秸秆腐解剂对麦秸腐解速率及水稻产量的影响

2017-05-08胡宇容陈留根郭智周炜朱普平

江苏农业科学 2017年4期

胡宇容+陈留根+郭智++周炜+朱普平

摘要：设麦秸不还田（1）、麦秸全量还田（2）、麦秸还田且施用4种秸秆腐解剂（T1～T4）6个处理，研究秸秆腐解剂对麦秸秆腐解动态和水稻生长的影响。结果发现，麦秸还田24 d后，施用腐解剂能够提高小麦秸秆的腐解率，并且在麦秸秆全量还田条件下施用秸秆腐解剂能够显著促进小麦秸秆中氮的释放；在插秧30 d后，腐解剂能够显著促进磷的释放，但降低了水稻有效穗数、结实率、水稻产量，减产幅度达1.8%～7.1%；麦秸全量还田处理（2）能提高水稻的有效穗数、结实率、千粒质量、水稻产量。

关键词：麦秸还田；秸秆腐解率；秸秆腐解剂；养分释放；结实率；微生物；水稻产量

中图分类号： S216.2；X712文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）04-0041-03

农作物秸秆是农业生产中的主要废弃物之一，目前中国每年有近7亿t秸秆，而秸秆的综合利用程度很不够，约97%的秸秆被焚烧、堆积、遗弃，既造成浪费，又造成环境污染，作物秸秆的综合利用是亟待解决的难题[1-2]。其中，秸秆还田作为一种低投入、可持续的秸秆利用方式，是近年来我国推行农田地力培肥的一项重要技术[3]，连续的秸秆还田能够提高土壤有机碳含量，改善土壤理化性质，影响作物生长[4]。秸秆还田后的腐解速度和养分释放特点是秸秆还田能否发挥重要作用的关键[5]。秸秆及土壤中含有大量的微生物完全可以使秸秆腐熟，但秸秆腐解速度慢，会影响土壤整地播种质量、降低作物产量和品质等[6]。据报道，秸秆腐解剂可以促进秸秆快速腐解[7-9]，避免上述问题的发生，但是目前有关秸秆腐解剂对秸秆腐解特征和水稻生长的影响鲜有报道。为了探索秸秆腐解剂对麦秸秆的腐解效果，解决秸秆还田在实际生产中存在的问题，本试验通过秸秆全量还田，研究麦秸还田后腐解特征、养分释放率、秸秆腐解剂对水稻生长的影响，旨在为小麦秸秆的还田提供理论依据和技术支撑。

1材料与方法

1.1试验地点与材料

水稻供试品种为南粳9108。试验于2013年5—10月在江苏省农业科学院溧水植物科学基地进行。试验田土壤属黄棕壤，其基本理化性状为：pH值（H2O，1 ∶[KG-*3]5）6.21±0.05，有机质含量为（16.62±3.15） g/kg，全N含量为（0.87±0.01） g/kg，全P含量为（0.24±0.01） g/kg，速效氮含量为（35.16±1.58） mg/kg，速效磷含量为（11.84±2.23） mg/kg，速效钾含量为（89.23±3.84） mg/kg。

1.2试验设计

试验采用预埋网袋法[10]，网袋长30 cm、宽20 cm、孔径0.18 mm。事先称取60 g麦秸置于网袋中，将其埋入稻田，埋深为20 cm。取4种秸秆腐解剂进行小区试验，以麦秸不还田、不施秸秆腐解剂及麦秸全量还田、不施秸秆腐解剂为对照，共6个处理，每个处理重复3次，共18个小区，随机排列（表1），小区面积约为30 m2。5月15日播种，6月27日移栽，栽插规格为25 cm×13 cm，每穴2～3苗，常规施肥量为：N 225 kg/hm2，P 135 kg/hm2，K 135 kg/hm2。P肥全作基肥，K肥基肥施用50%，促花肥施50%；N肥依处理施用。麦秸还田量为6 000 kg/hm2，秸秆腐解剂用量为 60 kg/hm2。

1.3采样方法与测定项目

插秧后在水稻的5个主要生育时期内，每小区取样1袋，取5次，取样后将其泥沙冲洗干净，风干，称质量，利用失重法测定秸秆腐解率。秸秆腐解率=（原始秸秆质量-秸秆残留量）/原秸秆质量×100%。分别测定小麦秸秆原始样的全N、全P、全K养分含量。每次取样后测定秸秆的全N、全P、全K养分释放率。养分释放率=（原始秸秆某养分含量-剩余秸秆养分含量）/原始秸秆养分含量×100%。水稻移栽后各小区定点调查10穴，每6 d调查每小区分蘖动态，调查5次，之后每12 d调查1次，调查2次；同时，成熟期测定各处理水稻产量及其构成因素。

1.4数据分析

不同试验处理的秸秆腐解率的差异采用单因素方差分析（analysis of variance，ANOVA），均值比较采用最小显著差法（least significant difference，LSD），显著性水平α=0.05。

2结果与分析

2.1秸秆腐解剂对小麦秸秆腐解速率的影响

麦秸还田24 d后，施用腐解剂能够提高麦秸杆的腐解率，提高幅度为9.1%。同时，不管是否施用秸秆腐解剂，麦秸腐解率均随水稻生育进程而呈上升趋势。灌浆结实期时，各处理麦秸腐解率达51.6%～54.2%，且处理间差异不明显（图1）。

