吳萍萍， 王家嘉， 李錄久

(安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，安徽養(yǎng)分循環(huán)與資源環(huán)境省級實驗室，安徽合肥 230031)

合理的耕作措施是白土改良的重要方式之一，通過深翻可以增加耕層的粘粒含量，改良土壤質(zhì)地，但深翻也易加劇土壤有機質(zhì)礦化，同時將下層養(yǎng)分較為貧乏的白土層與耕層混合，可能造成耕層有機質(zhì)和養(yǎng)分缺乏，不利于土壤肥力的維持，因此需要增施有機肥以提高土壤肥力[3]。施用有機肥不僅有利于土壤有機質(zhì)的累積，提高土壤腐殖質(zhì)的活性，還可以調(diào)節(jié)土壤質(zhì)地，增加土壤水穩(wěn)性團聚體含量，促進(jìn)團粒結(jié)構(gòu)的形成，改善土壤物理性質(zhì)[4-5]，對白土的培肥和改良有明顯效果。因此，大力推廣秸稈還田、 綠肥或畜禽糞的施用是增加白土有機質(zhì)含量最為行之有效的措施。

目前，關(guān)于耕作措施和有機肥施用的研究已有較多的報道[4-9]，但關(guān)于在白土上不同翻耕深度結(jié)合不同施肥模式對水稻產(chǎn)量、 養(yǎng)分吸收量及土壤理化性狀的影響還未有詳細(xì)報道。本文針對白土“上砂下粘”的特性以及白土稻區(qū)重化肥輕有機肥的現(xiàn)象，通過設(shè)置2個翻耕深度(翻耕10 cm、 翻耕20 cm)與4種施肥模式(單施化肥、 化肥+畜禽糞、 化肥+秸稈、 化肥+綠肥)，研究翻耕深度和施肥模式對白土稻田水稻產(chǎn)量、 養(yǎng)分吸收量及土壤理化性狀的影響，以期為提高白土的土壤肥力和生產(chǎn)力，實現(xiàn)水稻高產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

1.2 試驗設(shè)計

1.3 樣品采集及測定

2011年和2012年水稻收獲期每小區(qū)分開測產(chǎn)，分別統(tǒng)計秸稈產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量，并選取有代表性的5穴水稻植株分為籽粒和秸稈兩部分，于105℃殺青30 min，65℃烘干至恒重后稱重、 粉碎，分別用凱氏定氮法、 鉬銻抗比色法和火焰光度法測定其中的氮、 磷、 鉀含量[10]。同時用不銹鋼土鉆采集各小區(qū)耕層土壤樣品，多點混合取樣，分析土壤有機質(zhì)、 速效磷、 速效鉀、 全氮、 CEC、 pH值等指標(biāo)[10]。土壤容重采用環(huán)刀法測定。

試驗數(shù)據(jù)用Excel、 SPSS等軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同翻耕深度與施肥方式對白土水稻產(chǎn)量的影響

耕作深度對水稻產(chǎn)量有一定影響，白土翻耕20 cm后僅施化肥的T20+F處理水稻產(chǎn)量明顯低于翻耕10 cm的T10+F處理。2011年T20+F處理的水稻產(chǎn)量較T10+F處理降低6.1%，但差異不顯著; 而在2012年T20+F處理的水稻產(chǎn)量與T10+F處理相比降低了8.7%，差異達(dá)5%顯著水平。

與單施化肥相比，無論是施用新鮮畜禽糞、 秸稈還是綠肥，增施有機肥的處理均能明顯提高水稻產(chǎn)量，T20+F+M、 T20+F+S和T20+F+G處理兩年的平均產(chǎn)量分別比T20+F處理增加16.1%、 14.8%和14.6%，可見在翻耕20 cm的基礎(chǔ)上配合施用有機肥對白土稻田的增產(chǎn)效果十分明顯。從兩年的平均值來看，3種有機肥施用模式的增產(chǎn)潛力沒有表現(xiàn)出顯著差異，但年際間的規(guī)律略有不同。2011年施用畜禽糞肥的效果較好，而2012綠肥處理的產(chǎn)量較高，這可能與每年施用的有機肥養(yǎng)分含量的高低不同有關(guān)。

表1 不同翻耕深度及施肥方式對水稻產(chǎn)量的影響(kg/hm2)

