻田土壤速效氮磷鉀養(yǎng)分的含量，而減少10%氮肥試驗組獲得了最好提升土壤養(yǎng)分的結(jié)果。

本次研究中T1 全氮和堿解氮含量高于CK，T2 和T3 全氮和堿解氮含量低于CK。而秸稈配施氮肥減氮10%使得土壤全氮和堿解氮含量增加，原因可能在于減氮10%的土壤中碳氮比更適合微生物生長，張丹等[18]和郭瑞華等[19]的研究發(fā)現(xiàn)，秸稈進(jìn)入土壤后經(jīng)過腐解，外源添加物的進(jìn)入增強了土壤中微生物活性，微生物的礦化固定過程得以增強，秸稈中的碳氮養(yǎng)分在土壤中得到有效的積累；而減氮比例增加使得土壤中氮素減少，降低了土壤有機(jī)質(zhì)的分解速率，使土壤中碳含量增加而氮含量不足，導(dǎo)致微生物被迫固定土壤中的有效態(tài)氮[20]，使得土壤全氮和堿解氮含量減少。

此外，土壤的pH 也是影響土壤肥力的重要指標(biāo)。有研究表明，秸稈還田會降低土壤pH[21-22]。祁君鳳等[17]和高斯倜等[5]的研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田對土壤pH 影響不明顯。本試驗結(jié)果顯示，雙季秸稈還田配合減施氮肥不會顯著影響土壤的pH。

3.2 結(jié)論

持續(xù)性的秸稈還田和減施化肥可以有效提高稻田的有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤孔隙度、改變土壤的pH，并顯著影響稻田土壤的養(yǎng)分含量。減氮30%沒有明顯降低雙季稻的穗數(shù)、實粒數(shù)和結(jié)實率，實際產(chǎn)量高于對照，但土壤有效氮含量低于對照，而減少10%氮肥產(chǎn)量最高，土壤有效氮含量也高于其他處理。所以在海南文昌，秸稈還田條件下，減少10%氮肥施用，對雙季稻具有較好的減肥增產(chǎn)結(jié)果。