廖世喜,胡慈云,程國(guó)金,湯文光,汪 柯,唐海明
(1.醴陵市土肥工作站,湖南 醴陵 412205;2.湖南省土壤肥料研究所,湖南 長(zhǎng)沙 410125)
作物秸稈還田不僅可以促進(jìn)作物增產(chǎn),而且可以固碳減排,培肥土壤,提高地力[1-2]。因此,推進(jìn)作物翻耕秸稈還田和免耕秸稈覆蓋還田,發(fā)展低碳農(nóng)業(yè),是提高土壤有機(jī)質(zhì)和培肥地力的重要途徑。但是,在生產(chǎn)實(shí)際中,秸稈還田,既費(fèi)工又費(fèi)時(shí),如果翻壓還田技術(shù)不到位,易造成秸稈腐解速度慢,影響水稻的生長(zhǎng)發(fā)育。在生產(chǎn)實(shí)際中,農(nóng)民往往將秸稈焚燒或拋棄,既嚴(yán)重污染大氣和水域[3],又導(dǎo)致大量碳素和養(yǎng)分的損失,嚴(yán)重影響到土壤有機(jī)質(zhì)的平衡,致使耕地質(zhì)量逐漸下降。
醴陵市是雙季稻主產(chǎn)區(qū),優(yōu)勢(shì)作物為水稻,作物秸稈資源豐富。從20世紀(jì)50年代起,就有稻草還田的習(xí)慣,但面積不大,進(jìn)入80年代以后,由于耕作制度的改革、噸糧田的開發(fā)、高產(chǎn)耐肥品種的推廣、水稻栽培技術(shù)的改進(jìn),特別是化肥工業(yè)的發(fā)展,水稻施肥制度發(fā)生了重大變化:綠肥面積顯著下降和漚制有機(jī)肥等傳統(tǒng)施肥方式因費(fèi)時(shí)、費(fèi)工、低效而不為農(nóng)民重視;出現(xiàn)了重化肥輕有機(jī)肥、重用地輕養(yǎng)地、重產(chǎn)出輕投入的現(xiàn)象,導(dǎo)致農(nóng)作物攝走的養(yǎng)分增加,引起土壤有機(jī)質(zhì)明顯下降。因此,廣辟肥源,加強(qiáng)有機(jī)肥料建設(shè),推進(jìn)稻草還田,促進(jìn)有機(jī)物質(zhì)循環(huán)利用,是確保耕地質(zhì)量提升,促進(jìn)水稻高產(chǎn)的重要途徑。
利用翻耕稻草還田和免耕稻草覆蓋還田都是省工、省肥、節(jié)水、節(jié)本、改土、培肥、增產(chǎn)的重要措施[4]。但稻草含有大量的硅、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素,粗纖維含量高,還田后秸稈不易腐爛分解,常導(dǎo)致前期與禾苗爭(zhēng)氮、爭(zhēng)肥,影響到禾苗的生長(zhǎng)發(fā)育。為了推進(jìn)作物秸稈高效利用,加速稻草腐爛分解,實(shí)現(xiàn)糧食增產(chǎn)、農(nóng)民增收。筆者于2009年開展了作物秸稈腐稈劑在稻草還田應(yīng)用技術(shù)中的試驗(yàn)研究。
試驗(yàn)地點(diǎn)為湖南省醴陵市大障鎮(zhèn)陶家垅村,供試土壤為第四紀(jì)紅壤發(fā)育的紅黃泥,前作早稻,排灌方便,土壤肥力均勻。
本試驗(yàn)設(shè)稻田翻耕和免耕兩種土壤不同耕作方式,設(shè)5個(gè)試驗(yàn)處理:①常規(guī)施肥;②常規(guī)施肥+稻草還田(CK2);③常規(guī)施肥+稻草還田+榮寶砂粒劑腐稈劑(寧夏大榮實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司生產(chǎn));④常規(guī)施肥+稻草還田+金葵子粉劑腐稈劑(廣州佛山金葵子植物營(yíng)養(yǎng)有限公司生產(chǎn));⑤常規(guī)施肥+稻草還田+瑞萊特乳劑腐稈劑(成都合成生物科技有限公司生產(chǎn))。小區(qū)面積33.3 m2,3次重復(fù),采用隨機(jī)區(qū)組排列。供試晚稻品種為豐源優(yōu)299,6月16日播種,7月17日移栽。
