基于秸稈還田麥—稻連作全年定位減量施肥的效果研究

程秀洲

摘要? ? 為了研究秸稈全部還田對減施化肥、增加經(jīng)濟效益的影響，開展了為期一年的麥—稻輪作秸稈全部還田化肥減量試驗。結(jié)果表明，秸稈還田區(qū)土壤容重下降，土壤有機質(zhì)和全氮含量高于秸稈不還田區(qū);隨著秸稈還田次數(shù)的增加，土壤中緩效鉀含量增加，有效磷含量下降;秸稈還田有助于提高糧食產(chǎn)量、減少化肥施用量、提高經(jīng)濟效益。配合作物秸稈資源化利用，調(diào)整施肥結(jié)構(gòu)，水稻土麥—稻全年連作區(qū)種植作物，可以適度減少化肥用量（20%左右），對促進耕地質(zhì)量提升、化肥減量增效具有一定的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞? ? 小麥;水稻;連作;秸稈還田;化肥減量;經(jīng)濟效益

中圖分類號? ? S512.1;S511;S147.5? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼? ? A? ? ? ? 文章編號? ?1007-5739（2019）11-0009-03

Abstract? ? In order to study the effect of returning all straw to the field on reducing fertilizer application and increasing economic benefit，a one-year experiment on wheat-rice rotation with returning all straw to the field and reducing chemical fertilization was carried out. The results showed that，compared with the non-straw returning area，the soil bulk density was lower in the straw returning area，and organic matter and total nitrogen content were higher. With the increase of straw returning times，the slow-acting potassium content in soil increased，and the available phosphorus content decreased. Straw returning was helpful to increase grain yield，reduce fertilizer application rate and improve economic benefits. With the utilization of crop straw resources and the adjustment of fertilization structure，the chemical fertilization rate can be moderately reduced（about 20%）in wheat-rice continuous cropping area，which has certain practical significance in promoting the quality of cultivated land and increasing the efficiency of chemical fertilization reduction.

Key words? ? wheat;rice;continuous cropping;straw returning;chemical fertilization reduction;economic benefit

潢川縣位于河南省東南部，是國家糧食主產(chǎn)區(qū)、全國糧食生產(chǎn)先進縣，主要種植制度為麥—稻輪作，常年小麥、水稻種植面積9.67萬hm2，總產(chǎn)量69.3萬t（小麥13.2萬t，水稻56.1萬t），其產(chǎn)量占全省1%、占全國0.1%。全縣常年可產(chǎn)生秸稈資源約65.0萬t，其中水稻秸稈50.5萬t、小麥秸稈14.5萬t，占全年度秸稈資源的78.7%。小麥、水稻秸稈富含碳、氮、鉀、硅及微量元素養(yǎng)分，而且秸稈還田在改良耕地土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤肥力、提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量及減少化肥用量方面發(fā)揮著重要作用[1]。近年來，隨著農(nóng)業(yè)機械化水平的不斷提高，特別是秸稈粉碎還田技術(shù)成熟、禁止焚燒秸稈力度加大，秸稈還田已被農(nóng)民接受[2]。目前，關(guān)于秸稈還田減少化肥用量的研究較多，但在豫南水稻土秸稈還田麥—稻全年連作化肥減量施用對小麥、水稻經(jīng)濟性狀影響的研究[3]還是空白。為此，筆者基于豫南小麥—水稻全年連作區(qū)麥、稻秸稈還田化肥減量施用定位試驗為研究對象，系統(tǒng)地比較秸稈全量還田不同化肥施用量小麥、水稻經(jīng)濟性狀的差異以及對耕地土壤理化性狀的影響，以期為豫南地區(qū)小麥、水稻秸稈資源化利用和化肥減量施用合理比率提供理論依據(jù)。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 試驗地概況

