不同耕作與施肥方式下白土的水稻產量及養(yǎng)分吸收量

吳萍萍， 王家嘉， 李錄久

(安徽省農業(yè)科學院土壤肥料研究所，安徽養(yǎng)分循環(huán)與資源環(huán)境省級實驗室，安徽合肥 230031)

合理的耕作措施是白土改良的重要方式之一，通過深翻可以增加耕層的粘粒含量，改良土壤質地，但深翻也易加劇土壤有機質礦化，同時將下層養(yǎng)分較為貧乏的白土層與耕層混合，可能造成耕層有機質和養(yǎng)分缺乏，不利于土壤肥力的維持，因此需要增施有機肥以提高土壤肥力[3]。施用有機肥不僅有利于土壤有機質的累積，提高土壤腐殖質的活性，還可以調節(jié)土壤質地，增加土壤水穩(wěn)性團聚體含量，促進團粒結構的形成，改善土壤物理性質[4-5]，對白土的培肥和改良有明顯效果。因此，大力推廣秸稈還田、 綠肥或畜禽糞的施用是增加白土有機質含量最為行之有效的措施。

目前，關于耕作措施和有機肥施用的研究已有較多的報道[4-9]，但關于在白土上不同翻耕深度結合不同施肥模式對水稻產量、 養(yǎng)分吸收量及土壤理化性狀的影響還未有詳細報道。本文針對白土“上砂下粘”的特性以及白土稻區(qū)重化肥輕有機肥的現象，通過設置2個翻耕深度(翻耕10 cm、 翻耕20 cm)與4種施肥模式(單施化肥、 化肥+畜禽糞、 化肥+秸稈、 化肥+綠肥)，研究翻耕深度和施肥模式對白土稻田水稻產量、 養(yǎng)分吸收量及土壤理化性狀的影響，以期為提高白土的土壤肥力和生產力，實現水稻高產提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

1.2 試驗設計

1.3 樣品采集及測定

2011年和2012年水稻收獲期每小區(qū)分開測產，分別統計秸稈產量和籽粒產量，并選取有代表性的5穴水稻植株分為籽粒和秸稈兩部分，于105℃殺青30 min，65℃烘干至恒重后稱重、 粉碎，分別用凱氏定氮法、 鉬銻抗比色法和火焰光度法測定其中的氮、 磷、 鉀含量[10]。同時用不銹鋼土鉆采集各小區(qū)耕層土壤樣品，多點混合取樣，分析土壤有機質、 速效磷、 速效鉀、 全氮、 CEC、 pH值等指標[10]。土壤容重采用環(huán)刀法測定。

試驗數據用Excel、 SPSS等軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同翻耕深度與施肥方式對白土水稻產量的影響

耕作深度對水稻產量有一定影響，白土翻耕20 cm后僅施化肥的T20+F處理水稻產量明顯低于翻耕10 cm的T10+F處理。2011年T20+F處理的水稻產量較T10+F處理降低6.1%，但差異不顯著; 而在2012年T20+F處理的水稻產量與T10+F處理相比降低了8.7%，差異達5%顯著水平。

與單施化肥相比，無論是施用新鮮畜禽糞、 秸稈還是綠肥，增施有機肥的處理均能明顯提高水稻產量，T20+F+M、 T20+F+S和T20+F+G處理兩年的平均產量分別比T20+F處理增加16.1%、 14.8%和14.6%，可見在翻耕20 cm的基礎上配合施用有機肥對白土稻田的增產效果十分明顯。從兩年的平均值來看，3種有機肥施用模式的增產潛力沒有表現出顯著差異，但年際間的規(guī)律略有不同。2011年施用畜禽糞肥的效果較好，而2012綠肥處理的產量較高，這可能與每年施用的有機肥養(yǎng)分含量的高低不同有關。

表1 不同翻耕深度及施肥方式對水稻產量的影響(kg/hm2)

