稻草還田在雙季稻生產中的應用效果研究

曾文偉,石小江,張禮紅,石躍才

(1邵陽市農業科學研究所,湖南邵陽 422000;2湖南省瓜類研究所,邵陽 422001;3邵陽市農業局,湖南邵陽 422000)

邵陽市是一個人多地少的農業大市,人均稻田占有量低于全省平均水平20%以上。在糧食生產中以水稻為主,其產量占糧食總產量的85%以上,稻谷是人們生活用糧的主要來源。隨著經濟建設的快速發展,稻田在逐年減少。從現實來看,由于化肥工業的發展,農民在水稻生產過程中,由原來以施用有機肥為主向以施用化肥為主過渡,從而使稻田土壤地力和土壤理化性質日趨變劣。隨著農村勞動力的轉移,本市一些地方農民為了減輕勞動強度,開展過稻草還田的生產示范。為了摸索稻草還田的應用效果及施用技術,加快稻草還田的推廣應用,于 2003年開始對雙季稻田稻草還田進行了連續 3年的定田試驗研究,初步摸索出了稻草還田在雙季稻生產中的應用效果。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于 2003年 3月至 2005年 10月在邵陽市農科所試驗場進行。供試土壤為第四紀紅色粘土發育的紅黃泥。選擇的4塊試驗田土壤肥力中等偏上。供試品種早稻為金優974,晚稻為威優46。試驗設4個處理:①無肥區(生產過程中不施任何肥料);②純施化肥區(氮磷鉀配合施用);③常規施肥區(施欄肥22 500 kg/hm2);④稻草還田區(每季施鮮稻草11 250 kg/hm2)。除無肥區外,各處理所施 N,P,K量相同,N-P2O5-K2O的施用量為175.0-54.0-135.0kg/hm2。稻草還田和常規施肥處理的施肥量分別扣除稻草和欄肥所含的 N,P,K量。稻草、欄肥和磷肥作基肥一次施用;氮肥50%作基肥,40%作分蘗肥,10%作穗肥;鉀肥50%作基肥,50%作分蘗肥。晚稻收割后,稻草按施用量直接翻埋入稻田并灌水。早稻收割后,按施用量將稻草切成20 cm左右翻埋入田。移栽密度早稻為16 cm×20 cm,晚稻為17 cm×26 cm。各處理在4塊試驗田中隨機安排,試驗田與處理固定3年不變。各處理試驗面積為400 m2,不設重復。

1.2 土壤樣品的采集、測定和測產

試驗前在選擇確定的每塊試驗田中取基礎土樣,試驗結束后,每個處理試驗區取土樣,測定土壤有機質、全氮含量、速效養分、土壤容重、土壤總孔隙度、毛管孔隙度和通氣孔隙度。其測定方法:土壤有機質采用重鉻酸鉀容量法;堿解氮采用堿解擴散法;有效磷采用鹽酸-氟化銨提取-鉬銻抗比色法;速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法;土壤容重采用環刀法;土壤總孔隙度直接利用土壤容重 (dv)通過經驗公式 P1(%)=93.947-32.995× dv求出;毛管孔隙度在測出土壤毛管持水量的基礎上,由公式土壤毛管孔隙度(%)=土壤毛管持水量(%)×土壤容重計算獲得;土壤通氣孔隙度(%)=土壤總孔隙度(%)-土壤毛管孔隙度(%)。水稻收獲時每個處理區取考種樣(每處理5點取樣,每點取 1蔸),調查其有效穗數、總粒數、實粒數、結實率和千粒重。每個處理區單打、單曬、單獨計產。

2 結果與分析

2.1 稻草還田對土壤有機質與全氮的影響

表1顯示,稻草還田區的土壤有機質較試驗前增加 0.9 g/kg,增 3.9%,全氮比試驗前增加 0.25 g/kg,增18.8%;常規施肥區土壤有機質減少0.9 g/kg,下降3.9%,全氮增加 0.14 g/kg,增 10.3%;純施化肥區土壤有機質減少 1.0 g/kg,減少 4.4%,全氮含量增 0.09 g/kg,與試驗前基本持平;無肥區土壤有機質下降 2.7 g/kg,減少 12.1%,全氮含量減少 0.7 g/kg,減少5.1%。上述結果表明,稻草還田能有效地促進土壤有機質和全氮的積累。

表1 各處理土壤有機質和全氮變化情況Table1 Variation of soil organic matter and total nitrogen each treatment

2.2 稻草還田對土壤速效養分的影響

從表2可以看出,2006年與試驗前比較,無肥區的土壤肥力在不斷下降,土壤速效養分N,P,K含量分別下降13.0%,22.0%和30.9%;純施化肥區由于每年合理配方施入N,P,K肥,不但作物產量較穩定,而且土壤速效養分含量也有所提高,與試驗前比較,分別提高10.2%,13.4%和20.7%;常規施肥區土壤堿解氮和速效鉀分別比試驗前增加了 9.8%和 8.2%,而速效磷則下降了 11.8%,這一狀況與本市土壤定位自然監測點的土壤養分變化情況基本吻合。稻草還田區的土壤速效養分含量都顯著高于其它處理區,分別比試驗前提高了8.1%,25.7%和47.0%。

