秸稈腐解劑對麥秸腐解速率及水稻產(chǎn)量的影響

胡宇容+陳留根+郭智++周煒+朱普平

摘要：設(shè)麥秸不還田（1）、麥秸全量還田（2）、麥秸還田且施用4種秸稈腐解劑（T1～T4）6個處理，研究秸稈腐解劑對麥秸稈腐解動態(tài)和水稻生長的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，麥秸還田24 d后，施用腐解劑能夠提高小麥秸稈的腐解率，并且在麥秸稈全量還田條件下施用秸稈腐解劑能夠顯著促進小麥秸稈中氮的釋放；在插秧30 d后，腐解劑能夠顯著促進磷的釋放，但降低了水稻有效穗數(shù)、結(jié)實率、水稻產(chǎn)量，減產(chǎn)幅度達1.8%～7.1%；麥秸全量還田處理（2）能提高水稻的有效穗數(shù)、結(jié)實率、千粒質(zhì)量、水稻產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：麥秸還田；秸稈腐解率；秸稈腐解劑；養(yǎng)分釋放；結(jié)實率；微生物；水稻產(chǎn)量

中圖分類號： S216.2；X712文獻標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）04-0041-03

農(nóng)作物秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的主要廢棄物之一，目前中國每年有近7億t秸稈，而秸稈的綜合利用程度很不夠，約97%的秸稈被焚燒、堆積、遺棄，既造成浪費，又造成環(huán)境污染，作物秸稈的綜合利用是亟待解決的難題[1-2]。其中，秸稈還田作為一種低投入、可持續(xù)的秸稈利用方式，是近年來我國推行農(nóng)田地力培肥的一項重要技術(shù)[3]，連續(xù)的秸稈還田能夠提高土壤有機碳含量，改善土壤理化性質(zhì)，影響作物生長[4]。秸稈還田后的腐解速度和養(yǎng)分釋放特點是秸稈還田能否發(fā)揮重要作用的關(guān)鍵[5]。秸稈及土壤中含有大量的微生物完全可以使秸稈腐熟，但秸稈腐解速度慢，會影響土壤整地播種質(zhì)量、降低作物產(chǎn)量和品質(zhì)等[6]。據(jù)報道，秸稈腐解劑可以促進秸稈快速腐解[7-9]，避免上述問題的發(fā)生，但是目前有關(guān)秸稈腐解劑對秸稈腐解特征和水稻生長的影響鮮有報道。為了探索秸稈腐解劑對麥秸稈的腐解效果，解決秸稈還田在實際生產(chǎn)中存在的問題，本試驗通過秸稈全量還田，研究麥秸還田后腐解特征、養(yǎng)分釋放率、秸稈腐解劑對水稻生長的影響，旨在為小麥秸稈的還田提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1材料與方法

1.1試驗地點與材料

水稻供試品種為南粳9108。試驗于2013年5—10月在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院溧水植物科學(xué)基地進行。試驗田土壤屬黃棕壤，其基本理化性狀為：pH值（H2O，1 ∶[KG-*3]5）6.21±0.05，有機質(zhì)含量為（16.62±3.15） g/kg，全N含量為（0.87±0.01） g/kg，全P含量為（0.24±0.01） g/kg，速效氮含量為（35.16±1.58） mg/kg，速效磷含量為（11.84±2.23） mg/kg，速效鉀含量為（89.23±3.84） mg/kg。

1.2試驗設(shè)計

試驗采用預(yù)埋網(wǎng)袋法[10]，網(wǎng)袋長30 cm、寬20 cm、孔徑0.18 mm。事先稱取60 g麥秸置于網(wǎng)袋中，將其埋入稻田，埋深為20 cm。取4種秸稈腐解劑進行小區(qū)試驗，以麥秸不還田、不施秸稈腐解劑及麥秸全量還田、不施秸稈腐解劑為對照，共6個處理，每個處理重復(fù)3次，共18個小區(qū)，隨機排列（表1），小區(qū)面積約為30 m2。5月15日播種，6月27日移栽，栽插規(guī)格為25 cm×13 cm，每穴2～3苗，常規(guī)施肥量為：N 225 kg/hm2，P 135 kg/hm2，K 135 kg/hm2。P肥全作基肥，K肥基肥施用50%，促花肥施50%；N肥依處理施用。麥秸還田量為6 000 kg/hm2，秸稈腐解劑用量為 60 kg/hm2。