2.2 不同翻耕深度與施肥方式對白土水稻養(yǎng)分吸收量的影響

2.3 不同翻耕深度與施肥方式對白土土壤理化性狀的影響

相對于翻耕10 cm，翻耕20 cm后白土有機質和全氮含量均有不同程度的下降，其中有機質下降幅度較大，2011年和2012年T20+F處理較T10+F處理分別下降8.1%和12.4%，全氮含量分別下降3.0%和3.9%。各處理土壤氮素與有機質的變化趨勢基本一致。同樣，T20+F處理的土壤堿解氮和速效鉀含量也略低于T10+F處理，兩處理速效磷含量間的差異則較小，T20+F處理略高于T10+F處理。在翻耕20 cm的基礎上增施秸稈、 綠肥和畜禽糞，土壤有機質、 全氮、 堿解氮、 速效磷和速效鉀含量均高于其它處理，除速效磷外，其它指標間均達顯著差異水平(P<0.05)。秸稈和綠肥對土壤養(yǎng)分的貢獻優(yōu)于畜禽糞，兩年平均的結果來看，T20+F+S、 T20+F+G、 T20+F+M處理的土壤有機質比T20+F處理分別提高35.7%、 33.8%和18.3%，全氮含量分別提高28.6%、 40.8%和23.5%。

表2 不同翻耕深度及施肥方式對水稻養(yǎng)分吸收量的影響(kg/hm2)

表3 不同翻耕深度及施肥方式對土壤理化性狀的影響

3 討論

3.1 不同翻耕深度與施肥方式對白土水稻產量和養(yǎng)分吸收量的影響

白土耕層土壤普遍具有粗粉粒含量較高、 有機質和養(yǎng)分含量低、 土壤微團聚性差等特性，因此“淀漿板結”性強[2]。針對白土“上砂下粘”的剖面構型，通過深翻直接加深耕層厚度，使上下土層砂粘混合，是改良低產白土的有效方法之一。增加耕層粘粒含量能夠改善耕層質地和土壤結構，提高土壤保肥保水能力，有利于協調土壤肥力因素。但深翻后底層較為貧瘠的土壤混合到表層，也會對水稻的生長產生不良影響。本研究中，與施用等量化肥的翻耕10 cm 處理相比，翻耕20 cm 處理的水稻產量和氮、 磷、 鉀吸收量明顯下降，且隨著耕作年限的延長，這種下降趨勢越來越明顯; 而在翻耕20 cm的基礎上進行秸稈還田或增施綠肥、 畜禽糞肥則可以大幅度提高水稻產量和氮、 磷、 鉀養(yǎng)分吸收量，達到增產穩(wěn)產的目的，這主要是由于增施有機肥促進了水稻干物質的積累和養(yǎng)分的吸收。相關分析表明，水稻植株吸收的氮、 磷主要集中在水稻籽粒中，而鉀在秸稈中有較多累積，宇萬太等[12]的研究也表明這一點。徐明崗等研究指出，有機肥在水稻生育中后期通過礦化等作用提供較多鉀素營養(yǎng)，化肥有機肥配施處理的水稻體內鉀素累積吸收量要高于單純化肥處理[13]。楊長明等認為，有機無機肥配施有利于促進水稻植株養(yǎng)分向籽粒中轉移和分配，從而提高水稻籽粒產量[14]。周衛(wèi)軍等通過長期定位試驗證明，水稻累積吸收的氮量和系統生產力有隨著有機肥與氮磷鉀化肥配合程度的增加而提高的趨勢[15]。本研究中，秸稈、 綠肥等有機肥料的施用可提高成熟期籽粒和秸稈中氮、 磷、 鉀含量，促進同化產物向籽粒轉運，增加植株對養(yǎng)分的吸收和轉運，同時提高水稻的產量。與秸稈還田相比，當外源氮充足時C/N比較低的綠肥先分解腐熟，釋放出氮素供作物吸收[16]。同時，相較于表面覆蓋，還田后進行耕翻，秸稈等與土壤密切接觸，能加速其腐解，當季釋放和被作物吸收利用的養(yǎng)分較多[17]。

