秸稈還田、有機肥以及化學氮肥對稻田耕地質量和水稻產量的影響

繆辰　許愛霞　于倩倩　宋亞

[摘 要] 為解決秸稈還田和有機肥在稻田施用效果的問題，于2013年在姜堰雙徐農場開展秸稈還田、施用有機肥以及氮肥與以上配施對耕地地力和稻田生態系統活力影響的研究，結果表明：稻田生態系統需要大量的氮肥投入，所以氮肥+秸稈+有機肥處理的水稻產量最高，其配合施用顯著提高每畝穗數和穗粒數，產量達656.3 kg/畝，相對純化學肥料增產顯著。秸稈還田+有機肥+無機氮肥配施對土壤養分的提高效果比單施秸稈更為明顯，其中收獲期土壤堿解氮、有效磷、速效鉀相對單施化肥處理分別提高31.3%、27.2%和10.3%。秸稈還田以及有機肥的投入為土壤提供了大量的碳源和腐殖質，不同程度的影響土壤細菌、放線菌和真菌的數量，其與化學氮肥的配合施用顯著提高細菌數量，為土壤有機質的分解和礦化提供能量和動力，提高了養分循環利用效率。

[關鍵詞] 秸稈還田 耕地地力 土壤養分 有機肥 微生物

[中圖分類號] S14 [文獻標識碼] B [文章編號] 1003-1650 （2015）11-0167-03

近年來，秸稈產量隨著糧食等農作物產量的不斷提高而增加，傳統的秸稈利用方式逐漸被弱化和淘汰，大量剩余秸稈的處理成為農業生產環境中凸顯的問題[1]，一些農民采取了最簡單的處理方式—焚燒或隨意堆棄，不僅浪費了寶貴的養分資源，而且造成了大氣污染、火災和引發交通事故等社會、經濟和生態問題[2，3]。隨著國家和政府對秸稈資源利用現狀的關注，秸稈還田也逐漸被農民所接受，但秸稈主要由纖維素、半纖維素和木質素三大部分組成，C/N一般為60～80左右，使秸稈在土壤中難以被微生物分解[3-5]。因此秸稈還田要配施一定比例的化學氮肥以調解土壤C/N比，加速秸稈分解、腐熟過程，以保證土壤全期的肥力[6]。另一方面，隨著人們對畜禽肉產量需求的增大，畜禽糞便的處理也成為一個難題，為有效利用這些糞便資源，將其轉為有機肥料是個很好的選擇，但是農民對于有機肥的施用方法和用量缺乏一定的技術指導，有盲目使用的情況[3，5]。現有文獻對水稻生態系統施用有機肥、有機肥與秸稈配合施用等情況對環境因子的影響方面的研究少之又少，本文通過研究秸稈還田以及有機肥與化肥配施對耕地質量和當地水稻產量的影響，旨在提出相對合理得施用方法和用量，對推廣當地農作物秸稈還田提供一定的理論指導。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于2013年5月-10月在姜堰雙徐農場開展大田試驗，土質為中粘壤土，地力中等、平衡，前茬為小麥。試驗設秸稈還田、有機肥和氮肥3因素，根據可行的配比和用量共設置了6個處理（如表1）。試驗考慮充分利用秸稈資源，故依當地小麥畝產400Kg，并考慮根莖殘茬而折算秸稈還田量設定為400Kg/畝；化學氮肥用量按當地水稻高產需求以19 N Kg/畝設計。小區面積40m2試驗，小區間土埂塑膜包裹，單灌單排，4次重復，隨機排列。還田的麥秸經切碎3-5cm段后于7cm左右深埋。氮肥為尿素，其中基蘗肥：蘗肥：穗肥比為4：3：3，基肥在耕翻施用，蘗肥在移栽后7天施用，穗肥在倒4、倒3葉各施一半。有機肥為江蘇滋龍生物科技有限公司生產的“滋龍”牌有機肥（總養分≥6%，有機質≥40%），全部基施。磷、鉀肥統一基施，施用量為過磷酸鈣40Kg/畝（含P2O512%）、氯化鉀10Kg（含K2O 60%）。水稻于5月7日育苗，6月20日移栽，移栽葉齡期為7葉期，栽插行株距27×15cm。除草除蟲等措施視農情而定，水稻品種為淮稻5號。