秸稈還田減量施肥小麥—水稻全年連作定位試驗地位于河南省潢川縣隆古鄉(xiāng)徐莊村，耕地區(qū)域?qū)匍L江中下游鄂豫皖農(nóng)林區(qū)，地理位置為東經(jīng)115°0′10″、北緯32°11′18″。試驗地常年種植制度為麥—稻輪作，具有代表性;遠離村莊、道路、溝渠等，土壤無明顯障礙，地勢平坦，肥力均勻，灌排方便。年平均氣溫15.7 ℃，1月平均氣溫2.5 ℃，極端最低氣溫-16 ℃;7月平均氣溫28 ℃，極端最高氣溫40 ℃。降水集中在每年的5—8月，7月最多。供試土壤為在第四紀(jì)下蜀系黃土上發(fā)育而成的水稻土，土壤類型為黃棕壤性側(cè)滲性水稻土，土種為活白散土。試驗地初始土壤養(yǎng)分狀況為有機質(zhì)20.5 g/kg、全氮1.16 g/kg、有效磷2.2 mg/kg、速效鉀106 mg/kg、緩效鉀322 mg/kg，pH值6.28。

1.2? ? 試驗材料

本試驗作物連作順序為小麥—水稻，試驗前茬作物的秸稈（包括地上部分的茬）全部粉碎均勻還田。供試小麥品種為鄭麥103，水稻品種為兩優(yōu)688;供試肥料為46%配方肥，配比為純N 27%、P2O5 13%、K2O 6%。

1.3? ? 試驗設(shè)計

本試驗采用麥—稻連作，大田小區(qū)定位的方法，共設(shè)5個處理，分別為前茬作物秸稈不還田、施100%常規(guī)化肥區(qū)（A），即前茬水稻、小麥?zhǔn)崭詈蟮静莼螓溄杖恳瞥鰞H留貼地短茬，單施100%常規(guī)用量化肥;前茬作物秸稈全量還田、施100%常規(guī)化肥區(qū)（B），即前茬水稻、小麥?zhǔn)崭詈蟮静莼螓溄辗鬯槿斯と鰟蛉糠瓑喝胪?，?00%常規(guī)用量化肥;前茬作物秸稈全量還田、施90%常規(guī)化肥區(qū)（C）;前茬作物秸稈全量還田、施80%常規(guī)化肥區(qū)（D）;前茬作物秸稈全量還田、施70%常規(guī)化肥區(qū)（E）。小麥、水稻各處理施肥量設(shè)計分別見表1、表2。每個處理3次重復(fù)，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積20 m2（5 m×4 m）。

在小麥試驗期間，在地塊之間設(shè)置1 m寬的走道，小區(qū)之間開挖排水溝，溝渠深度超過30 cm，排水溝與外溝渠相通，確保排水順暢，周圍設(shè)1～2 m寬保護行;水稻試驗期間，小區(qū)之間設(shè)埂，埂高40 cm、寬50 cm，整埂覆蓋農(nóng)膜襯墊，以防區(qū)間竄水竄肥，區(qū)組之間開挖1 m寬灌（排）水溝，溝深50 cm以上，水溝與田外溝渠相通，四周設(shè)1～2 m寬保護行。

本試驗于2017年前茬作物水稻收割后，安排小麥季試驗，小麥?zhǔn)崭詈蟛贾盟炯驹囼?，直?018年度水稻收割結(jié)束。小麥試驗必須與水稻試驗在同一地塊進行，試驗處理順序和小區(qū)排列位置不變。

1.4? ? 試驗過程

2017年10月30日，按照取樣要求采集土壤樣品。2017年10月30日翻壓前茬水稻稻草稻茬（秸稈不還田處理清除稻草稻茬）;11月2日整地，并一次性在不同小區(qū)按設(shè)計用量撒施配方肥（不施追肥），然后旋耕耙碎耥平備播;11月4日采用條播法播種，播量為225 kg/hm2，行寬17 cm;2018年2月23日除草;3月27日防治小麥蚜蟲、赤霉病、銹病;4月2日防治小麥赤霉病;2018年5月24日考種取樣，5月26日收割測產(chǎn)。水稻于2018年5月16日采用工廠化育秧;6月23日試驗小區(qū)翻壓前茬麥秸麥茬（秸稈不還田處理清除麥秸麥茬）整地，并一次性在不同小區(qū)按設(shè)計用量撒施配方肥（不施追肥），同時旋耕耙平;6月24日移栽插秧，每小區(qū)插秧為東西行，每行（5 m長邊）插25穴（穴距20 cm），行距25 cm，共插16行，每小區(qū)插400穴（做到橫豎成行），插秧密度20萬穴/hm2，每穴插1株帶1～2個分蘗的苗，基本苗達到20萬～40萬株/hm2;2018年7月1日小區(qū)除草防治病蟲害，8月15日防治稻縱卷葉螟，9月13日防治稻曲病;10月19日取樣考種，10月22日收割測產(chǎn)。