2.2 不同翻耕深度與施肥方式對白土水稻養(yǎng)分吸收量的影響

2.3 不同翻耕深度與施肥方式對白土土壤理化性狀的影響

相對于翻耕10 cm，翻耕20 cm后白土有機質(zhì)和全氮含量均有不同程度的下降，其中有機質(zhì)下降幅度較大，2011年和2012年T20+F處理較T10+F處理分別下降8.1%和12.4%，全氮含量分別下降3.0%和3.9%。各處理土壤氮素與有機質(zhì)的變化趨勢基本一致。同樣，T20+F處理的土壤堿解氮和速效鉀含量也略低于T10+F處理，兩處理速效磷含量間的差異則較小，T20+F處理略高于T10+F處理。在翻耕20 cm的基礎(chǔ)上增施秸稈、 綠肥和畜禽糞，土壤有機質(zhì)、 全氮、 堿解氮、 速效磷和速效鉀含量均高于其它處理，除速效磷外，其它指標(biāo)間均達(dá)顯著差異水平(P<0.05)。秸稈和綠肥對土壤養(yǎng)分的貢獻(xiàn)優(yōu)于畜禽糞，兩年平均的結(jié)果來看，T20+F+S、 T20+F+G、 T20+F+M處理的土壤有機質(zhì)比T20+F處理分別提高35.7%、 33.8%和18.3%，全氮含量分別提高28.6%、 40.8%和23.5%。

表2 不同翻耕深度及施肥方式對水稻養(yǎng)分吸收量的影響(kg/hm2)

表3 不同翻耕深度及施肥方式對土壤理化性狀的影響

3 討論

3.1 不同翻耕深度與施肥方式對白土水稻產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收量的影響

白土耕層土壤普遍具有粗粉粒含量較高、 有機質(zhì)和養(yǎng)分含量低、 土壤微團聚性差等特性，因此“淀漿板結(jié)”性強[2]。針對白土“上砂下粘”的剖面構(gòu)型，通過深翻直接加深耕層厚度，使上下土層砂粘混合，是改良低產(chǎn)白土的有效方法之一。增加耕層粘粒含量能夠改善耕層質(zhì)地和土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤保肥保水能力，有利于協(xié)調(diào)土壤肥力因素。但深翻后底層較為貧瘠的土壤混合到表層，也會對水稻的生長產(chǎn)生不良影響。本研究中，與施用等量化肥的翻耕10 cm 處理相比，翻耕20 cm 處理的水稻產(chǎn)量和氮、 磷、 鉀吸收量明顯下降，且隨著耕作年限的延長，這種下降趨勢越來越明顯; 而在翻耕20 cm的基礎(chǔ)上進(jìn)行秸稈還田或增施綠肥、 畜禽糞肥則可以大幅度提高水稻產(chǎn)量和氮、 磷、 鉀養(yǎng)分吸收量，達(dá)到增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的目的，這主要是由于增施有機肥促進(jìn)了水稻干物質(zhì)的積累和養(yǎng)分的吸收。相關(guān)分析表明，水稻植株吸收的氮、 磷主要集中在水稻籽粒中，而鉀在秸稈中有較多累積，宇萬太等[12]的研究也表明這一點。徐明崗等研究指出，有機肥在水稻生育中后期通過礦化等作用提供較多鉀素營養(yǎng)，化肥有機肥配施處理的水稻體內(nèi)鉀素累積吸收量要高于單純化肥處理[13]。楊長明等認(rèn)為，有機無機肥配施有利于促進(jìn)水稻植株養(yǎng)分向籽粒中轉(zhuǎn)移和分配，從而提高水稻籽粒產(chǎn)量[14]。周衛(wèi)軍等通過長期定位試驗證明，水稻累積吸收的氮量和系統(tǒng)生產(chǎn)力有隨著有機肥與氮磷鉀化肥配合程度的增加而提高的趨勢[15]。本研究中，秸稈、 綠肥等有機肥料的施用可提高成熟期籽粒和秸稈中氮、 磷、 鉀含量，促進(jìn)同化產(chǎn)物向籽粒轉(zhuǎn)運，增加植株對養(yǎng)分的吸收和轉(zhuǎn)運，同時提高水稻的產(chǎn)量。與秸稈還田相比，當(dāng)外源氮充足時C/N比較低的綠肥先分解腐熟，釋放出氮素供作物吸收[16]。同時，相較于表面覆蓋，還田后進(jìn)行耕翻，秸稈等與土壤密切接觸，能加速其腐解，當(dāng)季釋放和被作物吸收利用的養(yǎng)分較多[17]。

