寒地稻草还田对土壤养分和水稻产量的影响

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摘要：通过田间小区试验，研究寒地稻草还田对土壤养分含量和水稻产量的影响。结果表明，不同还田量处理的土壤养分含量与对照相比没有显著差异，但增加还田量利于土壤养分含量的增加；还田量４．５ ｔ／ｈｍ２和还田量９．０ ｔ／ｈｍ２的处理在水稻产量、有效穗数、千粒重等方面与对照的差异不显著（还田量４．５ ｔ／ｈｍ２并配施纯氮45 kg/hm2的处理除外）。在寒地稻草还田中以还田量９．０ ｔ／ｈｍ２并配施纯氮１３５ ｋｇ／ｈｍ２的产量最高。

关键词：寒地；水稻；稻草还田；土壤养分；产量

中图分类号：Ｓ１４１．４；Ｓ１５１．９；Ｓ５１１．０６２ 文献标识码：Ａ 文章编号：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

秸秆还田是当前乃至今后秸秆资源利用的主要方式，是促进农业可持续发展的有效措施。已有大量研究表明，秸秆还田能促进土壤有机质积累、改善土壤结构、减缓地力衰竭、增加作物产量［１－６］、提高耕层速效氮含量［７］、引发土壤氮矿化的正激发效应、增加土壤微生物数量［８－１０］。目前已有学者对秸秆还田的方式、时间、数量、翻压程度和病虫害防治等方面进行了大量研究［１１－１４］，基本明确了秸秆还田对作物生长发育和产量形成的影响以及对改良土壤的重要作用。目前秸秆还田试验基本是在活动积温较高的地区开展的，由于寒地水稻生育期短，活动积温少，呈现前期升温慢、中期高温时间短、后期降温快的特点。本研究通过田间小区试验，研究寒地稻草秸秆还田对土壤养分含量和水稻产量的影响，旨在为寒地水稻秸秆合理利用提供科学依据。

１材料与方法

１．１供试水稻

供试水稻为黑龙江省农垦科学院水稻所育成的水稻品种垦稻１２。

１．２田间设计

试验于２００９～２０１０年生长季在黑龙江省农垦科学院水稻所试验基地进行。田间小区试验为裂区设计，３次重复，小区面积３０ ｍ２。供试土壤理化性质见表１。

试验设Ａ、Ｂ两个因素，Ａ因素为风干稻草秸秆还田量，设Ａ１ ４．５ ｔ／ｈｍ２、Ａ２ ９．０ ｔ／ｈｍ２二个水平，Ｂ因素为按秸秆量配施氮肥量，设Ｂ１ １．０％、Ｂ２ １．５％、Ｂ３ ２.0％三个水平配施纯氮，对照为常规氮磷钾施肥区、无秸秆；各处理配氮量见表２。处理稻秸为秋季施用翻埋，粉碎长度为１０～１５ ｃｍ，氮肥按处理用量各区不同，施用方法按基肥∶蘖肥∶穗肥为４∶５∶１的比例施用，蘖肥在插秧返青后施用，穗肥在倒数２叶长出一半左右时施用；磷肥（Ｐ２Ｏ５）４５ ｋｇ／ｈｍ２，全作基肥；钾肥（Ｋ２Ｏ）４５ ｋｇ／ｈｍ２分基肥、穗肥两次施入，每次施入量各占总量的一半。田间管理同一般生产田。

１．３测定项目与方法

土壤理化分析：供试土壤分别于２００９年春季和秋季收获后取样，测试方法参照文献［１５］。

考种与计产：成熟期各小区取５穴用于考种，测定每穗粒数、结实率和千粒重。各小区实收１ ｍ２计产，３次重复。

２结果与分析

２．１秸秆还田对土壤养分的影响

土壤有机质是土壤中最活跃的部分，是土壤肥力的基础。由表３可知，不同秸秆还田后，有机质含量与对照相比均未达到显著差异；同样速效氮、磷和钾含量也未达到显著差异。但还田量为９．０ ｔ／ｈｍ２的处理的土壤有机质、速效氮、速效磷含量平均值均高于还田量为４．５ ｔ／ｈｍ２的处理，说明寒地水稻秸秆还田有利于土壤养分的积累。

