矿质生物肥和秸秆还田耦合技术对水稻产量的影响_孙思淼.pdf

黑龙江农业科学 （）：孙思淼，王晓军，高洪生 矿质生物肥和秸秆还田耦合技术对水稻产量的影响 黑龙江农业科学，（）：矿质生物肥和秸秆还田耦合技术对水稻产量的影响孙思淼，王晓军，高洪生（黑龙江省肥料工程技术研究中心 黑龙江省黑土保护利用研究院 农业农村部东北平原农业环境重点实验室，黑龙江 哈尔滨 ）摘要：为改善农业用地品质，促进作物生长及农业可持续发展，针对黑龙江省不同积温带特点，选用不同矿质生物肥施用模式，对不同积温带水稻生产区水稻的生物学特性、产量及构成因子等指标进行分析。结果表明：当矿质生物肥水平设置为优菌沃能 、生物活性硅 、硫酸锌 时，水稻生长及产量促进作用最显著。在黑龙江省三个积温带水稻主产区施用矿质生物肥和秸秆还田耦合技术，均在不同程度上提高了产量，第一积温带水稻增产率在 之间，第二积温带水稻增产率在 之间，第三积温带水稻增产率在 之间。建议进行秸秆还田的同时增施生物菌肥和微肥，可对土壤质量改良起到积极作用，同时增加水稻产量。关键词：生物菌肥；微肥；秸秆还田收稿日期：基金项目：黑龙江省应用技术研究与开发计划项目（）。第一作者：孙思淼（），女，硕士，研究实习员，从事修复生态学研究。：。通信作者：高洪生（），男，硕士，研究员，从事农业废弃物资源化利用研究。：。“民为国基，谷为民命”。粮食安全是国家安全的重要基础，保障粮食安全，一直是我国治国安邦的首要任务。全国现代农业发展规划“十二五”规划中提出“树立绿色、低碳发展理念，不断增强农业可持续发展能力”“鼓励使用生物农药、高效低毒低残留农药和有机肥料”等。为满足农业可持续发展的新形势，生产中可采用矿质生物肥替代部分化学肥料。水稻（）是中国最重要的粮食作物之一，全国约的人口均以水稻为主食。提高水稻产量对我国粮食安全具有重要意义。水稻的产量和品质除了受遗传特性影响外，同时也受到肥料的影响。为了提高产量，过多的肥料被应用于农业生产中。据统计，年我国的肥料使用量约达到 亿。但是化学肥料施用不合理会导致土壤板结、酸化、土壤微生物多样性减少等一系列环境问题，进而影响作物的品质和产量。因此实现水稻生产中肥料的高效利用对粮食安全和环境安全具有重要的现实意义。针对水田化肥单一持续过量施用、土壤肥力持续下降、土壤理化性质持续变差、稻草秸秆禁烧难等问题，应广泛开展高效生物菌肥、微肥研发，秸秆还田技术研究以及矿质生物肥和秸秆还田耦合技术研究。矿质生物肥在水稻生产中应用广泛，对水稻增产具有重要促进作用。矿质生物肥是由多种有益微生物经发酵而来的生物性肥料，特定的矿质生物肥具有改善根际微环境，提高土壤养分含量，促进根系生长等多种特性。矿质生物肥含有多种微量元素，当土壤中微量元素无法满足作物需求时，就会出现生长缓慢、品质差、产量低的现象。施用矿质生物肥有利于土壤中微生物的生长和繁殖，同时促进作物生长发育，有利于发挥土壤潜在肥力。农田土壤有机碳的净固存量取决于土壤中有机物质腐殖化过程和矿质化过程之间的平衡，增加外源有机物料的投入是提高土壤碳固存的重要手段。秸秆占作物生物总量的 左右，黑土区广泛分布的耕地产出了大量秸秆，黑龙江省每年产出的秸秆约 亿。作物秸秆是农田土壤重要的碳源之一，实行秸秆还田有利于农田土壤的碳固持。本试验主要对不同积温带的水稻各生育期需肥规律，筛选矿质生物肥优化配方，构建水稻秸秆还田无机矿物生物平衡施肥技术模式，为推动优质水稻施肥标准建设，满足优质稻米生产的品质要求并促进水稻产业绿色发展提供理论依据。材料与方法 材料供试水 稻 品 种 为 香 号、龙 洋 和 天 隆粳 。