小麥秸稈替代化肥鉀在水稻上的應(yīng)用效果

胡誠+劉東海+喬艷+劉友梅+李雙來+陳云峰

摘 要：為探討秸稈的合理利用和化肥減施，開展了小麥秸稈替代部分化肥鉀在水稻上的應(yīng)用試驗(yàn)，對各處理土壤理化指標(biāo)，以及水稻生長、產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收等相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測。結(jié)果表明：土壤速效鉀含量在水稻孕穗期小麥秸桿替代1/4和1/3化肥鉀的處理顯著高于其它處理，分蘗期和灌漿期各處理之間差異不顯著；水稻生長和產(chǎn)量指標(biāo)在各處理之間雖未達(dá)顯著差異水平，但小麥秸稈替代部分化肥鉀的處理較全量化肥鉀處理有一定的增產(chǎn)趨勢；稻谷中氮和鉀含量在各處理之間差異不顯著，說明小麥秸稈替代部分化肥鉀未影響水稻對氮和鉀的吸收。綜上所述，小麥秸稈替代部分化肥鉀在水稻上的應(yīng)用是可行的，其中以秸稈替代1/2化肥鉀較為適宜，可以獲得相對較高的稻谷產(chǎn)量和相對較低的稻草產(chǎn)量，其谷草比較高。

關(guān)鍵詞：小麥秸稈；化肥鉀；土壤速效鉀；水稻產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S511 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.11.022

Abstract： The effects of wheat straw replacing chemical potassium fertilizer on soil available potassium concentrations and rice grain yields were studied in rice. The results showed as follows： the rice grain yields had increasing trend as a result of wheat straw replacing chemical potassium fertilizer， although the differences were not significant between treatments. Soil available potassium concentrations had no significant difference between treatments in tillering and grain-filling stage of rice， however， soil available potassium concentrations were significantly higher in a quarter and one-third chemical potassium fertilizer replaced by wheat straw treatments than that in the other treatments. Considering rice growth surroundings， grain yields and nutrient uptake， wheat straw replacing chemical potassium fertilizer couldn't reduce grain yields of rice and soil available potassium concentrations. Nitrogen and potassium uptake in rice were not influenced by wheat straw replacing part chemical potassium fertilizer. From grains and straw yields of rice， wheat straw replacing 50% chemical potassium fertilizer was feasible.

Key words： wheat straw； chemical potassium fertilizer； soil available potassium； yields of rice

中國主要作物秸稈種類有近 20 種，每年的秸稈產(chǎn)量7億t左右，占世界秸稈資源產(chǎn)量的20%～30%[1]。秸稈中蘊(yùn)藏著巨大的養(yǎng)分資源，作物吸收的養(yǎng)分將近有一半留在秸稈中。但是，長期以來秸稈作為一類資源沒有得到充分合理的利用，大量的秸稈被隨意堆放、丟棄、焚燒，這不僅造成了資源的浪費(fèi)，同時(shí)污染了環(huán)境和影響了人類的健康[2]。秸稈的合理利用是關(guān)系到資源、環(huán)境以及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大問題。據(jù)估算，2006年中國的秸稈含有鉀（K2O）養(yǎng)分資源數(shù)量為1 342萬t[3]。然而，中國是一個(gè)鉀資源貧乏的國家，鉀礦資源僅占世界資源總量的1.63%。長期以來，國內(nèi)巨大的鉀肥需求主要依靠進(jìn)口來滿足，給我國鉀肥企業(yè)和用戶帶來很大風(fēng)險(xiǎn)。2014年，中國鉀肥（K2O）表觀消費(fèi)量 1 090. 6 萬t，若把秸稈中的鉀養(yǎng)分資源全部利用，則作物鉀養(yǎng)分還有盈余[4]。因此，開展了小麥秸稈替代不同用量的化肥鉀試驗(yàn)，為提出秸稈替代鉀肥的適宜替代率及減少化肥的施用提供技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)設(shè)在湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院南湖試驗(yàn)站，年平均日照時(shí)數(shù)為2 079.5 h，日平均氣溫≥10℃的總積溫為5 189.4 ℃，年降雨量1 300 mm 左右，年蒸發(fā)量1 500 mm，無霜期230～300 d。土壤類型為黃棕壤發(fā)育的水稻土。土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)為：土壤有機(jī)質(zhì)含量24.3 g·kg-1，堿解氮含量69.7 mg·kg-1，有效磷含量19.2 mg·kg-1，速效鉀含量124 .0 mg·kg-1，pH 值7.6。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置6個(gè)處理，處理1：對照，全部施用化肥鉀；處理2：施用5/6化肥鉀，1/6化肥鉀用小麥秸稈替代；處理3：施用4/5化肥鉀，1/5化肥鉀用小麥秸稈替代；處理4：施用3/4化肥鉀，1/4化肥鉀用小麥秸稈替代；處理5：施用2/3化肥鉀，1/3化肥鉀用小麥秸稈替代；處理6：施用1/2化肥鉀，1/2化肥鉀用小麥秸稈替代；所有處理的氮肥與磷肥用量一致。endprint

