稻草還田在雙季稻生產(chǎn)中的應(yīng)用效果研究

曾文偉,石小江,張禮紅,石躍才

(1邵陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,湖南邵陽(yáng) 422000;2湖南省瓜類研究所,邵陽(yáng) 422001;3邵陽(yáng)市農(nóng)業(yè)局,湖南邵陽(yáng) 422000)

邵陽(yáng)市是一個(gè)人多地少的農(nóng)業(yè)大市,人均稻田占有量低于全省平均水平20%以上。在糧食生產(chǎn)中以水稻為主,其產(chǎn)量占糧食總產(chǎn)量的85%以上,稻谷是人們生活用糧的主要來(lái)源。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展,稻田在逐年減少。從現(xiàn)實(shí)來(lái)看,由于化肥工業(yè)的發(fā)展,農(nóng)民在水稻生產(chǎn)過(guò)程中,由原來(lái)以施用有機(jī)肥為主向以施用化肥為主過(guò)渡,從而使稻田土壤地力和土壤理化性質(zhì)日趨變劣。隨著農(nóng)村勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移,本市一些地方農(nóng)民為了減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,開展過(guò)稻草還田的生產(chǎn)示范。為了摸索稻草還田的應(yīng)用效果及施用技術(shù),加快稻草還田的推廣應(yīng)用,于 2003年開始對(duì)雙季稻田稻草還田進(jìn)行了連續(xù) 3年的定田試驗(yàn)研究,初步摸索出了稻草還田在雙季稻生產(chǎn)中的應(yīng)用效果。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于 2003年 3月至 2005年 10月在邵陽(yáng)市農(nóng)科所試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行。供試土壤為第四紀(jì)紅色粘土發(fā)育的紅黃泥。選擇的4塊試驗(yàn)田土壤肥力中等偏上。供試品種早稻為金優(yōu)974,晚稻為威優(yōu)46。試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理:①無(wú)肥區(qū)(生產(chǎn)過(guò)程中不施任何肥料);②純施化肥區(qū)(氮磷鉀配合施用);③常規(guī)施肥區(qū)(施欄肥22 500 kg/hm2);④稻草還田區(qū)(每季施鮮稻草11 250 kg/hm2)。除無(wú)肥區(qū)外,各處理所施 N,P,K量相同,N-P2O5-K2O的施用量為175.0-54.0-135.0kg/hm2。稻草還田和常規(guī)施肥處理的施肥量分別扣除稻草和欄肥所含的 N,P,K量。稻草、欄肥和磷肥作基肥一次施用;氮肥50%作基肥,40%作分蘗肥,10%作穗肥;鉀肥50%作基肥,50%作分蘗肥。晚稻收割后,稻草按施用量直接翻埋入稻田并灌水。早稻收割后,按施用量將稻草切成20 cm左右翻埋入田。移栽密度早稻為16 cm×20 cm,晚稻為17 cm×26 cm。各處理在4塊試驗(yàn)田中隨機(jī)安排,試驗(yàn)田與處理固定3年不變。各處理試驗(yàn)面積為400 m2,不設(shè)重復(fù)。

1.2 土壤樣品的采集、測(cè)定和測(cè)產(chǎn)

試驗(yàn)前在選擇確定的每塊試驗(yàn)田中取基礎(chǔ)土樣,試驗(yàn)結(jié)束后,每個(gè)處理試驗(yàn)區(qū)取土樣,測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)、全氮含量、速效養(yǎng)分、土壤容重、土壤總孔隙度、毛管孔隙度和通氣孔隙度。其測(cè)定方法:土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法;堿解氮采用堿解擴(kuò)散法;有效磷采用鹽酸-氟化銨提取-鉬銻抗比色法;速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法;土壤容重采用環(huán)刀法;土壤總孔隙度直接利用土壤容重 (dv)通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式 P1(%)=93.947-32.995× dv求出;毛管孔隙度在測(cè)出土壤毛管持水量的基礎(chǔ)上,由公式土壤毛管孔隙度(%)=土壤毛管持水量(%)×土壤容重計(jì)算獲得;土壤通氣孔隙度(%)=土壤總孔隙度(%)-土壤毛管孔隙度(%)。水稻收獲時(shí)每個(gè)處理區(qū)取考種樣(每處理5點(diǎn)取樣,每點(diǎn)取 1蔸),調(diào)查其有效穗數(shù)、總粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重。每個(gè)處理區(qū)單打、單曬、單獨(dú)計(jì)產(chǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻草還田對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)與全氮的影響

