秸稈還田對(duì)作物產(chǎn)量和土壤肥力的短期效應(yīng)

劉曉霞，陶云彬，章日亮，吳東濤，王軍君，陳一定*

(1.浙江省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，浙江 杭州 310020； 2.蘭溪市農(nóng)業(yè)局 土壤肥料工作站，浙江 蘭溪 321100；3.麗水市農(nóng)業(yè)局 土肥植保站，浙江 麗水 323000； 4.浙江浙農(nóng)愛普貿(mào)易有限公司， 浙江 杭州 310052)

秸稈還田對(duì)作物產(chǎn)量和土壤肥力的短期效應(yīng)

劉曉霞1，陶云彬2，章日亮2，吳東濤3，王軍君4，陳一定1*

(1.浙江省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，浙江 杭州 310020； 2.蘭溪市農(nóng)業(yè)局 土壤肥料工作站，浙江 蘭溪 321100；3.麗水市農(nóng)業(yè)局 土肥植保站，浙江 麗水 323000； 4.浙江浙農(nóng)愛普貿(mào)易有限公司， 浙江 杭州 310052)

以水稻為試驗(yàn)材料，連續(xù)4 a年開展秸稈還田試驗(yàn)，研究前茬小麥秸稈還田對(duì)后茬水稻產(chǎn)量和土壤肥力的影響。結(jié)果表明，秸稈還田可增加后茬水稻產(chǎn)量，且水稻增產(chǎn)率隨秸稈還田年限的增加而提高。連續(xù)實(shí)施秸稈還田3～4 a，土壤有機(jī)質(zhì)水平顯著高于對(duì)照，但秸稈還田對(duì)土壤全氮含量的短期效應(yīng)尚未顯現(xiàn)。與對(duì)照相比，秸稈還田提高了土壤有效磷和速效鉀含量，且土壤有效磷和速效鉀含量隨著秸稈還田開展年限的增加而提高。秸稈還田降低了土壤容重、提高了土壤陽離子交換量，且秸稈還田年限越長，效果越明顯。由此可見，秸稈還田是增加作物產(chǎn)量、提高土壤肥力的有效途徑，秸稈還田對(duì)作物增產(chǎn)和耕地質(zhì)量的提升效應(yīng)隨著實(shí)施年限的增加而越發(fā)突出。

秸稈還田； 產(chǎn)量； 有機(jī)質(zhì)； 土壤； 養(yǎng)分

我國秸稈資源豐富，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前我國秸稈年產(chǎn)量約8億t[1]。雖然我國作物秸稈總量居世界之首，但利用率較低。目前秸稈的處理方式主要是隨意丟棄或就地焚燒，不僅浪費(fèi)資源，而且污染環(huán)境[2- 3]；因此，合理開發(fā)利用秸稈資源是亟待解決的農(nóng)業(yè)問題。秸稈還田可增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤理化性質(zhì)，增強(qiáng)土壤微生物活性，提高土壤肥力，是當(dāng)今秸稈資源利用的主要渠道之一[4- 7]。張雅潔等[8]的研究表明，秸稈還田或秸稈還田配施化肥可提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。有研究表明，長期秸稈還田，可促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)積累，提高速效氮磷鉀的生物有效性[9- 11]。另有研究顯示，玉米秸稈還田量9 000 kg·hm-2，能有效提高土壤肥力，可使接茬冬小麥顯著增產(chǎn)7.47%[12]。已有的研究多關(guān)注秸稈還田對(duì)土壤物理性狀、土壤肥力和作物產(chǎn)量、土壤微生物和酶活性等方面的影響，但對(duì)小麥- 水稻輪作制度下，秸稈連續(xù)還田對(duì)土壤肥力和作物產(chǎn)量的影響尚缺乏研究。為此，特開展田間試驗(yàn)，研究小麥- 水稻輪作制度下，連續(xù)4 a開展秸稈還田對(duì)水稻產(chǎn)量、土壤性質(zhì)和養(yǎng)分含量的影響?，F(xiàn)將結(jié)果報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試物料為小麥秸稈(蘇麥188)，供試作物為晚稻(嘉58)，土壤類型為潮土。土壤基本理化性狀：有機(jī)質(zhì)15.70 g·kg-1，全氮0.91 g·kg-1，有效磷21.20 mg·kg-1，速效鉀56.70 mg·kg-1，陽離子交換量(CEC)9.20 cmol·kg-1，土壤容重1.23 g·cm-3。

