鄭華斌，傅榮富，賈 巍，唐啟源

（1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長(zhǎng)沙410128；2江門(mén)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，廣東江門(mén)529700）

0 引言

作物秸稈是一種重要的有機(jī)肥源，富含大量氮、磷、鉀、硅等礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素[1-2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年全國(guó)糧食總產(chǎn)量約6.2 億t，按粒稈比1:1.2 估算，再加上其他作物秸稈，全國(guó)年生產(chǎn)秸稈超過(guò)7.4億t，秸稈中含有大量的有機(jī)質(zhì)，氮磷鉀和微量元素，7.4億t秸稈中氮磷鉀養(yǎng)分含量大約相當(dāng)于576 萬(wàn)t 尿素、840 萬(wàn)t 過(guò)磷酸鈣、840 萬(wàn)t 硫酸鉀。前人研究表明作物秸稈進(jìn)行翻壓還田或覆蓋還田是一項(xiàng)有效的增產(chǎn)措施，一般都能維持或增加作物產(chǎn)量[3-6]，但中國(guó)農(nóng)作物秸稈資源大部分被作為農(nóng)戶生活燃料或在田間焚燒或被棄置亂堆，不僅造成了秸稈資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，而且還導(dǎo)致環(huán)境的污染。因此，如何實(shí)現(xiàn)和簡(jiǎn)化秸稈有效還田是當(dāng)前必須解決的瓶頸問(wèn)題之一。在水稻種植區(qū)，推行稻草還田對(duì)于提高土壤肥力、降低施肥成本和維持農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展等方面均具有重要作用[7-8]。稻草還田不僅可以避免稻草焚燒所帶來(lái)的環(huán)境污染，還可作為良好的有機(jī)肥源，對(duì)提高土壤有機(jī)質(zhì)含量[9]，改良土壤、培肥地力[10]，尤其是對(duì)緩解氮、磷、鉀比例失調(diào)[11]，提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本有重要作用[12-14]。然而，稻草還田腐解快慢會(huì)直接或間接影響到水稻生長(zhǎng)發(fā)育，為此，前人開(kāi)展了稻草還田適宜腐熟劑種類(lèi)的對(duì)比研究，以期加速稻草腐爛速度[15-16]，而對(duì)腐熟劑用量的報(bào)道較少。

隨著人們的生態(tài)和環(huán)保意識(shí)提升，水稻栽培方式越來(lái)越注重資源節(jié)約和環(huán)境友好[17-18]，國(guó)家也將化肥農(nóng)藥零增長(zhǎng)逐步從政策、技術(shù)方面不斷完善和落實(shí)，以驅(qū)動(dòng)水稻栽培方式的轉(zhuǎn)變。因此，本研究開(kāi)展了稻草還田條件下不同腐熟劑用量和氮肥減量組合對(duì)華南稻區(qū)早晚稻產(chǎn)量形成及氮肥利用效率的影響，以期為稻草還田（快速）腐熟替代部分氮肥，科學(xué)減少化肥施用量提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 供試地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)于2016—2017 年在廣東省江門(mén)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所(21°27′N(xiāo)，111°59′E)基地內(nèi)進(jìn)行。供試品種為‘華航48’、‘廣8優(yōu)金占’。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，稻草還田量為3750 kg/hm2，設(shè)4個(gè)不同腐熟劑用量和氮肥減量組合，即不加腐熟劑和氮肥減量1/6(T1)、30 kg/hm2腐熟劑和氮肥減量1/6(T2)、60 kg/hm2腐熟劑和氮肥減量1/6(T3)、60 kg/hm2腐熟劑和氮肥減量1/3(T4)，同時(shí)設(shè)不施氮(N0)和當(dāng)?shù)厥┓仕?CK)，為180 kgN/hm2。其中，T4處理在分蘗期葉面噴施高氮型紐崔萊腐植酸有機(jī)復(fù)合液肥1500mL/hm2，純N含量為120 g/L。3次重復(fù)。

腐熟劑處理的稻草以基肥的形式全部施入小區(qū)。氮肥按基肥:返青肥:分蘗肥:穗肥=5:2:2:1 的比例施入。磷、鉀肥按N:P2O5:K2O=1:0.5:0.8，N 按180 kg/hm2計(jì)算分別投入，磷肥全部作基肥施入，鉀肥按基肥:穗肥=5:5 分別追施。秧齡控制在20 天以內(nèi)，人工移栽，移栽密度為20 cm×20 cm，每蔸苗數(shù)3～5苗。

