全量秸秆还田下不同施氮量对水稻产量及土壤有机质含量的影响

陈军　孙义祥

摘要 为探究稻麦轮作区秸秆还田对氮肥的替代作用，推进秸秆资源高效利用，提升土壤质量，通过连续4年定位试验，在小麦秸秆全量还田的条件下，设置5个施氮水平，分别为0、60、120、180、240 kg/hm2，研究不同处理对水稻产量和土壤有机质含量的影响。结果表明，秸秆全量还田下，施氮量为180 kg/hm2时，水稻产量最高;施氮量为0和60 kg/hm2时，水稻产量无显著差异;施氮量为120和240 kg/hm2时，水稻产量无显著差异。秸秆全量还田下，施氮量为0 kg/hm2时，土壤有机质含量有下降趋势，随着施氮量增加土壤有机质含量有增加趋势，但未达显著水平。

关键词 秸秆还田;施氮量;水稻;产量;土壤有机质

中图分类号 S511文献标识码 A文章编号 0517-6611（2020）11-0169-02

Abstract In order to study the substitutable effect of straw returning on nitrogen fertilizer， promote the efficient utilization of straw resources and improve soil quality， a 4yearfield plot experiment was carried out at five rates of nitrogen fertilizer including 0， 60， 120， 180 and 240 kg/hm2 in ricewheat rotation system， respectively. The results showed that rice yield was the highest applying rate of nitrogen at 180 kg/hm2 under straw returning. Applying rate of nitrogen at 0 and 60 kg/hm2， there was no significant difference in rice yield. Rice yield also was no significant differences between applying rate of nitrogen at 120 and 240 kg/hm2. The soil organic matter content tended to decrease at applying rate of nitrogen at 0 kg/hm2. However， with the increase of nitrogen application rate， the soil organic matter content tended to increase， which did not reach a significant level.

Key words Straw returning;Nitrogen fertilizer rates;Rice;Yield;Soil organic matter

秸秆是一种重要的可再生有机资源，含有氮、磷、钾等作物生长所需的营养元素[1]。在政府的倡导和农技人员的推广下，秸秆还田成为秸秆资源利用最直接和有效的方式。秸秆还田可以改善土壤物理性质，提高肥料利用率，也能固持土壤氮素，减少氮素损失[2-3]。由于秸秆中含有大量钾素，人们通常用其替代部分钾肥，但秸秆一方面含有氮素，又能固持土壤氮素，因此秸稈可用作替代氮素的肥料。关于水旱轮作下秸秆还田与氮肥运筹的研究很多[4-5]。但秸秆全量还田下，氮肥的用量尚不明确。因此，笔者通过田间定位试验研究秸秆全量还田下不同氮肥水平对水稻产量和土壤有机质含量的影响，旨在为秸秆还田培肥土壤和替代氮肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2014年5月至2017年11月在安徽省六安市霍邱县城西湖乡新河村进行。霍邱县年均降雨量1 093.5 mm，多年平均气温16.7 ℃，前茬作物为小麦。试验地土壤类型为黄潮土，土壤理化性质：有机质23.5 g/kg，全氮1.322 g/kg，有效磷16.3 mg/kg，速效钾76.8 mg/kg，pH 6.4。

1.2 试验材料 试验水稻品种为镇稻99。

1.3 试验设计

种植模式为麦田套种直播水稻，小麦收获前10 d，将催芽后的稻种均匀撒播于麦田中，收获后将秸秆粉碎覆盖于田间，翻耕后灌浅水浸泡，水稻播种量45 kg/hm2。设置5个氮水平，分别为0、60、120、180和240 kg/hm2，对应的用代号N0、N60、N120、N180和N240表示各处理。不同处理磷钾肥用量相同，磷、钾肥用量分别为60 kg P2O5/hm2、75 kg K2O/hm2，3次重复，小区面积40 m2（5 m×8 m），随机区组排列。40%氮肥、全部的磷钾肥于水稻出苗后10 d施入，60%氮肥于水稻出苗后60 d施入。肥料品种分别为普通尿素（含N 46%）、过磷酸钙（含P2O5 12%）、氯化钾（含K2O 60%）。

1.4 样品采集与测定方法

小区按面积平均分为两部分，一部分用于植株和土壤样品采集，一部分用于收获测产。

1.4.1 水稻产量。水稻成熟后，小区测产部分20 m2收获脱粒测产，产量以风干质量表示。

1.4.2 土壤样品。2017年水稻收获后用取土器采0～20 cm土壤样品，按照重铬酸钾容量法测量土壤有机质含量[6]。

1.5 数据分析

应用Excel 2010和SPSS 20.0 进行处理和统计分析。处理间比较采用One-way ANOVA分析，差异显著性分析用Ducan法[7]。

2 结果与分析

2.1 不同处理对水稻产量的影响

经4年的连续试验，秸秆全量还田下不同施氮量对水稻产量的影响差异显著（表1）。施氮量为180 kg/hm2的处理（N180）水稻产量显著高于其他处理，分别比施氮量240、120、60和0 kg/hm2的处理（N240、N120、N60、N0）增加了3.5%、5.6%、9.8%和13.0%。N240水稻产量比N120增加了1.9%，但无显著差异;N60比N0水稻产量增加了3.0%，但无显著差异。

分析水稻的产量构成发现，不同施肥处理对水稻的有效穗数和千粒重影响不显著，显著影响了穗粒数。N180和N240的穗粒数显著高于其他处理，同时N180的千粒重高于其他处理，这可能是N180产量最高的原因。N240尽管穗粒数最高，但千粒重较低，表明施氮肥240 kg/hm2可能影响水稻的充实度，从而减少了水稻产量。N0和N120的水稻产量构成差异不大，这也是其水稻产量不明显的原因。同时表明N0仍可提供一定量氮素供水稻生长所需，可能与试验时间较短土壤氮素尚未耗竭，且全量秸秆还田，秸秆腐解后也可以矿化出氮素。

2.2 不同处理对土壤有机质含量的影响

秸秆全量还田下不同施氮量对土壤有机质含量的影响差异不显著（图1），但不同处理土壤有机质含量表现为随施氮量增加而增加的趋势，即N240>N180>N120>N60>N0。与初始试验土壤有机质含量相比，N0土壤有机质含量表现为下降趋势，而增施氮肥土壤有机质表现为增加趋势，并表现为随施氮量的增加，土壤有机质含量的增幅变大。研究表明不施氮肥处理作物地上部分和根系生物量减少，地上部凋落物、根系及其分泌物进入土壤的量大大降低，有机质积累速率低于其分解速率，造成不施氮肥处理土壤有机质含量下降[8-9]。同时，研究表明，长期秸秆还田配施化肥有利于土壤腐殖化进程，显著提高土壤有机质含量[10]。该研究的趋势与此相似，土壤有机质含量的改变是一个缓慢的过程，因此仍需要长期进一步研究秸秆与氮肥施肥水平对土壤有机质含量的影响。

3 结论

连续4年秸秆全量还田下，麦田套种直播水稻施氮180 kg/hm2时，产量最高，施氮120和240 kg/hm2水稻产量差异不大;不同施氮量对水稻的有效穗和千粒重影响不显著，但对穗粒数影响较大，施氮量超过180 kg/hm2时，水稻的穗粒数显著增加。同时，秸秆全量还田不同施氮量对土壤有机质含量影响不显著，但表现为随施氮量增加而增加的趋势。

参考文献

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