稻草全量还田对水稻生长特性及稻米品质的影响

王苏影，吴建富，黄 山，熊清云，谭雪明，石庆华，潘晓华

(1.江西农业大学 双季稻现代化生产协同创新中心/作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室/江西省作物生理生态与遗传育种重点实验室，江西 南昌 330045；2.南昌市农业科学院 粮油作物研究所，江西 南昌 330045)

稻草含有大量氮、磷、钾等矿质营养元素，稻草还田既可避免稻草焚烧所带来的环境污染，又可作为良好的有机肥源，对提高土壤有机质含量，改良土壤、培肥地力，尤其是对缓解氮、磷、钾比例失调，提高农作物产量和品质，降低农业生产成本有重要作用[1]。近年来，随着中国绿色、优质、高效、健康、环保的新型农业和资源节约型、环境友好型社会以及农业机械化的快速发展，促进了稻草资源化利用，截止到2017年，我国秸秆资源化利用率达到80%以上，对促进我国生态文明建设和农业部提出的到2020年实现化肥零增长的目标具有重要的作用。

多年以来，国内外农业科技工作者对稻草还田方式[2-3]、培肥土壤[4-6]、生长发育及产量效应[7-10]等方面进行了大量的研究，取得了很多成就。但是有关稻草全量还田对抛栽双季稻产量及品质的研究还不多见[11]。本文研究了稻草还田与施肥对双季抛栽水稻生长发育及稻米品质的影响，旨在直观表现出稻草还田对双季稻的产量效应及生长效应，以便为稻草还田的后续研究提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 供试材料

试验于2013年在江西省进贤县温圳镇杨溪村进行，供试土壤基本理化性质为:有机质35.27 g/kg，全氮1.71 g/kg，碱解氮128.3 mg/kg，速效钾128.7 mg/kg，有效磷25.12 mg/kg，pH5.62。杂交早稻供试品种为淦鑫203(生育期为114 d)、陆两优996(生育期为110 d)，杂交晚稻供试品种为淦鑫688(生育期为124 d)、五丰优T025(生育期为112 d)。

1.2 试验设计

试验设4个处理：SF0：稻草全量还田，不施化肥;S0F0：稻草不还田，不施化肥；SF：稻草全量还田，施用化肥；S0F：稻草不还田，施用化肥。

采用裂区设计，稻草还田方式处理为主区，品种为副区，施化肥处理的肥料运筹相同，其中氮肥(N)用量为150 kg/hm2，按基蘖肥∶穗肥=6∶4施用；钾肥(K2O)用量为150 kg/hm2，按蘖肥∶穗肥=7∶3；磷肥(P2O5)用量为60 kg/hm2，全部作基肥施用。

每处理小区面积为30 m2，3次重复，随机区组排列，主区间作土埂，用塑料薄膜覆盖，以防串水串肥。用434孔塑盘育秧，栽插方式为点抛，抛栽密度为3×105蔸/hm2，基本苗为 6×105株/hm2。早稻3月25日播种，4月28日抛栽；晚稻6月30日播种，7月20日抛栽。其它管理措施基本一致。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 分蘖动态 移栽后7 d开始，每处理定点20蔸，每5 d定时记载1次，直到抽穗期。

1.3.2 颖花分化与退化 在稻穗抽出剑叶叶鞘2/3左右时，按平均分蘖数选取有代表性的稻株3株，按照松岛省三痕迹法[12]分别考察所有稻穗的一次枝梗、二次枝梗和颖花的退化和分化情况。

1.3.3 产量及产量构成 在成熟期对小区进行实割测产。在收割前，每个小区调查50蔸的有效穗，按平均数法取5蔸进行考种。

1.3.4 稻米品质 送农业部食品质量监督检验测试中心(武汉)测定。

1.4 数据处理

用Excel 2007进行数据处理和DPS 7.05进行统计分析，利用Duncan新复极差法(LSR)进行显著性检验，显著性水平设定为α=0.05。

2 结果与分析

2.1 稻草还田对双季早、晚稻产量及其构成因素的影响

由表1可以看出，相同施肥条件下，稻草全量还田处理早、晚稻产量均高于稻草不还田处理。相同稻草还田条件下，施肥处理较不施肥处理能显著增加产量，稻草全量还田，淦鑫203、陆两优996、五丰优T025和淦鑫688产量增幅分别为131.10%、109.52%、65.66%和56.69%；稻草不还田，产量增幅分别为135.93%、111.02%、72.72%和66.53%。