1.3 觀測(cè)項(xiàng)目與方法

1.3.1 成熟期干物質(zhì)積累 于成熟期，從每小區(qū)隨機(jī)選取生長(zhǎng)均勻且具有代表性的植株10穴（除邊3行外），用水將植株沖洗干凈后，然后剪去根，按葉、莖+鞘、穗分開(kāi)，于105℃殺青30 min，轉(zhuǎn)至80℃烘干直至恒重，密封冷卻至室溫測(cè)定其干物質(zhì)量。

1.3.2 測(cè)產(chǎn)與拷種 于小區(qū)中央選取約5 m2的正方形區(qū)域進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，稱重記錄的同時(shí)用自動(dòng)數(shù)字水分儀(DMC-700，Seedburo，Chicago，IL，USA)測(cè)定稻谷籽粒含水量，統(tǒng)一換算成13.5%的標(biāo)準(zhǔn)含水量計(jì)算水稻產(chǎn)量，并調(diào)查小區(qū)內(nèi)20 穴植株穗數(shù)計(jì)算有效穗數(shù)。按對(duì)角線取樣法，從每小區(qū)除邊3行外取12穴植株樣品，在計(jì)算穗數(shù)后人工脫粒，用水選法分離實(shí)粒和空秕粒，80℃烘干直到重量恒定計(jì)算每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

氮肥利用效率，包括氮肥農(nóng)學(xué)利用率(NAE，kg/kgN)、氮肥偏生產(chǎn)力(PFPN，kg/kgN)的計(jì)算參照傅志強(qiáng)等的計(jì)算方法[19]。采用Excel 2007 進(jìn)行收集整理和作圖，利用STATISTIC 8.0 數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量變化

表1 可知，稻草還田加速腐解配施氮肥模式的產(chǎn)量與常規(guī)施肥模式的產(chǎn)量差異不明顯。稻草還田配施模式平均減氮20%(17%～33%)的情況下，早、晚稻‘華航48’的平均產(chǎn)量略高于常規(guī)施肥模式，或基本持平，其中T3處理的產(chǎn)量均高于CK，但早晚季處理間的產(chǎn)量變化趨勢(shì)不一致?！畯V8優(yōu)金占’的平均產(chǎn)量略低于常規(guī)施肥模式，早晚季分別以T1和T4處理的產(chǎn)量最高，但處理間差異不顯著。從產(chǎn)量構(gòu)成來(lái)看，T1～T4處理的平均有效穗（除晚稻的‘華航48’外）高于CK，處理間‘華航48’的有效穗分別以T2和T3處理最高，‘廣8優(yōu)金占’的有效穗則以T2處理最高；T1～T4處理的平均每穗粒數(shù)則低于CK（除晚稻的‘廣8優(yōu)金占’外）；而T1～T4處理‘華航48’的平均結(jié)實(shí)率低于CK，‘廣8優(yōu)金占’則相反；T1～T4處理間千粒重的差異較?。ū?）。

表1 稻田還田條件下不同腐熟劑用量和氮肥用量對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

表2 稻田還田條件下不同腐熟劑用量和氮肥用量對(duì)水稻產(chǎn)量構(gòu)成的影響

2.2 干物質(zhì)積累

表 3 可知，與 CK 相比，T1～T4 處理的干物質(zhì)積累總量不占優(yōu)勢(shì)，處理間以‘華航48’的T3處理干物質(zhì)積累總量最高。早稻的干物質(zhì)積累總量要高于晚稻，齊穗前和齊穗后干物質(zhì)量的變化趨勢(shì)不一。處理間的收獲指數(shù)為0.45～0.53，與CK基本持平。

表3 稻田還田條件下不同腐熟劑用量和氮肥用量對(duì)水稻群體干物質(zhì)積累的影響

2.3 氮肥利用效率

表4可知，與常規(guī)施肥模式相比，‘華航48號(hào)’的稻草還田配施模式的氮肥農(nóng)學(xué)利用效率和偏生產(chǎn)力平均提高了60.2%和35.4%。綜合2016-2017年兩年的研究結(jié)果，稻草還田配施模式平均減氮20%(17%～33%)的情況下，平均產(chǎn)量與常規(guī)施肥模式基本持平，且差異不顯著。與常規(guī)施肥模式相比，稻草還田配施模式的氮肥農(nóng)學(xué)利用效率和偏生產(chǎn)力也平均提高了12.2%和32.1%（2016 年），表明加速腐熟稻草還田替代減量化肥是可行的，是一條化肥減量和水稻穩(wěn)產(chǎn)的有效途徑。

