湖北省稻茬麥區(qū)秸稈還田替代鉀肥效果

鄒娟+高春保+董凡+朱展望+劉易科+佟漢文+陳泠+張宇慶

摘要：2014～2015年，在湖北省鄂中丘陵和鄂北崗地麥區(qū)、江漢平原麥區(qū)的9個(gè)縣（市）布置稻茬麥秸稈還田配施鉀肥效果田間試驗(yàn)。共設(shè)置NP、NPK、NP+S、NP+1/2K+S、NP+3/4K+S和NPK+S 6個(gè)處理，其中N、P、K和S分別表示氮、磷、鉀和秸稈還田。結(jié)果表明，與NP處理相比，施鉀和秸稈還田均能不同程度增加小麥產(chǎn)量、植株鉀素含量及鉀素吸收量；秸稈還田條件下，鄂中北麥區(qū)產(chǎn)量隨鉀肥用量的增加而增加，江漢平原麥區(qū)產(chǎn)量表現(xiàn)先增加后降低趨勢(shì)；秸稈還田處理稻茬麥區(qū)土壤鉀素表觀平衡處于盈余狀態(tài)；結(jié)合產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益，秸稈還田條件下湖北省稻茬小麥鉀肥推薦用量為30～45 kg/hm2。

關(guān)鍵詞：稻茬小麥；秸稈還田；鉀肥替代；產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S142+.3；S512.1+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）24-6398-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.24.020

湖北省稻茬麥面積超過(guò)60萬(wàn)hm2，占全省小麥面積的60%左右[1]。湖北省稻茬麥生產(chǎn)中存在的主要問(wèn)題是中低產(chǎn)田比例較大，而農(nóng)田鉀素虧缺是限制稻茬麥產(chǎn)量提升的限制因素之一[2]。隨著農(nóng)業(yè)部“一控兩減三基本”的實(shí)施及《湖北省人民代表大會(huì)關(guān)于農(nóng)作物秸稈露天焚燒禁燒和綜合利用的決定》的出臺(tái)，作物秸稈還田率勢(shì)必呈增加趨勢(shì)。秸稈還田不僅能夠改善土壤環(huán)境，其釋放的養(yǎng)分還可供作物吸收利用進(jìn)而提高作物產(chǎn)量[3-5]。其中鉀素含量大、釋放快，較易被作物吸收利用，是一種速效性的鉀素資源[6]。為從區(qū)域尺度研究秸稈還田和鉀肥配施對(duì)稻茬小麥的影響，在湖北省不同麥區(qū)布置田間試驗(yàn)，以期探明秸稈還田替代不同用量鉀肥的效果，為湖北省稻茬小麥的鉀肥合理配置及調(diào)控提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

2014～2015年，在湖北省不同稻茬麥區(qū)開(kāi)展小麥季秸稈還田鉀肥替代研究，其中鄂中丘陵和鄂北崗地麥區(qū)（簡(jiǎn)稱鄂中北麥區(qū)）試驗(yàn)點(diǎn)5個(gè)，分別是京山、隨縣、老河口、宜城和南漳；江漢平原區(qū)試驗(yàn)點(diǎn)4個(gè)，分別為應(yīng)城、孝昌、潛江和洪湖。各試驗(yàn)點(diǎn)供試土壤均為水稻土，供試土壤的基礎(chǔ)理化性狀見(jiàn)表1。

各試驗(yàn)點(diǎn)均為稻-麥兩熟輪作，小麥于2014年10月播種，種植密度為每公頃225～255萬(wàn)基本苗，條播，2015年5月收獲。小麥品種為鄂麥596、鄭麥9023、襄麥25、襄麥55等當(dāng)?shù)刂髟云贩N。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)共設(shè)置6個(gè)處理（表2）。氮肥分次施用，基肥與分蘗肥比例為7∶3；磷、鉀肥作為基肥一次性施用。供試肥料品種分別為尿素（含N 46%）、過(guò)磷酸鈣（含P2O5 12%）、氯化鉀（含K2O 60%）。各試驗(yàn)點(diǎn)還田秸稈與秸稈腐熟劑（30 kg/hm2）一起翻壓還田。鄂中北麥區(qū)和江漢平原麥區(qū)各試驗(yàn)點(diǎn)水稻秸稈還田平均秸稈鉀投入量分別為206、163 kg K2O/hm2。各處理設(shè)置3次重復(fù)，小區(qū)面積50 m2。其他生產(chǎn)管理措施均采用當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)管理方法。

