丁 奇，吴建富*，李 涛，潘晓华，石庆华，赵新帆，吴玉成，杨小华

(1.江西农业大学 作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室/江西省作物生理生态与遗传育种重点实验室，江西南昌 330045;2.江西省进贤县温圳镇农技站，江西 进贤 331721)

水稻是中国最主要的粮食作物，全国常年种植面积约8 979万hm2，按谷草比为1:1计算，年产稻草约2.865亿t［1］。稻草作为一种重要的有机肥源，含有丰富的有机质和大量的氮、磷、钾、硅等矿质营养元素，稻草还田在提高土壤肥力、改善土壤理化性状、提高农作物产量、品质和降低施肥成本等方面具有重要作用。同时，还可以减少因稻草焚烧和废弃所造成的对大气、土壤、水质等环境的污染，对促进我国循环农业的发展具有重要的意义。当前，我国水稻机械化收获得到快速发展，为稻草全量还田提供了基础，国家农业部把稻草还田作为发展循环农业生产的主要模式进行推广应用。而目前我国秸秆资源仅有20%～36%作为有机肥料，被燃烧和废弃的秸秆却高达45%～60%［2］，这不仅浪费了有机资源，同时也污染了环境。因此，如何做到有效利用稻草资源，减少稻草就地焚烧和废弃，显得尤为重要。关于稻草还田对水稻生长发育和土壤理化性状的影响已有不少研究报道［3－6］，但大部分研究都集中在不同施肥量、不同秸秆还田量对水稻和土壤理化性质的影响。在氮、磷、钾养分总施用量相等条件下，不同稻草还田方式对双季水稻生长发育和土壤肥力的影响的报道较少［7－8］。本文在等量氮、磷、钾养分施用水平下，从水稻的分蘖动态、产量、土壤的理化性质和经济效益方面研究了不同稻草还田方式对水稻生长和土壤肥力的影响，旨在为南方稻区水稻秸秆资源有效利用和水稻合理施肥提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

于2010年开始在江西省进贤县温圳镇杨溪村进行早、晚稻稻草还田定位试验。2009年晚稻收获后稻草分别原位全量还田和原位烧灰还田，作翌年早稻有机肥。供试土壤为第四纪红色粘土发育水稻土，试前土壤的基本化学性质为:有机质 34.16 g/kg，全氮 2.271 g/kg，碱解氮 126.0 mg/kg，有效磷31.34 mg/kg，速效钾 97.9 mg/kg，pH 5.48。供试早、晚稻品种分别为陆两优 996 和五丰优 T025。

1.2 试验设计

设4个处理:(1)不施肥(CK);(2)单施NPK化肥(F);(3)稻草全部烧灰还田+化肥(B+F)，即联合收割机收获早、晚稻后人工撒匀稻草，晒干后燃烧成灰，灌适量水后用手扶拖拉机旋耕作为早、晚稻基肥;(4)稻草全量切碎还田+化肥(S+F)，即联合收割机收获早、晚稻时将稻草切碎成约5～8 cm小段，早稻稻草人工撒匀灌水后用拖拉机将稻草旋耕入土，作为晚稻基肥;晚稻稻草人工撒匀后，来年春耕时用拖拉机旋耕入土，作为早稻基肥。采用大区试验，随机设计，每处理面积326.7 m2，无重复。除不施肥处理外，其它各处理氮、磷、钾用量相等，即早晚稻施纯N量分别为165 kg/hm2、195 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O=1∶0.45∶0.9。稻草和草木灰中的养分数量按实际分析结果计算。稻草还田和稻草烧灰还田两处理的实际施肥量扣除稻草和草木灰中输入的养分量。早稻氮肥按照基肥∶分蘖肥∶穗肥=5∶2∶3施用;晚稻氮肥按照基肥 ∶分蘖肥 ∶穗肥=4∶2∶4施用。早、晚稻钾肥按照分蘖肥 ∶穗肥=7∶3施用，磷肥一次性做基肥施用，化肥用尿素、钙镁磷肥和氯化钾，其它管理措施基本一致。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 茎蘖变化 水稻移栽后每处理定点40蔸，每5 d调查一次茎蘖动态，直到齐穗期。

