稻草還田添加有機(jī)物料腐熟劑對(duì)土壤和水稻的影響

吳迎奔，許麗娟，陳 薇，王 震，尹紅梅，周冰玉

（湖南省微生物研究所，長沙 410009）

我國農(nóng)作物秸稈資源十分豐富，往往造成環(huán)境污染，因此對(duì)其綜合利用進(jìn)行研究日益重要[1-2]。稻草還田作為一項(xiàng)重要的農(nóng)業(yè)管理措施[3-4]，可以增加土壤有機(jī)質(zhì)的含量[5-6]，提高土壤肥力[7-9]，同時(shí)也可以緩解溫室效應(yīng)[10-11]。因此，稻草還田具有重要的經(jīng)濟(jì)效益[12-14]和生態(tài)效益[15-16]。但由于稻草秸稈主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三大部分組成[17]。自然狀態(tài)下難以被分解[18-19]，為了加快稻草腐熟過程，接種有機(jī)物料腐熟劑是一種必要且行之有效的技術(shù)措施[20-22]。2011年度下半年本實(shí)驗(yàn)室在雙峰縣進(jìn)行了在水稻秸稈翻耕還田耕作模式下添加有機(jī)物料腐熟劑產(chǎn)品的小區(qū)田間試驗(yàn)，考察其對(duì)稻草還田的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

有機(jī)物料腐熟劑由湖南潤邦生物工程有限公司提供。水稻品種：金優(yōu)402。

1.2 供試土壤

試驗(yàn)在雙峰縣花門鎮(zhèn)李仲仁承包田塊進(jìn)行，土壤類型為潴育潮泥田，耕作層＜20 cm，土體平整，肥力均勻。供試土壤基本理化性質(zhì)：pH值6.73，土壤有機(jī)質(zhì)21.41 g/kg，全氮1.14 g/kg，速效鉀77.06 mg/kg，全鉀 11.20 g/kg，有效磷 6.19 mg/kg，全磷0.246 g/kg。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理（見表1），3次重復(fù)，隨機(jī)排列，每小區(qū)面積30 m2。有機(jī)物料腐熟劑施用2 kg/667m2。稻草還田時(shí)施尿素5 kg/667m2，均勻撒在稻草上。稻草不還田區(qū)施肥時(shí)把氮肥與其他3個(gè)處理用量補(bǔ)平達(dá)一致。

表1 試驗(yàn)處理設(shè)計(jì)

1.4 試驗(yàn)方法

每小區(qū)插秧810蔸（27行、每行30蔸），每蔸l～2苗。用塑料薄膜包裹田埂隔離防止串肥，隨后進(jìn)行稻草還田、施有機(jī)物料腐熟劑和尿素，小區(qū)面積30.0 m2（長6.0 m、寬5.0 m）。小區(qū)四周均留有1 m以上保護(hù)行。

基肥（7月6日）：每個(gè)小區(qū)施三安復(fù)合肥（18-18-18）1.35 kg；分蘗肥（7月 11日）：每個(gè)小區(qū)施三安復(fù)合肥（18-18-18）1.15 kg、尿素 0.225 kg；穗肥（8月25日）：每小區(qū)施三安復(fù)合肥（18-18-18）1.15 kg。成熟（10月20日）后分小區(qū)收獲測量統(tǒng)計(jì)。

各處理除稻草還田和施用有機(jī)物料腐熟劑不同外，其他均按常規(guī)管理要求進(jìn)行。

1.5 土壤樣品的采集與分析

試驗(yàn)從2011年7月6日開始進(jìn)行。試驗(yàn)過程中前28 d每7 d取1次土壤樣，后期每30 d取1次樣，共取7次土樣。過20目篩分析土壤pH值、有效磷、速效鉀；過100目篩分析土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量。土壤分析方法采用《土壤農(nóng)化分析》中介紹的方法。利用Excel與SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)物料腐熟劑對(duì)稻草腐解的影響