3.2 不同翻耕深度與施肥方式對白土土壤理化性狀的影響

本研究中，翻耕20 cm后白土耕層有機質(zhì)、 全氮、 堿解氮等含量均較翻耕10 cm低，增施有機物質(zhì)后各指標(biāo)表現(xiàn)出明顯上升，可見單純深翻降低表層土壤養(yǎng)分含量，結(jié)合有機物質(zhì)的施用則能有效緩解養(yǎng)分的貧乏，提高土壤肥力。以往報道指出，土壤有機碳含量與全氮含量在土壤中的消長常常是一致的，兩者間存在顯著正相關(guān)[6, 8]，這與本研究的結(jié)果一致。秸稈還田、 有機肥施用和耕作方式對土壤速效磷含量的影響較氮、 鉀小，這一結(jié)果與朱利群等[9]的報道相似，原因可能在于磷的移動性較小，在土壤中容易被固定，耕層土壤與底層土壤中的磷維持相近的水平，使得翻耕20 cm與翻耕10 cm后的土壤磷含量差異較小。秸稈還田后腐解的秸稈能夠提供土壤豐富的氮、 磷、 鉀等多種營養(yǎng)元素，有利于更新土壤腐殖質(zhì)，增加土壤有機質(zhì)[18]。劉世平等通過土壤肥力數(shù)值化綜合評價發(fā)現(xiàn)，翻耕結(jié)合秸稈還田可提高土壤有機質(zhì)、 速效磷、 速效鉀等養(yǎng)分含量，具有最高綜合肥力指標(biāo)[19]。綠肥是營養(yǎng)比較齊全的有機肥料，含有豐富的有機物質(zhì)，對改善土壤的物理性狀、 提高土壤養(yǎng)分含量具有重要作用[20]，長期施用綠肥并配合施用適量化肥是提高土壤養(yǎng)分的重要措施。本研究中，翻耕20 cm結(jié)合綠肥施用和秸稈還田處理中土壤的養(yǎng)分含量要高于施用畜禽糞處理，對提高翻耕處理土壤養(yǎng)分的效果較明顯。與秸稈和綠肥相比，畜禽糞由于來源較為復(fù)雜，組成成分不統(tǒng)一，養(yǎng)分含量差異較大，因此本研究中對水稻產(chǎn)量及土壤理化性狀的影響存在一定的年際間差異。有報道指出，畜禽糞營養(yǎng)成分比較均衡，含有較多活性成分，能顯著增加土壤可溶性有機碳及有效養(yǎng)分含量，對土壤生物活性、 團聚體穩(wěn)定性等也有改善作用[21-22]。

土壤容重是反映土壤松緊程度的重要指標(biāo)，直接影響土壤肥力狀況和植物根系的發(fā)育。翻耕對降低土壤容重有明顯作用，能夠增加總孔隙度，改善土壤孔隙的幾何空間[23]。陳學(xué)文等[24]研究表明，連年翻耕能夠降低0—20 cm耕層土壤容重。秸稈還田及綠肥施用也能顯著增加土壤的孔隙，提高大孔隙占總孔隙的比例，改善作物根際透氣性，降低容重[4, 9]。本研究中，土壤容重各處理間及不同年份間的差異均較小，未達(dá)顯著差異，深翻及秸稈還田、 有機肥施用未表現(xiàn)出明顯的降低容重效果，這與試驗?zāi)晗掭^短有關(guān)，有待今后進(jìn)一步的試驗進(jìn)行分析。

綜上所述，在白土稻區(qū)，與翻耕10 cm處理相比較，單純翻耕20 cm的處理水稻產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收量、 土壤養(yǎng)分含量均有不同程度的下降。在翻耕20 cm的基礎(chǔ)上，秸稈還田或施用綠肥、 畜禽糞則可以明顯提高水稻產(chǎn)量，增加養(yǎng)分吸收量，改善土壤理化性狀，對于提高白土生產(chǎn)潛力是十分必要的。

參考文獻(xiàn):

[1] 律兆松, 徐琪. 中國白漿土研究 I. 白漿土機械組成特點及元素地球化學(xué)分異特征[J]. 土壤學(xué)報, 1993, 30(3): 274-288.