1.3.2 土壤理化性质的测定 早、晚稻成熟期用环刀法测定耕作层土壤容重、总孔隙度和非毛管孔隙度;早晚稻收获后，在试验区内按“S”线路采集耕作层土壤混合样品，供土壤养分测定。土壤有机质采用重铬酸钾容量法;全氮测定采用半微量凯氏法;碱解氮测定采用碱解扩散法;有效磷测定采用0.05 mol/L NaHCO3浸提钼蓝比色法;速效钾测定采用NH4OAC浸提火焰光度法［9］。

1.3.3 考种与测产 收割前1 d，各处理在调查有效穗的基础上，按平均数法分3点各取样5蔸进行考种，各处理分3点各实割200蔸，脱粒后晒干称量测定实际产量。

1.4 经济效益计算

1.5 数据处理

图、表中的数据为2012年的试验数据，用Excel进行数据处理和SPSS16.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 稻草全量还田对水稻生长的影响

2.1.1 对水稻分蘖动态的影响 从图1可以看出，无论是早稻还是晚稻，各处理移栽10 d后，施肥处理的总茎蘖数略高于不施肥处理，但移栽15 d后施肥处理总茎数明显高于不施肥处理。施肥条件下，稻草全量还田明显促进了早稻分蘖的发生，水稻茎蘖总数明显高于稻草烧灰还田和单施化肥处理，而后两者差异较小;晚稻则不同，3个施肥处理的水稻茎蘖数差异较小。说明在等量氮磷钾养分施用水平下，稻草全量还田能明显促进早稻分蘖的发生，从而有利于提高水稻产量。

图1 不同处理下早稻(a)、晚稻(b)分蘖动态Fig.1 Dynamic changes of tiller number of early rice(a)and late rice(b)under different treatments

表1 不同处理下水稻产量及产量构成因素变化Tab.1 Variance analysis on yield and yield components of rice under different treatments

2.1.2 稻草全量还田方式对水稻产量的影响 由表1可知，无论是早稻还是晚稻，各施肥处理早、晚稻产量均极显著高于不施肥处理。施肥条件下，稻草全量还田和烧灰还田处理间早稻产量基本持平，却显著高于单施化肥处理，增幅分别为5.39%和8.64%;晚稻各施肥处理以稻草全量还田处理最高，但处理间差异未达显著水平。从产量构成因素来看，各施肥处理早晚稻单位面积的有效穗数和每穗粒数差异较小，却显著高于不施肥处理;结实率和千粒质量各处理差异不明显。表明在等量养分条件下，稻草连续多季全量还田有利于提高早晚稻产量。相关分析表明，早、晚稻产量的主要影响因素是有效穗数和每穗粒数，与产量的相关性均达到显著水平，早稻相关系数分别为0.993 4和0.986 1，而晚稻相关系数分别为 0.972 2 和 0.987 9。

2.2 稻草全量还田对土壤肥力的影响

2.2.1 对土壤物理性质的影响 土壤容重反应了土壤的紧实的程度，而土壤容重变化与耕作方式、稻草还田方式密切相关［10］。表2结果表明，稻草全量还田下的土壤容重和毛管孔隙度均显著低于无肥、单施化肥和稻草烧灰还田处理，而土壤总孔隙度和通气孔隙度却显著高于后三者。表明稻草多季还田有利于改善土壤的通气状况，从而有利于土壤肥力的调节。

表2 不同处理下土壤容重的变化Tab.2 Variance analysis the change of Bulk density under different treatments

2.2.2 对土壤养分的影响 不同稻草还田方式对土壤养分含量的影响存在差异(表3)。在等量氮磷钾养分施用条件下，稻草全量还田处理，耕作层土壤有机质含量显著高于单施化肥和稻草烧灰还田处理，增幅为4.05%～4.71%，而后两者差异不明显。土壤全氮含量变化与有机质变化相似，而土壤碱解氮各施肥处理间基本持平，却显著高于无肥处理。土壤有效磷含量各施肥处理也显著高于无肥处理，稻草全量还田处理高于其他施肥处理，但差异不显著，其差异程度与稻草还田次数的有关。土壤速效钾含量稻草还田处理低于其他两施肥处理，其原因有待进一步研究。

