丘陵地小麥秸稈全量還田對土壤肥力及水稻生長的影響

張志才，陳加銀，張永明

（1.金湖縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，江蘇金湖 211600；2.金湖縣金北街道農(nóng)村工作局，江蘇金湖 211600）

近20多年來，我國糧食作物生產(chǎn)中有機(jī)肥投入量顯著減少，土壤肥力主要靠化肥維持。這不僅增加了生產(chǎn)成本，而且導(dǎo)致了土壤有機(jī)質(zhì)含量逐年下降，結(jié)構(gòu)變劣，生產(chǎn)力降低。同時，傳統(tǒng)的秸稈焚燒方式不僅浪費(fèi)了資源，而且污染環(huán)境［1］。近年來，國家出臺了一系列政策來推進(jìn)秸稈禁燒禁拋和綜合利用工作，取得了顯著成效。秸稈還田是最簡單、最直接的綜合利用方式，目前在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用普遍［2］。為了進(jìn)一步探究丘陵地小麥秸稈全量還田對土壤肥力與水稻生長的影響，特進(jìn)行了小麥秸稈全量還田對比試驗(yàn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)田安排在江蘇省金湖縣金北街道陳渡村，該地塊肥力中等，排灌方便，土壤類型為泥黃土，質(zhì)地為輕黏，耕層厚度20 cm，土壤有機(jī)質(zhì)含量22.45 g·kg-1、全氮含量1.27 g·kg-1、有效磷含量13.10 mg·kg-1、速效鉀含量102.90 mg·kg-1。試驗(yàn)地塊前茬作物為小麥，產(chǎn)量水平5 700 kg/hm2。

1.2 供試品種

選用當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)水稻品種“淮稻5號”。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)3 個處理。1）處理A：秸稈全量還田；2）處理B：秸稈全量還田+酵素菌腐熟劑（淮安市大華生物制品廠生產(chǎn)）；3）處理C：CK（秸稈未還田）。小區(qū)面積100 m2，小區(qū)間筑埂相隔并包裹塑料薄膜。隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。

處理A和處理B在小麥?zhǔn)斋@時留茬高度小于10 cm，將小麥秸稈機(jī)械切碎至8～10 cm，人工輔助勻撒田間（其中處理B 隨后撒施酵素菌腐熟劑），再灌深5 cm 左右的水層泡田，持續(xù)時間約50 h，后降低水位旋耕作業(yè)，旋耕深度大于12 cm。處理C 在機(jī)械收割時未進(jìn)行切碎，收割后人工清出田間小麥秸稈，留茬高度小于10 cm，其他灌水泡田、耕前放水、旋耕作業(yè)等措施與處理A相同。

1.4 田間管理

水稻采用工廠化育秧，2020 年5 月24 日播種，每公頃大田的育秧軟盤為330 只，每盤播芽谷130 g，6月12日機(jī)插，機(jī)插密度采用行距30 cm、株距13.1 cm?；室圃郧? d 施用，分蘗肥移栽后7 d 施用，穗肥促保兼顧，葉齡余數(shù)2.0 葉時1 次施用。采用深水活棵，淺水分蘗，中期擱田，揚(yáng)花期建立淺水層，灌漿期干濕交替。病蟲防治嚴(yán)格按照植保部門要求進(jìn)行。

1.5 調(diào)查內(nèi)容及方法

大田生長期間，試驗(yàn)各小區(qū)定點(diǎn)10穴，進(jìn)行苗情考查，每隔5～10 d調(diào)查1次，主要考查葉齡和莖蘗動態(tài)，成熟前考查植株性狀、穗粒結(jié)構(gòu)和產(chǎn)量結(jié)果。移栽前和收獲后分別取樣測定土壤理化性狀，其中：土壤容重和孔隙度采用環(huán)刀法，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法測定，全氮采用半微量開氏法測定，速效氮采用堿解擴(kuò)散法測定，速效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定，速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定［3］。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈還田對土壤理化性狀的影響

秸稈還田后經(jīng)過微生物發(fā)酵形成腐植酸鈣和腐植酸鎂，促進(jìn)了土壤中微生物的活性和養(yǎng)分的分解利用，改善了土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，降低了土壤容重［4］。秸稈未還田區(qū)的土壤容重從1.21 g·cm-3增加到1.24 g·cm-3，而秸稈還田區(qū)的平均土壤容重降低至1.19 g·cm-3，秸稈還田區(qū)較秸稈未還田區(qū)的土壤容重低0.05 g·cm-3；秸稈還田區(qū)的平均土壤孔隙度由45.82% 增加到47.76%，秸稈未還田區(qū)的土壤孔隙度降低到45.32%，秸稈還田區(qū)較秸稈未還田區(qū)的土壤孔隙度高2.44 個百分點(diǎn)；秸稈還田區(qū)土壤的平均有機(jī)質(zhì)含量由22.45 g·kg-1提高至23.94 g·kg-1，秸稈未還田區(qū)土壤的平均有機(jī)質(zhì)含量下降至22.11 g·kg-1，秸稈還田區(qū)較秸稈未還田區(qū)高1.83 g·kg-1；秸稈還田區(qū)土壤的全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀的平均含量較未還田區(qū)分別高0.12 g·kg-1、8.71 mg·kg-1、1.45 mg·kg-1、10.7 mg·kg-1，特別是速效鉀增幅較大，原因可能是小麥秸稈中含鉀量豐富，秸稈腐解后提高了土壤的速效鉀含量（見表1）。