Lü Z S, Xu Q. Study on albic soils in China I. Mechanical composition and geochemical elemental variability[J]. Acta Pedologica Sinica, 1993, 30(3): 274-288.

[2] 熊冠庭. 白土低產(chǎn)原因及改良培肥措施[J]. 安徽農(nóng)學(xué)通報, 2009, 15(11): 99-100.

Xiong G T. Reasons for low yields in white soil and fertilizing management[J]. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2009, 15(11): 99-100.

[3] 曹敏建. 耕作學(xué)[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2002. 168-176.

Cao M J. Farming science[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2002. 168-176.

[4] 李鳳博, 牛永志, 高文玲, 等. 耕作方式和秸稈還田對直播稻田土壤理化性質(zhì)及其產(chǎn)量的影響[J]. 土壤通報, 2008, 39(3): 549-552.

Li F B, Niu Y Z, Gao W Letal. Effects of tillage styles and straw return on soil properties and crop yields in direct seeding rice[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2008, 39(3): 549-552.

[5] 王璐, 吳建富, 潘曉華. 不同耕作方式下施用有機肥對稻田土壤肥力及拋栽水稻產(chǎn)量的影響[J]. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2009, 31(3): 455-460.

Wang L, Wu J F, Pan X H. Effects of different tillage methods and straw remaining in field on rice yield and soil fertility[J]. Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis, 2009, 31(3): 455-460.

[6] 李繼明, 黃慶海, 袁天佑, 等. 長期施用綠肥對紅壤稻田水稻產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2011, 17(3): 563-570.

Li J M, Huang Q H, Yuan T Yetal. Effects of long-term green manure application on rice yield and soil nutrients in paddy soil[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2011, 17(3): 563-570.

[7] 吳建富, 潘曉華, 石慶華, 等. 不同耕作方式對水稻產(chǎn)量和土壤肥力的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2008, 14(3): 496-502.

Wu J F, Pan X H, Shi Q Hetal. Effects of different tillage methods on rice yield and soil fertility[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2008, 14(3): 496-502.

[8] 段華平, 牛永志, 卞新民. 耕作方式和秸稈還田對直播稻田土壤有機碳及水稻產(chǎn)量的影響[J]. 水土保持通報, 2012, 32(3): 23-27.

Duan H P, Niu Y Z, Bian X M. Effects of tillage mode and straw return on soil organic carbon and rice yield in direct seeding rice field[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2012, 32(3): 23-27.

[9] 朱利群, 張大偉, 卞新民. 連續(xù)秸稈還田與耕作方式輪換對稻麥輪作田土壤理化性狀變化及水稻產(chǎn)量構(gòu)成的影響[J]. 土壤通報, 2011, 42(1): 81-85.

Zhu L Q, Zhang D W, Bian X M. Effects of continuous returning straws to field and shifting different tillage methods on changes of physical-chemical properties of soil and yield components of rice[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2011, 42(1): 81-85.

[10] 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2000. 257-270.

Bao S D. Soil and agro-chemistry analysis[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2000. 257-270.

[11] 張亞麗, 呂家瓏, 金繼運, 等. 施肥和秸稈還田對土壤肥力質(zhì)量及春小麥品質(zhì)的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2012, 18(2): 307-314.

Zhang Y L, Lü J L, Jin J Yetal. Effects of chemical fertilizer and straw return on soil fertility and spring wheat quality[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2012, 18(2): 307-314.

[12] 宇萬太, 馬強, 周樺, 等. 不同施肥模式對下遼河平原水稻生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力及養(yǎng)分收支的影響[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 2007, 26(9): 1350-1354.

Yu W T, Ma Q, Zhou Hetal. Productivity and nutrient budget of rice ecosystem in lower reaches of Liaohe River plain under different fertilization patterns[J]. Chinese Journal of Ecology, 2007, 26(9): 1350-1354.

[13] 徐明崗, 李冬初, 李菊梅, 等. 化肥有機肥配施對水稻養(yǎng)分吸收和產(chǎn)量的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2008, 41(10): 3133-3139.

Xu M G, Li D C, Li J Metal. Effects of organic manure application combined with chemical fertilizers on nutrients absorption and yield of rice in Hunan of China[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2008, 41(10): 3133-3139.