表3 不同处理下耕作层土壤养分的变化Tab.3 Variance analysis the change of soil nutrients contents under different treatments

2.3 稻草全量还田对经济效益的影响

表4分析可知，无论是早稻还是晚稻，与稻草烧灰还田和单施化肥相比，稻草全量还田处理的肥料成本为最少。相比于单施化肥，稻草全量还田早、晚稻肥料成本分别节约40.85%和31.08%;相比于稻草烧灰还田，早、晚稻分别节省肥料成本7.73%和4.64%。稻草全量还田早、晚稻稻谷产值和稻草产值比单施化肥和稻草烧灰还田分别提高 3.83% ～10.26%、3.09% ～10.22%和 3.83%～10.26%、1.38%～1.47%。

从净收益来看，稻草全量还田都比其它施肥处理高。而从新增纯收益率来分析，早稻稻草全量还田新增纯收益率比单施化肥和稻草烧灰还田处理分别高出79.21%和25.45%;而晚稻分别高出3.7%和3.5%。边际成本报酬率稻草全量还田明显高于其他施肥处理。说明稻草全量还田有利于提高农民种粮的经济效益。

表4 不同处理下经济效益的变化Tab.4 Variance analysis the change of economic benefits under different treatments

3 讨论与结论

3.1 稻草还田与水稻生长和经济效益

稻草全量还田对水稻产量的影响主要聚焦在稻草秸秆还田能否起到与化学肥料同等的营养作用。稻草还田对水稻的增产作用明显，其中稻草施加1.5 g/kg(相当于3.6 t/hm2)与施加化肥氮0.054 g/kg(相当于130 kg/hm2)的配比能获得最佳的产量效益［12］。大量的研究结果表明稻草还田对水稻生长发育与产量有促进作用，原因是稻草还田能促进水稻分蘖，增加有效穗及每穗实粒数，生育中后期能维持较高的干物质积累，从而提高产量［7－8］。而本试验也得到了相似的结论。稻草还田的经济效益影响的报道近期主要集中在耕作方式、施肥量和不同有机肥等形式上，基本认为在稻草还田条件下，增加收入，减少投入成本，提高产投比可以使水稻获得最佳收益。据研究表明，稻草还田年份越久，降低成本投入和增加产量的效果越明显，为现阶段国家农业工厂化集约型和环保型产业的发展生提供了新的方式和思路［10］。本研究认为，在N、P、K总养分施用相同的条件下，稻草全量直接还田有利于提高翌年早稻产量，较单施化肥和烧灰还田处理相比，分别提高了8.6%和3.1%;而稻草全量直接还田对晚稻的增产效果不明显;无论早晚稻，稻草还田比稻草烧灰还田、稻草不还田不仅提高了经济效益，而且纯收益率和边际成本报酬率有所提高，而且增幅明显。

3.2 稻草还田与土壤理化性质

有研究表明，稻草还田可以更新和增加土壤有机质，积累土壤氮素对保持土壤养分的生态平衡有着良好的影响。佘冬立等［13］研究表明，秸秆还田对防止土壤板结、增加土壤通透性效果明显。长期稻草还田以后，土壤总有机碳不仅增加了，构成其碳组分的活性有机碳、矿化碳和微生物生物量碳以及相应的碳库都得到不同程度的改善，土壤碳库管理指数也得到了增加［8，14－15］。还有研究表明稻草还田后水稻成熟期土壤有机质和有机无机复合体数量提高，土壤的主要物理性质与结构得到进一步改善［10］。通过本试验研究表明，与单施化肥和稻草烧灰还田相比，稻草全量直接还田不仅降低耕作层土壤的紧实度，还增加了总孔隙度和通气孔隙度，有利于土壤物理性状的改善;稻草全量直接还田还有利于耕作层土壤有机质全氮、碱解氮、有效磷的含量的提高，却减少了土壤速效钾的含量，其机理有待进一步研究。

［1］中华人民共和国国家统计局.中华人民共和国2011年国民经济和社会发展统计公报［EB/OL］.(2012－02－22)［2013－08－15］.http:www.stats.gov.cn/tjsj/tjgb/ndtjgb/ggndtjgb/201202/t20120222－30026.html.

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