表1 稻草全量还田对双季水稻产量及其构成因素的影响Tab.1 Effects of total straw incorporation on grain yield and its components

同一列中不同小写字母表示差异达5%，下同
Values followed by different lowercase letters in same column mean significant different at 5% level,respectively,same as follows

从产量构成因素(表1)来看，相同施肥条件下，稻草全量还田能增加早、晚稻单位面积有效穗数，但处理间差异均不显著；相同稻草还田条件下，施肥处理较不施肥处理能显著增加单位面积有效穗数，稻草全量还田，淦鑫203、陆两优996、五丰优T025和淦鑫688增幅分别为105.45%、90.41%、46.78%和17.55%；稻草不还田，增幅分别为100.16%、91.33%、44.59%和25.59%。相同施肥条件下，稻草全量还田与不还田处理穗粒数差异不显著。相同稻草还田条件下，施肥比不施肥能明显增加穗粒数，稻草全量还田，淦鑫203、陆两优996、五丰优T025和淦鑫688增幅分别为29.31%、26.50%、23.34%和44.06%；稻草不还田，增幅分别为31.77%、29.47%、24.46%和45.55%。除陆两优996无肥处理显著高于施肥处理外，其余供试品种处理间结实率差异均不显著。早、晚稻各处理间千粒质量差异不显著。

2.2 稻草还田对双季早、晚稻分蘖动态的影响

从图1可以看出，早、晚稻品种间分蘖动态的变化规律是一致的，都呈先增加后减少的趋势，无论稻草还田与否，施肥处理的分蘖数明显高于不施肥处理。淦鑫203、陆两优996、五丰优T025 3个品种SF处理分蘖数在整个分蘖期都为最高，而淦鑫688的分蘖数以S0F最高，这可能是由于不同品种的品种、需肥特性不同造成的。

图1 稻草还田对早晚稻分蘖动态的影响Fig.1 Effect of rice total straw incorporation on tiller dynamic of early and late rice

2.3 稻草全量还田对干物质生产的影响

表2表明，相同稻草还田条件下，早、晚稻不同生育阶段干物质积累量均是施肥处理大于不施肥处理。相同施肥条件下，抽穗前，早、晚稻不同生育阶段干物质积累量均表现为稻草还田处理大于不还田处理；抽穗后陆两优996和淦鑫688干物质积累量均是稻草还田处理大于不还田处理，淦鑫203干物质积累量则刚好相反，而五丰优T025不施肥时稻草全量还田处理干物质积累量小于不还田处理，施肥时则大于不还田处理。

相关分析表明，水稻生物产量和稻谷产量呈极显著相关，淦鑫203、陆两优996、五丰优T025和淦鑫688的相关系数分别为0.998 2**、0.953 5**、0.997 3**和0.996 8**。

表2 稻草全量还田对早、晚稻干物质积累的影响Tab.2 Effects of total straw incorporation on dry matter accumulation of early and late rice

表3 稻草全量还田对颖花分化退化的影响Tab.3 Effects of total straw incorporation on spikelet differentiation and degeneration

DPB:一次枝梗分化数；DSB:二次枝梗分化数；DS:颖花分化数；RPB:一次枝梗退化数；RSB:二次枝梗退化数；RS:颖花退化数；PRPB:一次枝梗退化率(%)；PRSB:二次枝梗退化率(%)；PRS:颖花退化率(%)；SPB:一次枝梗现存数；SSB:二次枝梗现存数；SS:单穗颖花现存数
DPB:Differentiated primary branches;DSB:Differentiated secondary branches;DS:Differentiated spikelets;RPB:Retrograded primary branches;RSB:Retrograded secondary branches;RS:Retrograded spikelets;PRPB:Percentage of retrograded primary branches;PRSB:Percentage of retrograded secondary branches;PRS:Percentage of retrograded spikelets;SPB:Survived primary branches;SSB:Survived secondary branches;SS:survived spikelets

