秸稈還田對作物產量和土壤肥力的短期效應

劉曉霞，陶云彬，章日亮，吳東濤，王軍君，陳一定*

(1.浙江省農業技術推廣中心，浙江 杭州 310020； 2.蘭溪市農業局 土壤肥料工作站，浙江 蘭溪 321100；3.麗水市農業局 土肥植保站，浙江 麗水 323000； 4.浙江浙農愛普貿易有限公司， 浙江 杭州 310052)

秸稈還田對作物產量和土壤肥力的短期效應

劉曉霞1，陶云彬2，章日亮2，吳東濤3，王軍君4，陳一定1*

(1.浙江省農業技術推廣中心，浙江 杭州 310020； 2.蘭溪市農業局 土壤肥料工作站，浙江 蘭溪 321100；3.麗水市農業局 土肥植保站，浙江 麗水 323000； 4.浙江浙農愛普貿易有限公司， 浙江 杭州 310052)

以水稻為試驗材料，連續4 a年開展秸稈還田試驗，研究前茬小麥秸稈還田對后茬水稻產量和土壤肥力的影響。結果表明，秸稈還田可增加后茬水稻產量，且水稻增產率隨秸稈還田年限的增加而提高。連續實施秸稈還田3～4 a，土壤有機質水平顯著高于對照，但秸稈還田對土壤全氮含量的短期效應尚未顯現。與對照相比，秸稈還田提高了土壤有效磷和速效鉀含量，且土壤有效磷和速效鉀含量隨著秸稈還田開展年限的增加而提高。秸稈還田降低了土壤容重、提高了土壤陽離子交換量，且秸稈還田年限越長，效果越明顯。由此可見，秸稈還田是增加作物產量、提高土壤肥力的有效途徑，秸稈還田對作物增產和耕地質量的提升效應隨著實施年限的增加而越發突出。

秸稈還田； 產量； 有機質； 土壤； 養分

我國秸稈資源豐富，統計數據顯示，當前我國秸稈年產量約8億t[1]。雖然我國作物秸稈總量居世界之首，但利用率較低。目前秸稈的處理方式主要是隨意丟棄或就地焚燒，不僅浪費資源，而且污染環境[2- 3]；因此，合理開發利用秸稈資源是亟待解決的農業問題。秸稈還田可增加土壤有機質含量，改善土壤理化性質，增強土壤微生物活性，提高土壤肥力，是當今秸稈資源利用的主要渠道之一[4- 7]。張雅潔等[8]的研究表明，秸稈還田或秸稈還田配施化肥可提高土壤有機質含量。有研究表明，長期秸稈還田，可促進土壤有機質積累，提高速效氮磷鉀的生物有效性[9- 11]。另有研究顯示，玉米秸稈還田量9 000 kg·hm-2，能有效提高土壤肥力，可使接茬冬小麥顯著增產7.47%[12]。已有的研究多關注秸稈還田對土壤物理性狀、土壤肥力和作物產量、土壤微生物和酶活性等方面的影響，但對小麥- 水稻輪作制度下，秸稈連續還田對土壤肥力和作物產量的影響尚缺乏研究。為此，特開展田間試驗，研究小麥- 水稻輪作制度下，連續4 a開展秸稈還田對水稻產量、土壤性質和養分含量的影響。現將結果報道如下。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試物料為小麥秸稈(蘇麥188)，供試作物為晚稻(嘉58)，土壤類型為潮土。土壤基本理化性狀：有機質15.70 g·kg-1，全氮0.91 g·kg-1，有效磷21.20 mg·kg-1，速效鉀56.70 mg·kg-1，陽離子交換量(CEC)9.20 cmol·kg-1，土壤容重1.23 g·cm-3。

1.2 處理設計

試驗設2個處理：處理1，對照(無秸稈還田)；處理2，秸稈粉碎還田(全量)。各處理隨機排列，重復3次。試驗連續開展4 a。2010年秸稈鮮草產量9 186.0 kg·hm-2，含水率34.4%，N、P2O5和K2O含量分別為2.69、0.56和11.21 g·kg-1；2011年秸稈鮮草產量9 351.0 kg·hm-2，含水率34.4%，N、P2O5和K2O含量分別為2.99、0.62和12.25 g·kg-1；2012年秸稈鮮草產量9 336.0 kg·hm-2，含水率34.9%，N、P2O5和K2O含量分別為3.09、0.66和13.21 g·kg-1；2013年秸稈鮮草產量9 538.5 kg·hm-2，含水率34.2%，N、P2O5和K2O含量分別為3.12、0.69和15.01 g·kg-1。各處理單灌單排，施肥按照常規處理進行，即667 m2施尿素43.9 kg、鈣鎂磷肥20 kg、氯化鉀8 kg，各處理其他田間管理措施按照常規栽培進行。