1.2 測定項目

于成熟期前10天普查小區穗數，每個小區普查100穴，折算成畝穗數。然后按照平均莖蘗數取有代表性的水稻10穴，考察穗粒結構，并計算理論產量。成熟期每小區收獲100穴正常植株，單獨脫粒、曬干，計算實產。采用稀釋平板法測定測定成熟期土壤的微生物（包括細菌、放線菌、真菌）的量[7]。在水稻生長的五個時期（分蘗期、拔節期、孕穗期、灌漿期、成熟期）用五點取樣法取土樣，取樣深度為20cm，放置冰箱保存。測定五個時期土樣的堿解氮、有效磷和速效鉀。

2 結果與分析

2.1 不同處理對產量及其結構因素的影響

秸稈還田及有機肥配施對水稻有一定的增產效果。從表1結果看，N+ST+OM顯著增加水稻產量，最高達656.3 kg/畝，相對CK增產72.9%。相對N處理的603.5 kg/畝增產8.7%。而化肥和秸稈配施（N+ST）相對單施化肥（N）產量也有增加，但是不顯著，而且增幅沒有N+ST+OM大。從產量結構來看，氮肥與秸稈或有機肥配施處理的畝穗數最高，最高的為三者配施24.7萬穗/畝，單秸稈還田或有機肥因為氮投入量相對較小，影響水稻分蘗。CK，ST以及OM三個處理因為分蘗少，故其具有空間優勢，結實率以及千粒重都要顯著高于其他三處理。

2.2 不同處理對土壤速效養分的影響

對土壤堿解氮的影響結果表明（表2），同一生長時期測定結果的堿解氮含量均隨著實際供氮量的增加而增加，即總體表現為CK

由表3可以看出，隨著時間的推移，各處理土壤有效磷含量均呈下降的趨勢，無論秸稈還田還是無機氮肥均可增加土壤有效磷的含量，各處理在各個生育期的有效磷含量均高于空白，并呈顯著差異。但是OM處理的有效磷含量基本沒有顯著增加，可能肥料本身的磷含量就較少的原因。不同生長時期有效磷含量最高的均為N+ST+OM處理，分蘗期時達到21.3mg/kg，其相對純N處理高37.4%，到了成熟期，N+ST+OM處理的有效磷仍然有1.4 mg/kg，相對純N處理（其與CK值相同，均最低）高27.2%，差異極其顯著。但是其他施肥處理之間的數值雖然有一定的變動但是并沒有顯著的差異。

由表4可以看出，各處理土壤速效鉀含量均隨著時間推移而下降。總體而言不施肥的CK處理速效鉀含量最低，ST和OM因為秸稈和有機肥本身帶有大量的鉀元素，其在水稻生長初期迅速釋放出來供作物吸收利用。由成熟期速效鉀的數據可以看出，ST處理速效鉀含量比CK增加196.8%，增施無機氮肥可增加土壤速效鉀的含量（N+ST、N+ST+OM），各處理在各個生育期的速效鉀含量均高于空白，但無機氮肥和秸稈的疊加的協同增加土壤速效鉀的作用卻不明顯，從成熟期來看，對于土壤速效鉀提高的大小順序為N+ST+OM>OM>N處理，各處理間差異均達顯著水平，可見秸稈還田配施有機肥和無機肥更有利于土壤速效鉀含量的積累。

2.3 不同處理對土壤微生物的影響

秸稈還田和有機肥的投入顯著增加水稻根際和非根際土壤中細菌數量，兩者與氮肥配施效果更顯著。而從不同部位土壤的細菌數量看，根際土的細菌數量增幅更大。細菌數量最大的處理為N+ST+OM，其根際土和非根際土的微生物數量相對CK分別增加209%和135%。從不同處理對土壤真菌數量的影響看，ST處理可以增減真菌數量，而OM處理似乎有降低真菌數量的作用，有秸稈的處理均表現為非根際土壤大于根際土壤，無秸稈的處理則為根際土大于非根際土。放線菌的變化趨勢與細菌相思，均表現為秸稈和有機肥投入后放線菌數量顯著增加，不過在低肥料投入時根際土的數量高，高肥料量時非根際土的數量大。