供试肥料选择 红万稼基肥（黑龙江农业科学期 ）、红 万 稼 返 青 分 蘖 肥（）、红 万 稼 穗 肥（，黑龙江省秋然米业有限公司）、多肽尿素（谷聚丰）、磷酸二铵（宏福）、氯化钾、硫酸锌颗粒、生物活性硅（有效活菌数 亿、，、，黑龙江省硕磊农业科技发展有限公司）、优菌沃能（有效活菌数 亿，雷邦斯生物技术（北京）有限公司）。方法 矿质生物肥筛选试验试验采用大区对比设计，于 年月在哈尔滨市方正县秋然米业稻作园（，）进行，试验地位于松花江中游南岸，属于黑龙江省第二积温带水稻生产区，寒温带大陆性季风气候。土壤类型为草甸黑土型水稻土，肥力中等。试验设个处理，具体如表所示，次重复，随机区组排列。表不同处理试验养分用量处理常规施肥 （）其他成分（）基肥 追肥返青分蘖肥 返青分蘖肥穗肥 调节肥 基肥 优菌 沃能 追肥返青肥 调节肥 基肥 优菌 沃能 追肥返青肥 硫酸锌 调节肥 基肥 优菌 沃能 追肥返青肥 生物活性硅 调节肥 硫酸锌 基肥 生物活性硅 追肥返青肥 调节肥 基肥 生物活性硅 追肥返青肥 硫酸锌 调节肥 基肥 优菌 沃能 追肥返青肥 生物活性硅 调节肥 硫酸锌 供试水稻品种为香号，育秧、稻田整地以及插秧同当地常规。基肥整地前施用，返青肥插秧后施用，调节肥孕穗前施用。稻田水分管理、病虫草害防治以及收获同当地常规。在水稻孕穗期，对水稻进行田间调查。于月 日进行水稻生物学性状调查，月日收获。田间试验 年月分别在位于黑龙江省第一积温带的哈尔滨市阿城区、第二积温带的哈尔滨市方正县、第三积温带的哈尔滨市通河县。阿城区试验点位于金水河农业园区，土壤类型为黑土，供试水稻品种为龙洋；方正县试验点位于秋然米业稻作园，土壤类型为草甸土，供试水稻品种为天隆粳 ；通河县试验点位于乌鸦泡镇柞树村，土壤类型为黑土，供试水稻品种为天隆粳 。采用大区对比设计，设个处理，顺序排列。筛选矿质生物肥：优菌 沃能 、生物活性硅 、硫酸锌 。：水稻专用肥（：）（第二积温带为：），追尿素 ；：常规矿质生物肥（返青肥、穗肥各 ）；：常规矿质生物肥（返青肥 ）；：常规矿质生物肥（返青肥 ）；：常规矿质生物肥（返青肥 ）。试验采用秸秆全量还田，粳稻育秧、稻田整地以及粳稻插秧同当地常规。基肥整地前施用，返青肥插秧后施用，调节肥孕穗前施用。稻田水分管理、病虫草害防治以及收获同当地常规。在水稻孕穗期，对水稻进行田间调查。于月 日进行水稻生物学性状调查，月日收获。测定项目及方法植株收获后用米尺测定株高和根长，记录分蘖数，考种。取倒一叶利用日本叶绿素快速测定仪（）测定叶绿素，并测定叶面积和长宽比。自来水反复清洗整个植株，用滤纸吸干表面水分，使用电子天平分别测定地上部、根部的鲜重和干重。每个处理随机选择穴。数据分析利用 和 软件对数据进行统计分析和图表处理。用 新复极差法进行样本间差异显著性检验。期孙思淼等：矿质生物肥和秸秆还田耦合技术对水稻产量的影响结果与分析 矿质生物肥筛选试验结果 不同施肥处理对水稻生物学特性的影响由表可知，孕穗期各施肥处理的水稻株高均高于 处理，增加幅度在 之间，其中 、处理株高显著高于 、和 处理。各施肥处理叶绿素值均高于 处理，增加幅度在 之间，和 处理显著高于其他处理。和 处理的叶面积显著高于其他处理。处理的叶片长宽比值最高，与除 之外的其他处理达到显著水平，其中各施肥处理间差异不显著。和 处理地上部鲜重显著高于其他处理。和 处理根鲜重显著高于其他处理。处理地上部干重和根干重均显著高于其他处理。综合上述结果可见，、处理的水稻生长表现良好，说明在水稻栽培生产中增施菌肥、生物活性硅、硫酸锌能促进水稻生长，矿质生物肥能在不同程度上改变其生长性状和生物量，进而促进水稻光合作用和养分运移。