3.2 不同翻耕深度與施肥方式對白土土壤理化性狀的影響

本研究中，翻耕20 cm后白土耕層有機質、 全氮、 堿解氮等含量均較翻耕10 cm低，增施有機物質后各指標表現出明顯上升，可見單純深翻降低表層土壤養(yǎng)分含量，結合有機物質的施用則能有效緩解養(yǎng)分的貧乏，提高土壤肥力。以往報道指出，土壤有機碳含量與全氮含量在土壤中的消長常常是一致的，兩者間存在顯著正相關[6, 8]，這與本研究的結果一致。秸稈還田、 有機肥施用和耕作方式對土壤速效磷含量的影響較氮、 鉀小，這一結果與朱利群等[9]的報道相似，原因可能在于磷的移動性較小，在土壤中容易被固定，耕層土壤與底層土壤中的磷維持相近的水平，使得翻耕20 cm與翻耕10 cm后的土壤磷含量差異較小。秸稈還田后腐解的秸稈能夠提供土壤豐富的氮、 磷、 鉀等多種營養(yǎng)元素，有利于更新土壤腐殖質，增加土壤有機質[18]。劉世平等通過土壤肥力數值化綜合評價發(fā)現，翻耕結合秸稈還田可提高土壤有機質、 速效磷、 速效鉀等養(yǎng)分含量，具有最高綜合肥力指標[19]。綠肥是營養(yǎng)比較齊全的有機肥料，含有豐富的有機物質，對改善土壤的物理性狀、 提高土壤養(yǎng)分含量具有重要作用[20]，長期施用綠肥并配合施用適量化肥是提高土壤養(yǎng)分的重要措施。本研究中，翻耕20 cm結合綠肥施用和秸稈還田處理中土壤的養(yǎng)分含量要高于施用畜禽糞處理，對提高翻耕處理土壤養(yǎng)分的效果較明顯。與秸稈和綠肥相比，畜禽糞由于來源較為復雜，組成成分不統一，養(yǎng)分含量差異較大，因此本研究中對水稻產量及土壤理化性狀的影響存在一定的年際間差異。有報道指出，畜禽糞營養(yǎng)成分比較均衡，含有較多活性成分，能顯著增加土壤可溶性有機碳及有效養(yǎng)分含量，對土壤生物活性、 團聚體穩(wěn)定性等也有改善作用[21-22]。

土壤容重是反映土壤松緊程度的重要指標，直接影響土壤肥力狀況和植物根系的發(fā)育。翻耕對降低土壤容重有明顯作用，能夠增加總孔隙度，改善土壤孔隙的幾何空間[23]。陳學文等[24]研究表明，連年翻耕能夠降低0—20 cm耕層土壤容重。秸稈還田及綠肥施用也能顯著增加土壤的孔隙，提高大孔隙占總孔隙的比例，改善作物根際透氣性，降低容重[4, 9]。本研究中，土壤容重各處理間及不同年份間的差異均較小，未達顯著差異，深翻及秸稈還田、 有機肥施用未表現出明顯的降低容重效果，這與試驗年限較短有關，有待今后進一步的試驗進行分析。

綜上所述，在白土稻區(qū)，與翻耕10 cm處理相比較，單純翻耕20 cm的處理水稻產量及養(yǎng)分吸收量、 土壤養(yǎng)分含量均有不同程度的下降。在翻耕20 cm的基礎上，秸稈還田或施用綠肥、 畜禽糞則可以明顯提高水稻產量，增加養(yǎng)分吸收量，改善土壤理化性狀，對于提高白土生產潛力是十分必要的。

參考文獻:

[1] 律兆松, 徐琪. 中國白漿土研究 I. 白漿土機械組成特點及元素地球化學分異特征[J]. 土壤學報, 1993, 30(3): 274-288.

Lü Z S, Xu Q. Study on albic soils in China I. Mechanical composition and geochemical elemental variability[J]. Acta Pedologica Sinica, 1993, 30(3): 274-288.

[2] 熊冠庭. 白土低產原因及改良培肥措施[J]. 安徽農學通報, 2009, 15(11): 99-100.

Xiong G T. Reasons for low yields in white soil and fertilizing management[J]. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2009, 15(11): 99-100.