表1 秸稈還田對土壤理化性狀的影響

2.2 秸稈還田對水稻莖蘗動態(tài)的影響

秸稈在腐解過程中與水稻爭肥明顯，一定程度地導(dǎo)致水稻前期生長受抑［5］。根據(jù)定點(diǎn)苗情考查，秸稈還田區(qū)的葉齡進(jìn)程較未還田區(qū)慢0.2～0.6 葉，秸稈還田區(qū)前期莖蘗數(shù)也較未還田區(qū)少，尤其在移栽后20～30 d 秸稈還田區(qū)的莖蘗數(shù)增長較為緩慢，致使高峰苗數(shù)明顯低于未還田區(qū)。6月23日、7月3日、7月8日、7 月13 日、7 月21 日秸稈還田區(qū)的平均葉齡分別比未還田區(qū)分別少0.3 葉、0.4 葉、0.5 葉、0.6 葉、0.3 葉，平均總莖蘗數(shù)分別比未還田區(qū)少5.7、43.6、61.3、42.1、18.8 萬個/公頃。但隨著秸稈腐解過程的完成，不斷釋放的營養(yǎng)物質(zhì)在水稻生長中后期開始發(fā)揮作用，促進(jìn)了分蘗的提高與穩(wěn)定。從7 月28 日開始，處理A、處理B 的總莖蘗數(shù)均比對照多，7月28日、8月4 日、8 月11 日秸稈還田區(qū)的平均總莖蘗數(shù)分別比未還田區(qū)多4.2、26.2、40.5 萬個/公頃。從8 月4—11 日莖蘗的日消亡量來比較，秸稈還田區(qū)的平均日消亡量為7.7 萬個/公頃，未還田區(qū)為9.6 萬個/公頃。7 月21日后各處理的總莖蘗數(shù)均呈下降趨勢，但是秸稈還田區(qū)的總莖蘗數(shù)下降速度較未還田區(qū)明顯緩慢［6］，這為秸稈還田區(qū)最終獲得較高的有效穗數(shù)奠定了基礎(chǔ)（見表2）。

表2 秸稈還田對水稻莖蘗動態(tài)的影響

2.3 秸稈還田對水稻植株性狀的影響

由表3 可知，秸稈還田區(qū)水稻的株高、穗長、最后3 張功能葉的長、寬均較未還田區(qū)有所增加。秸稈還田區(qū)的平均株高為97.58 cm，比未還田區(qū)增1.84 cm，其中處理B 的株高98.46 cm，比對照高2.72 cm；秸稈還田區(qū)的平均穗長為15.29 cm，比未還田區(qū)增0.36 cm，其中處理B 的穗長15.58 cm，比對照長0.65 cm；秸稈還田區(qū)的第4、5、6 節(jié)間平均長度分別為15.36、19.82、28.28 cm，分別較未還田區(qū)長0.15、1.47、1.85 cm；秸稈還田區(qū)的劍葉、倒2 葉、倒3 葉的平均長度分別為23.87、34.49、39.00 cm，分別較未還田區(qū)長3.83、4.25、4.74 cm。秸稈還田區(qū)的劍葉、倒2 葉平均寬度分別為1.75、1.68 cm，分別較未還田區(qū)寬0.23、0.16 cm。秸稈還田區(qū)的株高、穗長、最后3 張功能葉長寬的增加，可能是因?yàn)榻斩捄笃诟猓尫硼B(yǎng)分后土壤肥力增加所致。

表3 秸稈還田對水稻植株性狀的影響 單位：cm

2.4 秸稈還田對水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表4 可知，秸稈還田區(qū)的平均有效穗數(shù)為339.6萬穗/公頃，比未還田區(qū)高10.4 萬穗/公頃；秸稈還田區(qū)的每穗總粒數(shù)平均為124.7 粒，比未還田區(qū)多5.3粒，其中以處理B最高，為125.8粒，較對照多6.4粒；秸稈還田區(qū)的結(jié)實(shí)率平均為94.5%，較未還田區(qū)高2.0個百分點(diǎn)；秸稈還田區(qū)的千粒重平均為27.4 g，較未還田區(qū)高0.4 g；秸稈還田區(qū)的理論產(chǎn)量平均為10 961.3 kg/hm2，較未還田區(qū)高1 144.5 kg/hm2，其中處理B 理論產(chǎn)量最高，為11 170.0 kg/hm2，較對照高1 353.2 kg/hm2；秸稈還田區(qū)的實(shí)收產(chǎn)量平均為9 916.7 kg/hm2，較未還田區(qū)高1 026.4 kg/hm2，增產(chǎn)11.5%，其中處理B 實(shí)收產(chǎn)量最高，為10 129.8 kg/hm2，較對照高1 239.5 kg/hm2，增產(chǎn)13.9%。

表4 秸稈還田對產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

3 結(jié)論

1）秸稈還田可促進(jìn)土壤中微生物的活性和養(yǎng)分的分解利用，改善土壤結(jié)構(gòu)，增加孔隙度，增強(qiáng)通透性，降低土壤容重，提高土壤的營養(yǎng)元素和有機(jī)質(zhì)含量。

2）小麥秸稈全量還田在水稻生育前期會抑制水稻生長，發(fā)苗較未還田的遲緩；但秸稈還田在水稻生長中后期，腐解秸稈釋放營養(yǎng)物質(zhì)，延緩中后期水稻分蘗的衰亡，促進(jìn)水稻的生長。

3）小麥秸稈全量還田能有效地提高水稻的成穗數(shù)、每穗總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重，對水稻有顯著的增產(chǎn)作用。