秸稈腐解劑對麥秸腐解速率及水稻產量的影響

胡宇容+陳留根+郭智++周煒+朱普平

摘要：設麥秸不還田（1）、麥秸全量還田（2）、麥秸還田且施用4種秸稈腐解劑（T1～T4）6個處理，研究秸稈腐解劑對麥秸稈腐解動態和水稻生長的影響。結果發現，麥秸還田24 d后，施用腐解劑能夠提高小麥秸稈的腐解率，并且在麥秸稈全量還田條件下施用秸稈腐解劑能夠顯著促進小麥秸稈中氮的釋放；在插秧30 d后，腐解劑能夠顯著促進磷的釋放，但降低了水稻有效穗數、結實率、水稻產量，減產幅度達1.8%～7.1%；麥秸全量還田處理（2）能提高水稻的有效穗數、結實率、千粒質量、水稻產量。

關鍵詞：麥秸還田；秸稈腐解率；秸稈腐解劑；養分釋放；結實率；微生物；水稻產量

中圖分類號： S216.2；X712文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）04-0041-03

農作物秸稈是農業生產中的主要廢棄物之一，目前中國每年有近7億t秸稈，而秸稈的綜合利用程度很不夠，約97%的秸稈被焚燒、堆積、遺棄，既造成浪費，又造成環境污染，作物秸稈的綜合利用是亟待解決的難題[1-2]。其中，秸稈還田作為一種低投入、可持續的秸稈利用方式，是近年來我國推行農田地力培肥的一項重要技術[3]，連續的秸稈還田能夠提高土壤有機碳含量，改善土壤理化性質，影響作物生長[4]。秸稈還田后的腐解速度和養分釋放特點是秸稈還田能否發揮重要作用的關鍵[5]。秸稈及土壤中含有大量的微生物完全可以使秸稈腐熟，但秸稈腐解速度慢，會影響土壤整地播種質量、降低作物產量和品質等[6]。據報道，秸稈腐解劑可以促進秸稈快速腐解[7-9]，避免上述問題的發生，但是目前有關秸稈腐解劑對秸稈腐解特征和水稻生長的影響鮮有報道。為了探索秸稈腐解劑對麥秸稈的腐解效果，解決秸稈還田在實際生產中存在的問題，本試驗通過秸稈全量還田，研究麥秸還田后腐解特征、養分釋放率、秸稈腐解劑對水稻生長的影響，旨在為小麥秸稈的還田提供理論依據和技術支撐。

1材料與方法

1.1試驗地點與材料

水稻供試品種為南粳9108。試驗于2013年5—10月在江蘇省農業科學院溧水植物科學基地進行。試驗田土壤屬黃棕壤，其基本理化性狀為：pH值（H2O，1 ∶[KG-*3]5）6.21±0.05，有機質含量為（16.62±3.15） g/kg，全N含量為（0.87±0.01） g/kg，全P含量為（0.24±0.01） g/kg，速效氮含量為（35.16±1.58） mg/kg，速效磷含量為（11.84±2.23） mg/kg，速效鉀含量為（89.23±3.84） mg/kg。

1.2試驗設計

試驗采用預埋網袋法[10]，網袋長30 cm、寬20 cm、孔徑0.18 mm。事先稱取60 g麥秸置于網袋中，將其埋入稻田，埋深為20 cm。取4種秸稈腐解劑進行小區試驗，以麥秸不還田、不施秸稈腐解劑及麥秸全量還田、不施秸稈腐解劑為對照，共6個處理，每個處理重復3次，共18個小區，隨機排列（表1），小區面積約為30 m2。5月15日播種，6月27日移栽，栽插規格為25 cm×13 cm，每穴2～3苗，常規施肥量為：N 225 kg/hm2，P 135 kg/hm2，K 135 kg/hm2。P肥全作基肥，K肥基肥施用50%，促花肥施50%；N肥依處理施用。麥秸還田量為6 000 kg/hm2，秸稈腐解劑用量為 60 kg/hm2。

1.3采樣方法與測定項目

插秧后在水稻的5個主要生育時期內，每小區取樣1袋，取5次，取樣后將其泥沙沖洗干凈，風干，稱質量，利用失重法測定秸稈腐解率。秸稈腐解率=（原始秸稈質量-秸稈殘留量）/原秸稈質量×100%。分別測定小麥秸稈原始樣的全N、全P、全K養分含量。每次取樣后測定秸稈的全N、全P、全K養分釋放率。養分釋放率=（原始秸稈某養分含量-剩余秸稈養分含量）/原始秸稈養分含量×100%。水稻移栽后各小區定點調查10穴，每6 d調查每小區分蘗動態，調查5次，之后每12 d調查1次，調查2次；同時，成熟期測定各處理水稻產量及其構成因素。

1.4數據分析

不同試驗處理的秸稈腐解率的差異采用單因素方差分析（analysis of variance，ANOVA），均值比較采用最小顯著差法（least significant difference，LSD），顯著性水平α=0.05。

2結果與分析

2.1秸稈腐解劑對小麥秸稈腐解速率的影響

麥秸還田24 d后，施用腐解劑能夠提高麥秸桿的腐解率，提高幅度為9.1%。同時，不管是否施用秸稈腐解劑，麥秸腐解率均隨水稻生育進程而呈上升趨勢。灌漿結實期時，各處理麥秸腐解率達51.6%～54.2%，且處理間差異不明顯（圖1）。