試驗(yàn)設(shè)置3次重復(fù)，各小區(qū)隨機(jī)排列，小區(qū)面積20 m2。其中處理1施N量為180 kg·hm-2，P2O5 75 kg·hm-2， K2O 90 kg·hm-2。6月3日旋耕機(jī)旋田，下午灌水，6月4日整田，6月5日做小區(qū)，6月10日施基肥，6月11日插秧，每個(gè)小區(qū)插秧29行，每行21株。氮肥分3次施入，氮肥分配比例為：基肥50%，分蘗肥30%，孕穗肥20%。7月19日施分蘗肥，8月17日施孕穗肥，磷肥鉀肥全部做基肥。施肥量參見表1。氮磷鉀肥分別以尿素（N 46%）、過磷酸鈣（P2O5 12%）和氯化鉀（K2O 60%）形式施入。水稻品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N培兩優(yōu)3076，9月23日分小區(qū)取樣，收獲計(jì)產(chǎn)。

1.3 數(shù)據(jù)收集

1.3.1 無機(jī)氮及速效鉀 分蘗期（7月21日）、孕穗期（8月17日）、灌漿期（9月6日）每小區(qū)取0～20 cm土層的樣品，每個(gè)小區(qū)取5鉆土，土鉆直徑4 cm，土壤樣品測定銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和速效鉀含量。

1.3.2 考種 9月23日，每個(gè)小區(qū)收割5蔸水稻，即統(tǒng)計(jì)分蘗和有效分蘗的5蔸水稻，進(jìn)行考種。統(tǒng)計(jì)株高、穗長、有效穗、千粒質(zhì)量和理論產(chǎn)量。

1.3.3 植株樣分析 利用9月23日的考種樣測定水稻植株與籽粒的全氮與全鉀含量。

1.3.4 生物量 對各小區(qū)水稻秸稈產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量進(jìn)行實(shí)測。另取2 kg左右籽粒和部分秸稈，帶回實(shí)驗(yàn)室測定水分。秸稈產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量根據(jù)測定的水分折算成干物質(zhì)產(chǎn)量。

1.4 土壤與植株樣品分析方法

土壤有機(jī)質(zhì)：重鉻酸鉀氧化外熱源法測定；土壤有效磷：0.5 mol·L-1 NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法；土壤速效鉀：1 mol·L-1的NH4Ac浸提-火焰光度法；堿解氮：堿接擴(kuò)散法；植物全氮：H2SO4-H2O2消煮，奈氏比色法；植物全磷：H2SO4-H2O2消煮，釩鉬黃比色法；植物全鉀：H2SO4-H2O2消煮，火焰光度計(jì)法測定；以上測定方法參見鮑士旦的方法[5]。硝態(tài)氮、銨態(tài)氮采用1 mol·L-1的KCl浸提，流動(dòng)分析儀測定[6]。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用SPSS12.0軟件對各處理之間無機(jī)氮、有效磷、速效鉀、考種性狀、秸稈、籽粒、生物量的差異進(jìn)行單因素方差分析，采用LSD法進(jìn)行多重比較，P<0.05時(shí)，認(rèn)為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤速效鉀含量

從表2可以看出，水稻分蘗期和灌漿期，土壤速效鉀含量在各處理之間無顯著差異；水稻孕穗期，土壤速效鉀含量在處理4和處理5顯著高于全量化肥鉀處理，說明用秸稈替代部分化肥鉀亦可達(dá)到甚至優(yōu)于全量化肥鉀處理對土壤速效鉀補(bǔ)充的的效果。

2.2 土壤無機(jī)氮含量

從表3可以看出，水稻分蘗期，土壤NH4+-N含量在處理6顯著高于處理1、處理2和處理3，而NO3--N含量在處理間差異不顯著；水稻孕穗期，土壤NH4+-N含量在處理1顯著高于處理3、處理4、處理5和處理6，NO3--N含量在處理1顯著高于處理5，其他處理間差異不顯著；水稻灌漿期，土壤NH4+-N與NO3--N含量在處理之間差異均不顯著。