施肥用量及施肥方式:常規(guī)施肥是40%(20∶10∶10)復(fù)合肥375 kg/hm2作基肥,尿素150 kg/hm2做追肥;稻草還田量6 000 kg/hm2;秸稈腐稈劑使用量為:榮寶砂粒劑225 kg/hm2,金葵子粉劑30 kg/hm2,瑞萊特乳劑150 mL/hm2。
翻耕稻草還田于7月16日翻耕整地,免耕稻草覆蓋還田在早稻收割后噴施克無(wú)蹤3 L/hm2除草劑滅茬除草。7月17日分區(qū)作埂覆膜、分區(qū)施用基肥。稻草還田處理施用腐稈劑,翻耕稻草還田將稻草均勻踏入泥內(nèi),稻草免耕覆蓋還田直接將稻草擺放在稻行間。7月17日移栽晚稻,移栽密度為25蔸/m2。7月24日施用追肥,8月1日落水曬田,控制分蘗。其他栽培管理措施與大田一致。
收獲時(shí)按常規(guī)要求考種,分小區(qū)單收、單曬、單稱計(jì)算產(chǎn)量。土樣在試驗(yàn)前大田取混合樣一個(gè)(采用X型20點(diǎn)法,取樣深度0~20 cm),試驗(yàn)收獲后在各小區(qū)分處理取混合樣,方法(同前)。測(cè)定方法:土壤pH采用混合指示劑比色法,土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀法,全氮采用重鉻酸鉀-硫酸消化法,堿解氮采用蒸餾法,速效鉀采用火焰光度法[5]。
從表1可以看出,兩種不同土壤耕作方式比較,翻耕稻草還田的抽穗期、成熟期均比稻草不還田(CK1)推遲1~2 d。在等量稻草還田條件下,翻耕稻草還田施用腐稈劑各處理比不施腐稈劑(CK2)的抽穗期推遲2~3 d,成熟期推遲1~4 d;免耕稻草覆蓋還田的抽穗期均比不施腐稈劑推遲2~5 d,成熟期均比不施腐稈劑推遲2~1 d。這表明秸稈還田對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育有一定影響,從兩種不同土壤耕作方式分析,無(wú)論哪種土壤耕作方式,秸稈還田施用腐稈劑對(duì)水稻的生長(zhǎng)發(fā)育均有一定的影響,都表現(xiàn)為生育期略有推遲。
表1 施用不同腐稈劑對(duì)晚稻主要生育期的影響(月-日)
從表2可以看出,晚稻稻草秸稈還田、施用腐稈劑能明顯改善晚稻穗部的經(jīng)濟(jì)性狀,促進(jìn)水稻產(chǎn)量的提高。兩種不同土壤耕作方式中,翻耕稻草還田施用腐稈劑的處理3、處理4、處理5有效穗比對(duì)照(CK1)分別增加 102.9、21.3、26.55 萬(wàn)/hm2,平均增加50.3萬(wàn)穗/hm2;翻耕稻草還田方式下處理1(CK1)的結(jié)實(shí)率要高于其他處理;與CK1相比,處理3的千粒重下降1.9 g,處理4、處理5的千粒重分別增加1.2 g、1.1 g。由于有效穗增加,表現(xiàn)顯著增產(chǎn)(表3),施用腐稈劑的處理3、處理4、處理5分別比對(duì)照(CK1)增產(chǎn) 19.01%、16.32%、16.03%;與CK1相比,免耕稻草覆蓋還田處理3、處理4、處理5每穗總粒數(shù)分別增加6.0、22.1、16.8粒;結(jié)實(shí)率分別增加2.1%、6.7%、6.1%;處理3的千粒重下降0.9 g,處理4、處理5的千粒重分別增加0.3 g、0.1 g。