2.2秸稈腐解劑對小麥秸稈養分釋放規律的影響

試驗結束時，在全部處理中，均是以麥秸稈全量還田且施用腐解劑的T4處理氮磷鉀養分釋放率最大（表2）。試驗結果顯示，麥秸全量還田下施用腐解劑的各處理小麥秸稈氮磷鉀釋放率均高于不施用秸稈腐解劑處理（2），施用腐解劑的各處理小麥秸稈氮釋放率顯著高于不施用秸稈腐解劑處理（2），且處理間差異明顯（圖2）。腐解劑對小麥秸稈磷釋放的影響體現在插秧30 d后，此時施用腐解劑處理小麥秸稈磷釋放率明顯高于不施用秸稈腐解劑處理（2），且處理間差異明顯（圖3）。秸稈中鉀的釋放主要分為2個時期，0～30 d 是快速釋放期，在此期間已經有93%的鉀被釋放出來；30～100 d為腐解停滯期，各處理間鉀的釋放無明顯差異。

2.3施用秸稈腐解劑對水稻分蘗的影響

各處理條件下水稻分蘗于拔節期均達高峰苗，平均總莖蘗數達385.5萬個/hm2。麥秸全量還田且不施用秸稈腐解劑（2）處理較麥秸不還田且不施用秸稈腐解劑（1）處理總莖蘗數增加28.6萬個/hm2。同時，較2處理而言，施用4

2.4秸稈腐解劑對水稻產量的影響

在麥秸不還田且不施用秸稈腐解劑（1）條件下，水稻產量可達10 378.50 kg/hm2，麥秸全量還田且不施用秸稈腐解劑（2）處理下增產429.00 kg/hm2，增產幅度達4.1%（P>0.05）。同時，與2處理相比，施用4種不同秸稈腐解劑處理（T1～T4）的水稻均有所減產，減產幅度達1.8%～71%（P>0.05）。產量構成因素方面顯示，對照麥秸全量還田且不施用秸稈腐解劑處理（2）的穗數、結實率、千粒質量較對照麥秸不還田且不施用秸稈腐解劑（1）處理分別高7.2%、5.9%、5.1%，各處理的穗數較對照2低11.3%～21.9%，各處理的結實率較對照2低2.8%～6.7%，各處理的穗數較對照1低5.0%～16.2%（表3）。

3討論與結論

秸稈腐解劑中富含高效微生物菌[11-12]，施用秸稈腐解劑可加速秸稈腐熟，促進養分釋放，實現大量秸稈直接還田[13-16]，但不同腐解劑對秸稈腐解程度的影響不同[17]。此外，外加腐解劑只有與土著菌群競爭后才能在秸稈中定殖生存，惡劣的環境影響外加菌劑的定殖，因此有研究認為接種微生物對加快秸稈腐熟和養分釋放沒有明顯的促進作用[18-20]。也有研究發現，秸稈腐解劑對小麥秸稈的催腐效果不明顯，秸稈的腐熟主要依賴其自身及環境中含有的微生物菌群[20-21]。本研究中，不管是否施用秸稈腐解劑，麥秸腐解率均隨水稻生育期的延長而呈上升趨勢。灌漿結實期，各處理麥秸腐解率達51.6%～54.2%，且處理間差異不明顯。與對照相比秸稈腐解劑對秸稈的催腐效果不明顯。秸稈中養分釋放速率表現為K>P>N。麥秸稈全量還田條件下施用秸稈腐解劑能夠促進小麥秸稈氮的釋放，在插秧后30 d能夠促進磷的釋放，對小麥磷的釋放沒有明顯促進效果。

一般認為，秸稈還田能增加土壤有機質及養分含量，改善土壤物理及生物性狀，具有良好的土壤效應、生物效應和農田效應，十分有利于水稻生長發育[22-26]；但也有少數研究報道，在秸稈還田的初期，增產幅度小或者出現減產[27-28]。徐培智等研究發現，稻稈還田和稻稈還田添加不同促腐劑對水稻具有明顯的增產作用[29]。本試驗中，水稻分蘗均于拔節期達到高峰苗，平均總莖蘗數達388.20萬個/hm2。在麥秸全量還田且不施用秸稈腐解劑條件下，水稻總莖蘗數較不還田處理有所增加。但是，在同樣還田條件下，施用秸稈腐解劑處理的水稻總莖蘗數卻較不施用秸稈腐解劑處理有所減少。在麥秸全量還田條件下，不施用秸稈腐解劑處理略有增產，增產幅度達4.1%。施用秸稈腐解劑處理的水稻均有所減產，減產幅度達 1.8%～7.1%，但處理間差異不明顯。分析產量構成因素發現，與對照1相比，麥秸全量還田（2）主要是增加了單位面積的有效穗數、結實率、千粒質量，這可能是因為秸稈還田后增加了土壤中的可溶性養分有關。與秸稈還田處理（2）相比，秸稈還田配施腐解劑沒有增產效果，一方面可能與試驗地點、秸稈腐解劑用量、農事操作有關，另一方面也可能是因為施用腐解劑加快了秸稈腐解，產生大量的還原性物質，對幼苗根系產生了毒害作用，從而影響了水稻后期的增產效果。

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