1.3采樣方法與測定項目

插秧后在水稻的5個主要生育時期內(nèi)，每小區(qū)取樣1袋，取5次，取樣后將其泥沙沖洗干凈，風(fēng)干，稱質(zhì)量，利用失重法測定秸稈腐解率。秸稈腐解率=（原始秸稈質(zhì)量-秸稈殘留量）/原秸稈質(zhì)量×100%。分別測定小麥秸稈原始樣的全N、全P、全K養(yǎng)分含量。每次取樣后測定秸稈的全N、全P、全K養(yǎng)分釋放率。養(yǎng)分釋放率=（原始秸稈某養(yǎng)分含量-剩余秸稈養(yǎng)分含量）/原始秸稈養(yǎng)分含量×100%。水稻移栽后各小區(qū)定點調(diào)查10穴，每6 d調(diào)查每小區(qū)分蘗動態(tài)，調(diào)查5次，之后每12 d調(diào)查1次，調(diào)查2次；同時，成熟期測定各處理水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素。

1.4數(shù)據(jù)分析

不同試驗處理的秸稈腐解率的差異采用單因素方差分析（analysis of variance，ANOVA），均值比較采用最小顯著差法（least significant difference，LSD），顯著性水平α=0.05。

2結(jié)果與分析

2.1秸稈腐解劑對小麥秸稈腐解速率的影響

麥秸還田24 d后，施用腐解劑能夠提高麥秸桿的腐解率，提高幅度為9.1%。同時，不管是否施用秸稈腐解劑，麥秸腐解率均隨水稻生育進程而呈上升趨勢。灌漿結(jié)實期時，各處理麥秸腐解率達51.6%～54.2%，且處理間差異不明顯（圖1）。

2.2秸稈腐解劑對小麥秸稈養(yǎng)分釋放規(guī)律的影響

試驗結(jié)束時，在全部處理中，均是以麥秸稈全量還田且施用腐解劑的T4處理氮磷鉀養(yǎng)分釋放率最大（表2）。試驗結(jié)果顯示，麥秸全量還田下施用腐解劑的各處理小麥秸稈氮磷鉀釋放率均高于不施用秸稈腐解劑處理（2），施用腐解劑的各處理小麥秸稈氮釋放率顯著高于不施用秸稈腐解劑處理（2），且處理間差異明顯（圖2）。腐解劑對小麥秸稈磷釋放的影響體現(xiàn)在插秧30 d后，此時施用腐解劑處理小麥秸稈磷釋放率明顯高于不施用秸稈腐解劑處理（2），且處理間差異明顯（圖3）。秸稈中鉀的釋放主要分為2個時期，0～30 d 是快速釋放期，在此期間已經(jīng)有93%的鉀被釋放出來；30～100 d為腐解停滯期，各處理間鉀的釋放無明顯差異。

2.3施用秸稈腐解劑對水稻分蘗的影響

各處理條件下水稻分蘗于拔節(jié)期均達高峰苗，平均總莖蘗數(shù)達385.5萬個/hm2。麥秸全量還田且不施用秸稈腐解劑（2）處理較麥秸不還田且不施用秸稈腐解劑（1）處理總莖蘗數(shù)增加28.6萬個/hm2。同時，較2處理而言，施用4

2.4秸稈腐解劑對水稻產(chǎn)量的影響

在麥秸不還田且不施用秸稈腐解劑（1）條件下，水稻產(chǎn)量可達10 378.50 kg/hm2，麥秸全量還田且不施用秸稈腐解劑（2）處理下增產(chǎn)429.00 kg/hm2，增產(chǎn)幅度達4.1%（P>0.05）。同時，與2處理相比，施用4種不同秸稈腐解劑處理（T1～T4）的水稻均有所減產(chǎn)，減產(chǎn)幅度達1.8%～71%（P>0.05）。產(chǎn)量構(gòu)成因素方面顯示，對照麥秸全量還田且不施用秸稈腐解劑處理（2）的穗數(shù)、結(jié)實率、千粒質(zhì)量較對照麥秸不還田且不施用秸稈腐解劑（1）處理分別高7.2%、5.9%、5.1%，各處理的穗數(shù)較對照2低11.3%～21.9%，各處理的結(jié)實率較對照2低2.8%～6.7%，各處理的穗數(shù)較對照1低5.0%～16.2%（表3）。

