秸秆还田对粳稻垦粳5号产量和品质的影响

牛同旭 郑桂萍 李志彬

摘要：为明确秸秆还田对盐碱地土壤水稻产量和品质的影响，以粳稻垦粳5号为试验材料，采用单因素完全随机设计进行试验研究。结果表明，施用秸秆12 000 kg/hm2产量最高，达到了6 986.87 kg/hm2，增产3.5%;穗粒数显著高于对照，较对照高15.21%;施用秸秆12 000 kg/hm2碾磨品质最好，极显著提高了整精米率，较对照高7.86%;不同处理的垩白度与垩白粒率均极显著或显著低于对照;施用秸秆量在16 500 kg/hm2的蛋白质含量极显著高于对照和其他处理，较对照高7.95%;施用秸秆量在7 500 kg/hm2的直链淀粉高于对照，较对照高1.78%;秸秆还田不利于提高食味评分，除还田量最大的处理差异均不显著。

关键词：水稻;秸秆还田;产量;品质;垦粳5号

水稻是我国主要的粮食作物之一[1]。我国水稻种植面积约占全国粮食作物面积的19%[2]。资料统计，我国是世界上消费稻谷最多的国家，而以大米为主食的人口约达65%以上[3]。但在产量与品质方面，水稻经常遭受各种环境因素的影响[4]，主要有高温、干旱、盐碱、重金属等[5-8]。尤其在盐碱方面对水稻产量品质影响最大[9-10]。盐害是农业生产上最主要的非生物逆境之一[11]。据调查得知，多变的气候，导致土壤盐渍化加重，这是导致土壤贫瘠的主要原因[12]。我国盐渍土面积约 3 460万hm2，耕地盐碱化种植面积为760万hm2[13]。据统计，黑龙江省盐碱土面积约147万hm2，盐碱化耕地面积约56万hm2，且以苏打盐碱土为主，主要集中分布在大庆等市（县）[14]。为了改善土壤条件和提高土壤地力，一些农业发达国家，以用养结合发展生态农业，这已成为农业发展的关键措施，采用秸秆还田和施用农家肥等措施占总施肥量的2/3[15]。美国不仅在大田作物上实施秸秆还田技术，而且也在一些经济作物上进行秸秆还田。日本采取秸秆分解菌技术与秸秆还田搭配使用效果最佳，达到了良好的经济效益和社会效益，目前已有20多个国家采纳实施。德国等农业发达国家坚决不提倡焚烧秸秆措施，对于秸秆的用途可制作燃料、动物饲料等[16-18]。近些年来，秸秆问题已成为热门话题，引起全世界的重视，国内外许多学者正不断地研究秸秆还田技术。使其得到全方位推广[19]。我国是农业大国，秸秆资源充足[20]。针对秸秆处理问题，我国也进行了少量秸秆还田，但与农业发达国家相比，秸秆还田量还是很低，而且化肥的大量施用，导致土壤板结、地力衰退、病虫害逐年加重[21-22]。近年来，农业发展迅速，秸秆还田也在不断深入研究，各个农业科学院以及高等农业院校针对秸秆还田技术不断进行试验，全国已有60份材料试验结果平均增产值为157%[23]。若常年使用秸秆还田技术，不但能在培肥地力上得到显著效果，而且增产效果也会不断提高[24]。以上表明，秸秆利用在农业发展中是不可分割的一部分，但在黑龙江省内的秸秆却没有达到理想利用率。近些年，由于部分农民劳动力转移，而又不能耽误农忙，针对秸秆的处理方法就是采取焚烧方式，节省劳动力[25]，这不仅浪费了资源，而且破坏了自然环境[26]。

秸秆还田对水稻生育和产量的影响已有大量研究报道[27]，围绕秸秆对作物产量的影响，国内外学者开展了大量研究，绝大多数研究表明，添加秸秆可以增加作物产量。但有研究认为，秸秆的增产作用有一定的适用范围，施用秸秆量过高或过低时，作物产量有降低的可能[28-29]。在研究秸秆还田能够增加产量的情况下，又深入了解秸秆还田是否能够提高稻米品质[30]。本试验研究秸秆还田对盐碱地水稻产量和品质的影响，旨在为盐碱地水稻栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2017年在黑龙江八一农垦大学进行盆栽试验。试验材料为垦粳5号。试验用盆规格：上直径为29 cm，下直径为18.5 cm，高为28 cm，面积为0.066 m2。供试土壤为苏达盐碱土，各养分含量见表1。

1.2 试验设计

试验采用单因素完全随机设计，以常规施用化肥为对照，以常规施用化肥基础上不同秸秆施用量为处理，水稻秸秆量分别为3 000、7 500、12 000、16 500 kg/hm2。施肥時期见表2。