3 討論

作物秸稈作為一種重要的有機肥，含有大量的碳、氮、磷、鉀等營養元素，秸稈還田后，經過腐解會增加土壤養分含量，供作物生長需要，對作物生長發育有促進作用。在本試驗的施肥水平下從本文的研究結果看，秸稈還田與有機肥和化學氮肥配施可以提高水稻的產量，但是單獨的秸稈還田或者單獨施用有機肥對于產量的提高沒有顯著效果，相對高產措施的化學氮肥施用顯著減產，主要原因是秸稈全量還田以及有機肥單獨施用的處理，其提供的氮量相對太少，不利于水稻前期生長，尤其是導致水稻分蘗數的顯著降低，最終導致減產。所以無論是秸稈還田，還是有機肥施用，在提供充足量的同時，都要與無機化學氮肥配合施用效果才好。這與目前的研究結果基本一致，馬宗國等認為秸稈還田表現為前期抑制水稻生長，中后期促進水稻生長，可能是由于秸稈還田后，麥秸經水泡發酵，分解產生一些對水稻生長不利的物質，如各種有機酸和CO2，初期會抑制水稻幼苗生長，但是由于夏季溫度較高，秸稈很快會被腐解向土壤釋放養分，在水稻生育后期土壤堿解氮含量得到顯著提高，從而提供水稻營養生長和生殖生長所需營養物質。

經過一季秸稈還田后，不同處理土壤主要的養分含量均大于對照不還田，尤其對土壤速效氮和速效鉀含量提高作用最顯著，單施秸稈和有機肥的處理分蘗期土壤堿解氮的含量少，但是到了拔節期堿解氮略有升高，可能就是前期有機質等資源釋放速度慢的原因。另一方面又因為小麥秸稈C/N較高，還田初期為了滿足微生物對氮素的需求，微生物和植株會競爭氮素養分，導致土壤C/N 失衡。秸稈翻耕速效鉀在水稻生長前期含量相當高，但隨著時間的推移，一直處于快速下降狀態。主要還是因為秸稈中的鉀釋放速度很快，容易被植物吸收利用。

周文新等研究了不同秸稈還田量對土壤微生物群落功能多樣性的影響，發現秸稈還田增加了土壤細菌數量。陳冬林等研究發現了秸稈還田量對土壤微生物活度的影響在不同耕作方式下表現不同，耕翻條件下土壤微生物活度高，而少免耕條件下相對較弱。這些研究結果都說明土壤微生物數量和活性受到了秸稈還田量等因素的影響，本試驗也證明了這一點，秸稈和有機肥均顯著增加了土壤的細菌數量。但是對于根際和非根際的微生物數量的影響又有不同的趨勢，可能與根系分泌物的種類以及根系微環境等有關。

近年來，農作物秸稈已成為農村面源污染的新源頭。大量的作物秸稈在田間焚燒，造成嚴重的大氣污染等問題。究其原因還是缺乏完善的秸稈還田技術。在數量把握不當或翻壓質量不好的情況下，秸稈還田反而會表現出不利影響。故此，解決秸稈適宜還田量、秸稈與無機化肥的配比以及高效的秸稈還田方式至關重要。本文研究結果為當地適宜小麥秸稈還田量的確定提供了一定的理論指導，同時也為提高土壤地力水平和改善環境提供對應的數據支持。本研究僅僅是一年的大田研究結果，數據說服力略顯單薄，但是隨著處理年限的增加（即長期秸稈全量還田），其對水稻產量以及耕地地力水平的持續影響的數據對于建立優質、高效、生態的作物輪作體系具有重要意義。

參考文獻

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作者簡介：繆辰（1982-），男，江蘇泰州姜堰區人，農藝師，從事土壤肥料新技術試驗示范推廣和生態農業工作。