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。結果表明，秸稈還田區土壤容重下降，土壤有機質和全氮含量高于秸稈不還田區;隨著秸稈還田次數的增加，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量、減少化肥施用量、提高經濟效益。配合作物秸稈資源化利用，調整施肥結構，水稻土麥—稻全年連作區種植作物，可以適度減少化肥用量（20%左右），對促進耕地質量提升、化肥減量增效具有一定的現實意義。

關鍵詞? ? 小麥;水稻;連作;秸稈還田;化肥減量;經濟效益

中圖分類號? ? S512.1;S511;S147.5? ? ? ? 文獻標識碼? ? 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，是國家糧食主產區、全國糧食生產先進縣，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，總產量69.3萬t（小麥13.2萬t，水稻56.1萬t），其產量占全省1%、占全國0.1%。全縣常年可產生秸稈資源約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、硅及微量元素養分，而且秸稈還田在改良耕地土壤結構、提高土壤肥力、提高作物產量和質量及減少化肥用量方面發揮著重要作用[1]。近年來，隨著農業機械化水平的不斷提高，特別是秸稈粉碎還田技術成熟、禁止焚燒秸稈力度加大，秸稈還田已被農民接受[2]。目前，關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—水稻全年連作區麥、稻秸稈還田化肥減量施用定位試驗為研究對象，系統地比較秸稈全量還田不同化肥施用量小麥、水稻經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。

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徐莊村，耕地區域屬長江中下游鄂豫皖農林區，地理位置為東經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下蜀系黃土上發育而成的水稻土，土壤類型為黃棕壤性側滲性水稻土，土種為活白散土。試驗地初始土壤養分狀況為有機質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? ? 試驗設計

本試驗采用麥—稻連作，大田小區定位的方法，共設5個處理，分別為前茬作物秸稈不還田、施100%常規化肥區（A），即前茬水稻、小麥收割后稻草或麥秸全部移出僅留貼地短茬，單施100%常規用量化肥;前茬作物秸稈全量還田、施100%常規化肥區（B），即前茬水稻、小麥收割后稻草或麥秸粉碎人工撒勻全部翻壓入土，施100%常規用量化肥;前茬作物秸稈全量還田、施90%常規化肥區（C）;前茬作物秸稈全量還田、施80%常規化肥區（D）;前茬作物秸稈全量還田、施70%常規化肥區（E）。小麥、水稻各處理施肥量設計分別見表1、表2。每個處理3次重復，隨機區組排列，小區面積20 m2（5 m×4 m）。

在小麥試驗期間，在地塊之間設置1 m寬的走道，小區之間開挖排水溝，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1～2 m寬保護行;水稻試驗期間，小區之間設埂，埂高40 cm、寬50 cm，整埂覆蓋農膜襯墊，以防區間竄水竄肥，區組之間開挖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，小麥收割后布置水稻季試驗，直至2018年度水稻收割結束。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按設計用量撒施配方肥（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。水稻于2018年5月16日采用工廠化育秧;6月23日試驗小區翻壓前茬麥秸麥茬（秸稈不還田處理清除麥秸麥茬）整地，并一次性在不同小區按設計用量撒施配方肥（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。

1.5? ? 土壤樣品測定方法

1.5.1? ? 植株農藝性狀及養分測定。小麥、水稻收獲時測定株高、莖粗、穗長、穗粒數、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值測定用復合電極法;有機質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? ? 數據處理

本試驗數據采用WPS表格和SPSS 20.0軟件進行數據處理分析，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果表明，與處理A相比，處理B、C、D土壤有機質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。土壤全氮含量的變化與土壤有機質相似，但處理E變化不明顯;有效磷和速效鉀養分變化十分相似，都是小麥收獲季升高、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。與之相反，土壤緩效鉀隨著作物種植次數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[4]。

2.2? ? 對小麥經濟性狀的影響

從表4可以看出，2018年5月小麥收獲季，與處理A1相比，處理B1除株高基本持平外，其余各項指標均偏低;與處理B1相比，處理C1、D1小麥實際產量有所提高（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[5]。

2.3? ? 對水稻經濟性狀的影響

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、穗總粒數和穗實粒數增加明顯（P<0.05）;與處理B2相比，處理C2、D2水稻實際產量明顯提高（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[6]。

2.4? ? 對小麥經濟效益的影響

根據試驗各處理投入產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濟效益的影響。

從表6可以看出，處理D1的總經濟效益最高，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，經濟效益分別降低607.2、34.0、472.8元/hm2。從產投比來看，處理D1產投比最高（1.47），處理B1最低（1.19）。

2.5? ? 對水稻經濟效益的影響

根據試驗各處理投入產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濟效益的影響。

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

3? ? 結論與討論

試驗結果表明，從試驗前后土壤理化性質的變化來看，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，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[8]。

秸稈還田處理可提高土壤有機質含量，不同秸稈還田處理的土壤總氮含量變化與土壤有機質變化相似，只有前茬作物秸稈全量還田施70%常規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

食的產量。

從試驗結果看，化肥減量施用可降低成本，增加經濟效益;秸稈還田可提高糧食產量，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和養分的結果。

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

4? ? 參考文獻

[1] 王凌云.秸稈還田概況研究[J].農家參謀（種業大觀），2011（10）：26.

[2] 勞秀榮，吳子一，高燕春.長期秸稈還田改土培肥效應的研究[J].農業工程學報，2002，18（2）：49-52.

[3] 孫小祥，常志州，靳紅梅，等.太湖地區不同秸稈還田方式對作物產量與經濟效益的影響[J].江蘇農業學報，2017，33（1）：94-99.

[4] 侯新強.新疆農作物秸稈資源化綜合利用模式研究[D].烏魯木齊：新疆農業大學，2012.

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[6] 毛罕平，陳翠英.秸稈還田機工作機理與參數分析[J].農業工程學報，1995，11（4）：62-66.

[7] 孔濤，潘進軍，張海珍.小麥氮肥定位減量施肥試驗研究初探[J].河南農業，2017（12）：24.

[8] QIAO J，YANG L，YAN T，et al.Rice dry matter and nitrogen accumulation，soil mineral N around root and N leaching，with increasing application rates of fertilizer[J].European Journal of Agronomy，2013，49：93-104.

收稿日期? ?2019-03-05