麥秸還田條件下氮肥調控對水稻生長及土壤養分的影響

趙永平

(長江大學農學院，湖北 荊州 434025；湖北省棗陽市土肥站，湖北 棗陽 441200)

田應兵

(長江大學農學院，湖北 荊州 434025)

麥秸還田條件下氮肥調控對水稻生長及土壤養分的影響

趙永平

(長江大學農學院，湖北 荊州 434025；湖北省棗陽市土肥站，湖北 棗陽 441200)

田應兵

(長江大學農學院，湖北 荊州 434025)

[摘要]采用田間試驗方法，研究了麥秸還田條件下氮肥調控對水稻生長、產量及土壤養分的影響。結果表明，麥秸還田處理的水稻株高小于常規留茬處理，且株高隨施氮量的增加而增大。麥秸還田能顯著增加水稻的有效穗數、穗粒數和千粒重，麥秸還田條件下基肥+分蘗肥+拔節肥的氮肥調控模式的增產效果優于基肥+分蘗肥模式。麥秸還田能顯著增加土壤有機質、氮和緩效鉀的含量，減少速效鉀的損耗量。

[關鍵詞]麥秸還田；氮肥調控；水稻；土壤養分

氮(N)是作物生長發育的必需營養元素，也是作物產量最重要的養分限制因子，但農田土壤卻普遍缺氮，農業生產者為獲得高產，投入氮肥成為必要途徑。發展中國家糧食的增產作用55%以上歸功于化肥的使用，其中氮素又起了至關重要的作用，合理使用氮肥的增產貢獻率可達40%～45%左右[1，2]。但過高的氮肥施用量不能帶來相對等的產量增加值，除了被植株吸收的那一部分外，多余的部分會通過淋溶、固定、揮發等途徑損失掉[3～6]，如太湖流域通過稻田輸入湖泊的氮量占輸入湖泊總氮量的7%～35%[7]。且過量的氮素供應還會導致作物徒長、易倒伏以及病蟲害增加，同時造成作物對肥料的奢侈吸收而不能有效地轉化到籽粒中[8]，導致籽粒充實度降低。

我國秸稈資源豐富，各類型秸稈均含有一定數量的氮、磷、鉀養分。秸稈還田作為秸稈利用的一種重要方式，既可以避免資源浪費和環境污染[9]，又可以提高土壤的養分水平，改善土壤結構和理化性狀，優化農田生態環境，維持作物高產[10]。秸稈還田條件下配合氮肥使用，會改善土壤與作物體內氮素之間的轉化，提高氮肥利用率[11]。

關于氮肥用量對水稻產量及其構成要素的影響以及秸稈還田對土壤養分元素的影響已有大量研究，但將秸稈還田和氮肥用量結合起來研究其對水稻生長及土壤養分影響的報道尚不多見。本研究旨在探討秸稈還田條件下，不同氮肥用量分配對水稻產量及其構成要素和土壤養分狀況的影響，為區域麥秸還田水稻氮肥的合理施用提供科學依據。

1材料與方法

1.1試驗處理和田間設計

試驗地點位于湖北省棗陽市南城后湖村(東經112°42′04″，北緯31°59′24″)，供試土壤為黃棕壤性水稻土，質地中壤。土壤理化性質見表1。

表1　供試土壤的理化性質

試驗采用隨機區組設計，共設5個處理，分別為T1S0(氮11kg/667m2，基肥∶分蘗肥∶拔節肥比為6∶3 ∶2，常規留茬)、T1S1(氮11kg/667m2，基肥∶分蘗肥∶拔節肥比為6∶3 ∶2，麥秸400kg/667m2)、T2S0(氮11kg/667m2，基肥∶分蘗肥∶拔節肥比為8∶3 ∶0，常規留茬)、T2S1(氮11kg/667m2，基肥∶分蘗肥∶拔節肥比為8∶3 ∶0，麥秸400kg/667m2)、T3S1(氮13kg/667m2，基肥∶分蘗肥∶拔節肥比為8∶3 ∶2，麥秸400kg/667m2)，3次重復。小區面積20m2，小區間用寬30cm、高30cm的土埂隔開，上覆蓋薄膜，防止串水串肥。同時整個試驗區外圍用土埂圍起，與保護行隔離，有獨立的灌/排水溝，防止保護區肥水串進試驗各小區。其中麥秸還田各處理均添加秸稈腐熟劑，用量為2kg/667m2，腐熟劑同秸稈一起翻壓施用，灌水7～10cm泡田。肥料具體運籌見表2。

表2　各處理肥料用量及運籌方式

1.2栽培、施肥與管理

4月18日播種(旱育秧)。大田于5月29日旋耕機械整田，5月30日劃小區，筑埂、覆膜(防止串水串肥)、施肥。6月1日栽插，株行距為16.5cm×25cm，每667m2栽插1.5萬蔸左右。

