秸稈還田對粳稻墾粳5號產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

牛同旭 鄭桂萍 李志彬

摘要：為明確秸稈還田對鹽堿地土壤水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以粳稻墾粳5號為試驗材料，采用單因素完全隨機設(shè)計進(jìn)行試驗研究。結(jié)果表明，施用秸稈12 000 kg/hm2產(chǎn)量最高，達(dá)到了6 986.87 kg/hm2，增產(chǎn)3.5%;穗粒數(shù)顯著高于對照，較對照高15.21%;施用秸稈12 000 kg/hm2碾磨品質(zhì)最好，極顯著提高了整精米率，較對照高7.86%;不同處理的堊白度與堊白粒率均極顯著或顯著低于對照;施用秸稈量在16 500 kg/hm2的蛋白質(zhì)含量極顯著高于對照和其他處理，較對照高7.95%;施用秸稈量在7 500 kg/hm2的直鏈淀粉高于對照，較對照高1.78%;秸稈還田不利于提高食味評分，除還田量最大的處理差異均不顯著。

關(guān)鍵詞：水稻;秸稈還田;產(chǎn)量;品質(zhì);墾粳5號

水稻是我國主要的糧食作物之一[1]。我國水稻種植面積約占全國糧食作物面積的19%[2]。資料統(tǒng)計，我國是世界上消費稻谷最多的國家，而以大米為主食的人口約達(dá)65%以上[3]。但在產(chǎn)量與品質(zhì)方面，水稻經(jīng)常遭受各種環(huán)境因素的影響[4]，主要有高溫、干旱、鹽堿、重金屬等[5-8]。尤其在鹽堿方面對水稻產(chǎn)量品質(zhì)影響最大[9-10]。鹽害是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上最主要的非生物逆境之一[11]。據(jù)調(diào)查得知，多變的氣候，導(dǎo)致土壤鹽漬化加重，這是導(dǎo)致土壤貧瘠的主要原因[12]。我國鹽漬土面積約 3 460萬hm2，耕地鹽堿化種植面積為760萬hm2[13]。據(jù)統(tǒng)計，黑龍江省鹽堿土面積約147萬hm2，鹽堿化耕地面積約56萬hm2，且以蘇打鹽堿土為主，主要集中分布在大慶等市（縣）[14]。為了改善土壤條件和提高土壤地力，一些農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家，以用養(yǎng)結(jié)合發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，這已成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵措施，采用秸稈還田和施用農(nóng)家肥等措施占總施肥量的2/3[15]。美國不僅在大田作物上實施秸稈還田技術(shù)，而且也在一些經(jīng)濟作物上進(jìn)行秸稈還田。日本采取秸稈分解菌技術(shù)與秸稈還田搭配使用效果最佳，達(dá)到了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，目前已有20多個國家采納實施。德國等農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家堅決不提倡焚燒秸稈措施，對于秸稈的用途可制作燃料、動物飼料等[16-18]。近些年來，秸稈問題已成為熱門話題，引起全世界的重視，國內(nèi)外許多學(xué)者正不斷地研究秸稈還田技術(shù)。使其得到全方位推廣[19]。我國是農(nóng)業(yè)大國，秸稈資源充足[20]。針對秸稈處理問題，我國也進(jìn)行了少量秸稈還田，但與農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，秸稈還田量還是很低，而且化肥的大量施用，導(dǎo)致土壤板結(jié)、地力衰退、病蟲害逐年加重[21-22]。近年來，農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，秸稈還田也在不斷深入研究，各個農(nóng)業(yè)科學(xué)院以及高等農(nóng)業(yè)院校針對秸稈還田技術(shù)不斷進(jìn)行試驗，全國已有60份材料試驗結(jié)果平均增產(chǎn)值為157%[23]。若常年使用秸稈還田技術(shù)，不但能在培肥地力上得到顯著效果，而且增產(chǎn)效果也會不斷提高[24]。以上表明，秸稈利用在農(nóng)業(yè)發(fā)展中是不可分割的一部分，但在黑龍江省內(nèi)的秸稈卻沒有達(dá)到理想利用率。近些年，由于部分農(nóng)民勞動力轉(zhuǎn)移，而又不能耽誤農(nóng)忙，針對秸稈的處理方法就是采取焚燒方式，節(jié)省勞動力[25]，這不僅浪費了資源，而且破壞了自然環(huán)境[26]。