表1顯示,稻草還田區(qū)的土壤有機(jī)質(zhì)較試驗(yàn)前增加 0.9 g/kg,增 3.9%,全氮比試驗(yàn)前增加 0.25 g/kg,增18.8%;常規(guī)施肥區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)減少0.9 g/kg,下降3.9%,全氮增加 0.14 g/kg,增 10.3%;純施化肥區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)減少 1.0 g/kg,減少 4.4%,全氮含量增 0.09 g/kg,與試驗(yàn)前基本持平;無(wú)肥區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)下降 2.7 g/kg,減少 12.1%,全氮含量減少 0.7 g/kg,減少5.1%。上述結(jié)果表明,稻草還田能有效地促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮的積累。

表1 各處理土壤有機(jī)質(zhì)和全氮變化情況Table1 Variation of soil organic matter and total nitrogen each treatment

2.2 稻草還田對(duì)土壤速效養(yǎng)分的影響

從表2可以看出,2006年與試驗(yàn)前比較,無(wú)肥區(qū)的土壤肥力在不斷下降,土壤速效養(yǎng)分N,P,K含量分別下降13.0%,22.0%和30.9%;純施化肥區(qū)由于每年合理配方施入N,P,K肥,不但作物產(chǎn)量較穩(wěn)定,而且土壤速效養(yǎng)分含量也有所提高,與試驗(yàn)前比較,分別提高10.2%,13.4%和20.7%;常規(guī)施肥區(qū)土壤堿解氮和速效鉀分別比試驗(yàn)前增加了 9.8%和 8.2%,而速效磷則下降了 11.8%,這一狀況與本市土壤定位自然監(jiān)測(cè)點(diǎn)的土壤養(yǎng)分變化情況基本吻合。稻草還田區(qū)的土壤速效養(yǎng)分含量都顯著高于其它處理區(qū),分別比試驗(yàn)前提高了8.1%,25.7%和47.0%。

表2 各處理土壤速效養(yǎng)分變化情況Table 2 Variation of soil rapidly-available nutrients in each treatment

2.3 稻草還田對(duì)土壤物理性狀的影響

從測(cè)定結(jié)果(表 3)看,與試驗(yàn)前比較,稻草還田區(qū)的土壤容重降低了 0.12 g/cm3,常規(guī)施肥區(qū)降低了0.02 g/cm3,而無(wú)肥區(qū)和純施化肥區(qū)則分別提高了0.14 g/cm3和0.06 g/cm3。土壤總孔隙度,稻草還田區(qū)為 52.4%,常規(guī)施肥區(qū)為 49.1%,分別比試驗(yàn)前高4.0%和 0.7%,而無(wú)肥區(qū)與純施化肥區(qū)分別比試驗(yàn)前低4.6%和2.0%。稻草還田區(qū)的土壤通氣孔隙度由試驗(yàn)前的 7.4%提高到14.2%,分別比無(wú)肥區(qū)、純施化肥區(qū)和常規(guī)施肥區(qū)增加407.14%,173.08%和77.5%。這充分說(shuō)明,通過(guò)稻草還田,能有效地降低土壤容重,改善土壤孔隙狀況,使土壤物理性狀變優(yōu)。