2.4 稻草全量还田对早、晚稻颖花分化的影响

由表3可以看出，早、晚稻一次枝梗分化数均以SF最多，S0F0最少。相同施肥条件下，稻草全量还田比不还田一次枝梗分化数多；不施肥处理的一次枝梗基本没有退化。相关分析表明，一次枝梗现存数与分化数、二次枝梗现存数与分化数、颖花现存数与分化数均呈极显著正相关，相关系数分别为0.994 8**、0.987 1**和1.00**。

早、晚稻二次枝梗分化数均以SF最多。施肥比不施肥二次枝梗分化数多，尤其以早稻差异更明显。除淦鑫203外，相同施肥条件下，稻草全量还田比不还田二次枝梗分化数多。不施肥，早、晚稻稻草还田均比不还田处理二次枝梗退化率高；施肥时，晚稻稻草还田不还田处理二次枝梗退化率低。早、晚稻颖花分化数均以SF最多，S0F0最少。相同施肥条件下，颖花分化数及退化率均是稻草全量还田处理大于不还田处理。相同稻草还田条件下，早稻颖花分化数及退化率为施肥处理大于不施肥处理，而晚稻则正好相反。相关分析表明(表4)一次枝梗现存数、二次枝梗现存数、颖花现存数与每穗粒数和产量呈显著或极显著正相关，而与水稻结实率呈显著或极显著负相关。

表4 稻穗枝梗、现存颖花与产量及其构成因素的相关分析Tab.4 The correlation analysis of spikelets in rice panicle，survived spikelets，yield and its components

2.5 稻草还田对稻米品质的影响

由表5可以看出，4个品种的出糙率由大到小依次为SF、S0F、SF0和S0F0。相同稻草还田条件下，施肥处理稻谷的出糙率、精米率和整精米率大于不施肥处理；相同施肥条件下，稻草还田处理稻谷的出糙率、整精米率大于不还田处理，精米率则小于不还田处理。4个品种均以SF粒长最长，长/宽比最大。相同稻草还田条件下，施肥处理稻谷的粒长和粒型长宽比大于不施肥处理；相同施肥条件下，稻草还田处理稻谷的粒长和粒型长宽比不小于不还田处理。不施肥时，稻草还田处理稻谷的垩白粒率和垩白度大于不还田处理；施肥时情况刚好相反。相同稻草还田条件下，施肥处理稻谷的直链淀粉含量小于不施肥处理，胶稠度大于或等于不施肥处理；相同施肥条件下，稻草还田处理稻谷的直链淀粉含量小于不还田处理，胶稠度大于或等于不还田处理。各处理的蛋白质含量由大到小依次为SF、S0F、SF0和S0F0。相同稻草还田条件下，施肥处理稻谷的蛋白质含量大于不施肥处理；相同施肥条件下，稻草还田处理稻谷的蛋白质含量大于不还田处理。

可见，稻草全量还田以及施肥能够提高稻谷的加工品质、食味品质、营养品质。

3 讨 论

3.1 稻草全量还田与水稻产量

稻草含有大量的矿质营养元素，稻草还田有利于提高耕作层土壤活性碳含量和碳库管理指数[13]，提高农作物产量和品质[1]。随着水稻机械收割技术及绿色农业的发展，稻草还田已经成为趋势。已有研究表明，稻草还田主要通过增加有效穗数[5]、提高水稻结实率和成穗率[6-7,14-15]增加产量。稻草还田能提高水稻分蘖数、叶面积指数和地上部干物质量、水稻叶片叶绿素的含量，延缓叶片衰老，提高土壤磷钾素与有机质含量，提高水稻光合产物的形成、运转与积累能力，从而显著提高水稻产量[7,16]。

表5 稻草还田对早、晚稻稻米品质的影响Tab.5 Effects of total straw incorporation on rice quality in early and late rice

