秸稈全量還田增施氮肥對旱改水田水稻生長的影響

劉海東 陳慶政 黎淳鋒 黎華 葉萬余 吳春玲

摘要探究秸稈全量還田增施氮肥對旱改水田水稻生長的影響，旨在找到合理的氮肥施用量，為旱改水田水稻高產優質栽培技術提供理論支持。試驗前茬水稻秸稈機械粉碎全量還田后減量施用緩釋復合肥600 kg/hm2（常規用量750 kg/hm2）和增施不等量尿素，設置4個尿素增施梯度分別為75、150、225、300 kg/hm2，以不增施尿素為對照，肥料和秸稈同時翻入土中，后期無追肥，采用隨機區組設計。結果表明，隨著氮肥施用量的增加，水稻生育期株高和葉面積也增加，葉片過氧化物酶活性先增加后下降，葉片丙二醛含量先下降后上升。增施氮肥能夠提高水稻單位面積有效穗數、每穗粒數、結實率、水稻籽粒蛋白質含量，堊白度降低。以增施225 kg/hm2尿素最佳，有利于水稻生長和產量、品質的提高。

關鍵詞秸稈；氮肥；酶活性；產量；品質

中圖分類號S 511文獻標識碼A文章編號0517-6611（2023）24-0162-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.24.036

Effects of Total Straw Returning and Nitrogen Fertilizer Application on Rice Growth in Dry Land to Paddy Field

LIU? Haidong1，2， CHEN? Qingzheng1，2， LI? Chunfeng1，2? et? al

（1.Hezhou Academy of Agricultural Sciences，Hezhou，? Guangxi 542800;2.Hezhou Branch of Guangxi Academy of Agricultural Sciences， Hezhou， Guangxi 542813）

AbstractThe experiment was conducted to explore the effect of total straw returning and increasing nitrogen fertilizer application on rice growth in dryland to paddy fields， in order to find a reasonable amount of nitrogen fertilizer application to provide theoretical support for highyield and highquality cultivation techniques of rice in dryland to paddy fields. In the experiment， the mechanical crushing of the fore crop of rice straw was returned to the field and reduce the application of compound slow release fertilizer 600 kg/hm2 （conventional dosage 750 kg/hm2 ） and increase the application of unequal amount of urea. Four urea application gradients were set up to 75，150，225，300 kg/hm2 respectively and no urea was used as a control. The fertilizer and straw were turned into the soil at the same time and there was no top dressing in the later stage. The randomized block design was used. With the increase of nitrogen fertilizer application， plant height and leaf area index were also increased， peroxidase activity in leaves increased first and then decreased and malondialdehyde content in leaves decreased first and then increased during rice growth period. Increasing nitrogen fertilizer could increase effective panicles per unit area， grains per panicle， ripening percentage， rice grain protein and reduce chalkiness. The results showed that 225 kg/hm2 urea was the best， which was beneficial to the growth， yield and quality of rice.

Key wordsStraw;Nitrogenous fertilizer;Enzymatic activity;Yield;Quality

隨著國家城鎮化的逐步推進，農用土地急劇減少，為保證農業用地面積和糧食安全，國家提出“占一補一、占優補優、占水田補水田”的政策要求［1］，各地區政府積極采取有效措施，大力推進耕地提質改造（旱改水）項目。旱改水后期對耕地質量的提升是一個系統性工程，其中土壤結構及養分的調節尤為重要。研究表明，施用生物有機肥配合深耕深松技術可以改變土壤團粒結構和土壤酶活性，增加土壤透氣性和保水、保肥、保溫的能力［2-3］。提高土壤中有機質含量是培肥地力的重要措施，而農業生產中秸稈作為重要的副產品其腐熟后含有大量的有機質和氮、磷、鉀、微量元素等營養物質是作物能夠直接吸收利用的［4］。以前農民為了農事操作方便都是通過焚燒的手段處理秸稈，這樣不但污染空氣而且還會因雨水沖刷和地表徑流的作用導致農田養分流失嚴重養分利用效率不高，污染河流湖泊威脅生態平衡［5］。近幾年針對旱改水田土壤肥力問題栽培學者提出作物秸稈還田理論作為保護性耕作模式進行大力推廣，不僅節省人工而且起到蓄水保墑、培肥地力的作用，不再受焚燒秸稈帶來的空氣污染和水污染問題困擾［6］。但隨著研究的深入，秸稈還田腐解過程中會產生大量的微生物，這些微生物以碳為能源，以氮為養分，微生物暴增必然導致土壤中碳和氮比例失調，其會吸收土壤中的氮素作為補充，從而造成微生物和作物共同爭奪氮元素的局面［7-8］。水稻田的表現為分蘗期水稻苗弱、黃葉、不齊等。為了緩解這一現象早期增施氮肥尤為重要，不但能夠加速秸稈腐解而且能夠保證作物前期氮素需求。筆者在秸稈全量還田的前提下探究增施氮肥對旱改水田水稻生長的影響，旨在找到合適的氮肥增施用量達到改善耕地質量目的，同時為旱改水田水稻高產栽培技術提供理論支持。