3 討論

秸稈還田主要通過(guò)兩種途徑影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育，一是自身分解釋放營(yíng)養(yǎng)元素、化學(xué)物質(zhì)等的直接影響；二是作物生長(zhǎng)環(huán)境因子的間接影響[20]，進(jìn)而影響作物產(chǎn)量的形成。前人研究稻草還田配施化肥下作物產(chǎn)量形成的研究報(bào)道較多[3-6]。曾研華等[6]研究認(rèn)為連續(xù)6年的早稻稻草還田替代部分化肥可協(xié)調(diào)有效穗與穗粒數(shù)結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定晚稻產(chǎn)量水平。宓文海等[3]研究認(rèn)為連續(xù)3年有機(jī)肥料與化肥配施比單施化肥可提高水稻產(chǎn)量。丁文金等[4]研究表明秸稈還田下優(yōu)化施肥不減量或一定程度減氮、減磷、減鉀或減氮磷鉀都會(huì)對(duì)早稻產(chǎn)量和雙季稻總產(chǎn)產(chǎn)生降低作用，而對(duì)晚稻產(chǎn)量無(wú)顯著降低或提高作用。本文總結(jié)了2個(gè)品種3季的研究結(jié)果表明：稻草還田配施模式平均減氮20%(17%～33%)的情況下，平均產(chǎn)量略低于常規(guī)施肥模式，與前人研究報(bào)道的結(jié)果一致，說(shuō)明稻草還田替代部分化肥是可行的，是一條化肥減量和水稻穩(wěn)產(chǎn)的有效途徑?？赡艿脑蚴堑静葸€田通過(guò)改善土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤的通透性，提高土壤的肥力[21-24]，改善土壤的供肥能力，確保水稻生長(zhǎng)發(fā)育的養(yǎng)分需求，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定和增加水稻產(chǎn)量。本研究結(jié)果也表明：常規(guī)施肥模式相比，稻草還田配施模式的氮肥農(nóng)學(xué)利用效率和偏生產(chǎn)力也平均提高了11%和30%，可提高氮肥利用效率，同時(shí)達(dá)到土壤培肥和減施化肥的雙重目的。

稻草還田腐解后才能釋放養(yǎng)分供水稻植株吸收，同時(shí)，稻草全量還田對(duì)早、晚稻立苗的影響也可能受還田稻草腐解情況的影響[25]。如曾研華等[6]指出雙季稻模式下早稻稻草還田處理進(jìn)行晚稻拋秧時(shí)會(huì)阻礙了秧苗的入土深度及扎根生長(zhǎng)，影響了水稻立苗和生長(zhǎng)。因此，稻草還田施用腐熟劑，可加速稻草腐爛速度[26-28]，也是值得考慮的措施之一。前人[15-16,28]對(duì)比多種腐熟劑對(duì)稻草腐熟情況以及產(chǎn)量形成的影響指出使用腐熟劑能有效加快稻草的腐爛速度，稻草養(yǎng)分釋放加快，為稻草還田條件下氮肥減量打下基礎(chǔ)，同時(shí)提高水稻產(chǎn)量。本研究結(jié)果表明：在華南稻區(qū)，‘華航48’以30 kg/hm2腐熟劑和氮肥減量1/6(T2)、60 kg/hm2腐熟劑和氮肥減量1/6(T3)處理的產(chǎn)量均略高于對(duì)照而沒(méi)有顯著差異，且‘廣8 優(yōu)金占’的早稻季以不加腐熟劑和氮肥減量1/6(T1)最高，而晚稻季以60 kg/hm2腐熟劑和氮肥減量1/3(T4)處理的產(chǎn)量最高，存在季節(jié)上的差異。因此，在華南稻區(qū)，考慮其年平均氣溫較高，有利于稻草還田后腐解，筆者認(rèn)為，稻草還田配施模式平均減氮20%(17%～33%)的情況下，添加30 kg/hm2腐熟劑，結(jié)合品種特性，有利于制定合理的稻草還田(快速)腐熟替代部分氮肥的技術(shù)，科學(xué)減少化肥施用量，達(dá)到稻草還田的資源再利用和氮肥減量的雙重目的。

表4 稻田還田條件下不同腐熟劑用量和氮肥用量對(duì)氮肥利用效率的影響

4 結(jié)論

稻草還田配施模式平均減氮20%(17%～33%)的情況下，平均產(chǎn)量略低于常規(guī)施肥模式，但品種間存在差異，‘華航48’以30 kg/hm2腐熟劑和氮肥減量1/6(T2)、60 kg/hm2腐熟劑和氮肥減量1/6(T3)處理的產(chǎn)量均略高于對(duì)照而沒(méi)有顯著差異，而‘廣8 優(yōu)金占’以不加腐熟劑和氮肥減量1/6(T1)、60 kg/hm2腐熟劑和氮肥減量1/3(T4)處理的產(chǎn)量最高，但差異不顯著，表明通過(guò)稻草還田替代減量化肥是可行的。與常規(guī)施肥模式相比，稻草還田配施模式的氮肥農(nóng)學(xué)利用效率和偏生產(chǎn)力也平均提高了11%和30%。