丘陵地小麦秸秆全量还田对土壤肥力及水稻生长的影响

张志才，陈加银，张永明

（1.金湖县农业技术推广中心，江苏金湖 211600；2.金湖县金北街道农村工作局，江苏金湖 211600）

近20多年来，我国粮食作物生产中有机肥投入量显著减少，土壤肥力主要靠化肥维持。这不仅增加了生产成本，而且导致了土壤有机质含量逐年下降，结构变劣，生产力降低。同时，传统的秸秆焚烧方式不仅浪费了资源，而且污染环境［1］。近年来，国家出台了一系列政策来推进秸秆禁烧禁抛和综合利用工作，取得了显著成效。秸秆还田是最简单、最直接的综合利用方式，目前在农业生产中应用普遍［2］。为了进一步探究丘陵地小麦秸秆全量还田对土壤肥力与水稻生长的影响，特进行了小麦秸秆全量还田对比试验。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验田安排在江苏省金湖县金北街道陈渡村，该地块肥力中等，排灌方便，土壤类型为泥黄土，质地为轻黏，耕层厚度20 cm，土壤有机质含量22.45 g·kg-1、全氮含量1.27 g·kg-1、有效磷含量13.10 mg·kg-1、速效钾含量102.90 mg·kg-1。试验地块前茬作物为小麦，产量水平5 700 kg/hm2。

1.2 供试品种

选用当地主导水稻品种“淮稻5号”。

1.3 试验设计

试验设3 个处理。1）处理A：秸秆全量还田；2）处理B：秸秆全量还田+酵素菌腐熟剂（淮安市大华生物制品厂生产）；3）处理C：CK（秸秆未还田）。小区面积100 m2，小区间筑埂相隔并包裹塑料薄膜。随机区组排列，重复3次。

处理A和处理B在小麦收获时留茬高度小于10 cm，将小麦秸秆机械切碎至8～10 cm，人工辅助匀撒田间（其中处理B 随后撒施酵素菌腐熟剂），再灌深5 cm 左右的水层泡田，持续时间约50 h，后降低水位旋耕作业，旋耕深度大于12 cm。处理C 在机械收割时未进行切碎，收割后人工清出田间小麦秸秆，留茬高度小于10 cm，其他灌水泡田、耕前放水、旋耕作业等措施与处理A相同。

1.4 田间管理

水稻采用工厂化育秧，2020 年5 月24 日播种，每公顷大田的育秧软盘为330 只，每盘播芽谷130 g，6月12日机插，机插密度采用行距30 cm、株距13.1 cm。基肥移栽前2 d 施用，分蘖肥移栽后7 d 施用，穗肥促保兼顾，叶龄余数2.0 叶时1 次施用。采用深水活棵，浅水分蘖，中期搁田，扬花期建立浅水层，灌浆期干湿交替。病虫防治严格按照植保部门要求进行。

1.5 调查内容及方法

大田生长期间，试验各小区定点10穴，进行苗情考查，每隔5～10 d调查1次，主要考查叶龄和茎蘖动态，成熟前考查植株性状、穗粒结构和产量结果。移栽前和收获后分别取样测定土壤理化性状，其中：土壤容重和孔隙度采用环刀法，有机质采用重铬酸钾容量法测定，全氮采用半微量开氏法测定，速效氮采用碱解扩散法测定，速效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定，速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定［3］。

2 结果与分析

2.1 秸秆还田对土壤理化性状的影响

秸秆还田后经过微生物发酵形成腐植酸钙和腐植酸镁，促进了土壤中微生物的活性和养分的分解利用，改善了土壤团粒结构，降低了土壤容重［4］。秸秆未还田区的土壤容重从1.21 g·cm-3增加到1.24 g·cm-3，而秸秆还田区的平均土壤容重降低至1.19 g·cm-3，秸秆还田区较秸秆未还田区的土壤容重低0.05 g·cm-3；秸秆还田区的平均土壤孔隙度由45.82% 增加到47.76%，秸秆未还田区的土壤孔隙度降低到45.32%，秸秆还田区较秸秆未还田区的土壤孔隙度高2.44 个百分点；秸秆还田区土壤的平均有机质含量由22.45 g·kg-1提高至23.94 g·kg-1，秸秆未还田区土壤的平均有机质含量下降至22.11 g·kg-1，秸秆还田区较秸秆未还田区高1.83 g·kg-1；秸秆还田区土壤的全氮、碱解氮、速效磷、速效钾的平均含量较未还田区分别高0.12 g·kg-1、8.71 mg·kg-1、1.45 mg·kg-1、10.7 mg·kg-1，特别是速效钾增幅较大，原因可能是小麦秸秆中含钾量丰富，秸秆腐解后提高了土壤的速效钾含量（见表1）。