[14] 楊長明, 楊林章, 顏廷梅, 等. 不同肥料結(jié)構(gòu)對水稻群體干物質(zhì)生產(chǎn)及養(yǎng)分吸收分配的影響[J]. 土壤通報, 2004, 35(2): 199-202.

Yang C M, Yang L Z, Yan T Metal. Effects of nutrient regimes on dry matter production and nutrient uptake and distribution by rice plant[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2004, 35(2): 199-202.

[15] 周衛(wèi)軍, 王凱榮, 張光遠(yuǎn). 有機無機結(jié)合施肥對紅壤稻田土壤氮素供應(yīng)和水稻生產(chǎn)的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報, 2003, 23(5): 914-922.

Zhou W J, Wang K R, Zhang G Y. Some effects of inorganic fertilizer and recycled crop nutrients on soil nitrogen supply and paddy rice production in the red earth region of China[J]. Acta Ecologica Sinica, 2003, 23(5): 914-922.

[16] 盧萍, 楊林章, 單玉華, 等. 綠肥和秸稈還田對稻田土壤氮能力及產(chǎn)量的影響[J]. 土壤通報, 2007, 38(1): 39-42.

Lu P, Yang L Z, Shan Y Hetal. Influence of returning green manure and wheat straw to paddy soils on soil available N content and rice yield[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2007, 38(1): 39-42.

[17] 劉世平, 陳后慶, 聶新濤, 等. 稻麥兩熟制不同耕作方式與秸稈還田土壤肥力的綜合評價[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2008, 24(5): 51-56.

Liu S P, Chen H Q, Nie X Tetal. Comprehensive evaluation of tillage and straw returning on soil fertility in a wheat-rice double cropping system[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2008, 24(5): 51-56.

[18] 陳尚洪, 朱鐘麟, 吳婕, 等. 紫色土丘陵區(qū)秸稈還田的腐解特征及對土壤肥力的影響[J]. 水土保持學(xué)報, 2006, 20(6): 141-144.

Chen S H, Zhu Z L, Wu Jetal. Decomposition characteristics of straw return to soil and its effect on soil fertility in purple hilly region[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2006, 20(6): 141-144.

[19] 劉世平, 陳文林, 聶新濤, 等. 麥稻兩熟地區(qū)不同埋深對還田秸稈腐解進(jìn)程的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2007, 13(6): 1049-1053.

Liu S P, Chen W L, Nie X Tetal. Effect of embedding depth on decomposition course of crop residues in rice-wheat system[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2007, 13(6): 1049-1053.

[20] 徐昌旭, 謝志堅, 曹衛(wèi)東, 等. 翻壓綠肥后不同施肥方法對水稻養(yǎng)分吸收及產(chǎn)量的影響[J]. 中國土壤與肥料, 2011, (3): 35-39.

Xu C X, Xie Z J, Cao W Detal. Effects of different fertilizing methods on nutrient absorption and rice yield after returning Chinese milk vetch[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2011, (3): 35-39.

[21] 倪進(jìn)治, 徐建明, 謝正苗, 等. 不同有機肥料對土壤生物活性有機質(zhì)組分的動態(tài)影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2001, 7(4): 374-378.

Ni J Z, Xu J M, Xie Z Metal. Effects of different organic manure on biologically active organic fractions of soil[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2001, 7(4): 374-378.

[22] 李江濤, 鐘曉蘭, 趙其國. 畜禽糞便施用對稻麥輪作土壤質(zhì)量的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報, 2011, 31(10): 2837-2845.

Li J T, Zhong X L, Zhao Q G. Enhancement of soil quality in a rice-wheat rotation after long-term application of poultry litter and livestock manure[J]. Acta Ecologica Sinica, 2011, 31(10): 2837-2845.

[23] Roseberg R J, McCoy E L. Tillage and traffic-induced changes in macroporosity and macropore community: Air permeability assessment[J]. Soil Science Society of America Journal, 1992, 56: 1261-1267.

[24] 陳學(xué)文, 張曉平, 梁愛珍, 等. 耕作方式對黑土硬度和容重的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 2012, 23(2): 439-444.

Chen X W, Zhang X P, Liang A Zetal. Effects of tillage mode on penetration resistance and bulk density of black soil[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2012, 23(2): 439-444.