通過對(duì)稻草還田使用腐熟劑后第7天、第14天、第21天、第28天的觀察記載（見表2），處理4的三大指標(biāo)數(shù)值之和最高，因此施用有機(jī)物料腐熟劑后稻草腐爛最快，腐熟作用最明顯。而處理1的三大指標(biāo)數(shù)值之和最低，由于未使用腐熟劑，稻草腐爛最慢。因此施用有機(jī)物料腐熟劑可加快稻草腐熟[19，20]，提前 3～4 d 腐熟。

2.2 稻草還田添加有機(jī)物料腐熟劑對(duì)土壤pH值的影響

從圖1可以看出，土壤pH值隨稻草還田時(shí)間的增加呈明顯的下降趨勢。處理4在88 d時(shí)pH值最低，為6.41。說明稻草在代謝過程中被微生物利用產(chǎn)生酸性氣體[10-11]，可降低土壤的pH值。

表2 稻草還田添加有機(jī)物料腐熟劑對(duì)稻草腐解的影響

圖1 稻草還田添加有機(jī)物料腐熟劑對(duì)土壤pH值的影響

2.3 稻草還田添加有機(jī)物料腐熟劑對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響

各處理有機(jī)質(zhì)含量均先增加后逐漸減少（見圖2），處理2和處理4的土壤有機(jī)質(zhì)比處理1分別提高了0.20、0.70 g/kg。處理2與處理3無差異。再結(jié)合表1可知，由于處理4中存在微生物，其對(duì)稻草分解轉(zhuǎn)化速度較快，有機(jī)質(zhì)的積累最高。

圖2 稻草還田添加有機(jī)物料腐熟劑對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響

2.4 稻草還田添加有機(jī)物料腐熟劑對(duì)土壤全氮的影響

稻草還田與否，各處理全氮含量均較初始土樣高。處理2和處理4的全氮含量比處理1分別增加0.10、0.11 g/kg，與處理 3 相比無明顯差異（圖 3）。原因在于含氮基肥和2次追施氮肥。第28天土樣分析結(jié)果表明，處理4全氮含量最低，微生物將稻草主要轉(zhuǎn)化為土壤有機(jī)質(zhì)和氣態(tài)物質(zhì)等，因此說明稻草已腐熟。

圖3 稻草還田添加有機(jī)物料腐熟劑對(duì)土壤全氮含量的影響

2.5 稻草還田添加有機(jī)物料腐熟劑對(duì)土壤速效鉀與全鉀的影響

土壤速效鉀總體呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢（圖4），處理2比處理1減少1.0 mg/kg，而處理4比處理1增加10.0 mg/kg，處理4與處理3差異很小。這說明雖然施用了鉀肥，以及在淹水條件下稻草中鉀元素被浸提出來，但由于水稻是喜鉀作物，隨著生長發(fā)育，其吸收的鉀越來越多，導(dǎo)致土壤中速效鉀下降。其中處理4速效鉀下降趨勢較為平緩。

圖4 稻草還田添加有機(jī)物料腐熟劑土壤速效鉀含量的影響

土壤全鉀含量前后變化不大，各處理之間差異很?。▓D5）。水稻生長發(fā)育對(duì)鉀需求較大，因此土壤中鉀元素大量被吸收利用[25]。

圖5 稻草還田添加有機(jī)物料腐熟劑對(duì)土壤全鉀含量的影響

2.6 稻草還田添加有機(jī)物料腐熟劑對(duì)土壤有效磷與全磷的影響

圖6 稻草還田添加有機(jī)物料腐熟劑對(duì)土壤有效磷含量的影響

土壤有效磷含量有不同程度增加（圖6）。雖然稻草在土壤中的礦化轉(zhuǎn)化為無機(jī)磷的速度相對(duì)緩慢，但是處理4磷元素積累較高，比處理2高1 mg/kg。土壤全磷含量前后略微上升（圖7）。稻草還田后稻草中的磷礦化出無機(jī)磷，或者轉(zhuǎn)化為有機(jī)磷，使土壤中的全磷有小幅增加，處理4比初始土樣高0.005 g/kg。

