油稻輪作周年秸稈還田對作物產量的影響

陳艷芳，高冰可，王少先，王萍，曹國軍，吳少華，夏文建，彭春鳳，陳國徽*

(1.九江農業科學院，江西 九江 332000； 2.江西省農業科學院 土壤肥料與資源環境研究所，江西 南昌 330200)

長江流域作為我國水稻和油菜的主要生產區域，油稻輪作的種植模式較為普遍[1]。每逢兩季作物收獲季節，會產生大量秸稈，絕大多數都被堆積廢棄或者焚燒處理，不僅浪費了秸稈資源，還會造成嚴重的環境污染[2]。因此，合理地利用秸稈，實現資源有效循環利用是目前研究的重點方向[3]，而作物秸稈還田再利用是解決該問題的便捷途徑之一。隨著農業現代化水平的提高，水稻、油菜機械化相關配套技術愈加成熟，現代油稻輪作種植模式下作物秸稈還田方便、快速、節約成本的優點更加突顯出來。

前人關于秸稈還田的研究主要在作物秸稈還田與肥料運籌或結合不同耕作方式對作物產量、品質、生態及對土壤改良方面的影響[4-6]，且研究對象多為單季作物，年限短[7-8]，對兩季作物秸稈均全量還田且進行多年連續油稻輪作秸稈還田試驗研究少見。本研究從油稻輪作模式的生產實際出發，重點研究連續多年秸稈還田下對兩季作物生長及其產量的影響，研究結果為油稻輪作區秸稈還田提高作物周年產量和經濟效益、實現節本增效，提供數據支撐和理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料

供試水稻品種為豐兩優香1號，油菜品種為潯油9號。

1.2 方法

1.2.1 處理設計

試驗于2016—2020年連續4 a在江西省九江農業科學院實驗基地中低產田進行。采用隨機區組設計，設4個處理：油稻兩季秸稈均不還田(CK)，油稻兩季秸稈均還田(TA)，水稻秸稈還田、油菜秸稈不還田(TS)，水稻秸稈不還田、油菜秸稈還田(TY)，其中秸稈還田量為全量還田，還田方式采用粉碎翻壓還田。重復3次，小區面積30 m2，四周設1 m以上保護行。

1.2.2 油稻輪作模式

油菜每年9月上旬播種育苗，10月中旬移栽，密度每小區240株，即每公頃80 000株，5月上旬收獲；水稻每年5月中旬播種育秧，6月中旬移栽，密度為每小區1 080株，即每公頃360 000株，9月底收獲。油菜常規施肥量N∶P2O5∶K2O為1∶0.4∶0.6，N肥施用量為150 kg·hm-2，磷、鉀肥做基肥一次性施入，氮肥基追比為6∶2∶2，追施時間分別為11月上旬、12月下旬；水稻常規施肥N∶P2O5∶K2O為1∶0.4∶0.7，氮肥施用量為180 kg·hm-2，磷、鉀肥做基肥一次性施入，氮肥基追比為6∶2∶2，追施時間分別為7月中旬、8月中旬。試驗各個處理肥水管理保持一致，并進行日常田間管理。

1.2.3 成熟期取樣考種、測產

成熟期各小區選取1 m2，將植株連根挖起、洗凈，從中選出代表性植株10株進行考種。水稻考查株高、有效穗、每穗粒數、千粒重等指標；油菜考查株高、一級有效分枝數、單株有效角果數、每角粒數等指標。每個小區單獨采收測產。

1.2.4 數據處理

數據用Excel統計，SPSS軟件進行方差分析，采用最小顯著法(LSD)檢驗試驗結果的差異顯著性水平(P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 對油菜產量及其構成因子的影響

2.1.1 經濟性狀

由表1可以看出，TA、TS、TY處理油菜的株高隨年份增長呈上升趨勢，對照基本無顯著變化，2018—2019年3個處理的株高均高于對照，其中在2019年TS處理的株高顯著高于對照，3個處理間差異不顯著。各處理一級有效分枝數隨年份增長先減少后逐漸增加，TS、TY處理與對照相比無顯著差異，TA處理2016年、2018年、2019年的一級有效分枝數顯著高于對照。分枝部位隨年份增長顯著上升，并顯著高于對照，且TY處理顯著高于TA、TS處理。TA、TS、TY處理的單株有效角果數隨年份增長顯著增加，2018年后均顯著高于對照，TA處理又顯著高于其他2個處理，最高值為359.1個。各處理每果粒數、千粒重的變化趨勢基本與單株有效角果數一致，TS處理的每果粒數高于TA、TY處理，到2018年達到顯著性差異；TS、TY處理的千粒重高于TA處理，但3個處理間差異不顯著。結果表明，周年秸稈還田處理使油菜的各項經濟性狀指標均有不同程度的提高，且隨年限增加作用更顯著；不同秸稈還田方式影響的指標存在差異，其中TA處理的有效分枝數、單株有效角果數顯著增加，TS處理對每果粒數的影響更顯著，而TY處理的分枝部位顯著提高。

