寒地稻草還田對土壤養分和水稻產量的影響

摘要：通過田間小區試驗，研究寒地稻草還田對土壤養分含量和水稻產量的影響。結果表明，不同還田量處理的土壤養分含量與對照相比沒有顯著差異，但增加還田量利于土壤養分含量的增加；還田量４．５ ｔ／ｈｍ２和還田量９．０ ｔ／ｈｍ２的處理在水稻產量、有效穗數、千粒重等方面與對照的差異不顯著（還田量４．５ ｔ／ｈｍ２并配施純氮45 kg/hm2的處理除外）。在寒地稻草還田中以還田量９．０ ｔ／ｈｍ２并配施純氮１３５ ｋｇ／ｈｍ２的產量最高。

關鍵詞：寒地；水稻；稻草還田；土壤養分；產量

中圖分類號：Ｓ１４１．４；Ｓ１５１．９；Ｓ５１１．０６２ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０11）09－1756-03

Effect of Rice Straw Incorporation on Soil Nutrient and Rice Yield in Frigid Zone

ＳＨＡＮ Ｔｉ－ｂｏ１，ＹＡＮＧ Ｌｉｎｇ２，ＭＵ Ｙｏｎｇ－ｈｏｎｇ１，ＷＡＮＧ Ａｎ－ｄｏｎｇ１，ＫONG Ｙｕ１，ＳＵＩ Ｙａｎｇ－ｈｕｉ１

（１．Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｌａｎｄ－ｒｅｃｌａｉｍａｂｌｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ｏｆ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， Ｒｉｃｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｊｉａｍｕｓｉ １５４０07， Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ， Ｃｈｉｎａ；

２． Ｂａｏｑｕａｎｌｉｎｇ Ｂｒａｎｃｈ，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｇｒｅａｔ Ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｗｉｌｄｅｒｎｅｓｓ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ Ｃｏ． Ｌｔｄ， Ｈｅｇａｎｇ １５４２１１， Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｒｉｃｅ ｓｔｒａｗ incorporation ｏｎ ｓｏｉｌ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ａｎｄ ｒｉｃｅ ｙｉｅｌｄ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｕｓｉｎｇ Ｋｅｎｄａｏ １２ ａｓ ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｔｈｒｏｕｇｈ ｆｉｅｌｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ． Ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ in ｓｏｉｌ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｒｉｃｅ ｓｔｒａｗ ｒｅｍｏｖａｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｉｃｅ－ｓｔｒａｗ incorporation ｔｒｅａｔｍｅｎｔ， ｂｕｔ ｔｈｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌ ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ of ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｒｉｃｅ ｓｔｒａｗ returned． Ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ａｍｏｎｇ ｔｈｅ ｒｉｃｅ ｓｔｒａｗ incorporation ｏｆ ４．５ ｔ/ｈｍ２， ｒｉｃｅ ｓｔｒａｗ incorporation ｏｆ ９.0 ｔ/ｈｍ２ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｉｃｅ ｓｔｒａｗ ｒｅｍｏｖａｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｉｎ ｐａｎｉｃｌｅｓ， １ ０００－ｇｒａｉｎ ｗｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｇｒａｉｎ ｙｉｅｌｄ． Ｔｈｅ ｒｉｃｅ ｓｔｒａｗ incorporation ｏｆ ９.0 ｔ/ｈｍ２ ｐｌｕｓ １３５ ｋｇ ｐｕｒｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ conduced the highest yield and ｗａｓ ａｄｅｑｕａｔｅ ｔｏ ｂｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｆｒｉｇｉｄ ｚｏｎｅ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｆｒｉｇｉｄ ｚｏｎｅ； ｒｉｃｅ； ｒｉｃｅ ｓｔｒａｗ incorporation； ｓｏｉｌ ｎｕｔｒｉｅｎｔ； ｙｉｅｌｄ

秸稈還田是當前乃至今后秸稈資源利用的主要方式，是促進農業可持續發展的有效措施。已有大量研究表明，秸稈還田能促進土壤有機質積累、改善土壤結構、減緩地力衰竭、增加作物產量［１－６］、提高耕層速效氮含量［７］、引發土壤氮礦化的正激發效應、增加土壤微生物數量［８－１０］。目前已有學者對秸稈還田的方式、時間、數量、翻壓程度和病蟲害防治等方面進行了大量研究［１１－１４］，基本明確了秸稈還田對作物生長發育和產量形成的影響以及對改良土壤的重要作用。目前秸稈還田試驗基本是在活動積溫較高的地區開展的，由于寒地水稻生育期短，活動積溫少，呈現前期升溫慢、中期高溫時間短、后期降溫快的特點。本研究通過田間小區試驗，研究寒地稻草秸稈還田對土壤養分含量和水稻產量的影響，旨在為寒地水稻秸稈合理利用提供科學依據。