圖7 稻草還田添加有機(jī)物料腐熟劑對(duì)土壤全磷含量的影響

2.7 有機(jī)物料腐熟劑對(duì)水稻生長的影響

觀察水稻分蘗、生長情況（表3），結(jié)合水稻農(nóng)藝性狀結(jié)果（表4）可知：雖然株高和結(jié)實(shí)率以處理l最高，但是處理4的有效穗數(shù)、每穗總粒數(shù)和每穗實(shí)粒數(shù)均最高，這說明有機(jī)物料腐熟劑可以改善水稻的農(nóng)藝性狀，與文獻(xiàn)報(bào)道一致[23-24]。

表3 稻草還田添加有機(jī)物料腐熟劑對(duì)水稻分蘗的影響

表4 稻草還田添加有機(jī)物料腐熟劑對(duì)水稻農(nóng)藝性狀的影響

2.8 稻草還田添加有機(jī)物料腐熟劑對(duì)水稻產(chǎn)量及其經(jīng)濟(jì)效益的影響

水稻成熟后分小區(qū)收獲，各處理產(chǎn)量結(jié)果見表5，由表5可知，處理4（施用有機(jī)物料腐熟劑）產(chǎn)量和產(chǎn)值均為最高，產(chǎn)量為454.6 kg/667m2，分別比處理 1、處理 2增產(chǎn) 34.4、18.1 kg/667m2，分別增長8.2%、4.1%。如果晚稻按當(dāng)?shù)厥袌鰞r(jià)格2.5元/kg計(jì)算，處理4比處理1增加產(chǎn)值86.0元/667m2。減去施用有機(jī)物料腐熟劑的成本12.0元/667m2、施肥人員工資13.0元/667m2和增施尿素12.0元/667m2（按 2.2元/kg計(jì)算），增加收入 49.0元/667m2。方差分析結(jié)果表明，F(xiàn)>F0.05，各處理間差異達(dá)顯著水平。

表5 不同處理水稻的產(chǎn)量

3 結(jié)論

3.1 施用有機(jī)物料腐熟劑能縮短腐熟時(shí)間

施用有機(jī)物料腐熟劑（粉劑）對(duì)稻草還田后的腐解有促進(jìn)作用。試驗(yàn)結(jié)果表明，其比其他3個(gè)處理組的腐熟時(shí)間提前3～4 d。

3.2 施用有機(jī)物料腐熟劑能改善晚稻農(nóng)藝性狀

施用有機(jī)物料腐熟劑與處理2比較，其株高少0.7 cm，結(jié)實(shí)率低0.7%，但其有效穗數(shù)、穗實(shí)粒數(shù)、千粒重分別增加 0.2 萬穗/667m2、4.2 粒/穗、0.3 g，增加率分別為6.8%，7.5%，1.4%。處理4與其他兩個(gè)處理比較，也有相似的效果。

3.3 施用有機(jī)物料腐熟劑能提高土壤肥力

稻草還田后，施用有機(jī)物料腐熟劑處理組的土壤pH值下降，在28 d時(shí)最低，為6.41；全鉀含量較處理2降低了0.5 g/kg，但土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷含量較處理2分別增加0.5、0.01、0.056 g/kg，速效鉀和有效磷分別增加11、0.78 mg/kg，改善了土壤的理化性狀。

3.4 施用有機(jī)物料腐熟劑能增產(chǎn)增效

處理4（施用有機(jī)物料腐熟劑）產(chǎn)量和產(chǎn)值均為最高，產(chǎn)量為454.6 kg/667m2，分別比處理1、處理 2增產(chǎn) 34.4、18.1 kg/667m2，分別增長 8.2%、4.1%，增加收入49.0元/667m2。

因此，稻草還田后添加有機(jī)物料腐熟劑對(duì)加速稻草腐熟，改善水稻經(jīng)濟(jì)性狀有明顯效果，對(duì)提升土壤有機(jī)質(zhì)、培肥地力也有一定作用，而且還有助于下茬作物的增產(chǎn)。這為有機(jī)物料腐熟劑的應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)。

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