[3] 曹敏建. 耕作學[M]. 北京: 中國農業(yè)出版社, 2002. 168-176.

Cao M J. Farming science[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2002. 168-176.

[4] 李鳳博, 牛永志, 高文玲, 等. 耕作方式和秸稈還田對直播稻田土壤理化性質及其產量的影響[J]. 土壤通報, 2008, 39(3): 549-552.

Li F B, Niu Y Z, Gao W Letal. Effects of tillage styles and straw return on soil properties and crop yields in direct seeding rice[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2008, 39(3): 549-552.

[5] 王璐, 吳建富, 潘曉華. 不同耕作方式下施用有機肥對稻田土壤肥力及拋栽水稻產量的影響[J]. 江西農業(yè)大學學報, 2009, 31(3): 455-460.

Wang L, Wu J F, Pan X H. Effects of different tillage methods and straw remaining in field on rice yield and soil fertility[J]. Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis, 2009, 31(3): 455-460.

[6] 李繼明, 黃慶海, 袁天佑, 等. 長期施用綠肥對紅壤稻田水稻產量和土壤養(yǎng)分的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報, 2011, 17(3): 563-570.

Li J M, Huang Q H, Yuan T Yetal. Effects of long-term green manure application on rice yield and soil nutrients in paddy soil[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2011, 17(3): 563-570.

[7] 吳建富, 潘曉華, 石慶華, 等. 不同耕作方式對水稻產量和土壤肥力的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報, 2008, 14(3): 496-502.

Wu J F, Pan X H, Shi Q Hetal. Effects of different tillage methods on rice yield and soil fertility[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2008, 14(3): 496-502.

[8] 段華平, 牛永志, 卞新民. 耕作方式和秸稈還田對直播稻田土壤有機碳及水稻產量的影響[J]. 水土保持通報, 2012, 32(3): 23-27.

Duan H P, Niu Y Z, Bian X M. Effects of tillage mode and straw return on soil organic carbon and rice yield in direct seeding rice field[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2012, 32(3): 23-27.

[9] 朱利群, 張大偉, 卞新民. 連續(xù)秸稈還田與耕作方式輪換對稻麥輪作田土壤理化性狀變化及水稻產量構成的影響[J]. 土壤通報, 2011, 42(1): 81-85.

Zhu L Q, Zhang D W, Bian X M. Effects of continuous returning straws to field and shifting different tillage methods on changes of physical-chemical properties of soil and yield components of rice[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2011, 42(1): 81-85.

[10] 鮑士旦. 土壤農化分析[M]. 北京: 中國農業(yè)出版社, 2000. 257-270.

Bao S D. Soil and agro-chemistry analysis[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2000. 257-270.

[11] 張亞麗, 呂家瓏, 金繼運, 等. 施肥和秸稈還田對土壤肥力質量及春小麥品質的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報, 2012, 18(2): 307-314.

Zhang Y L, Lü J L, Jin J Yetal. Effects of chemical fertilizer and straw return on soil fertility and spring wheat quality[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2012, 18(2): 307-314.

[12] 宇萬太, 馬強, 周樺, 等. 不同施肥模式對下遼河平原水稻生態(tài)系統生產力及養(yǎng)分收支的影響[J]. 生態(tài)學雜志, 2007, 26(9): 1350-1354.

Yu W T, Ma Q, Zhou Hetal. Productivity and nutrient budget of rice ecosystem in lower reaches of Liaohe River plain under different fertilization patterns[J]. Chinese Journal of Ecology, 2007, 26(9): 1350-1354.

[13] 徐明崗, 李冬初, 李菊梅, 等. 化肥有機肥配施對水稻養(yǎng)分吸收和產量的影響[J]. 中國農業(yè)科學, 2008, 41(10): 3133-3139.

Xu M G, Li D C, Li J Metal. Effects of organic manure application combined with chemical fertilizers on nutrients absorption and yield of rice in Hunan of China[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2008, 41(10): 3133-3139.

[14] 楊長明, 楊林章, 顏廷梅, 等. 不同肥料結構對水稻群體干物質生產及養(yǎng)分吸收分配的影響[J]. 土壤通報, 2004, 35(2): 199-202.