本研究结果认为，相同施肥条件下，稻草全量还田较不还田能够增加水稻产量和有效穗。相同稻草还田条件下，施肥处理较不施肥处理能显著增加有效穗、穗粒数和产量，稻草全量还田，淦鑫203、陆两优996、五丰优T025和淦鑫688施肥处理较不施肥处理有效穗增幅分别为105.45%、90.41%、46.78%和17.55%，穗粒数增幅分别为29.31%、26.50%、23.34%和44.06%，产量增幅分别为131.10%、109.52%、65.66%和56.69%；稻草不还田，有效穗增幅分别为100.16%、91.33%、44.59%和25.59%，穗粒数增幅分别为31.77%、29.47%、24.46%和45.55%，产量增幅分别为135.93%、111.02%、72.72%和66.53%。无论稻草还田还是不还田，施肥处理的结实率都低于比不施肥处理。这和前人研究结果基本一致[5-7,14-15]。稻草全量还田对早、晚稻生长发育及产量的影响不同，这可能是由于早晚稻生育期的温度等气候条件及稻草还田到移栽的时间长短对稻草腐解及养分释放影响不同造成的。生产上，在稻草全量还田条件下进行双季稻抛栽宜选用生育期较短、早发性好的矮秆品种，以加快立苗和返青，增加抗倒伏能力，进而获得高产。

3.2 稻草还田与颖花分化

成熟时每穗颖花数的多少取决于枝梗、颖花的分化数与退化数之差，前人对颖花形成机理的研究表明，单穗颖花形成数与氮肥运筹、品种特性、环境条件和栽培等因素密切相关[17-26]。

颖花现存数分别主要决定于一次、二次枝梗现存数。李刚华等[30]研究表明，水稻的颖花数不但取决于抽穗期间的干物质积累量，而且还受单位干物质供应颖花能力的影响，颖花量与穗分化期的非结构性碳水化合物(NSC)积累量呈极显著正相关。董明辉等[28]研究表明，麦秸还田下水稻每穗总枝梗分化数及退化数均低于麦秸不还田处理，但每穗总枝梗现存数却显著高于麦秸不还田处理，麦秸还田对二次枝梗和二次颖花的影响大于一次枝梗和一次颖花。

本试验结果表明，早、晚稻一次枝梗分化数、二次枝梗分化数、颖花分化数均以SF最多，S0F0最少；相同施肥条件下，一次枝梗分化、二次枝梗分化数、颖花分化数及退化率均是稻草全量还田大于不还田处理。一次枝梗形成数、二次枝梗形成数、颖花形成数与每穗粒数和产量呈显著或极显著正相关，而与水稻结实率呈显著或极显著负相关，与前人研究结果[30]一致。

3.3 稻草全量还田与稻米品质

有研究表明[8,14,28]，秸秆还田能够降低稻米的垩白米率、垩白度和直链淀粉含量，改善稻米的食味、外观和营养品质。徐春梅等[10]研究表明，稻草覆盖马铃薯茬可明显改善后季水稻的稻米碾磨和外观品质，提高糙米率、精米率、整精米率和直链淀粉含量，降低垩白率、垩白度和蛋白质含量。曾研华等[11]研究认为，稻草全量还田有利于改善稻米加工品质和食味品质，但降低了稻米外观品质和营养品质。

本试验结果表明，4个品种的出糙率、蛋白质含量由大到小依次为SF、S0F、SF0和S0F0。相同稻草还田条件下，施肥处理稻谷的出糙率、精米率、整精米率、粒长、粒型长宽、胶稠度和蛋白质含量、大于或等于不施肥处理；相同施肥条件下，稻草还田处理稻谷的出糙率、精米率、整精米率、粒长、粒型长宽、胶稠度和蛋白质含量大于或等于不还田处理。不施肥时，稻草还田处理稻谷的垩白粒率和垩白度大于不还田处理；施肥时情况刚好相反。

综上，稻草全量还田能够增加水稻产量，提高稻谷的加工品质、食味品质和营养品质，对水稻生产有积极的作用。

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