秸稈還田對水稻生育和產(chǎn)量的影響已有大量研究報道[27]，圍繞秸稈對作物產(chǎn)量的影響，國內(nèi)外學(xué)者開展了大量研究，絕大多數(shù)研究表明，添加秸稈可以增加作物產(chǎn)量。但有研究認(rèn)為，秸稈的增產(chǎn)作用有一定的適用范圍，施用秸稈量過高或過低時，作物產(chǎn)量有降低的可能[28-29]。在研究秸稈還田能夠增加產(chǎn)量的情況下，又深入了解秸稈還田是否能夠提高稻米品質(zhì)[30]。本試驗研究秸稈還田對鹽堿地水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，旨在為鹽堿地水稻栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2017年在黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)進(jìn)行盆栽試驗。試驗材料為墾粳5號。試驗用盆規(guī)格：上直徑為29 cm，下直徑為18.5 cm，高為28 cm，面積為0.066 m2。供試土壤為蘇達(dá)鹽堿土，各養(yǎng)分含量見表1。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用單因素完全隨機設(shè)計，以常規(guī)施用化肥為對照，以常規(guī)施用化肥基礎(chǔ)上不同秸稈施用量為處理，水稻秸稈量分別為3 000、7 500、12 000、16 500 kg/hm2。施肥時期見表2。

于4月9日浸種，4月16日催芽，4月18日播種，秧田管理按常規(guī)生產(chǎn)進(jìn)行。每個處理14盆，每盆盆底中央均用2 mm的電鉆均勻一致打孔1個，并用濾紙覆蓋，每盆裝過篩混勻的土13 kg。秸稈和基肥一同施入，沉降2 d后于5月21日插秧，插秧方法：4穴/盆，4苗/穴。生育期間人工除草，成熟期收獲。

1.3 測定項目及方法

產(chǎn)量測定：于成熟期，每個處理按照平均穗數(shù)取樣7穴，進(jìn)行理論測產(chǎn)?？疾轫椖堪ㄋ腴L、穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒質(zhì)量。由上述各值計算出產(chǎn)量。

碾磨品質(zhì)的測定：糙米加工采用FC-2K型實驗室礱谷機（YAMAMOTO，離心式），礱谷2次，稱糙米質(zhì)量，其精確度為0.1 g;精米加工采用日本公司生產(chǎn)的VP-32型實驗?zāi)朊讬C（YAMAMOTO，直立式），稱精米質(zhì)量，其精確度為0.1 g。利用谷粒判別器（ES-1000，日本產(chǎn)）分離整精米，并計算整精米率。

外觀品質(zhì)的測定：外觀品質(zhì)用日本靜岡機械株式會社生產(chǎn)的ES-1000便攜式品質(zhì)分析儀進(jìn)行測定。測定指標(biāo)：堊白粒率、堊白度。

營養(yǎng)品質(zhì)的測定：采用瑞典FOSS福斯公司的FOSS1242近紅外分析儀測定籽粒糙米中蛋白質(zhì)及直鏈淀粉含量。

食味品質(zhì)的測定：食味品質(zhì)用日本佐竹公司（SATAKE）生產(chǎn)的米飯食味計（STA1A）進(jìn)行食味評分的測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈還田對墾粳5號產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

試驗結(jié)果如表3所示，在穗數(shù)方面，處理1極顯著低于對照，處理4顯著低于對照;處理1穗粒數(shù)顯著高于對照;結(jié)實率、千粒質(zhì)量各處理與對照差異均不顯著。其中，處理3產(chǎn)量最高達(dá)到 6 986.87 kg/hm2，與對照差異不顯著。

由表4可知，穗數(shù)與穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，穗粒數(shù)與結(jié)實率、千粒質(zhì)量呈正相關(guān)關(guān)系，結(jié)實率與千粒質(zhì)量呈正相關(guān)關(guān)系，穗粒數(shù)與理論產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，穗數(shù)、結(jié)實率和千粒質(zhì)量與理論產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系，但都未達(dá)到顯著水平。表明基施秸稈主要通過促進(jìn)有效分蘗而增加穗數(shù)和提高千粒質(zhì)量從而提高產(chǎn)量。

