小麦秸秆替代化肥钾在水稻上的应用效果

2017-12-06胡诚刘东海乔艳刘友梅李双来陈云峰

天津农业科学 2017年11期

胡诚+刘东海+乔艳+刘友梅+李双来+陈云峰

摘要：为探讨秸秆的合理利用和化肥减施，开展了小麦秸秆替代部分化肥钾在水稻上的应用试验，对各处理土壤理化指标，以及水稻生长、产量和养分吸收等相关指标进行监测。结果表明：土壤速效钾含量在水稻孕穗期小麦秸杆替代1/4和1/3化肥钾的处理显著高于其它处理，分蘖期和灌浆期各处理之间差异不显著；水稻生长和产量指标在各处理之间虽未达显著差异水平，但小麦秸秆替代部分化肥钾的处理较全量化肥钾处理有一定的增产趋势；稻谷中氮和钾含量在各处理之间差异不显著，说明小麦秸秆替代部分化肥钾未影响水稻对氮和钾的吸收。综上所述，小麦秸秆替代部分化肥钾在水稻上的应用是可行的，其中以秸秆替代1/2化肥钾较为适宜，可以获得相对较高的稻谷产量和相对较低的稻草产量，其谷草比较高。

关键词：小麦秸秆；化肥钾；土壤速效钾；水稻产量

中图分类号：S511 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.11.022

Abstract： The effects of wheat straw replacing chemical potassium fertilizer on soil available potassium concentrations and rice grain yields were studied in rice. The results showed as follows： the rice grain yields had increasing trend as a result of wheat straw replacing chemical potassium fertilizer， although the differences were not significant between treatments. Soil available potassium concentrations had no significant difference between treatments in tillering and grain-filling stage of rice， however， soil available potassium concentrations were significantly higher in a quarter and one-third chemical potassium fertilizer replaced by wheat straw treatments than that in the other treatments. Considering rice growth surroundings， grain yields and nutrient uptake， wheat straw replacing chemical potassium fertilizer couldn't reduce grain yields of rice and soil available potassium concentrations. Nitrogen and potassium uptake in rice were not influenced by wheat straw replacing part chemical potassium fertilizer. From grains and straw yields of rice， wheat straw replacing 50% chemical potassium fertilizer was feasible.

Key words： wheat straw； chemical potassium fertilizer； soil available potassium； yields of rice

中国主要作物秸秆种类有近 20 种，每年的秸稈产量7亿t左右，占世界秸秆资源产量的20%～30%[1]。秸秆中蕴藏着巨大的养分资源，作物吸收的养分将近有一半留在秸秆中。但是，长期以来秸秆作为一类资源没有得到充分合理的利用，大量的秸秆被随意堆放、丢弃、焚烧，这不仅造成了资源的浪费，同时污染了环境和影响了人类的健康[2]。秸秆的合理利用是关系到资源、环境以及农业可持续发展的重大问题。据估算，2006年中国的秸秆含有钾（K2O）养分资源数量为1 342万t[3]。然而，中国是一个钾资源贫乏的国家，钾矿资源仅占世界资源总量的1.63%。长期以来，国内巨大的钾肥需求主要依靠进口来满足，给我国钾肥企业和用户带来很大风险。2014年，中国钾肥（K2O）表观消费量 1 090. 6 万t，若把秸秆中的钾养分资源全部利用，则作物钾养分还有盈余[4]。因此，开展了小麦秸秆替代不同用量的化肥钾试验，为提出秸秆替代钾肥的适宜替代率及减少化肥的施用提供技术支撑。

1 材料和方法

1.1 试验地点

试验设在湖北省农业科学院南湖试验站，年平均日照时数为2 079.5 h，日平均气温≥10℃的总积温为5 189.4 ℃，年降雨量1 300 mm 左右，年蒸发量1 500 mm，无霜期230～300 d。土壤类型为黄棕壤发育的水稻土。土壤基础理化性质为：土壤有机质含量24.3 g·kg-1，碱解氮含量69.7 mg·kg-1，有效磷含量19.2 mg·kg-1，速效钾含量124 .0 mg·kg-1，pH 值7.6。