5月30日按試驗方案分區施入氮肥，用菜扒耖勻，6月6日追施分蘗肥，7月11日 追施T1S0、T1S1、T3S1穗肥。磷、鉀肥做基肥一次性施入。供試肥料品種分別為尿素(含N 46%)、過磷酸鈣(含P2O514%)、氯化鉀(含K2O 60%)。

水稻生長期病蟲害防治與水分管理同大田。

1.3考種與數據處理

在水稻成熟期時每小區隨機選取3個1m2面積進行室內考種。采用Microsoft Excel和SPSS 20.0 軟件進行相關的統計分析。

2結果與分析

2.1麥秸還田與氮肥調控對水稻株高及穗長的影響

由表3可知，常規留茬處理T1S0和T2S0的株高值相對較大，與麥秸還田處理T1S1、T2S1和T3S1相比，其株高差異達到了顯著水平，說明常規留茬比麥秸還田能夠顯著促進水稻的營養生長。同為常規留茬處理，T2S0的株高值略高于T1S0，表明在水稻的氮肥運籌中，基肥用量較大時有利于水稻株高的增加。而在同為麥秸還田的處理中，株高值的大小順序為T3S1>T2S1>T1S1，說明施氮量越大，水稻的株高值也越大。此外，從表3也可以看出，所有處理的穗長差異均不顯著。

表3　秸還田與氮肥調控對水稻株高及穗長的影響

注：同列數字后不同小寫字母表示差異達顯著水平(P<0.05)。表4～6同。

2.2麥秸還田與氮肥調控對水稻產量構成的影響

由表4可知，麥秸還田處理T1S1、T2S1和T3S1的有效穗數值相對較大，與常規留茬處理T1S0和T2S0相比，其有效穗數值差異達到了顯著水平，說明麥秸還田比常規留茬能夠顯著增加水稻的有效穗。同為常規留茬處理，T1S0的有效穗數值略高于T2S0，表明在水稻的氮肥運籌中，氮肥后移有利于水稻有效穗的增加。而在同為麥秸還田的處理中有效穗數值的大小順序為T3S1>T1S1>T2S1，說明施氮量越大，水稻的有效穗數值越大，但氮肥后移有明顯促進作用。

表4數據還顯示，氮肥運籌處理T1Sx的穗粒數值相對較大,T2Sx次之，T3Sx最小，且三者穗粒數差異達到顯著水平，說明基肥∶分蘗肥∶拔節肥=6∶3 ∶2的氮肥調控模式最利于水稻穗粒數的增加，基肥∶分蘗肥∶拔節肥=8∶3 ∶0的氮肥調控模式效果居中，而基肥∶分蘗肥∶拔節肥=8∶3 ∶2的氮肥調控模式效果最差。在相同氮肥調控處理下水稻穗粒的大小順序分別為T1S0>T1S1和T2S0>T2S1，說明常規留茬比秸稈還田處理更有利于水稻穗粒數的增加。在所有處理中，高量氮肥處理(T3S1)的穗粒數是最低的，說明穗粒數隨著氮肥施用量的增加呈減少趨勢。

從表4還可看出，處理T3S1結實率最低，與其他各處理比較結實率差異達顯著水平。說明在水稻在生長過程中氮肥量越大，空癟粒增加，結實率下降。麥秸還田下所有處理的千粒重均顯著高于常規留茬處理，說明秸稈還田比常規留茬更有利于水稻千粒重的增加。

表4　麥秸還田與氮肥調控對水稻產量構成的影響

2.3麥秸還田與氮肥調控對水稻產量的影響

表5 數據表明，T1S1的產量顯著高于T1S0，說明在氮肥運籌相同情況下，秸稈還田比常規留茬更能提高產量；同為常規留茬處理，T1S0的產量高于T2S0，說明施用等量氮肥時，基肥+分蘗肥+拔節肥比基肥+分蘗肥的氮肥調控方式更能提高水稻產量；同為秸稈還田處理的產量高低順序為T1S1>T2S1>T3S1，且T1S1的產量顯著高于T2S1和T3S1，說明秸稈還田條件下，等量施氮時基肥+分蘗肥+拔節肥的氮肥運籌方式(T1S1)的增產效果優于基肥+分蘗肥方式(T2S1)，而在相同的氮肥運籌方式下，適量施氮處理(T1S1)的增產效果優于高量施氮處理(T3S1)。