在翻耕稻草還田方式下,施用的腐稈劑的處理 3、處理 4、處理 5分別比CK2增產(chǎn)9.96%、7.47%、7.20%(表3)。上述結(jié)果表明,秸稈還田有利 于促進(jìn)水稻的生長(zhǎng)發(fā)育,能顯著提高有效穗數(shù),改善穗部經(jīng)濟(jì)性狀,有利于水稻增產(chǎn)。
表2 施用不同腐稈劑對(duì)晚稻穗部經(jīng)濟(jì)性狀的影響
表3 施用不同腐稈劑對(duì)晚稻產(chǎn)量的影響
已有研究表明,稻草還田能促進(jìn)水稻增產(chǎn)[1]。由于稻草C/N比較高,往往C/N比協(xié)調(diào)不好,常導(dǎo)致水稻減產(chǎn)。本試驗(yàn)無(wú)論翻耕或者免耕,均表現(xiàn)明顯的增產(chǎn)。其原因是施用不同腐稈劑后,促進(jìn)了秸稈的腐解,確保了土壤及時(shí)供肥,防止了因稻草還田,稻草在腐解過(guò)程中與水稻爭(zhēng)肥的矛盾,確保了水稻正常生長(zhǎng)。從表3可以看出,翻耕稻草還田施用腐稈劑比對(duì)照(CK1)增產(chǎn)16.03%~19.01%,平均增產(chǎn)17.12%;比翻耕稻草還田(CK2)增產(chǎn)7.20%~9.96%,平均增產(chǎn)8.21%,增產(chǎn)效果顯著。經(jīng)方差分析,F(xiàn)檢驗(yàn)表明,翻耕稻草還田施用腐稈劑3個(gè)處理比無(wú)稻草還田增產(chǎn)效果達(dá)到極顯著水平。在免耕稻草覆蓋還田情況下,免耕稻草覆蓋還田施用腐稈劑比對(duì)照(CK1)增產(chǎn)9.55%~13.00%,平均增產(chǎn)10.8%;比免耕稻草覆蓋還田(CK2)增產(chǎn)1.26%~4.48%,平均增產(chǎn)2.43%,增產(chǎn)效果明顯。經(jīng)方差分析,F(xiàn)檢驗(yàn)表明,稻草還田施用腐稈劑3個(gè)處理比無(wú)稻草還田、免耕稻草覆蓋還田的增產(chǎn)效果均達(dá)到極顯著水平。
稻草富含纖維素、半纖維素,經(jīng)礦化后,不僅土壤有機(jī)質(zhì)迅速提升,而且可使土壤養(yǎng)分得到明顯改善,特別是鉀素養(yǎng)分得到迅速提高。因此,推廣稻草還田有利于提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和速效養(yǎng)分的含量,彌補(bǔ)土壤鉀素養(yǎng)分的不足,提高土壤肥力,促進(jìn)水稻平衡增產(chǎn)。從表4可以看出,在翻耕稻草還田的情況下,施用腐稈劑比對(duì)照(CK1)有機(jī)質(zhì)提高5.70%~10.13%,平均提高了7.53%;全氮提高4.15%~5.88%,平均提高了5.19%;堿解氮提高3.67%~5.05%,平均提高了4.44%;速效鉀提高8.43%~12.05%,平均提高了10.44%。與稻草還田處理(CK2)比較,有機(jī)質(zhì)平均增加了0.47 g/kg,全氮平均增加0.02 g/kg,堿解氮平均增加0.67 mg/kg,速效鉀平均增加4.67 mg/kg。
表4 施用不同腐稈劑對(duì)耕層土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量的影響