于4月9日浸种，4月16日催芽，4月18日播种，秧田管理按常规生产进行。每个处理14盆，每盆盆底中央均用2 mm的电钻均匀一致打孔1个，并用滤纸覆盖，每盆装过筛混匀的土13 kg。秸秆和基肥一同施入，沉降2 d后于5月21日插秧，插秧方法：4穴/盆，4苗/穴。生育期间人工除草，成熟期收获。

1.3 测定项目及方法

产量测定：于成熟期，每个处理按照平均穗数取样7穴，进行理论测产。考查项目包括穗长、穗数、穗粒数、结实率和千粒质量。由上述各值计算出产量。

碾磨品质的测定：糙米加工采用FC-2K型实验室砻谷机（YAMAMOTO，离心式），砻谷2次，称糙米质量，其精确度为0.1 g;精米加工采用日本公司生产的VP-32型实验碾米机（YAMAMOTO，直立式），称精米质量，其精确度为0.1 g。利用谷粒判别器（ES-1000，日本产）分离整精米，并计算整精米率。

外观品质的测定：外观品质用日本静冈机械株式会社生产的ES-1000便携式品质分析仪进行测定。测定指标：垩白粒率、垩白度。

营养品质的测定：采用瑞典FOSS福斯公司的FOSS1242近红外分析仪测定籽粒糙米中蛋白质及直链淀粉含量。

食味品质的测定：食味品质用日本佐竹公司（SATAKE）生产的米饭食味计（STA1A）进行食味评分的测定。

2 结果与分析

2.1 秸秆还田对垦粳5号产量及产量构成因素的影响

试验结果如表3所示，在穗数方面，处理1极显著低于对照，处理4显著低于对照;处理1穗粒数显著高于对照;结实率、千粒质量各处理与对照差异均不显著。其中，处理3产量最高达到 6 986.87 kg/hm2，与对照差异不显著。

由表4可知，穗数与穗粒数、结实率和千粒质量呈负相关关系，穗粒数与结实率、千粒质量呈正相关关系，结实率与千粒质量呈正相关关系，穗粒数与理论产量呈负相关关系，穗数、结实率和千粒质量与理论产量呈正相关关系，但都未达到显著水平。表明基施秸秆主要通过促进有效分蘖而增加穗数和提高千粒质量从而提高产量。

2.2 秸秆还田对垦粳5号品质的影响

2.2.1 秸秆还田对垦粳5号碾磨品质的影响 如表5所示，处理3糙米率显著高于对照;各个处理精米率差异未达到显著水平;处理3整精米率极显著高于对照，处理4整精米率显著高于对照，即秸秆还田量大于12 000 kg/hm2时利于提高垦粳5号的加工品质。

2.2.2 秸秆还田对垦粳5号外观品质的影响 由表6可知，所有处理的垩白度与垩白粒率均低于对照，其中垩白度极显著低于对照。处理2到4垩白粒率低于对照，差异达到极显著水平。处理1垩白粒率显著低于对照，即基施秸秆有助于提高垦粳5号的外观品质。

2.2.3 秸秆还田对垦粳5号营养品质含量的影响 如图1所示，所有处理的蛋白质含量显著或极显著高于对照，其中处理2到处理4蛋白质含量极显著高于对照;处理1显著高于对照，即施用秸秆能有效提高稻米的蛋白质含量。

如图2所示，直链淀粉含量呈处理2>处理3>处理4>对照>处理1的趋势，平均值分别为1890%、18.83%、18.83%、18.57%、18.43%，即秸秆还田量在7 500 kg/hm2时垦粳5号的直链淀粉含量最高，达到18.90%，较对照高1.78%，但未达到显著水平。

2.2.4 秸秆还田对垦粳5号食味评分的影响 秸秆还田对垦粳5号食味评分的影响如图3所示，食味评分呈对照>处理2>处理3>处理1>处理4的趋势，平均值分别为87.2、86.70、86.43、86.17、8540分，处理4显著低于对照，其他处理与对照相比差异未达到显著水平，即秸秆还田不利于食味评分的提高。

2.3 垦粳5号不同品质与食味评分相关分析

从表7可见，糙米率与垩白度、垩白粒率呈负相关关系，与精米率、整精米率、蛋白质含量、直链淀粉含量呈正相关关系;精米率与直链淀粉含量呈正相关关系;整精米率与垩白度和垩白粒率呈极显著负相关关系，与蛋白质含量和直链淀粉含量呈显著正相关关系;垩白度与垩白粒率呈极显著正相关关系;垩白粒率与蛋白质含量和直链淀粉含量呈负相关关系;除垩白度和垩白粒率与食味评分呈正相关关系外，与其他均呈负相关关系，相关性未达到显著水平。