1.3 樣品采集及測定

收獲期測定水稻產量，測定土壤有機質、全氮、有效磷、速效鉀含量，土壤容重以及陽離子交換量。

1.4 數據分析

數據采用DPS 2000軟件進行方差分析(ANOVA)，對有顯著差異的各處理采用Duncan′s新復極差法進行多重比較，利用Origin 8.0軟件制圖。

2 結果與分析

2.1 對后茬作物產量的影響

連續實施秸稈還田對后季水稻產量影響顯著。與對照相比，秸稈還田提高了水稻產量，且隨著秸稈還田實施年限的增加，增產率呈逐年增加趨勢(表1)。

表1 連續實施秸稈還田對水稻產量的影響

2.2 對土壤有機質和全氮含量的影響

土壤有機質含量的高低常用于表征土壤肥力水平。如圖1所示，秸稈還田對土壤有機質含量有一定的提升作用，實施秸稈還田前期(2010—2011年)，土壤有機質水平變化不大，繼續實施秸稈還田多年后，土壤有機質含量顯著(P<0.05)高于2009年的基礎值。由此可見，秸稈還田是提高土壤有機質含量的有效途徑。但秸稈還田對土壤全氮含量的影響不顯著(圖1)。

年份間無相同小寫字母的表示差異顯著(P<0.05)。圖2～3同

2.3 對土壤有效磷和速效鉀含量的影響

秸稈還田顯著提高了土壤有效磷和速效鉀含量。由圖2可見，實施秸稈還田前期(2010—2012年)，土壤有效磷含量變化不大，繼續實施秸稈還田，土壤有效磷含量顯著高于基礎值(2009年)。與土壤有效磷含量變化趨勢類似，秸稈連續還田前期(2010—2011年)土壤速效鉀含量變化不大，繼續實施秸稈還田，土壤速效鉀含量顯著提升，與基礎值(2009年)相比，2012年和2013年土壤速效鉀含量分別提高14.5%和14.8%。

2.4 對土壤容重和陽離子交換量的影響

容重是土壤最基本的物理性質，容重的大小反映土壤的結構、透氣性、透水性以及保水保肥能力的高低[13]。由圖3可見，連續實施秸稈還田處理顯著降低了土壤容重，且秸稈還田對土壤容重的降低作用隨著秸稈還田實施年限的增加而增大，如連續開展秸稈還田第4年(2013年)，土壤容重比基礎值(2009年)下降5.7%。

土壤的陽離子交換量(CEC)是指帶負電荷的土壤膠體借靜電引力而吸附溶液中陽離子的數量，以每千克干土所含全部代換性陽離子的物質的量表示，是評價土壤保水保肥能力以及緩沖能力的重要指標。圖3顯示，連續實施秸稈還田對土壤陽離子交換量有顯著的提升作用，且秸稈還田實施年限越長，陽離子交換量越高，如秸稈還田第4年(2013年)的土壤陽離子交換量較基礎值(2009年)提高了9.8%。

圖2 秸稈還田對土壤有效磷和速效鉀含量的影響

圖3 秸稈還田對土壤容重和陽離子交換量的影響

3 討論

秸稈還田對后茬作物產量有一定的影響。研究表明，連續兩季25%和50%秸稈還田量表現出顯著的作物增產效果[14]，且秸稈還田有利于下一季大豆產量的提高[15]。季陸鷹等[16]的研究發現，水稻每穗粒數、千粒重、結實率以及產量隨秸稈還田量的增加呈上升趨勢。本研究發現，小麥秸稈還田顯著提高了后茬作物水稻的產量，且隨著秸稈還田年限的增加，秸稈還田對后茬作物的增產效果越發明顯，秸稈還田連續實施4 a中，水稻的增產率由0.6%提高到3.2%。

秸稈含有作物生長發育所必需的氮、磷、鉀等營養元素，能有效增加土壤中有機質含量，改善土壤肥力狀況。秸稈還田后土壤中有機質、堿解氮和全氮含量均高于對照以及試驗前的土壤養分水平[16]。連續14 a的缸栽定位試驗結果表明，長期秸稈還田改善了土壤的理化性狀，土壤有機質、孔隙度、速效氮、鋅、鐵、錳、酶活性等理化指標與秸稈還田量呈顯著正相關[9]。本試驗結果顯示，秸稈還田顯著提高了土壤有機質、有效磷和速效鉀含量，但是對土壤全氮含量的影響并不顯著，這可能是由于試驗開展年限較短，秸稈還田對全氮含量的影響尚未顯現。

秸稈還田不僅影響土壤肥力，對土壤物理結構也有一定的影響。勞秀榮等[9]的研究結果證實，土壤容重隨著秸稈用量的增加而降低。本研究結果與上述研究一致，土壤容重隨著秸稈還田實施年限的增加顯著降低。此外，本研究還發現，秸稈還田顯著提高了土壤陽離子交換量。

綜上，秸稈還田是提高作物產量、提升土壤肥力、改善土壤理化性狀的有效措施，且秸稈還田實施年限越久，對作物的增產效果以及土壤肥力的提升效果越明顯。

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(責任編輯： 高 峻)

2016- 11- 28

浙江省亞熱帶土壤與植物營養重點研究實驗室開放基金；2016年浙江省“三農六方”科技協作項目

劉曉霞(1986—)，女，山東膠州人，農藝師，博士，從事土肥技術推廣工作，E- mail: 10914048@zju.edu.cn。

陳一定(1964—)，女，浙江慈溪人，推廣研究員，從事土肥技術推廣工作，E- mail: 148101952@qq.com。

10.16178/j.issn.0528- 9017.20170345

S157.4

A

0528- 9017(2017)03- 0508- 03

文獻著錄格式：劉曉霞，陶云彬，章日亮，等. 秸稈還田對作物產量和土壤肥力的短期效應[J].浙江農業科學，2017，58(3)：508- 510，513.