1.3 取樣及測(cè)定方法

小麥成熟后，各小區(qū)隨機(jī)取3個(gè)1 m長(zhǎng)的樣段混合后，沿根莖結(jié)合處剪掉根系，將地上部作為一個(gè)分析樣品，待風(fēng)干后分成子粒和秸稈，分別稱重后，取樣，于65 ℃烘干至恒重，磨細(xì)過(guò)0.5 mm篩，供分析測(cè)定用。子粒產(chǎn)量以各小區(qū)實(shí)收計(jì)量，秸稈產(chǎn)量由取樣植株秸稈和子粒的比例計(jì)算得出。小麥地上部各部分用濃H2SO4-H2O2消化后，SEAL AA3流動(dòng)注射分析儀測(cè)定全氮含量[7]。

基礎(chǔ)土樣pH采用電位法測(cè)定（水土比2.5∶1），有機(jī)質(zhì)含量采用油浴加熱-重鉻酸鉀容量法測(cè)定，全氮含量用濃硫酸消煮-半微量開(kāi)氏法測(cè)定，有效磷含量用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀含量用1 mol/L NH4Ac浸提-火焰光度法測(cè)定，緩效鉀含量用1 mol/L熱HNO3浸提-火焰光度法測(cè)定[7]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

鉀素吸收量（kg K2O/hm2）=植株地上部干物質(zhì)量（kg/hm2）×鉀素含量（%）×1.2[8]；

土壤鉀素表觀平衡量（kg K2O/hm2）=鉀素投入總量–作物帶走鉀素總量[9]。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel軟件處理，采用DPS數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果均用LSD法檢驗(yàn)P<0.05水平上的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 施鉀和秸稈還田對(duì)稻茬小麥產(chǎn)量的影響

鄂中北麥區(qū)及江漢平原麥區(qū)NP處理平均產(chǎn)量分別為5 025、3 259 kg/hm2（表3），施鉀和秸稈還田或二者配合施用均能使小麥增產(chǎn)，其中鄂中北麥區(qū)各施鉀或秸稈還田處理平均增產(chǎn)591～1 155 kg/hm2，增產(chǎn)率為9.1%～18.6%；江漢平原麥區(qū)平均增產(chǎn)量在461～769 kg/hm2之間，增產(chǎn)率為12.7%～20.8%。從全省平均水平看，6個(gè)處理子粒產(chǎn)量表現(xiàn)為NP+3/4K+S>NPK+S>NP+1/2K+S>NP+S>NPK>NP，莖稈產(chǎn)量表現(xiàn)為NPK+S>NP+3/4K+S>NP+S>NP+1/2K+S>NPK>NP。秸稈還田條件下，鄂中北麥區(qū)子粒產(chǎn)量隨鉀肥用量的增加而增加，江漢平原麥區(qū)子粒產(chǎn)量隨鉀肥用量的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。收獲指數(shù)即子粒產(chǎn)量與地上部生物量的比值，由表3可以看出，施鉀或秸稈后小麥?zhǔn)斋@指數(shù)略有降低，但各處理間差異不顯著。

2.2 施鉀和秸稈還田對(duì)稻茬小麥鉀吸收的影響

與不施鉀對(duì)照處理（NP）相比，施鉀和秸稈還田或二者配施均提高了小麥子粒和秸稈鉀含量（表4），其中全省子粒鉀絕對(duì)含量增加0.01%～0.03%，但各處理間差異不顯著；莖稈施鉀或秸稈還田對(duì)莖稈鉀含量的影響較子粒顯著，秸稈鉀絕對(duì)含量增加0.23%～0.42%，秸稈還田后，鄂中北麥區(qū)和江漢平原麥區(qū)莖稈鉀含量均隨鉀肥用量的增加而增加。此外，相同處理時(shí)鄂中北麥區(qū)子粒及莖稈鉀含量均高于江漢平原麥區(qū)。