表3 各處理土壤物理性狀變化情況Table 3 Variation of soil physics properties in each treatment

2.4 稻草還田對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

從表 4可以看出,稻草還田的有效穗數(shù)低于純施化肥區(qū)和常規(guī)施肥區(qū),主要是由于稻草在還田初期需要經(jīng)過(guò)微生物的腐解轉(zhuǎn)化成有效養(yǎng)分,才能被水稻吸收利用,初期較低的有效養(yǎng)分含量,影響了水稻前期的分蘗,從而影響了有效穗數(shù);但是稻草還田潛在的肥力以及可持續(xù)性的養(yǎng)分供應(yīng)能力和效果,有助于水稻后期的生長(zhǎng)發(fā)育,從而明顯地提高了水稻的實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重,促進(jìn)水稻增產(chǎn)。

表4 各處理水稻產(chǎn)量及構(gòu)成因素Table 4 Rice yield and constituent factors each treatment

2.5 稻草還田的經(jīng)濟(jì)效益分析

由表5可以看出,在本試驗(yàn)的 4個(gè)處理中,以無(wú)肥區(qū)的水稻產(chǎn)量最低,與其他 3個(gè)處理的差異均達(dá)極顯著水平,其中以稻草還田處理產(chǎn)量最高,分別比無(wú)肥區(qū)、純施化肥區(qū)、常規(guī)施肥區(qū)增產(chǎn) 127.4%,7.49%和3.37%。而對(duì)于各處理(無(wú)肥區(qū)除外)中化肥的配施投入成本,純施化肥區(qū)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其余處理。從實(shí)際收入來(lái)看,稻草還田區(qū)為 23 711.57元 /hm2,分別比無(wú)肥區(qū)、純施化肥區(qū)、常規(guī)施肥區(qū)增加 110.13%,17.05%和10.71%。稻草還田處理的產(chǎn)投比為13.43,分別比純施化肥區(qū)和常規(guī)施肥區(qū)高 6.78和6.08。

表5 各處理水稻產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益Table 5 Rice yield and economic benefit each treatment

3 結(jié) 論

本項(xiàng)研究針對(duì)雙季稻進(jìn)行了連續(xù) 3年的定田試驗(yàn),稻草還田的應(yīng)用效果主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:

(1)在改善土壤養(yǎng)分方面,稻草還田能夠增加土壤有機(jī)質(zhì)、全氮及速效氮、磷、鉀養(yǎng)分的含量。與試驗(yàn)前比較,稻草還田區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量增加 0.9 g/kg,全氮增加 0.25 g/kg,速效氮、磷、鉀分別增加 9,2.8和 39 mg/kg,較常規(guī)施肥區(qū)、純施化肥區(qū)和無(wú)肥區(qū)均有所提高,同時(shí)也增加了氮磷鉀等速效養(yǎng)分的持續(xù)肥效。

(2)在改善土壤物理性狀方面,稻草還田能夠有效地降低土壤容重,改善土壤孔隙狀況。稻草還田區(qū)較試驗(yàn)前土壤容重下降了0.12 g/m3,土壤孔隙度和通氣孔隙度分別增加了4%和 6.8%,與其他 3個(gè)試驗(yàn)處理區(qū)比較,土壤容重有所降低,總孔隙度和通氣孔隙度均有明顯提高。

(3)在水稻經(jīng)濟(jì)性狀、產(chǎn)量和效益方面,稻草還田雖然較常規(guī)施肥有效穗數(shù)有所下降,但由于稻草能使土壤潛在的肥力以及可持續(xù)性的養(yǎng)分供應(yīng)能力增強(qiáng),有助于水稻后期的生長(zhǎng)發(fā)育,從而使水稻的實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重明顯增加,達(dá)到了稻谷增產(chǎn)438 kg/hm2,投入成本低1 461.7元 /hm2,實(shí)際收入增加 2 293.9元/hm2,產(chǎn)投比高 6.08的節(jié)本增收效果。

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