2.2 秸稈還田對墾粳5號品質(zhì)的影響

2.2.1 秸稈還田對墾粳5號碾磨品質(zhì)的影響 如表5所示，處理3糙米率顯著高于對照;各個處理精米率差異未達(dá)到顯著水平;處理3整精米率極顯著高于對照，處理4整精米率顯著高于對照，即秸稈還田量大于12 000 kg/hm2時利于提高墾粳5號的加工品質(zhì)。

2.2.2 秸稈還田對墾粳5號外觀品質(zhì)的影響 由表6可知，所有處理的堊白度與堊白粒率均低于對照，其中堊白度極顯著低于對照。處理2到4堊白粒率低于對照，差異達(dá)到極顯著水平。處理1堊白粒率顯著低于對照，即基施秸稈有助于提高墾粳5號的外觀品質(zhì)。

2.2.3 秸稈還田對墾粳5號營養(yǎng)品質(zhì)含量的影響 如圖1所示，所有處理的蛋白質(zhì)含量顯著或極顯著高于對照，其中處理2到處理4蛋白質(zhì)含量極顯著高于對照;處理1顯著高于對照，即施用秸稈能有效提高稻米的蛋白質(zhì)含量。

如圖2所示，直鏈淀粉含量呈處理2>處理3>處理4>對照>處理1的趨勢，平均值分別為1890%、18.83%、18.83%、18.57%、18.43%，即秸稈還田量在7 500 kg/hm2時墾粳5號的直鏈淀粉含量最高，達(dá)到18.90%，較對照高1.78%，但未達(dá)到顯著水平。

2.2.4 秸稈還田對墾粳5號食味評分的影響 秸稈還田對墾粳5號食味評分的影響如圖3所示，食味評分呈對照>處理2>處理3>處理1>處理4的趨勢，平均值分別為87.2、86.70、86.43、86.17、8540分，處理4顯著低于對照，其他處理與對照相比差異未達(dá)到顯著水平，即秸稈還田不利于食味評分的提高。

2.3 墾粳5號不同品質(zhì)與食味評分相關(guān)分析

從表7可見，糙米率與堊白度、堊白粒率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與精米率、整精米率、蛋白質(zhì)含量、直鏈淀粉含量呈正相關(guān)關(guān)系;精米率與直鏈淀粉含量呈正相關(guān)關(guān)系;整精米率與堊白度和堊白粒率呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與蛋白質(zhì)含量和直鏈淀粉含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系;堊白度與堊白粒率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系;堊白粒率與蛋白質(zhì)含量和直鏈淀粉含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系;除堊白度和堊白粒率與食味評分呈正相關(guān)關(guān)系外，與其他均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)性未達(dá)到顯著水平。

2.4 墾粳5號產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素與食味評分相關(guān)分析

從表8可見，秸稈還田量與穗數(shù)、穗粒數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與結(jié)實率、千粒質(zhì)量和理論產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系;穗數(shù)與穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與理論產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系;穗粒數(shù)與理論產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與結(jié)實率和千粒質(zhì)量呈正相關(guān)關(guān)系;結(jié)實率與千粒質(zhì)量和理論產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系;千粒質(zhì)量與理論產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系;食味評分和穗數(shù)、理論產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系，與其他均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)性均未達(dá)到顯著水平。