1.2 處理設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)2個(gè)處理：處理1，對(duì)照(無秸稈還田)；處理2，秸稈粉碎還田(全量)。各處理隨機(jī)排列，重復(fù)3次。試驗(yàn)連續(xù)開展4 a。2010年秸稈鮮草產(chǎn)量9 186.0 kg·hm-2，含水率34.4%，N、P2O5和K2O含量分別為2.69、0.56和11.21 g·kg-1；2011年秸稈鮮草產(chǎn)量9 351.0 kg·hm-2，含水率34.4%，N、P2O5和K2O含量分別為2.99、0.62和12.25 g·kg-1；2012年秸稈鮮草產(chǎn)量9 336.0 kg·hm-2，含水率34.9%，N、P2O5和K2O含量分別為3.09、0.66和13.21 g·kg-1；2013年秸稈鮮草產(chǎn)量9 538.5 kg·hm-2，含水率34.2%，N、P2O5和K2O含量分別為3.12、0.69和15.01 g·kg-1。各處理單灌單排，施肥按照常規(guī)處理進(jìn)行，即667 m2施尿素43.9 kg、鈣鎂磷肥20 kg、氯化鉀8 kg，各處理其他田間管理措施按照常規(guī)栽培進(jìn)行。

1.3 樣品采集及測(cè)定

收獲期測(cè)定水稻產(chǎn)量，測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀含量，土壤容重以及陽離子交換量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用DPS 2000軟件進(jìn)行方差分析(ANOVA)，對(duì)有顯著差異的各處理采用Duncan′s新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較，利用Origin 8.0軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)后茬作物產(chǎn)量的影響

連續(xù)實(shí)施秸稈還田對(duì)后季水稻產(chǎn)量影響顯著。與對(duì)照相比，秸稈還田提高了水稻產(chǎn)量，且隨著秸稈還田實(shí)施年限的增加，增產(chǎn)率呈逐年增加趨勢(shì)(表1)。

表1 連續(xù)實(shí)施秸稈還田對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

2.2 對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量的影響

土壤有機(jī)質(zhì)含量的高低常用于表征土壤肥力水平。如圖1所示，秸稈還田對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量有一定的提升作用，實(shí)施秸稈還田前期(2010—2011年)，土壤有機(jī)質(zhì)水平變化不大，繼續(xù)實(shí)施秸稈還田多年后，土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著(P<0.05)高于2009年的基礎(chǔ)值。由此可見，秸稈還田是提高土壤有機(jī)質(zhì)含量的有效途徑。但秸稈還田對(duì)土壤全氮含量的影響不顯著(圖1)。

年份間無相同小寫字母的表示差異顯著(P<0.05)。圖2～3同

2.3 對(duì)土壤有效磷和速效鉀含量的影響

秸稈還田顯著提高了土壤有效磷和速效鉀含量。由圖2可見，實(shí)施秸稈還田前期(2010—2012年)，土壤有效磷含量變化不大，繼續(xù)實(shí)施秸稈還田，土壤有效磷含量顯著高于基礎(chǔ)值(2009年)。與土壤有效磷含量變化趨勢(shì)類似，秸稈連續(xù)還田前期(2010—2011年)土壤速效鉀含量變化不大，繼續(xù)實(shí)施秸稈還田，土壤速效鉀含量顯著提升，與基礎(chǔ)值(2009年)相比，2012年和2013年土壤速效鉀含量分別提高14.5%和14.8%。

2.4 對(duì)土壤容重和陽離子交換量的影響

容重是土壤最基本的物理性質(zhì)，容重的大小反映土壤的結(jié)構(gòu)、透氣性、透水性以及保水保肥能力的高低[13]。由圖3可見，連續(xù)實(shí)施秸稈還田處理顯著降低了土壤容重，且秸稈還田對(duì)土壤容重的降低作用隨著秸稈還田實(shí)施年限的增加而增大，如連續(xù)開展秸稈還田第4年(2013年)，土壤容重比基礎(chǔ)值(2009年)下降5.7%。