3討論與結(jié)論

秸稈腐解劑中富含高效微生物菌[11-12]，施用秸稈腐解劑可加速秸稈腐熟，促進養(yǎng)分釋放，實現(xiàn)大量秸稈直接還田[13-16]，但不同腐解劑對秸稈腐解程度的影響不同[17]。此外，外加腐解劑只有與土著菌群競爭后才能在秸稈中定殖生存，惡劣的環(huán)境影響外加菌劑的定殖，因此有研究認為接種微生物對加快秸稈腐熟和養(yǎng)分釋放沒有明顯的促進作用[18-20]。也有研究發(fā)現(xiàn)，秸稈腐解劑對小麥秸稈的催腐效果不明顯，秸稈的腐熟主要依賴其自身及環(huán)境中含有的微生物菌群[20-21]。本研究中，不管是否施用秸稈腐解劑，麥秸腐解率均隨水稻生育期的延長而呈上升趨勢。灌漿結(jié)實期，各處理麥秸腐解率達51.6%～54.2%，且處理間差異不明顯。與對照相比秸稈腐解劑對秸稈的催腐效果不明顯。秸稈中養(yǎng)分釋放速率表現(xiàn)為K>P>N。麥秸稈全量還田條件下施用秸稈腐解劑能夠促進小麥秸稈氮的釋放，在插秧后30 d能夠促進磷的釋放，對小麥磷的釋放沒有明顯促進效果。

一般認為，秸稈還田能增加土壤有機質(zhì)及養(yǎng)分含量，改善土壤物理及生物性狀，具有良好的土壤效應(yīng)、生物效應(yīng)和農(nóng)田效應(yīng)，十分有利于水稻生長發(fā)育[22-26]；但也有少數(shù)研究報道，在秸稈還田的初期，增產(chǎn)幅度小或者出現(xiàn)減產(chǎn)[27-28]。徐培智等研究發(fā)現(xiàn)，稻稈還田和稻稈還田添加不同促腐劑對水稻具有明顯的增產(chǎn)作用[29]。本試驗中，水稻分蘗均于拔節(jié)期達到高峰苗，平均總莖蘗數(shù)達388.20萬個/hm2。在麥秸全量還田且不施用秸稈腐解劑條件下，水稻總莖蘗數(shù)較不還田處理有所增加。但是，在同樣還田條件下，施用秸稈腐解劑處理的水稻總莖蘗數(shù)卻較不施用秸稈腐解劑處理有所減少。在麥秸全量還田條件下，不施用秸稈腐解劑處理略有增產(chǎn)，增產(chǎn)幅度達4.1%。施用秸稈腐解劑處理的水稻均有所減產(chǎn)，減產(chǎn)幅度達 1.8%～7.1%，但處理間差異不明顯。分析產(chǎn)量構(gòu)成因素發(fā)現(xiàn)，與對照1相比，麥秸全量還田（2）主要是增加了單位面積的有效穗數(shù)、結(jié)實率、千粒質(zhì)量，這可能是因為秸稈還田后增加了土壤中的可溶性養(yǎng)分有關(guān)。與秸稈還田處理（2）相比，秸稈還田配施腐解劑沒有增產(chǎn)效果，一方面可能與試驗地點、秸稈腐解劑用量、農(nóng)事操作有關(guān)，另一方面也可能是因為施用腐解劑加快了秸稈腐解，產(chǎn)生大量的還原性物質(zhì)，對幼苗根系產(chǎn)生了毒害作用，從而影響了水稻后期的增產(chǎn)效果。

參考文獻：

[1]鄭鳳英，張英珊. 我國秸稈資源的利用現(xiàn)狀及其綜合利用前景[J]. 西部資源，2007（1）：25-26.

[2]莊月琴. 中國農(nóng)作物秸稈機械化還田技術(shù)的應(yīng)用與展望[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（35）：15749-15750.

[3]廉潔，任萬青. 我國農(nóng)業(yè)秸桿綜合利用的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 科技創(chuàng)業(yè)月刊，2008（8）：86-87.

[4]顧紹軍，王兆民. 試論秸稈還田對改善土壤微生態(tài)環(huán)境的作用[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，1999（6）：56-58.

[5]武際，郭熙盛，魯劍巍，等. 不同水稻栽培模式下小麥秸稈腐解特征及對土壤生物學(xué)特性和養(yǎng)分狀況的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報，2013，33（2）：565-575.