２．２不同处理对水稻产量及产量构成因素的影响

由表４可知，从产量来看，各处理与对照均未达到显著差异，但从还田量来看，产量有随还田量增加而提高的趋势，且需配施适宜的氮量，以Ａ２Ｂ２处理的产量为最高。从经济性状看，在同一还田量情况下，每公顷的有效穗数有随施氮量的增加而提高的趋势；不同还田量处理的平均有效穗数与对照相比，表现为ＣＫ＞Ａ２＞Ａ１，这是由于还田初期土壤碳氮比较高，秸秆在腐解过程中微生物与植株争氮所致。每穗粒数以还田量为９．０ ｔ／ｈｍ２的处理较高，平均每穗粒数为８６粒，其中以Ａ２Ｂ３处理的最多，为８９粒，比对照多１０粒，但与对照差异未达到显著水平；还田量４．５ ｔ／ｈｍ２的处理每穗粒数较低，平均每穗粒数为７２粒，其中Ａ１Ｂ３处理的最少，为７０粒，与对照差异达到显著水平。结实率以还田量４．５ ｔ／ｈｍ２的处理较高，平均值为８４％，与对照差异达到显著水平；还田量９．０ ｔ／ｈｍ２的处理与对照相比，平均结实率差异不大，只有Ａ２Ｂ３处理的最少，为６９％。不同处理的千粒重与对照相比均未达到显著差异。

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３讨论

土壤有机质是土壤质量的核心，也是营养元素生物地球化学循环的主要组成部分，其质量和数量影响着土壤的物理、化学和生物特征及其过程，影响和控制着植物初级生产量，是土壤质量评价和土地可持续利用管理中必须考虑的重要指标。土壤有机质含量降低，引起土壤肥力、持水能力下降，侵蚀作用增强，同时导致温室气体排放量增加。秸秆还田最根本的作用是增加土壤的有机质含量。郝建华等［１６］研究表明，麦秸全量还田后土壤速效钾和有机质含量仅增加８％和５％左右，而吴婕等［１７］、劳秀荣等［1］则认为这两种土壤养分含量可增加１０％以上。本研究结果表明，不同秸秆还田量处理的有机质含量与对照相比，均未达到显著差异，同样，速效氮、磷和钾也未达到显著差异；这可能是由于还田年数少所致，另外寒地微生物分解秸秆的能力要比在同等植被条件下高温地区的土壤中大大降低。但在相同温度条件下，秸秆还田量越大，其有机质含量相应增加，即其碳汇能力越大，越有利于土壤养分的积累。

周江明等［１３］研究指出，水稻的有效穗数与还田量呈现负相关关系，随着还田量的提高，有效穗数减少。在还田量为２．２５ ｔ／ｈｍ２时的有效穗数最高，还田量超过２．２５ ｔ／ｈｍ２时，有效穗数呈降低的趋势。有学者在河北研究土壤有机质分解与累积特征时得出，年秸秆还田１５．０ ｔ／ｈｍ２时的作物产量最高，有机质积累最多。也有人认为，秸秆的适宜还田量为２．２５ ｔ／ｈｍ２，同时配合施用９５ ｋｇ／ｈｍ２标准氮肥，效果更好。本研究结果表明，秸秆还田量９．０ ｔ／ｈｍ２处理的平均产量最高，说明秸秆大量还田配施氮肥促进了水稻产量的提高，增产优势比半量还田更明显。同时发现，秸秆还田前期适当增大氮肥的施用比例，有利于降低土壤碳氮比，促进秸秆的矿化分解，防止微生物争氮带来不利影响。本研究还发现，秸秆还田初期，在淹水条件下会产生大量的有机酸、硫化氢等还原性物质，使土壤酸度增加，通气状况变差，致使水稻前期生长差，因此应采取浅水间歇灌溉。有关秸秆还田量对产量及产量构成因素这一问题的综合研究还有待深入。

参考文献：

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