郑华斌，傅荣富，贾 巍，唐启源

（1湖南农业大学农学院，长沙410128；2江门市农业科学研究所，广东江门529700）

0 引言

作物秸秆是一种重要的有机肥源，富含大量氮、磷、钾、硅等矿质营养元素[1-2]。据统计，2017年全国粮食总产量约6.2 亿t，按粒秆比1:1.2 估算，再加上其他作物秸秆，全国年生产秸秆超过7.4亿t，秸秆中含有大量的有机质，氮磷钾和微量元素，7.4亿t秸秆中氮磷钾养分含量大约相当于576 万t 尿素、840 万t 过磷酸钙、840 万t 硫酸钾。前人研究表明作物秸秆进行翻压还田或覆盖还田是一项有效的增产措施，一般都能维持或增加作物产量[3-6]，但中国农作物秸秆资源大部分被作为农户生活燃料或在田间焚烧或被弃置乱堆，不仅造成了秸秆资源的严重浪费，而且还导致环境的污染。因此，如何实现和简化秸秆有效还田是当前必须解决的瓶颈问题之一。在水稻种植区，推行稻草还田对于提高土壤肥力、降低施肥成本和维持农业的可持续发展等方面均具有重要作用[7-8]。稻草还田不仅可以避免稻草焚烧所带来的环境污染，还可作为良好的有机肥源，对提高土壤有机质含量[9]，改良土壤、培肥地力[10]，尤其是对缓解氮、磷、钾比例失调[11]，提高农作物产量和品质，降低农业生产成本有重要作用[12-14]。然而，稻草还田腐解快慢会直接或间接影响到水稻生长发育，为此，前人开展了稻草还田适宜腐熟剂种类的对比研究，以期加速稻草腐烂速度[15-16]，而对腐熟剂用量的报道较少。

随着人们的生态和环保意识提升，水稻栽培方式越来越注重资源节约和环境友好[17-18]，国家也将化肥农药零增长逐步从政策、技术方面不断完善和落实，以驱动水稻栽培方式的转变。因此，本研究开展了稻草还田条件下不同腐熟剂用量和氮肥减量组合对华南稻区早晚稻产量形成及氮肥利用效率的影响，以期为稻草还田（快速）腐熟替代部分氮肥，科学减少化肥施用量提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 供试地点与材料

试验于2016—2017 年在广东省江门市农业科学研究所(21°27′N，111°59′E)基地内进行。供试品种为‘华航48’、‘广8优金占’。

1.2 试验设计

随机区组设计，稻草还田量为3750 kg/hm2，设4个不同腐熟剂用量和氮肥减量组合，即不加腐熟剂和氮肥减量1/6(T1)、30 kg/hm2腐熟剂和氮肥减量1/6(T2)、60 kg/hm2腐熟剂和氮肥减量1/6(T3)、60 kg/hm2腐熟剂和氮肥减量1/3(T4)，同时设不施氮(N0)和当地施肥水平(CK)，为180 kgN/hm2。其中，T4处理在分蘖期叶面喷施高氮型纽崔莱腐植酸有机复合液肥1500mL/hm2，纯N含量为120 g/L。3次重复。

腐熟剂处理的稻草以基肥的形式全部施入小区。氮肥按基肥:返青肥:分蘖肥:穗肥=5:2:2:1 的比例施入。磷、钾肥按N:P2O5:K2O=1:0.5:0.8，N 按180 kg/hm2计算分别投入，磷肥全部作基肥施入，钾肥按基肥:穗肥=5:5 分别追施。秧龄控制在20 天以内，人工移栽，移栽密度为20 cm×20 cm，每蔸苗数3～5苗。

1.3 观测项目与方法

1.3.1 成熟期干物质积累 于成熟期，从每小区随机选取生长均匀且具有代表性的植株10穴（除边3行外），用水将植株冲洗干净后，然后剪去根，按叶、茎+鞘、穗分开，于105℃杀青30 min，转至80℃烘干直至恒重，密封冷却至室温测定其干物质量。

1.3.2 测产与拷种 于小区中央选取约5 m2的正方形区域进行测产，称重记录的同时用自动数字水分仪(DMC-700，Seedburo，Chicago，IL，USA)测定稻谷籽粒含水量，统一换算成13.5%的标准含水量计算水稻产量，并调查小区内20 穴植株穗数计算有效穗数。按对角线取样法，从每小区除边3行外取12穴植株样品，在计算穗数后人工脱粒，用水选法分离实粒和空秕粒，80℃烘干直到重量恒定计算每穗粒数、结实率和千粒重。

1.4 数据处理与统计分析

氮肥利用效率，包括氮肥农学利用率(NAE，kg/kgN)、氮肥偏生产力(PFPN，kg/kgN)的计算参照傅志强等的计算方法[19]。采用Excel 2007 进行收集整理和作图，利用STATISTIC 8.0 数据处理软件对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 产量变化

表1 可知，稻草还田加速腐解配施氮肥模式的产量与常规施肥模式的产量差异不明显。稻草还田配施模式平均减氮20%(17%～33%)的情况下，早、晚稻‘华航48’的平均产量略高于常规施肥模式，或基本持平，其中T3处理的产量均高于CK，但早晚季处理间的产量变化趋势不一致。‘广8优金占’的平均产量略低于常规施肥模式，早晚季分别以T1和T4处理的产量最高，但处理间差异不显著。从产量构成来看，T1～T4处理的平均有效穗（除晚稻的‘华航48’外）高于CK，处理间‘华航48’的有效穗分别以T2和T3处理最高，‘广8优金占’的有效穗则以T2处理最高；T1～T4处理的平均每穗粒数则低于CK（除晚稻的‘广8优金占’外）；而T1～T4处理‘华航48’的平均结实率低于CK，‘广8优金占’则相反；T1～T4处理间千粒重的差异较小（表2）。