土壤的陽離子交換量(CEC)是指帶負(fù)電荷的土壤膠體借靜電引力而吸附溶液中陽離子的數(shù)量，以每千克干土所含全部代換性陽離子的物質(zhì)的量表示，是評(píng)價(jià)土壤保水保肥能力以及緩沖能力的重要指標(biāo)。圖3顯示，連續(xù)實(shí)施秸稈還田對(duì)土壤陽離子交換量有顯著的提升作用，且秸稈還田實(shí)施年限越長，陽離子交換量越高，如秸稈還田第4年(2013年)的土壤陽離子交換量較基礎(chǔ)值(2009年)提高了9.8%。

圖2 秸稈還田對(duì)土壤有效磷和速效鉀含量的影響

圖3 秸稈還田對(duì)土壤容重和陽離子交換量的影響

3 討論

秸稈還田對(duì)后茬作物產(chǎn)量有一定的影響。研究表明，連續(xù)兩季25%和50%秸稈還田量表現(xiàn)出顯著的作物增產(chǎn)效果[14]，且秸稈還田有利于下一季大豆產(chǎn)量的提高[15]。季陸鷹等[16]的研究發(fā)現(xiàn)，水稻每穗粒數(shù)、千粒重、結(jié)實(shí)率以及產(chǎn)量隨秸稈還田量的增加呈上升趨勢(shì)。本研究發(fā)現(xiàn)，小麥秸稈還田顯著提高了后茬作物水稻的產(chǎn)量，且隨著秸稈還田年限的增加，秸稈還田對(duì)后茬作物的增產(chǎn)效果越發(fā)明顯，秸稈還田連續(xù)實(shí)施4 a中，水稻的增產(chǎn)率由0.6%提高到3.2%。

秸稈含有作物生長發(fā)育所必需的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素，能有效增加土壤中有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤肥力狀況。秸稈還田后土壤中有機(jī)質(zhì)、堿解氮和全氮含量均高于對(duì)照以及試驗(yàn)前的土壤養(yǎng)分水平[16]。連續(xù)14 a的缸栽定位試驗(yàn)結(jié)果表明，長期秸稈還田改善了土壤的理化性狀，土壤有機(jī)質(zhì)、孔隙度、速效氮、鋅、鐵、錳、酶活性等理化指標(biāo)與秸稈還田量呈顯著正相關(guān)[9]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，秸稈還田顯著提高了土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷和速效鉀含量，但是對(duì)土壤全氮含量的影響并不顯著，這可能是由于試驗(yàn)開展年限較短，秸稈還田對(duì)全氮含量的影響尚未顯現(xiàn)。

秸稈還田不僅影響土壤肥力，對(duì)土壤物理結(jié)構(gòu)也有一定的影響。勞秀榮等[9]的研究結(jié)果證實(shí)，土壤容重隨著秸稈用量的增加而降低。本研究結(jié)果與上述研究一致，土壤容重隨著秸稈還田實(shí)施年限的增加顯著降低。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)，秸稈還田顯著提高了土壤陽離子交換量。

綜上，秸稈還田是提高作物產(chǎn)量、提升土壤肥力、改善土壤理化性狀的有效措施，且秸稈還田實(shí)施年限越久，對(duì)作物的增產(chǎn)效果以及土壤肥力的提升效果越明顯。

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(責(zé)任編輯： 高 峻)

2016- 11- 28

浙江省亞熱帶土壤與植物營養(yǎng)重點(diǎn)研究實(shí)驗(yàn)室開放基金；2016年浙江省“三農(nóng)六方”科技協(xié)作項(xiàng)目

劉曉霞(1986—)，女，山東膠州人，農(nóng)藝師，博士，從事土肥技術(shù)推廣工作，E- mail: 10914048@zju.edu.cn。

陳一定(1964—)，女，浙江慈溪人，推廣研究員，從事土肥技術(shù)推廣工作，E- mail: 148101952@qq.com。

10.16178/j.issn.0528- 9017.20170345

S157.4

A

0528- 9017(2017)03- 0508- 03

文獻(xiàn)著錄格式：劉曉霞，陶云彬，章日亮，等. 秸稈還田對(duì)作物產(chǎn)量和土壤肥力的短期效應(yīng)[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(3)：508- 510，513.