表2 各處理土壤速效養分變化情況Table 2 Variation of soil rapidly-available nutrients in each treatment

2.3 稻草還田對土壤物理性狀的影響

從測定結果(表 3)看,與試驗前比較,稻草還田區的土壤容重降低了 0.12 g/cm3,常規施肥區降低了0.02 g/cm3,而無肥區和純施化肥區則分別提高了0.14 g/cm3和0.06 g/cm3。土壤總孔隙度,稻草還田區為 52.4%,常規施肥區為 49.1%,分別比試驗前高4.0%和 0.7%,而無肥區與純施化肥區分別比試驗前低4.6%和2.0%。稻草還田區的土壤通氣孔隙度由試驗前的 7.4%提高到14.2%,分別比無肥區、純施化肥區和常規施肥區增加407.14%,173.08%和77.5%。這充分說明,通過稻草還田,能有效地降低土壤容重,改善土壤孔隙狀況,使土壤物理性狀變優。

表3 各處理土壤物理性狀變化情況Table 3 Variation of soil physics properties in each treatment

2.4 稻草還田對水稻產量的影響

從表 4可以看出,稻草還田的有效穗數低于純施化肥區和常規施肥區,主要是由于稻草在還田初期需要經過微生物的腐解轉化成有效養分,才能被水稻吸收利用,初期較低的有效養分含量,影響了水稻前期的分蘗,從而影響了有效穗數;但是稻草還田潛在的肥力以及可持續性的養分供應能力和效果,有助于水稻后期的生長發育,從而明顯地提高了水稻的實粒數、結實率和千粒重,促進水稻增產。

表4 各處理水稻產量及構成因素Table 4 Rice yield and constituent factors each treatment

2.5 稻草還田的經濟效益分析

由表5可以看出,在本試驗的 4個處理中,以無肥區的水稻產量最低,與其他 3個處理的差異均達極顯著水平,其中以稻草還田處理產量最高,分別比無肥區、純施化肥區、常規施肥區增產 127.4%,7.49%和3.37%。而對于各處理(無肥區除外)中化肥的配施投入成本,純施化肥區遠遠高于其余處理。從實際收入來看,稻草還田區為 23 711.57元 /hm2,分別比無肥區、純施化肥區、常規施肥區增加 110.13%,17.05%和10.71%。稻草還田處理的產投比為13.43,分別比純施化肥區和常規施肥區高 6.78和6.08。

表5 各處理水稻產量和經濟效益Table 5 Rice yield and economic benefit each treatment

3 結 論

本項研究針對雙季稻進行了連續 3年的定田試驗,稻草還田的應用效果主要體現在以下三個方面:

(1)在改善土壤養分方面,稻草還田能夠增加土壤有機質、全氮及速效氮、磷、鉀養分的含量。與試驗前比較,稻草還田區土壤有機質含量增加 0.9 g/kg,全氮增加 0.25 g/kg,速效氮、磷、鉀分別增加 9,2.8和 39 mg/kg,較常規施肥區、純施化肥區和無肥區均有所提高,同時也增加了氮磷鉀等速效養分的持續肥效。

(2)在改善土壤物理性狀方面,稻草還田能夠有效地降低土壤容重,改善土壤孔隙狀況。稻草還田區較試驗前土壤容重下降了0.12 g/m3,土壤孔隙度和通氣孔隙度分別增加了4%和 6.8%,與其他 3個試驗處理區比較,土壤容重有所降低,總孔隙度和通氣孔隙度均有明顯提高。

(3)在水稻經濟性狀、產量和效益方面,稻草還田雖然較常規施肥有效穗數有所下降,但由于稻草能使土壤潛在的肥力以及可持續性的養分供應能力增強,有助于水稻后期的生長發育,從而使水稻的實粒數、結實率和千粒重明顯增加,達到了稻谷增產438 kg/hm2,投入成本低1 461.7元 /hm2,實際收入增加 2 293.9元/hm2,產投比高 6.08的節本增收效果。

[1]江添茂,黃燕翔,郭麗芳,等.稻草不同還田方法的比較試驗 [J].土壤肥料,2003,(2):42-43.

[2]楊志臣,呂貽忠,張鳳榮,等.秸稈還田和腐熟有機肥對水稻土培肥效果對比分析 [J].農業工程學報,2008,24(3):214-218.

[3]勞秀榮,孫偉紅,王 真,等.秸稈還田與化肥配合施用對土壤肥力的影響 [J].土壤學報,2003,40(4):618-623.

[4]張慶玲.水稻秸稈還田現狀與分析 [J].農機化研究,2006,(8):223.

[5]杜 森,高祥照.土壤分析技術規范(第二版)[M].北京:中國農業出版社,2006.148-152.