表1 稻田还田条件下不同腐熟剂用量和氮肥用量对水稻产量的影响

表2 稻田还田条件下不同腐熟剂用量和氮肥用量对水稻产量构成的影响

2.2 干物质积累

表 3 可知，与 CK 相比，T1～T4 处理的干物质积累总量不占优势，处理间以‘华航48’的T3处理干物质积累总量最高。早稻的干物质积累总量要高于晚稻，齐穗前和齐穗后干物质量的变化趋势不一。处理间的收获指数为0.45～0.53，与CK基本持平。

表3 稻田还田条件下不同腐熟剂用量和氮肥用量对水稻群体干物质积累的影响

2.3 氮肥利用效率

表4可知，与常规施肥模式相比，‘华航48号’的稻草还田配施模式的氮肥农学利用效率和偏生产力平均提高了60.2%和35.4%。综合2016-2017年两年的研究结果，稻草还田配施模式平均减氮20%(17%～33%)的情况下，平均产量与常规施肥模式基本持平，且差异不显著。与常规施肥模式相比，稻草还田配施模式的氮肥农学利用效率和偏生产力也平均提高了12.2%和32.1%（2016 年），表明加速腐熟稻草还田替代减量化肥是可行的，是一条化肥减量和水稻稳产的有效途径。

3 讨论

秸秆还田主要通过两种途径影响作物的生长发育，一是自身分解释放营养元素、化学物质等的直接影响；二是作物生长环境因子的间接影响[20]，进而影响作物产量的形成。前人研究稻草还田配施化肥下作物产量形成的研究报道较多[3-6]。曾研华等[6]研究认为连续6年的早稻稻草还田替代部分化肥可协调有效穗与穗粒数结构和稳定晚稻产量水平。宓文海等[3]研究认为连续3年有机肥料与化肥配施比单施化肥可提高水稻产量。丁文金等[4]研究表明秸秆还田下优化施肥不减量或一定程度减氮、减磷、减钾或减氮磷钾都会对早稻产量和双季稻总产产生降低作用，而对晚稻产量无显著降低或提高作用。本文总结了2个品种3季的研究结果表明：稻草还田配施模式平均减氮20%(17%～33%)的情况下，平均产量略低于常规施肥模式，与前人研究报道的结果一致，说明稻草还田替代部分化肥是可行的，是一条化肥减量和水稻稳产的有效途径。可能的原因是稻草还田通过改善土壤结构、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，确保水稻生长发育的养分需求，实现稳定和增加水稻产量。本研究结果也表明：常规施肥模式相比，稻草还田配施模式的氮肥农学利用效率和偏生产力也平均提高了11%和30%，可提高氮肥利用效率，同时达到土壤培肥和减施化肥的双重目的。

稻草还田腐解后才能释放养分供水稻植株吸收，同时，稻草全量还田对早、晚稻立苗的影响也可能受还田稻草腐解情况的影响[25]。如曾研华等[6]指出双季稻模式下早稻稻草还田处理进行晚稻抛秧时会阻碍了秧苗的入土深度及扎根生长，影响了水稻立苗和生长。因此，稻草还田施用腐熟剂，可加速稻草腐烂速度[26-28]，也是值得考虑的措施之一。前人[15-16,28]对比多种腐熟剂对稻草腐熟情况以及产量形成的影响指出使用腐熟剂能有效加快稻草的腐烂速度，稻草养分释放加快，为稻草还田条件下氮肥减量打下基础，同时提高水稻产量。本研究结果表明：在华南稻区，‘华航48’以30 kg/hm2腐熟剂和氮肥减量1/6(T2)、60 kg/hm2腐熟剂和氮肥减量1/6(T3)处理的产量均略高于对照而没有显著差异，且‘广8 优金占’的早稻季以不加腐熟剂和氮肥减量1/6(T1)最高，而晚稻季以60 kg/hm2腐熟剂和氮肥减量1/3(T4)处理的产量最高，存在季节上的差异。因此，在华南稻区，考虑其年平均气温较高，有利于稻草还田后腐解，笔者认为，稻草还田配施模式平均减氮20%(17%～33%)的情况下，添加30 kg/hm2腐熟剂，结合品种特性，有利于制定合理的稻草还田(快速)腐熟替代部分氮肥的技术，科学减少化肥施用量，达到稻草还田的资源再利用和氮肥减量的双重目的。

表4 稻田还田条件下不同腐熟剂用量和氮肥用量对氮肥利用效率的影响

4 结论

稻草还田配施模式平均减氮20%(17%～33%)的情况下，平均产量略低于常规施肥模式，但品种间存在差异，‘华航48’以30 kg/hm2腐熟剂和氮肥减量1/6(T2)、60 kg/hm2腐熟剂和氮肥减量1/6(T3)处理的产量均略高于对照而没有显著差异，而‘广8 优金占’以不加腐熟剂和氮肥减量1/6(T1)、60 kg/hm2腐熟剂和氮肥减量1/3(T4)处理的产量最高，但差异不显著，表明通过稻草还田替代减量化肥是可行的。与常规施肥模式相比，稻草还田配施模式的氮肥农学利用效率和偏生产力也平均提高了11%和30%。