表1 不同處理對油菜經濟性狀的影響

2.1.2 產量

由圖1可知，對照、TA處理油菜產量隨年份增長先有所下降后增加，TS、TY處理呈上升趨勢，2017—2019年3個處理的產量均高于對照，2019年TA、TS處理與對照達到顯著差異，最高產量2 734 kg·hm-2出現在TS處理，其產量始終高于TA、TY處理，但3個處理間顯著不差異。結果說明，秸稈還田可以顯著提高油菜的產量，TS處理效果最佳，其次是TA處理。

同年份柱上無相同小寫字母表示組間在5%水平上差異顯著，圖2同。圖1 不同處理對油菜產量的影響

2.2 對水稻產量及其構成因子的影響

2.2.1 生物性狀

由表2可知，各處理水稻的株高隨年份增長呈略下降趨勢，處理間均無顯著性差異。有效穗隨年份增長逐漸增加，2017—2019年TA、TS、TY 3個處理的有效穗均高于對照，其中TY處理2018、2019年的有效穗顯著高于對照，3個處理間差異不顯著。各處理的穗長、穗總粒數整體差異不顯著；對照、TA處理的穗實粒數隨年份的增長先下降后上升，TY處理呈上升趨勢，TS處理相對穩定，2017—2019年TS、TY處理的穗總粒數均高于對照，TY處理又高于TS處理，且到2019年TY處理的穗總粒數顯著高于其他處理。不同處理的結實率大體隨年份增長呈上升趨勢，相比對照，TA處理的結實率偏低，TS處理的結實率則偏高，但均未達到顯著差異。TS處理的千粒重隨年份增長逐漸增加，其他3個處理變化不大，其中TY處理的千粒重顯著高于對照，到2018、2019年TS處理的千粒重與TY處理達到同一水平。結果表明，周年秸稈還田處理不同程度地增加了水稻植株的有效穗、穗總粒數、千粒重，提高了植株結實率，年數增長各項指標增加越顯著；TY處理的影響則比TA、TS處理顯著。

2.2.2 產量

從圖2可以看出，各處理的水稻產量隨年份增長而增加；2017—2019年，3個處理的產量均高于對照，TY處理又高于TA、TS處理，但各處理間無顯著性差異，其中2018年TY處理達到最高產量值7 915 kg·hm-2，顯著高于對照。結果說明，秸稈還田可以提高水稻的產量，TY處理效果更佳，但由于試驗年數有限、天氣變化等因素，各處理對水稻產量的影響并不顯著。

圖2 不同處理對水稻產量的影響

2.3 油稻輪作秸稈還田周年產量

由表3可以看出，TA、TS、TY處理的周年產量隨年份的增長均呈上升趨勢，并高于對照。其中TS、TY處理在2018年就顯著高于對照，TA處理在2019年才與對照達到顯著性差異，但3個處理間差異不顯著，峰值為TY處理2019年周年產量為10 524 kg·hm-2。說明單季作物秸稈還田的產量提升比雙季作物秸稈還田更快。連續4 a的秸稈還田試驗結果表明，3個處理的周年平均產量均高于對照，TS處理的平均周年產量最高達到9 890 kg·hm-2，其次為TY處理和TA處理。

表3 油稻輪作秸稈還田周年產量分析

3 小結與討論

本試驗結果與前人的研究結果[7,9-11]基本一致。本研究表明，周年秸稈還田處理使油菜的各項經濟性狀指標均有不同程度的提高，但不同秸稈還田方式影響的指標存在差異，其中TA處理的一級有效分枝數、單株有效角果數顯著增加，TS處理對每果粒數的影響更顯著，而TY處理的分枝部位顯著提高，但TS處理對油菜的產量提升效果最佳；經研究發現，周年秸稈還田不同程度地提高了水稻植株的有效穗、穗總粒數、千粒重，提高了植株結實率，隨年數的增長作用越顯著，進而使產量得到提升，其中TY處理的效果更佳。連續4 a的周年秸稈還田試驗結果表明，單季作物秸稈還田的產量提升比雙季作物秸稈還田更快，TS處理的平均周年產量最高，達到9 890 kg·hm-2，其次為TY處理和TA處理。

在本試驗中，油菜季TS處理(水稻秸稈還田、油菜秸稈不還田)對產量提升效果最佳，而水稻季則是TY處理(水稻秸稈不還田、油菜秸稈還田)，說明單季作物(水稻/油菜)秸稈還田后有利于當年下茬作物(油菜/水稻)的生長與產量形成，到次年后對同季作物生長的影響減弱，可能與秸稈腐解特性有關，前期快、后期慢[9]，釋放出的各類養分大部分已經被當年下茬作物吸收利用，次年可利用的少。TA處理的油菜產量最開始有下滑趨勢，且整體周年產量增產效果較單季作物秸稈還田處理差，可能因油稻雙季秸稈還田量多，年限短，腐解程度低，周圍土壤環境對油菜植株生長產生相對不利的影響，具體原因需進一步開展長期定位試驗進行驗證。