1材料與方法

1.1試驗材料

選用華南地區傳統種植的優質早晚兼用秈型常規水稻馬壩油占為材料，供試氮肥為普通尿素，含氮量46%。

1.2試驗設計

試驗于2021年秋季在賀州市八步區信都鎮獅峰村耕地提質改造（旱改水）項目基地進行，試驗地為砂壤土，春季種植水稻。秋季水稻種植前要求單位面積水稻秸稈全量還田，秸稈機械粉碎處理長度控制在10 cm左右，收割完成后人工挑均勻秸稈使其覆蓋整個田塊，提前做好小區，田埂用塑料薄膜覆蓋，兩側踩實防止小區間漏水漏肥。翻耕前每個小區均勻撒施等量的緩釋三元（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）復合肥600 kg/hm2（常規用量為750 kg/hm2）和增施不等量的尿素，采用小型耕地機械一同翻入土中灌水腐熟10 d。設置4個尿素增施梯度分別為75、150、225、300 kg/hm2，記為T1、T2、T3、T4，以不增施尿素為對照，記為CK。采用隨機區組設計，重復3次，共15個小區，每個小區面積為60 m2，長15 m、寬4 m。水稻株行距為12 cm×30 cm，7月20日播種，11月10日收獲，每穴單株種植，肥料一次性施入，后期無追肥，田間管理參照大田生產。

1.3測定指標與方法

1.3.1植株形態指標。

在分蘗期、拔節期、抽穗期、成熟期每個小區取生長較為一致的水稻植株10穴，測定水稻株高，利用葉面積掃描儀測定全株葉片面積，計算出葉面積指數。

1.3.2葉片生理指標。

在分蘗期、拔節期、抽穗期、成熟期天氣晴朗的08：00左右，每個小區取生長較為一致的完全舒展的水稻植株劍葉20片，放入冰盒中帶回實驗室后放入-80 ℃超低溫冰箱冷藏，測定水稻葉片過氧化物酶活性［9］和丙二醛含量［10］。

1.3.3測產、考種。

測產采用5點取樣法，每個點2 m2數有效穗數，成熟期每個小區取10穴帶回實驗室自然晾干數每穗粒數、計算結實率、測定千粒重，每個小區水稻全部收獲晾干后稱重。

1.3.4品質指標。

將收獲后晾干的稻谷儲藏90 d脫殼，利用近紅外谷物分析儀（FOSS Infratec TM 1241 Grain Analyzer）測定糙米率、精米率、整精米率、蛋白質、直鏈淀粉、堊白度。

1.4數據分析

利用Office 365軟件進行數據整理和制表、制圖，SPSS 26.0軟件對數據進行統計分析，采用最小顯著差異法（LSD）在 5% 顯著水平下進行方差分析（用小寫字母表示）。

2結果與分析

2.1秸稈全量還田增施氮肥對旱改水田水稻植株形態特征的影響

圖1表明，隨著生育期的推進水稻株高逐步增加，4個時期均以T4處理顯著高于其他處理，CK處理的株高最矮。在分蘗期CK、T1處理間差異不顯著；在分蘗期和拔節期T2、T3處理間差異不顯著，但顯著高于CK和T1處理；抽穗期和成熟期各處理株高變化規律基本一致，相互間比較差異達顯著水平；成熟期T1、T2、T3、T4處理與CK相比較株高增加了3.46%、8.22%、8.92%、14.14%。圖2表明，水稻葉面積指數在全生育期呈先上升后下降的趨勢，在抽穗期達到最高，4個時期中均以T4處理顯著高于其他處理，且T2、T3處理間差異不顯著。在分蘗期CK、T1處理間差異不顯著；后3個時期各處理水稻葉面積指數變化規律一致；成熟期T1、T2、T3、T4處理與CK相比較葉面積指數增加了6.07%、14.97%、16.27%、22.34%。

2.2秸稈全量還田增施氮肥對旱改水田水稻葉片過氧化物酶活性的影響

圖3表明，水稻葉片過氧化物酶（POD）活性在4個生育期呈先上升后下降的趨勢，抽穗期POD活性最強，成熟期POD活性最弱，除拔節期外T3處理顯著高于其他處理。在分蘗期各處理間差異達顯著水平；拔節期T2和T3處理，T1和T4處理間比較差異不顯著；抽穗期和成熟期各處理POD活性變化規律基本一致，T1、CK處理間差異顯著；成熟期T1、T2、T3、T4處理與CK相比較POD活性增加了5.20%、13.15%、16.97%、6.87%。