Yang C M, Yang L Z, Yan T Metal. Effects of nutrient regimes on dry matter production and nutrient uptake and distribution by rice plant[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2004, 35(2): 199-202.

[15] 周衛(wèi)軍, 王凱榮, 張光遠. 有機無機結合施肥對紅壤稻田土壤氮素供應和水稻生產的影響[J]. 生態(tài)學報, 2003, 23(5): 914-922.

Zhou W J, Wang K R, Zhang G Y. Some effects of inorganic fertilizer and recycled crop nutrients on soil nitrogen supply and paddy rice production in the red earth region of China[J]. Acta Ecologica Sinica, 2003, 23(5): 914-922.

[16] 盧萍, 楊林章, 單玉華, 等. 綠肥和秸稈還田對稻田土壤氮能力及產量的影響[J]. 土壤通報, 2007, 38(1): 39-42.

Lu P, Yang L Z, Shan Y Hetal. Influence of returning green manure and wheat straw to paddy soils on soil available N content and rice yield[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2007, 38(1): 39-42.

[17] 劉世平, 陳后慶, 聶新濤, 等. 稻麥兩熟制不同耕作方式與秸稈還田土壤肥力的綜合評價[J]. 農業(yè)工程學報, 2008, 24(5): 51-56.

Liu S P, Chen H Q, Nie X Tetal. Comprehensive evaluation of tillage and straw returning on soil fertility in a wheat-rice double cropping system[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2008, 24(5): 51-56.

[18] 陳尚洪, 朱鐘麟, 吳婕, 等. 紫色土丘陵區(qū)秸稈還田的腐解特征及對土壤肥力的影響[J]. 水土保持學報, 2006, 20(6): 141-144.

Chen S H, Zhu Z L, Wu Jetal. Decomposition characteristics of straw return to soil and its effect on soil fertility in purple hilly region[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2006, 20(6): 141-144.

[19] 劉世平, 陳文林, 聶新濤, 等. 麥稻兩熟地區(qū)不同埋深對還田秸稈腐解進程的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報, 2007, 13(6): 1049-1053.

Liu S P, Chen W L, Nie X Tetal. Effect of embedding depth on decomposition course of crop residues in rice-wheat system[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2007, 13(6): 1049-1053.

[20] 徐昌旭, 謝志堅, 曹衛(wèi)東, 等. 翻壓綠肥后不同施肥方法對水稻養(yǎng)分吸收及產量的影響[J]. 中國土壤與肥料, 2011, (3): 35-39.

Xu C X, Xie Z J, Cao W Detal. Effects of different fertilizing methods on nutrient absorption and rice yield after returning Chinese milk vetch[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2011, (3): 35-39.

[21] 倪進治, 徐建明, 謝正苗, 等. 不同有機肥料對土壤生物活性有機質組分的動態(tài)影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報, 2001, 7(4): 374-378.

Ni J Z, Xu J M, Xie Z Metal. Effects of different organic manure on biologically active organic fractions of soil[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2001, 7(4): 374-378.

[22] 李江濤, 鐘曉蘭, 趙其國. 畜禽糞便施用對稻麥輪作土壤質量的影響[J]. 生態(tài)學報, 2011, 31(10): 2837-2845.

Li J T, Zhong X L, Zhao Q G. Enhancement of soil quality in a rice-wheat rotation after long-term application of poultry litter and livestock manure[J]. Acta Ecologica Sinica, 2011, 31(10): 2837-2845.

[23] Roseberg R J, McCoy E L. Tillage and traffic-induced changes in macroporosity and macropore community: Air permeability assessment[J]. Soil Science Society of America Journal, 1992, 56: 1261-1267.

[24] 陳學文, 張曉平, 梁愛珍, 等. 耕作方式對黑土硬度和容重的影響[J]. 應用生態(tài)學報, 2012, 23(2): 439-444.

Chen X W, Zhang X P, Liang A Zetal. Effects of tillage mode on penetration resistance and bulk density of black soil[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2012, 23(2): 439-444.