1.5? ? 土壤樣品測定方法

1.5.1? ? 植株農(nóng)藝性狀及養(yǎng)分測定。小麥、水稻收獲時測定株高、莖粗、穗長、穗粒數(shù)、千粒重等;用凱氏定氮測全氮，用鉬銻抗比色法測全磷，用火焰光度計法測全鉀。

1.5.2? ? 土壤理化性狀及耕層養(yǎng)分測定。為便于觀察分析，對試驗地塊土壤理化性狀進行分析時，各處理不區(qū)分作物種植類型，按試驗各處理分別取樣。試驗土壤樣品采集時間為小麥試驗開始前整塊試驗地采集一個混合樣，小麥試驗結(jié)束后（即水稻試驗開始前）每個處理采集一個混合樣，水稻試驗結(jié)束后每個處理再采集一個混合樣，共采集3次，11個混合樣品。采樣時間分別是2017年10月30日、2018年5月16日和2018年9月27日，測定土壤容重及總孔隙度。土壤pH值測定用復(fù)合電極法;有機質(zhì)測定用重鉻酸鉀容重法測定土壤;全氮測定用凱氏蒸餾法;有效磷測定，酸性土樣（pH<6.5）用氟化銨—鹽酸提取鉬銻抗比色法，中性土樣（pH≥6.5）用碳酸氫鈉提取鉬銻抗比色法;測全磷用氫氧化鈉熔融—鉬銻抗比色法;測速效鉀用乙酸銨提取—火焰光度計法;測緩效鉀用硝酸銨提取—火焰光度計法。

1.6? ? 數(shù)據(jù)處理

本試驗數(shù)據(jù)采用WPS表格和SPSS 20.0軟件進行數(shù)據(jù)處理分析，并用Duncan′s檢驗法進行差異顯著性比較，顯著性水平定義為α=0.05。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 對土壤理化性狀的影響

從表3可以看出，秸稈全量還田麥—稻連作全年定位減量施肥對土壤理化性狀有一定影響。秸稈還田處理B、C、D土壤容重呈逐季下降趨勢，而處理A（秸稈不還田）和處理E（秸稈還田減肥30%）從第1季小麥試驗開始至第2季水稻試驗結(jié)束土壤容重有上升趨勢，且處理E較處理A上升明顯。2018年9月27日水稻收獲季采樣檢測結(jié)果表明，與處理A相比，處理B、C、D土壤有機質(zhì)含量均有不同程度的上升，而處理E降低（降幅為8.9%），這可能與化肥減量過多作物生物總量減少有關(guān)。土壤全氮含量的變化與土壤有機質(zhì)相似，但處理E變化不明顯;有效磷和速效鉀養(yǎng)分變化十分相似，都是小麥?zhǔn)斋@季升高、水稻收獲后下降，且變化幅度較大，降幅達21.6%～60.4%，這可能與施用“一炮轟”配方肥中磷、鉀元素相對較低有關(guān)。與之相反，土壤緩效鉀隨著作物種植次數(shù)的增加其含量均有不同程度的增加，每季間增幅在8%～35%之間，這可能與麥—稻秸稈全量還田對土壤緩效鉀作用的增加有關(guān)[4]。