3 討論

3.1 秸稈還田對水稻產(chǎn)量的影響

秸稈還田是調(diào)節(jié)土壤肥力的一種形式，秸稈還田在農(nóng)作制度中是一項重要的農(nóng)藝措施，因此，稻田秸稈還田在稻作生產(chǎn)中起重要作用。吳捷等從秸稈還田的不同用量探索秸稈還田對水稻產(chǎn)量的影響[23]。彭英湘等從秸稈還田對水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響分析發(fā)現(xiàn)，秸稈還田增產(chǎn)的原因主要是提高了每穗穎花數(shù)、結(jié)實率和千粒質(zhì)量[31]。田雁飛指出單位面積穗數(shù)隨秸稈還田量的增加呈減少趨勢[32]。研究認(rèn)為秸稈用量增加，水稻產(chǎn)量只有小幅度增長，而過量施用秸稈也有減產(chǎn)現(xiàn)象。本研究表明，施用秸稈量3 000 kg/hm2時穗粒數(shù)提高幅度為15.21%，與對照達(dá)到顯著水平，不同的秸稈施用量對產(chǎn)量的提高幅度不同，試驗表明只有施用秸稈量為12 000 kg/hm2時產(chǎn)量最高，達(dá)到 6 986.87 kg/hm2，產(chǎn)量較對照高3.5%，但與對照未達(dá)到顯著水平;而處理2顯著低于對照。這一結(jié)果與前人研究成果部分相同，不同的地方可能是由于土壤類型不同，因為鹽堿土對水稻產(chǎn)量有抑制作用[33-34]。秸稈有助于調(diào)節(jié)鹽堿土的土壤肥力和酸堿度之間的矛盾，這需要多年試驗研究進(jìn)一步驗證。

3.2 秸稈還田對水稻品質(zhì)的影響

關(guān)于秸稈還田對作物產(chǎn)量影響的研究已有很多，而且已有明顯效果[35-36]，但針對稻米品質(zhì)方面研究甚少。刁偉偉等研究指出，采用水稻免耕技術(shù)可改善稻米的碾磨品質(zhì)和外觀品質(zhì)，通過秸稈還田改善土壤也能提高稻米的整精米率，從而降低堊白度和堊白粒率，水稻采取免耕技術(shù)和秸稈還田技術(shù)均可有效提高稻米蛋白質(zhì)含量，小幅度提高直鏈淀粉含量，從而導(dǎo)致稻米膠稠度變軟，而采用水稻移栽秸稈還田技術(shù)能使蛋白質(zhì)含量提高，直鏈淀粉含量略增，稻米膠稠度變硬，食味品質(zhì)變劣[37]。黃濤等研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田對水稻蒸煮食味等品質(zhì)無明顯改善[38]。本試驗中，根據(jù)施用不同秸稈量得出施用12 000 kg/hm2在整精米率方面與對照達(dá)到極顯著水平，而且施用秸稈量7 500、16 500 kg/hm2的整精米率也與對照達(dá)到顯著水平;在外觀品質(zhì)方面，施用不同處理秸稈量的堊白度與堊白粒率均顯著低于對照;在稻米營養(yǎng)品質(zhì)方面秸稈還田量有助于提高蛋白質(zhì)含量，而直鏈淀粉含量也略有增加;秸稈還田不利于稻米食味評分的提高。根據(jù)比較得知，本試驗結(jié)果與前人研究成果相同，是否能夠大幅改善稻米品質(zhì)這一問題要通過多年試驗研究進(jìn)一步驗證。

4 結(jié)論

還田量12 000 kg/hm2處理的產(chǎn)量最高，較對照提高3.5%;還田量低的處理1、處理2產(chǎn)量低于對照;還田量3 000 kg/hm2處理穗粒數(shù)顯著高于對照，較對照高15.21%;產(chǎn)量與穗數(shù)、千粒質(zhì)量呈正相關(guān)關(guān)系，穗數(shù)與食味評分呈正相關(guān)關(guān)系，但均未達(dá)到顯著水平。

秸稈還田可以提高稻米的碾磨品質(zhì)、糙米率、精米率、整精米率，以12 000 kg/hm2處理最好，處理2至處理4整精米率增幅分別為 7.10%、786%、682%;秸稈還田提高稻米的外觀品質(zhì)，處理1至處理4堊白度極顯著低于對照，分別降低18.09%、27.66%、35.85%、25.53%;處理2至處理4堊白粒率極顯著低于對照，分別降低27.13%、3228%、23.47%，處理1顯著低于對照，較對照低16.03%;秸稈還田顯著或極顯著提高了墾粳5號糙米的蛋白質(zhì)含量，且還田量越大提高幅度越高;秸稈還田多施能提高直鏈淀粉含量;食味評分均低于對照，還田量最大的達(dá)到顯著水平，這與其提高了蛋白質(zhì)含量有關(guān)。

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