2.4 垦粳5号产量及产量构成因素与食味评分相关分析

从表8可见，秸秆还田量与穗数、穗粒数呈负相关关系，与结实率、千粒质量和理论产量呈正相关关系;穗数与穗粒数、结实率和千粒质量呈负相关关系，与理论产量呈正相关关系;穗粒数与理论产量呈负相关关系，与结实率和千粒质量呈正相关关系;结实率与千粒质量和理论产量呈正相关关系;千粒质量与理论产量呈正相关关系;食味评分和穗数、理论产量呈正相关关系，与其他均呈负相关关系，但相关性均未达到显著水平。

3 讨论

3.1 秸秆还田对水稻产量的影响

秸秆还田是调节土壤肥力的一种形式，秸秆还田在农作制度中是一项重要的农艺措施，因此，稻田秸秆还田在稻作生产中起重要作用。吴捷等从秸秆还田的不同用量探索秸秆还田对水稻产量的影响[23]。彭英湘等从秸秆还田对水稻产量构成因素的影响分析发现，秸秆还田增产的原因主要是提高了每穗颖花数、结实率和千粒质量[31]。田雁飞指出单位面积穗数随秸秆还田量的增加呈减少趋势[32]。研究认为秸秆用量增加，水稻产量只有小幅度增长，而过量施用秸秆也有减产现象。本研究表明，施用秸秆量3 000 kg/hm2时穗粒数提高幅度为15.21%，与对照达到显著水平，不同的秸秆施用量对产量的提高幅度不同，试验表明只有施用秸秆量为12 000 kg/hm2时产量最高，达到 6 986.87 kg/hm2，产量较对照高3.5%，但与对照未达到显著水平;而处理2显著低于对照。这一结果与前人研究成果部分相同，不同的地方可能是由于土壤类型不同，因为盐碱土对水稻产量有抑制作用[33-34]。秸秆有助于调节盐碱土的土壤肥力和酸碱度之间的矛盾，这需要多年试验研究进一步验证。

3.2 秸秆还田对水稻品质的影响

关于秸秆还田对作物产量影响的研究已有很多，而且已有明显效果[35-36]，但针对稻米品质方面研究甚少。刁伟伟等研究指出，采用水稻免耕技术可改善稻米的碾磨品质和外观品质，通过秸秆还田改善土壤也能提高稻米的整精米率，从而降低垩白度和垩白粒率，水稻采取免耕技术和秸秆还田技术均可有效提高稻米蛋白质含量，小幅度提高直链淀粉含量，从而导致稻米胶稠度变软，而采用水稻移栽秸秆还田技术能使蛋白质含量提高，直链淀粉含量略增，稻米胶稠度变硬，食味品质变劣[37]。黄涛等研究发现，秸秆还田对水稻蒸煮食味等品质无明显改善[38]。本试验中，根据施用不同秸秆量得出施用12 000 kg/hm2在整精米率方面与对照达到极显著水平，而且施用秸秆量7 500、16 500 kg/hm2的整精米率也与对照达到显著水平;在外观品质方面，施用不同處理秸秆量的垩白度与垩白粒率均显著低于对照;在稻米营养品质方面秸秆还田量有助于提高蛋白质含量，而直链淀粉含量也略有增加;秸秆还田不利于稻米食味评分的提高。根据比较得知，本试验结果与前人研究成果相同，是否能够大幅改善稻米品质这一问题要通过多年试验研究进一步验证。

4 结论

还田量12 000 kg/hm2处理的产量最高，较对照提高3.5%;还田量低的处理1、处理2产量低于对照;还田量3 000 kg/hm2处理穗粒数显著高于对照，较对照高15.21%;产量与穗数、千粒质量呈正相关关系，穗数与食味评分呈正相关关系，但均未达到显著水平。

秸秆还田可以提高稻米的碾磨品质、糙米率、精米率、整精米率，以12 000 kg/hm2处理最好，处理2至处理4整精米率增幅分别为 7.10%、786%、682%;秸秆还田提高稻米的外观品质，处理1至处理4垩白度极显著低于对照，分别降低18.09%、27.66%、35.85%、25.53%;处理2至处理4垩白粒率极显著低于对照，分别降低27.13%、3228%、23.47%，处理1显著低于对照，较对照低16.03%;秸秆还田显著或极显著提高了垦粳5号糙米的蛋白质含量，且还田量越大提高幅度越高;秸秆还田多施能提高直链淀粉含量;食味评分均低于对照，还田量最大的达到显著水平，这与其提高了蛋白质含量有关。

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