[6]姜佰文，王春宏，李建林，等. 秸稈常溫快腐生物菌劑的篩選[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2009，40（5）：46-49.

[7]馬放，馮玉杰，任南琪. 環(huán)境生物技術(shù)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[8]席北斗，劉鴻亮，孟偉，等. 高效復(fù)合微生物菌群在垃圾堆肥中的應(yīng)用[J]. 環(huán)境科學(xué)，2001，22（5）：122-125.

[9]李明. 垃圾滲出液微生物循環(huán)接種強化堆肥試驗研究[D]. 重慶：重慶大學(xué)，2005.

[10]Ocio J A，Brookes P C，Jenkinson D S. Field incorporation of straw and its effects on s-oil microbial biomass and soil inorganic N[J]. Soil Biology and Biochemistry，1991，23（2）：171-176.

[11]趙明文，史玉英，李玉祥，等. 纖維分解菌群對水稻秸稈田間腐熟效果的研究[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2000（1）：51-53.

[12]潘國慶. 酵素菌技術(shù)的原理特點及應(yīng)用效果[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，1999（6）：52-54.

[13]金海洋，姚政，徐四新，等. 纖維素分解菌劑對水稻秸稈田間降解效果的研究[J]. 上海農(nóng)業(yè)學(xué)報，2004，20（4）：83-85.

[14]黃春紅，唐章亮，文慕芬. 瑞萊特微生物催腐劑在甘蔗葉中的腐熟試驗[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2008（11）：188-189.

[15]方新，王志學(xué)，于淼，等. 施用秸稈降解專用菌對溫室土壤養(yǎng)分及酶活的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（32）：15669-15670.

[16]陳銀建，周冀衡，李強，等. 秸稈腐解劑對不同作物秸稈腐解特征研究[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（1）：19-21.

[17]胡立峰，檀海斌，董福雙，等. 不同耕作栽培環(huán)境對秸稈腐解劑腐解效果的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（20）：8796-8797，8835.

[18]馬放，馮玉杰，任南琪. 環(huán)境微生物[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[19][JP2]李逢雨，孫錫發(fā)，馮文強，等. 麥稈、油菜稈還田腐解速率及養(yǎng)分釋放規(guī)律研究[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2009，15（2）：374-380.[JP]

[20]匡恩俊，遲鳳琴，宿慶瑞，等. 2012.不同還田方式下玉米秸稈腐解規(guī)律的研究[J]. 玉米科學(xué)，20（2）：99-101.

[21]吳琴燕，陳宏州，楊敬輝，等. 不同腐解劑對麥秸稈腐解的初步研究[J]. 上海農(nóng)業(yè)學(xué)報，2010，26（4）：83-86.

[22]王永茂. 秸稈還田對提高土壤肥力和作物產(chǎn)量的影響[J]. 農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學(xué)與綜合研究，1996，12（3）：200-202.

[23]徐祖祥. 連續(xù)秸稈還田對作物產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分的影響[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2003（1）：35-36.[HT][HT][LM]

[24]江永紅，宇振榮，馬永良. 秸稈還田對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)及作物生長的影響[J]. 土壤通報，2001，32（5）：209-213.

[25]劉杏蘭，高宗，劉存壽，等. 有機·無機配施的增產(chǎn)效應(yīng)及對土壤肥力的影響的定位研究[J]. 土壤學(xué)報，1996，33（2）：138-147.

[26]王國忠，楊佩珍，陸崢嶸，等. 秸稈還田對稻麥田間雜草發(fā)生的影響及化除效果[J]. 上海農(nóng)業(yè)學(xué)報，2004，20（1）：87-90.

[27]張振江. 長期麥稈直接還田對作物產(chǎn)量與土壤肥力的影響[J]. 土壤通報，1998，29（4）：11-12，4.

[28]劉巽浩，高旺盛，朱文珊. 秸稈還田的機理與技術(shù)模式[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2001：3-5.

[29]徐培智，解開治，陳建生，等. 稻稈還田配伍不同促腐劑對稻田土壤肥力及其水稻產(chǎn)量的影響[C]//2009土壤資源持續(xù)利用與生態(tài)環(huán)境安全學(xué)術(shù)研討會論文集. 廣州，2009.

[HT6F]徐春瑩，張亞玲，王丹，等. 鹽堿脅迫對不同水稻品種抗逆和抗瘟性相關(guān)酶的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（4）：44-46.