2.2秸秆腐解剂对小麦秸秆养分释放规律的影响

试验结束时，在全部处理中，均是以麦秸秆全量还田且施用腐解剂的T4处理氮磷钾养分释放率最大（表2）。试验结果显示，麦秸全量还田下施用腐解剂的各处理小麥秸秆氮磷钾释放率均高于不施用秸秆腐解剂处理（2），施用腐解剂的各处理小麦秸秆氮释放率显著高于不施用秸秆腐解剂处理（2），且处理间差异明显（图2）。腐解剂对小麦秸秆磷释放的影响体现在插秧30 d后，此时施用腐解剂处理小麦秸秆磷释放率明显高于不施用秸秆腐解剂处理（2），且处理间差异明显（图3）。秸秆中钾的释放主要分为2个时期，0～30 d 是快速释放期，在此期间已经有93%的钾被释放出来；30～100 d为腐解停滞期，各处理间钾的释放无明显差异。

2.3施用秸秆腐解剂对水稻分蘖的影响

各处理条件下水稻分蘖于拔节期均达高峰苗，平均总茎蘖数达385.5万个/hm2。麦秸全量还田且不施用秸秆腐解剂（2）处理较麦秸不还田且不施用秸秆腐解剂（1）处理总茎蘖数增加28.6万个/hm2。同时，较2处理而言，施用4

2.4秸秆腐解剂对水稻产量的影响

在麦秸不还田且不施用秸秆腐解剂（1）条件下，水稻产量可达10 378.50 kg/hm2，麦秸全量还田且不施用秸秆腐解剂（2）处理下增产429.00 kg/hm2，增产幅度达4.1%（P>0.05）。同时，与2处理相比，施用4种不同秸秆腐解剂处理（T1～T4）的水稻均有所减产，减产幅度达1.8%～71%（P>0.05）。产量构成因素方面显示，对照麦秸全量还田且不施用秸秆腐解剂处理（2）的穗数、结实率、千粒质量较对照麦秸不还田且不施用秸秆腐解剂（1）处理分别高7.2%、5.9%、5.1%，各处理的穗数较对照2低11.3%～21.9%，各处理的结实率较对照2低2.8%～6.7%，各处理的穗数较对照1低5.0%～16.2%（表3）。

3讨论与结论

秸秆腐解剂中富含高效微生物菌[11-12]，施用秸秆腐解剂可加速秸秆腐熟，促进养分释放，实现大量秸秆直接还田[13-16]，但不同腐解剂对秸秆腐解程度的影响不同[17]。此外，外加腐解剂只有与土著菌群竞争后才能在秸秆中定殖生存，恶劣的环境影响外加菌剂的定殖，因此有研究认为接种微生物对加快秸秆腐熟和养分释放没有明显的促进作用[18-20]。也有研究发现，秸秆腐解剂对小麦秸秆的催腐效果不明显，秸秆的腐熟主要依赖其自身及环境中含有的微生物菌群[20-21]。本研究中，不管是否施用秸秆腐解剂，麦秸腐解率均随水稻生育期的延长而呈上升趋势。灌浆结实期，各处理麦秸腐解率达51.6%～54.2%，且处理间差异不明显。与对照相比秸秆腐解剂对秸秆的催腐效果不明显。秸秆中养分释放速率表现为K>P>N。麦秸秆全量还田条件下施用秸秆腐解剂能够促进小麦秸秆氮的释放，在插秧后30 d能够促进磷的释放，对小麦磷的释放没有明显促进效果。

一般认为，秸秆还田能增加土壤有机质及养分含量，改善土壤物理及生物性状，具有良好的土壤效应、生物效应和农田效应，十分有利于水稻生长发育[22-26]；但也有少数研究报道，在秸秆还田的初期，增产幅度小或者出现减产[27-28]。徐培智等研究发现，稻秆还田和稻秆还田添加不同促腐剂对水稻具有明显的增产作用[29]。本试验中，水稻分蘖均于拔节期达到高峰苗，平均总茎蘖数达388.20万个/hm2。在麦秸全量还田且不施用秸秆腐解剂条件下，水稻总茎蘖数较不还田处理有所增加。但是，在同样还田条件下，施用秸秆腐解剂处理的水稻总茎蘖数却较不施用秸秆腐解剂处理有所减少。在麦秸全量还田条件下，不施用秸秆腐解剂处理略有增产，增产幅度达4.1%。施用秸秆腐解剂处理的水稻均有所减产，减产幅度达 1.8%～7.1%，但处理间差异不明显。分析产量构成因素发现，与对照1相比，麦秸全量还田（2）主要是增加了单位面积的有效穗数、结实率、千粒质量，这可能是因为秸秆还田后增加了土壤中的可溶性养分有关。与秸秆还田处理（2）相比，秸秆还田配施腐解剂没有增產效果，一方面可能与试验地点、秸秆腐解剂用量、农事操作有关，另一方面也可能是因为施用腐解剂加快了秸秆腐解，产生大量的还原性物质，对幼苗根系产生了毒害作用，从而影响了水稻后期的增产效果。

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