表1 秸秆还田对土壤理化性状的影响

2.2 秸秆还田对水稻茎蘖动态的影响

秸秆在腐解过程中与水稻争肥明显，一定程度地导致水稻前期生长受抑［5］。根据定点苗情考查，秸秆还田区的叶龄进程较未还田区慢0.2～0.6 叶，秸秆还田区前期茎蘖数也较未还田区少，尤其在移栽后20～30 d 秸秆还田区的茎蘖数增长较为缓慢，致使高峰苗数明显低于未还田区。6月23日、7月3日、7月8日、7 月13 日、7 月21 日秸秆还田区的平均叶龄分别比未还田区分别少0.3 叶、0.4 叶、0.5 叶、0.6 叶、0.3 叶，平均总茎蘖数分别比未还田区少5.7、43.6、61.3、42.1、18.8 万个/公顷。但随着秸秆腐解过程的完成，不断释放的营养物质在水稻生长中后期开始发挥作用，促进了分蘖的提高与稳定。从7 月28 日开始，处理A、处理B 的总茎蘖数均比对照多，7月28日、8月4 日、8 月11 日秸秆还田区的平均总茎蘖数分别比未还田区多4.2、26.2、40.5 万个/公顷。从8 月4—11 日茎蘖的日消亡量来比较，秸秆还田区的平均日消亡量为7.7 万个/公顷，未还田区为9.6 万个/公顷。7 月21日后各处理的总茎蘖数均呈下降趋势，但是秸秆还田区的总茎蘖数下降速度较未还田区明显缓慢［6］，这为秸秆还田区最终获得较高的有效穗数奠定了基础（见表2）。

表2 秸秆还田对水稻茎蘖动态的影响

2.3 秸秆还田对水稻植株性状的影响

由表3 可知，秸秆还田区水稻的株高、穗长、最后3 张功能叶的长、宽均较未还田区有所增加。秸秆还田区的平均株高为97.58 cm，比未还田区增1.84 cm，其中处理B 的株高98.46 cm，比对照高2.72 cm；秸秆还田区的平均穗长为15.29 cm，比未还田区增0.36 cm，其中处理B 的穗长15.58 cm，比对照长0.65 cm；秸秆还田区的第4、5、6 节间平均长度分别为15.36、19.82、28.28 cm，分别较未还田区长0.15、1.47、1.85 cm；秸秆还田区的剑叶、倒2 叶、倒3 叶的平均长度分别为23.87、34.49、39.00 cm，分别较未还田区长3.83、4.25、4.74 cm。秸秆还田区的剑叶、倒2 叶平均宽度分别为1.75、1.68 cm，分别较未还田区宽0.23、0.16 cm。秸秆还田区的株高、穗长、最后3 张功能叶长宽的增加，可能是因为秸秆后期腐解，释放养分后土壤肥力增加所致。

表3 秸秆还田对水稻植株性状的影响 单位：cm

2.4 秸秆还田对水稻产量构成因素的影响

由表4 可知，秸秆还田区的平均有效穗数为339.6万穗/公顷，比未还田区高10.4 万穗/公顷；秸秆还田区的每穗总粒数平均为124.7 粒，比未还田区多5.3粒，其中以处理B最高，为125.8粒，较对照多6.4粒；秸秆还田区的结实率平均为94.5%，较未还田区高2.0个百分点；秸秆还田区的千粒重平均为27.4 g，较未还田区高0.4 g；秸秆还田区的理论产量平均为10 961.3 kg/hm2，较未还田区高1 144.5 kg/hm2，其中处理B 理论产量最高，为11 170.0 kg/hm2，较对照高1 353.2 kg/hm2；秸秆还田区的实收产量平均为9 916.7 kg/hm2，较未还田区高1 026.4 kg/hm2，增产11.5%，其中处理B 实收产量最高，为10 129.8 kg/hm2，较对照高1 239.5 kg/hm2，增产13.9%。

表4 秸秆还田对产量构成因素的影响

3 结论

1）秸秆还田可促进土壤中微生物的活性和养分的分解利用，改善土壤结构，增加孔隙度，增强通透性，降低土壤容重，提高土壤的营养元素和有机质含量。

2）小麦秸秆全量还田在水稻生育前期会抑制水稻生长，发苗较未还田的迟缓；但秸秆还田在水稻生长中后期，腐解秸秆释放营养物质，延缓中后期水稻分蘖的衰亡，促进水稻的生长。

3）小麦秸秆全量还田能有效地提高水稻的成穗数、每穗总粒数、结实率和千粒重，对水稻有显著的增产作用。