2.2? ? 對小麥經(jīng)濟性狀的影響

從表4可以看出，2018年5月小麥?zhǔn)斋@季，與處理A1相比，處理B1除株高基本持平外，其余各項指標(biāo)均偏低;與處理B1相比，處理C1、D1小麥實際產(chǎn)量有所提高（分別提高4.4%和5.0%），而處理E1卻降低了3.1%，這可能與化肥減施過多致使小麥生長后期肥力不足有關(guān)[5]。

2.3? ? 對水稻經(jīng)濟性狀的影響

從表5可以看出，2018年10月水稻收獲季，與處理A2相比，處理B2除莖粗、千粒重增加不明顯（P>0.05）外，株高、穗長、穗總粒數(shù)和穗實粒數(shù)增加明顯（P<0.05）;與處理B2相比，處理C2、D2水稻實際產(chǎn)量明顯提高（P<0.05）（分別提高8.5%和12.8%），而處理E2水稻實際產(chǎn)量提高不顯著（僅為2.0%），這可能與水稻生長后期供肥乏力有關(guān)[6]。

2.4? ? 對小麥經(jīng)濟效益的影響

根據(jù)試驗各處理投入產(chǎn)出品市場價格計算出秸稈麥—稻全年連作定位減量施肥對小麥經(jīng)濟效益的影響。

從表6可以看出，處理D1的總經(jīng)濟效益最高，較處理A1增收171.9元/hm2。雖然小麥試驗季處理A1的產(chǎn)值最高，但由于處理A1的投入成本較處理D1多，因而其效益較處理D1低。處理B1、C1、E1與處理A1相比，經(jīng)濟效益分別降低607.2、34.0、472.8元/hm2。從產(chǎn)投比來看，處理D1產(chǎn)投比最高（1.47），處理B1最低（1.19）。

2.5? ? 對水稻經(jīng)濟效益的影響

根據(jù)試驗各處理投入產(chǎn)出品市場價格計算出秸稈麥—稻全年連作定位減量施肥對水稻經(jīng)濟效益的影響。

從表7可以看出，處理D2的經(jīng)濟效益最高，較處理A2增收2 552.9元/hm2;處理B2、C2、E2與處理A2比較，經(jīng)濟效益分別提高276.7、1 739.1、1 035.2元/hm2。從產(chǎn)投比來看，處理D2的產(chǎn)投比最高（2.23），處理A2最低（1.67）。這一結(jié)果與小麥試驗季結(jié)果不一致，這可能是隨著秸稈全量還田時間延長，秸稈腐熟釋放的養(yǎng)分在土壤中發(fā)揮了作用的緣故[7]。

3? ? 結(jié)論與討論

試驗結(jié)果表明，從試驗前后土壤理化性質(zhì)的變化來看，秸稈還田可以降低土壤容重，說明秸稈還田可改善土壤物理性質(zhì)，降低土壤容重，疏松土壤，提高土壤滲透性，增加土壤含水量。其中，秸稈還田肥料施用量減少30%的處理，水稻收獲季土壤容重反而上升，這可能與化肥減量過多造成作物生物總量減少有關(guān)[8]。

秸稈還田處理可提高土壤有機質(zhì)含量，不同秸稈還田處理的土壤總氮含量變化與土壤有機質(zhì)變化相似，只有前茬作物秸稈全量還田施70%常規(guī)化肥處理沒有明顯變化。從這一點來看，化肥減少過多，對土壤中養(yǎng)分的貯藏還是有一定的影響，如果長期過量（>20%）減施化肥，可能會影響糧

食的產(chǎn)量。

從試驗結(jié)果看，化肥減量施用可降低成本，增加經(jīng)濟效益;秸稈還田可提高糧食產(chǎn)量，從而提高作物種植總效益，這可能是秸稈還田增加了土壤有機質(zhì)和養(yǎng)分的結(jié)果。

綜上所述，豫南水稻土麥—稻全年連作區(qū)種植作物，在秸稈全量還田前提下調(diào)整施肥結(jié)構(gòu)，適度減少化肥用量（20%左右），對促進耕地質(zhì)量提升、化肥減量增效具有一定的現(xiàn)實意義。

4? ? 參考文獻

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收稿日期? ?2019-03-05