1.2 试验设计

试验设置6个处理，处理1：对照，全部施用化肥钾；处理2：施用5/6化肥钾，1/6化肥钾用小麦秸秆替代；处理3：施用4/5化肥钾，1/5化肥钾用小麦秸秆替代；处理4：施用3/4化肥钾，1/4化肥钾用小麦秸秆替代；处理5：施用2/3化肥钾，1/3化肥钾用小麦秸秆替代；处理6：施用1/2化肥钾，1/2化肥钾用小麦秸秆替代；所有处理的氮肥与磷肥用量一致。endprint

试验设置3次重复，各小区随机排列，小区面积20 m2。其中处理1施N量为180 kg·hm-2，P2O5 75 kg·hm-2， K2O 90 kg·hm-2。6月3日旋耕機旋田，下午灌水，6月4日整田，6月5日做小区，6月10日施基肥，6月11日插秧，每个小区插秧29行，每行21株。氮肥分3次施入，氮肥分配比例为：基肥50%，分蘖肥30%，孕穗肥20%。7月19日施分蘖肥，8月17日施孕穗肥，磷肥钾肥全部做基肥。施肥量参见表1。氮磷钾肥分别以尿素（N 46%）、过磷酸钙（P2O5 12%）和氯化钾（K2O 60%）形式施入。水稻品种为当地主栽品种培两优3076，9月23日分小区取样，收获计产。

1.3 数据收集

1.3.1 无机氮及速效钾分蘖期（7月21日）、孕穗期（8月17日）、灌浆期（9月6日）每小区取0～20 cm土层的样品，每个小区取5钻土，土钻直径4 cm，土壤样品测定铵态氮、硝态氮和速效钾含量。

1.3.2 考种 9月23日，每个小区收割5蔸水稻，即统计分蘖和有效分蘖的5蔸水稻，进行考种。统计株高、穗长、有效穗、千粒质量和理论产量。

1.3.3 植株样分析利用9月23日的考种样测定水稻植株与籽粒的全氮与全钾含量。

1.3.4 生物量对各小区水稻秸秆产量和籽粒产量进行实测。另取2 kg左右籽粒和部分秸秆，带回实验室测定水分。秸秆产量和籽粒产量根据测定的水分折算成干物质产量。

1.4 土壤与植株样品分析方法

土壤有机质：重铬酸钾氧化外热源法测定；土壤有效磷：0.5 mol·L-1 NaHCO3浸提-钼锑抗比色法；土壤速效钾：1 mol·L-1的NH4Ac浸提-火焰光度法；碱解氮：碱接扩散法；植物全氮：H2SO4-H2O2消煮，奈氏比色法；植物全磷：H2SO4-H2O2消煮，钒钼黄比色法；植物全钾：H2SO4-H2O2消煮，火焰光度计法测定；以上测定方法参见鲍士旦的方法[5]。硝态氮、铵态氮采用1 mol·L-1的KCl浸提，流动分析仪测定[6]。

1.5 数据统计

采用SPSS12.0软件对各处理之间无机氮、有效磷、速效钾、考种性状、秸秆、籽粒、生物量的差异进行单因素方差分析，采用LSD法进行多重比较，P<0.05时，认为差异显著。

2 结果与分析

2.1 土壤速效钾含量

从表2可以看出，水稻分蘖期和灌浆期，土壤速效钾含量在各处理之间无显著差异；水稻孕穗期，土壤速效钾含量在处理4和处理5显著高于全量化肥钾处理，说明用秸秆替代部分化肥钾亦可达到甚至优于全量化肥钾处理对土壤速效钾补充的的效果。

2.2 土壤无机氮含量

从表3可以看出，水稻分蘖期，土壤NH4+-N含量在处理6显著高于处理1、处理2和处理3，而NO3--N含量在处理间差异不显著；水稻孕穗期，土壤NH4+-N含量在处理1显著高于处理3、处理4、处理5和处理6，NO3--N含量在处理1显著高于处理5，其他处理间差异不显著；水稻灌浆期，土壤NH4+-N与NO3--N含量在处理之间差异均不显著。

2.3 考种

从表4可以看出，水稻株高在不同秸秆替代化肥钾处理中均有所降低；水稻穗长以秸秆替代1/4化肥钾的处理4最长；水稻穂粒数以秸秆替代1/3化肥钾的处理5最多；水稻有效穗数除以秸秆替代1/4化肥钾的处理4与全量化肥钾处理相当外，其他处理均有一定程度的增加；谷草比在秸秆替代1/6化肥钾的处理2、秸秆替代1/3化肥钾的处理5和秸秆替代1/2化肥钾的处理6较全量化肥钾处理有所提高。