在免耕稻草覆蓋還田的情況下,施用腐稈劑比CK1土壤有機(jī)質(zhì)提高5.2%~5.4%,平均提高了5.33%;全氮提高4.21%~4.91%,平均提高了4.56%;堿解氮提高7.44%~8.37%,平均提高了7.75%;速效鉀提高8.0%~12.0%,平均提高了10.0%。與CK2比較,土壤有機(jī)質(zhì)平均增加0.27 g/kg,全氮平均增加0.03 g/kg,堿解氮平均增加7.67 mg/kg,速效鉀平均增加2.0 mg/kg。同時(shí),從試驗(yàn)可以看出,不同腐解劑對(duì)地力提升表現(xiàn)為榮寶砂粒劑腐桿劑>金葵子粉劑腐桿劑>瑞萊特乳劑腐稈劑。分析其原因,可能與不同腐解劑對(duì)稻草腐解的程度與速度有關(guān),有待進(jìn)一步研究。
本試驗(yàn)在未考慮品種、翻耕、栽培管理等成本的條件下,通過(guò)對(duì)總產(chǎn)量、總產(chǎn)值與用肥和腐稈劑的成本進(jìn)行比較分析可以看出,在翻耕稻草還田模式下(表5),施用腐稈劑3個(gè)處理純收入分別比分別對(duì)照(CK1)增收 1 813.5 元/hm2、1 888.5 元/hm2、1 842.0 元/hm2;產(chǎn)投比分別達(dá)到 1∶8.36、1∶10.62、1∶10.52;比稻草還田不施腐稈劑(CK2)平均增收802.5元/hm2。在免耕稻草覆蓋模式下,施用腐稈劑3個(gè)處理的純收入比CK1分別增收634.5元/hm2、1 450.5元/hm2、1 005.0元/hm2;產(chǎn)投比分別達(dá)到1∶7.62、1∶10.19、1∶9.82。比稻草還田不施腐稈劑(CK2)平均增收4.05元/hm2。由此可見,稻草還田施用腐稈劑有利于經(jīng)濟(jì)效益的提高。
表5 不同腐解劑經(jīng)濟(jì)效益分析評(píng)價(jià)
(1)施用腐稈劑的晚稻生育期略有推遲。兩種不同土壤耕作方式稻草還田,施用腐稈劑晚稻生育期比稻草不還田(CK1)推遲2~3 d,比稻草還田不施腐稈劑(CK2)推遲1 d左右。這說(shuō)明稻草還田對(duì)生育期有一定的影響,可能是因?yàn)榈静莞癄€分解與水稻爭(zhēng)肥所致。
(2)施用腐稈劑能明顯改善晚稻穗部經(jīng)濟(jì)性狀,顯著提高水稻產(chǎn)量。在翻耕稻草還田下,施用腐稈劑比CK1有效穗明顯增加,分別增加102.9、21.3、26.55 萬(wàn)/hm2,結(jié)實(shí)率均低于 CK1;其水稻增產(chǎn)幅度為16.03%~19.01%,平均增產(chǎn)17.12%。與CK1相比,免耕稻草覆蓋還田處理每穗總粒數(shù)分別增加6.0、22.1、16.8 粒;結(jié)實(shí)率分別增加 2.1%、6.7%、6.1%;其水稻產(chǎn)量增加9.55%~13.00%,平均增產(chǎn)10.8%。
(3)稻草還田有利于提高土壤地力,改善土壤養(yǎng)分狀況。在兩種不同土壤耕作方式條件下,無(wú)論是翻耕還是免耕,施用腐稈劑后,土壤的有機(jī)質(zhì)、全N、堿解N、速效K均有不同程度的提高,與對(duì)照(CK1和CK2)比較,地力提升的效果更加明顯。這說(shuō)明施用腐稈劑后,加速了稻草的腐爛分解,促進(jìn)了土壤養(yǎng)分的礦化。
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