2.3秸稈全量還田增施氮肥對旱改水田水稻葉片丙二醛含量的影響

圖4表明，水稻葉片丙二醛（MDA）含量全生育期中成熟期達到最高，CK處理MDA含量顯著高于其他處理。分蘗期T2、T3處理顯著低于其他處理，T1、T4處理間差異不顯著；拔節期和抽穗期T3處理顯著低于其他處理，T1、T2處理間差異不顯著，但顯著低于CK和T4處理；成熟期T1、T4處理間差異不顯著但顯著高于T2、T3，成熟期T1、T2、T3、T4處理與CK相比較MDA含量下降了3.79%、4.47%、8.92%、4.79%。

2.4秸稈全量還田增施氮肥對旱改水田水稻產量構成的影響

表1表明，單位面積有效穗數T2、T3處理間差異不顯著但顯著高于其他處理，CK處理顯著低于其他處理；每穗總粒數T3處理顯著高于其他處理，T2、T4處理間差異不顯著但顯著高于CK和T1處理；結實率T1、T4處理差異不顯著，T3處理顯著高于其他處理；千粒重各處理有差異但未達顯著水平；產量各處理間差異達顯著水平且均高于CK，實際產量T1、T2、T3、T4處理與CK相比較增加了2.77%、9.39%、13.71%、3.35%。

2.5秸稈全量還田增施氮肥對旱改水田水稻成熟籽粒品質的影響

表2表明，水稻成熟籽粒品質指標糙米率、整精米率均以T3顯著高于其他處理，T1、T2處理間差異不顯著，CK顯著低于其他處理；整精米率T1、T2、T4處理間差異不顯著；蛋白質含量各處理間差異均達顯著水平；直鏈淀粉T2、T3處理間差異不顯著，CK、T1、T4間差異不顯著；堊白度以CK最高，T3處理顯著低于其他處理。

3討論

旱地改水田因土壤理化性質發生改變，稻田淹水土壤從好氧變成厭氧，氧化還原電位降低、pH趨向于中性、土壤中化學元素存在的形態也發生變化，不利于水稻生長，出現水稻穎殼畸形、不揚花結實等現象［11］。為保障糧食安全增加耕地數量，為了穩產高產提高耕地質量，改善土地生產條件勢在必行［12］。針對旱改水土壤貧瘠、酸化等問題，學者利用土壤改良劑（石灰、硅鈣鉀鎂等）和有機肥（綠肥、秸稈、動物腐熟糞便等）改良土壤［13］。隨著研究的深入，秸稈還田作為增加土壤有機質的重要措施且操作簡單大大節約了人力和物力。但楊濱娟等［14］研究表明，秸稈還田后自然腐解較慢水稻很難吸收養分，配合深施氮肥有利于土壤微生物繁殖加快秸稈分解有機質，秸稈還田配施化肥能合理調節土壤溫度，顯著提高土壤微生物的數量與活性，有利于土壤生態環境的改善，土壤微生物也以氮素為營養高效分解秸稈產生有機物質促進水稻生長及品質形成。氮肥是農業生產上使用量最大的肥料品種，植物生長離不開氮肥［15］，宮秀杰等［16］認為，秸稈還田配施氮肥能夠增加土壤脲酶、土壤過氧化氫酶和土壤蔗糖酶活性。因此保證田間土壤氮素平衡是作物高產優質的關鍵因素之一［17］。隨著氮肥施用量的加大植株的生物量也逐步增加，株高和葉面積指數也逐步提高［18］，營養元素不均衡會對水稻造成養分脅迫，土壤水分、酸堿度等發生變化［19］，植株生理生化也會產生變化，進而導致酶活性降低，細胞過氧化產物增多［20］。氮肥過量水稻植株貪青，營養生長期延長，無效分蘗增多，單位面積有效穗數減少，且水稻中后期病蟲害加劇，結實率下降。土壤氮素含量影響水稻籽粒品質的形成，氮元素是氨基酸的重要組成元素，氨基酸可以通過脫水縮合反應形成蛋白質，且植株體內活性酶具有蛋白質性質，淀粉合成2個關鍵酶分別是ADP-葡聚糖焦磷酸化酶和淀粉合成酶［21］，因此水稻籽粒直鏈淀粉含量和堊白度（胚乳中不透明部分所占比例）也隨著氮肥施用量發生變化。水氮耦合影響源庫分配平衡［22］，秸稈還田早期合理增施氮肥對土壤氮素平衡調節起到非常重要的作用，能夠加速秸稈腐解和營養物質轉化，有利于水稻吸收利用，在生產中是很重要的高產栽培技術手段。

4結論

旱改水田塊前茬水稻收獲時秸稈機械同步粉碎全量還田，土地翻耕前減量施用復合肥增施氮肥對水稻生長有影響，隨著氮肥增施量的增加，水稻生長4個時期株高和葉面積也增加，葉片過氧化物酶活性先增加后下降，葉片丙二醛含量先下降后上升。合理增施氮肥能夠提高水稻單位面積有效穗數、每穗粒數、結實率，能夠具有增產的作用，且水稻籽粒蛋白質含量提高，堊白度降低具有提高水稻品質的作用。在旱改水田塊秸稈全量還田早期以增施225 kg/hm2尿素最佳，有利于水稻生長和產量及品質的提高。

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