根據(jù)鉀含量及生物量計(jì)算小麥鉀素吸收量。由表5可知，較NP處理，其余5個(gè)處理鄂中北麥區(qū)小麥地上部鉀吸收量增加51.8～85.9 kg K2O/hm2，增幅達(dá)35.7%～63.2%；江漢平原麥區(qū)地上部吸鉀量增加25.7～44.3 kg K2O/hm2，增幅達(dá)37.5%～62.9%；全省吸鉀量平均增加40.2～66.1 kg K2O/hm2，增幅達(dá)36.5%～63.1%。不同處理間地上部吸鉀量的變化順序與其生物量趨勢(shì)一致。此外，不同部位鉀素吸收量差異顯著，全省平均各處理莖稈鉀吸收量占地上部總鉀吸收量的81.9%～85.1%。

2.3 施鉀和秸稈還田對(duì)土壤-作物系統(tǒng)鉀素表觀平衡的影響

小麥?zhǔn)斋@后，全省農(nóng)田鉀素表觀平衡量表現(xiàn)為NPK+S>NP+3/4K+S>NP+1/2K+S>NP+S>NPK>NP（表6），秸稈不還田的NP及NPK處理農(nóng)田土壤鉀素處于虧缺狀態(tài)，而秸稈還田的4個(gè)處理農(nóng)田鉀素均呈現(xiàn)盈余狀態(tài)，可見(jiàn)前茬水稻秸稈還田與否是小麥季農(nóng)田土壤鉀素表觀平衡盈虧的關(guān)鍵因子之一。

3 小結(jié)與討論

在施用氮磷肥的基礎(chǔ)上，鄂中北麥區(qū)和江漢平原麥區(qū)施鉀和秸稈還田均能不同程度增加小麥產(chǎn)量、植株鉀素含量及鉀素吸收量。施鉀處理（NPK）子粒產(chǎn)量略高于秸稈還田處理（NP+S），但二者間差異不顯著；秸稈還田條件下，隨著鉀肥用量的增加，鄂中北麥區(qū)子粒產(chǎn)量呈增加趨勢(shì)，而江漢平原麥區(qū)子粒產(chǎn)量表現(xiàn)先增加后降低，鉀肥用量45 kg/hm2時(shí)產(chǎn)量最高，不同麥區(qū)秸稈還田后鉀肥的增產(chǎn)效果因土壤供鉀能力、土壤地力水平及當(dāng)?shù)厣a(chǎn)力水平差異而表現(xiàn)不同[8，10]。

稻麥輪作是湖北省重要種植制度，保證土壤-作物系統(tǒng)養(yǎng)分表觀平衡，維持或提高土壤地力水平是稻麥周年持續(xù)豐產(chǎn)的必要條件之一。水稻收獲后農(nóng)田土壤鉀素均處于虧缺狀態(tài)[8]，本試驗(yàn)結(jié)果表明，秸稈還田條件下稻茬麥農(nóng)田土壤鉀素均有盈余，且隨鉀肥用量的增加盈余量增加，說(shuō)明小麥季秸稈還田和施鉀肥能使土壤-作物系統(tǒng)的鉀素向收支平衡的方向轉(zhuǎn)化，緩解水稻季土壤鉀素虧損狀態(tài)，進(jìn)而有利于稻麥兩季的周年豐產(chǎn)。

秸稈作為速效性鉀素資源，可與傳統(tǒng)鉀肥起到相同作用[11]，水稻季秸稈還田可適當(dāng)減少鉀肥用量[10，12]。本研究中，結(jié)合稻茬麥產(chǎn)量及農(nóng)田土壤養(yǎng)分表觀平衡結(jié)果，并考慮鉀肥的經(jīng)濟(jì)效益，秸稈還田條件下湖北省稻茬小麥鉀肥推薦用量為30～45 kg/hm2。

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