表5　麥秸還田與氮肥調控對水稻產量的影響

2.4秸稈還田與氮肥調控對土壤養分的影響

從表6可知，與試驗前相比，所有處理的土壤pH呈上升趨勢但均未達差異顯著水平，說明秸稈還田與常規留茬對土壤pH影響不大；有機質與全氮含量均顯著增加，說明秸稈還田與常規留茬都能顯著提高土壤有機質與氮素含量，但較之常規留茬，秸稈還田處理更能促進土壤有機質含量的增加，更有利于土壤有機質的提升。

表6數據還表明，所有處理的速效鉀含量比試驗前均顯著減少。但麥秸還田處理(T1S1、T2S1和T3S1)的速效鉀值減少量又顯著小于常規留茬處理(T1S0和T2S0)，說明麥秸還田比常規留茬能夠顯著減少土壤速效鉀的損失。與試驗前比較，秸稈還田處理的緩效鉀含量顯著增加，而常規留茬處理的緩效鉀含量則顯著降低，表明秸稈還田能提高土壤緩效鉀含量。

表6　麥秸還田與氮肥調控下的土壤養分變化

3討論

3.1麥秸還田與氮肥調控對水稻生長的影響

麥秸還田對水稻生長具有明顯影響。本研究結果表明，水稻株高隨著基肥用量增加而增加。麥秸還田下水稻株高小于常規留茬處理，主要原因在于麥秸的碳氮比較高，在水稻生長前期，易發生土壤微生物與水稻爭氮的現象，因此水稻前期生長受到抑制，中后期隨著麥秸的腐爛分解釋放出大量養分以及水稻吸收功能的增強，這種影響隨之減弱。有研究認為麥秸還田往往是一次性投入，其分解過程中釋放的養分尤其是氮素容易受到淋洗、徑流、下滲等[12]環境因素的影響，由此引起的氮素損失量可能較大。因此，秸稈還田也要考慮其副作用如化感、爭氮[13}[14]。秸稈還田過程中產生的上述問題有待進一步的研究與探討。

3.2麥秸還田與氮肥調控對水稻產量的影響

麥秸還田的增產原因較為復雜。李勇等[15]認為秸稈全量還田主要是通過增加水稻有效穗數實現增產，并提高水稻結實率和成穗率；汪軍等[16]認為秸稈還田下氮肥用量對水稻產量有顯著影響。過高氮肥用量可以增加水稻分蘗，但導致水稻早衰，降低水稻成穗率；水稻結實率與千粒重均隨著氮肥用量的增加而顯著下降。本研究結果表明，麥秸還田S1T1處理組合下(氮11kg/667m2，基肥∶分蘗肥∶拔節肥比為6∶3 ∶2，麥秸400kg/667m2)水稻產量最高。較之麥秸常規留茬(TxS0)和高氮處理，麥秸還田后，水稻生長前期雖然會因臨時性缺氮而減少分蘗數，但中后期由于麥秸腐爛分解出許多有機物質和礦物質而促進水稻生長,使水稻成穗率增加，水稻生長前期株高、分蘗略低，但后期無效分蘗減少、空癟粒減少，提高了穗粒數與千粒重，最終表現為產量增加，這與前人的研究結果一致。但也有部分減產的報道，這可能與麥秸還田方式和氮磷鉀肥施用有關。另外也有研究[17～19]表明耕作方式也是導致減產的原因，隨著連年免耕栽培，減產明顯。

3.3麥秸還田與氮肥調控對土壤養分的影響

關于秸稈還田與氮肥調控對土壤養分的影響，馬力等[17]認為，秸稈可以促進紅壤水稻土氮素的積累，其主要影響0～20cm土層，而化肥和秸稈配合施用作用更明顯；李繼福等[20]認為秸稈還田鉀素可不同程度地替代部分化學鉀肥的施用；孫星等[11]、張雅潔等[21]認為秸稈還田可以增加有機質、全氮和有機氮含量，且配施化肥使土壤有機氮和全氮的增加效果尤為明顯。本研究結果顯示，秸稈還田對土壤pH的影響不大，但減少了土壤速效鉀含量的損失，能顯著提高土壤有機質、全氮和緩效鉀的含量。這與前人研究結論相似。但關于秸稈還田對土壤養分的固定與再吸收等方面的影響，還需要進一步的研究。

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[收稿日期]2016-01-04

[基金項目]湖北省自然科學基金項目(2011CDB011)。

[作者簡介]趙永平(1991-)，男，碩士生，研究方向為土壤肥力與培肥。通信作者：田應兵，yingbt@sina.com。

[中圖分類號]S147.3

[文獻標識碼]A

[文章編號]1673-1409(2016)15-0001-05

[引著格式]趙永平,田應兵.麥秸還田條件下氮肥調控對水稻生長及土壤養分的影響[J].長江大學學報(自科版) ，2016，13(15)：1～5.