2.4 稻谷产量

从表5可以看出，除了以秸秆替代1/3化肥钾的处理5较全量钾处理在稻谷产量、稻秸产量和总生物量上均有所下降外，其他处理均有不同程度的增产，其中稻谷产量以秸秆替代1/2化肥钾的处理6增产最多，达8.58%，稻秸产量和总生物量均以秸秆替代1/5化肥钾的处理3增产最高，分别达7.55%和7.57%，但方差分析各处理在稻谷产量、稻草产量和总生物量上的增减产效果均未达显著水平。

2.5 籽粒、稻秸全氮和全钾含量

从表6可以看出，随着秸秆替代化肥钾的量的增加（处理2～6），水稻籽粒全氮含量呈先增后减的趋势，在用秸秆替代1/3化肥钾的处理5达到最大值，较全量钾处理提高了3.01%，但各处理间差异均未达显著水平；稻秸全氮含量呈逐渐增加的趋势，在用秸秆替代1/2化肥钾的处理6中达到最大值，较全量钾处理提高了12.47%，但各处理间差异均未达显著水平。

从表7可以看出，水稻籽粒全钾含量在各处理之间差异不显著，其中以秸秆替代1/4化肥钾的处理4含量最高。水稻秸秆全钾含量在以秸秆替代1/3化肥钾的处理5显著低于处理1、处理2和处理4，后三者之间差异未达显著水平，以秸秆替代1/6化肥钾的处理2含量最高。

3 结论与讨论

刘秋霞等[7]研究发现在施用氮磷肥的基础上，湖北不同稻作区域施钾和秸秆还田均能不同程度地增加水稻产量和钾素吸收量，鄂东丘陵区和鄂中丘陵岗地区施用化学钾肥和秸秆增产效果较好，水稻生长季小麦秸秆还田可减少化学钾肥用量。邹娟等[8]研究表明水稻秸秆还田条件下小麦农田土壤钾素均有盈余，且随钾肥用量的增加盈余量增加，说明小麦生长季水稻秸秆还田和施钾肥能使土壤-作物系统的钾素向收支平衡的方向转化，缓解水稻生长季土壤钾素亏缺状态，进而有利于稻麦两季的周年丰产。秸秆还田不仅能够改善土壤环境，其释放的养分还可以供作物吸收利用从而增加作物产量[9-11]，尤其是钾素含量高、释放快，容易被作物吸收利用。鉴于当前中国钾肥资源缺乏的状况，秸秆还田补充钾素不失为一种重要的钾肥替代资源[12]。

综上分析的各种施肥措施对水稻生长、产量及养分吸收等相关指标的影响，可得到如下结论：endprint

（1）从土壤养分角度来看，小麦秸秆替代部分化肥钾亦可達到甚至优于全量化肥钾对土壤速效钾的补充效果。

（2）从水稻生长和产量指标来看，虽然各项指标在处理间差异均不显著，但秸秆替代部分化肥钾的处理有一定的增产效果，其中以秸秆替代1/2化肥钾是比较适宜，可以获得相对较高的稻谷产量和相对较低的稻草产量，谷草比较高。

（3）从籽粒与秸秆的全氮与全钾含量来看，用秸秆替代部分化肥钾不会影响水稻对氮与钾的吸收。

参考文献：

[1]刘瑞伟.我国农作物秸秆利用现状及对策[J].农业与技术，2009，29（1）：7-9.

[2]李国阳，燕照玲，李仟，等.秸秆还田配施肥料及腐熟剂对土壤酶活性及小麦产量的影响[J].河南农业科学，2016，45（8）：59-63.

[3]高利伟，马林，张卫峰，等.中国作物秸秆养分资源数量估算及其利用状况[J].农业工程学报，2009，25（7）：173-179.

[4]孙小虹，唐尧，陈春琳，等.世界钾盐产业现状[J].现代化工，2015，35（12）：1-3.

[5]鲍士旦.土壤农化分析[M].3版.北京：中国农业出版社，2000：22-187.

[6]宋建国，王晶，林杉.用连续流动分析仪测定土壤微生物态氮的方法研究[J].植物营养与肥料学报，1999，5（3）：282-287.

[7]刘秋霞，戴志刚，鲁剑巍，等.湖北省不同稻作区域秸秆还田替代钾肥效果[J].中国农业科学，2015，48（8）：1548-1557.