2.3 考 種

從表4可以看出，水稻株高在不同秸稈替代化肥鉀處理中均有所降低；水稻穗長以秸稈替代1/4化肥鉀的處理4最長；水稻穂粒數(shù)以秸稈替代1/3化肥鉀的處理5最多；水稻有效穗數(shù)除以秸稈替代1/4化肥鉀的處理4與全量化肥鉀處理相當(dāng)外，其他處理均有一定程度的增加；谷草比在秸稈替代1/6化肥鉀的處理2、秸稈替代1/3化肥鉀的處理5和秸稈替代1/2化肥鉀的處理6較全量化肥鉀處理有所提高。

2.4 稻谷產(chǎn)量

從表5可以看出，除了以秸稈替代1/3化肥鉀的處理5較全量鉀處理在稻谷產(chǎn)量、稻秸產(chǎn)量和總生物量上均有所下降外，其他處理均有不同程度的增產(chǎn)，其中稻谷產(chǎn)量以秸稈替代1/2化肥鉀的處理6增產(chǎn)最多，達(dá)8.58%，稻秸產(chǎn)量和總生物量均以秸稈替代1/5化肥鉀的處理3增產(chǎn)最高，分別達(dá)7.55%和7.57%，但方差分析各處理在稻谷產(chǎn)量、稻草產(chǎn)量和總生物量上的增減產(chǎn)效果均未達(dá)顯著水平。

2.5 籽粒、稻秸全氮和全鉀含量

從表6可以看出，隨著秸稈替代化肥鉀的量的增加（處理2～6），水稻籽粒全氮含量呈先增后減的趨勢，在用秸稈替代1/3化肥鉀的處理5達(dá)到最大值，較全量鉀處理提高了3.01%，但各處理間差異均未達(dá)顯著水平；稻秸全氮含量呈逐漸增加的趨勢，在用秸稈替代1/2化肥鉀的處理6中達(dá)到最大值，較全量鉀處理提高了12.47%，但各處理間差異均未達(dá)顯著水平。

從表7可以看出，水稻籽粒全鉀含量在各處理之間差異不顯著，其中以秸稈替代1/4化肥鉀的處理4含量最高。水稻秸稈全鉀含量在以秸稈替代1/3化肥鉀的處理5顯著低于處理1、處理2和處理4，后三者之間差異未達(dá)顯著水平，以秸稈替代1/6化肥鉀的處理2含量最高。

3 結(jié)論與討論

劉秋霞等[7]研究發(fā)現(xiàn)在施用氮磷肥的基礎(chǔ)上，湖北不同稻作區(qū)域施鉀和秸稈還田均能不同程度地增加水稻產(chǎn)量和鉀素吸收量，鄂東丘陵區(qū)和鄂中丘陵崗地區(qū)施用化學(xué)鉀肥和秸稈增產(chǎn)效果較好，水稻生長季小麥秸稈還田可減少化學(xué)鉀肥用量。鄒娟等[8]研究表明水稻秸稈還田條件下小麥農(nóng)田土壤鉀素均有盈余，且隨鉀肥用量的增加盈余量增加，說明小麥生長季水稻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，緩解水稻生長季土壤鉀素虧缺狀態(tài)，進(jìn)而有利于稻麥兩季的周年豐產(chǎn)。秸稈還田不僅能夠改善土壤環(huán)境，其釋放的養(yǎng)分還可以供作物吸收利用從而增加作物產(chǎn)量[9-11]，尤其是鉀素含量高、釋放快，容易被作物吸收利用。鑒于當(dāng)前中國鉀肥資源缺乏的狀況，秸稈還田補(bǔ)充鉀素不失為一種重要的鉀肥替代資源[12]。

綜上分析的各種施肥措施對水稻生長、產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收等相關(guān)指標(biāo)的影響，可得到如下結(jié)論：endprint

（1）從土壤養(yǎng)分角度來看，小麥秸稈替代部分化肥鉀亦可達(dá)到甚至優(yōu)于全量化肥鉀對土壤速效鉀的補(bǔ)充效果。

（2）從水稻生長和產(chǎn)量指標(biāo)來看，雖然各項(xiàng)指標(biāo)在處理間差異均不顯著，但秸稈替代部分化肥鉀的處理有一定的增產(chǎn)效果，其中以秸稈替代1/2化肥鉀是比較適宜，可以獲得相對較高的稻谷產(chǎn)量和相對較低的稻草產(chǎn)量，谷草比較高。

（3）從籽粒與秸稈的全氮與全鉀含量來看，用秸稈替代部分化肥鉀不會(huì)影響水稻對氮與鉀的吸收。

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