１材料與方法

１．１供試水稻

供試水稻為黑龍江省農墾科學院水稻所育成的水稻品種墾稻１２。

１．２田間設計

試驗于２００９～２０１０年生長季在黑龍江省農墾科學院水稻所試驗基地進行。田間小區試驗為裂區設計，３次重復，小區面積３０ ｍ２。供試土壤理化性質見表１。

試驗設Ａ、Ｂ兩個因素，Ａ因素為風干稻草秸稈還田量，設Ａ１ ４．５ ｔ／ｈｍ２、Ａ２ ９．０ ｔ／ｈｍ２二個水平，Ｂ因素為按秸稈量配施氮肥量，設Ｂ１ １．０％、Ｂ２ １．５％、Ｂ３ ２.0％三個水平配施純氮，對照為常規氮磷鉀施肥區、無秸稈；各處理配氮量見表２。處理稻秸為秋季施用翻埋，粉碎長度為１０～１５ ｃｍ，氮肥按處理用量各區不同，施用方法按基肥∶蘗肥∶穗肥為４∶５∶１的比例施用，蘗肥在插秧返青后施用，穗肥在倒數２葉長出一半左右時施用；磷肥（Ｐ２Ｏ５）４５ ｋｇ／ｈｍ２，全作基肥；鉀肥（Ｋ２Ｏ）４５ ｋｇ／ｈｍ２分基肥、穗肥兩次施入，每次施入量各占總量的一半。田間管理同一般生產田。

１．３測定項目與方法

土壤理化分析：供試土壤分別于２００９年春季和秋季收獲后取樣，測試方法參照文獻［１５］。

考種與計產：成熟期各小區取５穴用于考種，測定每穗粒數、結實率和千粒重。各小區實收１ ｍ２計產，３次重復。

２結果與分析

２．１秸稈還田對土壤養分的影響

土壤有機質是土壤中最活躍的部分，是土壤肥力的基礎。由表３可知，不同秸稈還田后，有機質含量與對照相比均未達到顯著差異；同樣速效氮、磷和鉀含量也未達到顯著差異。但還田量為９．０ ｔ／ｈｍ２的處理的土壤有機質、速效氮、速效磷含量平均值均高于還田量為４．５ ｔ／ｈｍ２的處理，說明寒地水稻秸稈還田有利于土壤養分的積累。

２．２不同處理對水稻產量及產量構成因素的影響

由表４可知，從產量來看，各處理與對照均未達到顯著差異，但從還田量來看，產量有隨還田量增加而提高的趨勢，且需配施適宜的氮量，以Ａ２Ｂ２處理的產量為最高。從經濟性狀看，在同一還田量情況下，每公頃的有效穗數有隨施氮量的增加而提高的趨勢；不同還田量處理的平均有效穗數與對照相比，表現為ＣＫ＞Ａ２＞Ａ１，這是由于還田初期土壤碳氮比較高，秸稈在腐解過程中微生物與植株爭氮所致。每穗粒數以還田量為９．０ ｔ／ｈｍ２的處理較高，平均每穗粒數為８６粒，其中以Ａ２Ｂ３處理的最多，為８９粒，比對照多１０粒，但與對照差異未達到顯著水平；還田量４．５ ｔ／ｈｍ２的處理每穗粒數較低，平均每穗粒數為７２粒，其中Ａ１Ｂ３處理的最少，為７０粒，與對照差異達到顯著水平。結實率以還田量４．５ ｔ／ｈｍ２的處理較高，平均值為８４％，與對照差異達到顯著水平；還田量９．０ ｔ／ｈｍ２的處理與對照相比，平均結實率差異不大，只有Ａ２Ｂ３處理的最少，為６９％。不同處理的千粒重與對照相比均未達到顯著差異。

３討論

土壤有機質是土壤質量的核心，也是營養元素生物地球化學循環的主要組成部分，其質量和數量影響著土壤的物理、化學和生物特征及其過程，影響和控制著植物初級生產量，是土壤質量評價和土地可持續利用管理中必須考慮的重要指標。土壤有機質含量降低，引起土壤肥力、持水能力下降，侵蝕作用增強，同時導致溫室氣體排放量增加。秸稈還田最根本的作用是增加土壤的有機質含量。郝建華等［１６］研究表明，麥秸全量還田后土壤速效鉀和有機質含量僅增加８％和５％左右，而吳婕等［１７］、勞秀榮等［1］則認為這兩種土壤養分含量可增加１０％以上。本研究結果表明，不同秸稈還田量處理的有機質含量與對照相比，均未達到顯著差異，同樣，速效氮、磷和鉀也未達到顯著差異；這可能是由于還田年數少所致，另外寒地微生物分解秸稈的能力要比在同等植被條件下高溫地區的土壤中大大降低。但在相同溫度條件下，秸稈還田量越大，其有機質含量相應增加，即其碳匯能力越大，越有利于土壤養分的積累。

周江明等［１３］研究指出，水稻的有效穗數與還田量呈現負相關關系，隨著還田量的提高，有效穗數減少。在還田量為２．２５ ｔ／ｈｍ２時的有效穗數最高，還田量超過２．２５ ｔ／ｈｍ２時，有效穗數呈降低的趨勢。有學者在河北研究土壤有機質分解與累積特征時得出，年秸稈還田１５．０ ｔ／ｈｍ２時的作物產量最高，有機質積累最多。也有人認為，秸稈的適宜還田量為２．２５ ｔ／ｈｍ２，同時配合施用９５ ｋｇ／ｈｍ２標準氮肥，效果更好。本研究結果表明，秸稈還田量９．０ ｔ／ｈｍ２處理的平均產量最高，說明秸稈大量還田配施氮肥促進了水稻產量的提高，增產優勢比半量還田更明顯。同時發現，秸稈還田前期適當增大氮肥的施用比例，有利于降低土壤碳氮比，促進秸稈的礦化分解，防止微生物爭氮帶來不利影響。本研究還發現，秸稈還田初期，在淹水條件下會產生大量的有機酸、硫化氫等還原性物質，使土壤酸度增加，通氣狀況變差，致使水稻前期生長差，因此應采取淺水間歇灌溉。有關秸稈還田量對產量及產量構成因素這一問題的綜合研究還有待深入。

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