表不同施肥处理对水稻生物学特性的影响处理株高 分蘖数（个穴）叶绿素值叶面积 长宽比地上部鲜重根鲜重地上部干重根干重 注：不同小写字母表示处理间在.水平差异显著。下同。不同施肥处理对水稻产量及相关性状的影响由表可知，收获时 处理株高最高，显著高于其他处理。分蘖数、穗长、单穗粒重和千粒重在各处理之间无显著差异。处理空瘪率高达 ，与、和 处理有显著差异。与 处理对比，各施肥处理均提高了水稻产量，增产幅度在 之间。矿质生物肥可能通过对穗长、单穗粒重和千粒重的调控以达到增产的效果。综上所述，处理产量最高，达到 ，其次是、处理，处理最低，仅为 ，各施肥处理均呈现不同程度的增产现象，表明矿质生物肥在提高水稻产量上肥效显著且稳定。因此，将 处理矿质生物肥用于后续试验。表不同施肥处理对水稻产量及产量构成因素的影响处理株高 分蘖数（个穴）穗长 空瘪率单穗粒重千粒重产量（）增产率 田间试验结果 矿质生物肥不同施用量对水稻生物学特性的影响由表可知，在阿城的田间试验结果表明，与 处理对比，处理孕穗期株高均显著低于 处理，各施肥处理间差异不显著；在分蘖数方面，、和 处理均高于 处理，增加幅度在 之间，与 处理间差异显著。在叶绿素值方面，和 处理显 著 高于 处理，分 别增加 了 和 ，其中 与 处理间差异显著。与 处理对比，处理根鲜重均显著高于 处理，增加幅度在 之间，其中 与 处理间差异显著。地上部鲜重、地上部干重和根长各处理之间差异均不显著，但 处理均高于 处理。处理的根干重处理间差异不显著，但均显著高于 。结果表明，和 处理对水稻生物学特性均有促进作用，但促进作用存在细微差异。黑龙江农业科学期在方正的田间试验结果表明，与 处理对比，处理株高、地上部鲜重、根鲜重和地上部干重均显著高于 处理；分蘖数、叶绿素值、根干重和根长各处理之间差异均不显著，但 处理均高于 处理。结果表明，各施肥处理均不同程度上改良了水稻生物学特性。在通河的田间试验结果表明，与 处理对比，各处理株高、分蘖数、叶绿素值和根长均不显著；处理的地上部鲜重均高于 处理，其中 处理显著高于 ，增加了 。处理的根鲜重均高于 处理，其中、和 处理显著高于 ，增加幅度在 之间。处理的地上部干重均显著高于 处理。处理的根干重均高于 处理，其中 、和 处理显著高于 ，与 处理显著高于。结果表明，施用适量的矿质生物肥可以显著提高水稻生物量，且 处理尤为突出。可见，个积温带的最适宜施肥量有所差异，但差异不显著，试验趋势大致相同，表现为在水稻不同生育期施用矿质生物肥均能有效促进水稻生长发育，水稻根系发达，利于养分运移。表矿质生物肥（）不同施用量对水稻生物学特性的影响地点处理株高 分蘖数（个穴）叶绿素值地上部鲜重根鲜重地上部干重根干重根长 阿城 方正 通河 注：同一地点同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著（）。下同。矿质生物肥不同施用量对水稻产量及产量构成因子的影响由表可知，阿城的考种结果表明，各处理分蘖数、穗长、单穗粒重、千粒重差异不显著。在成熟期株高方面，处理显著高于 处理，增加幅度在 之间。处理籽粒空瘪率与 处理无显著差异。各处理水稻产量在 之间。与 处理对比，处理均有不同程度的增产现象，增产率在 之间，表现为 ，处理增产率最高。方正的考种结果表明，各处理株高、分蘖数、空瘪率和单穗粒重差异不显著。在千粒重方面，和 处 理显 著 高于 处理，分 别增加 了 和 。各处理水稻产量在 之间。与 处理对比，处理 均 有 不 同 程 度 的 增 产 现 象，增 产 率 在 之间，表现为 ，处理增产率最高。通河的考种结果表明，各处理分蘖数、穗长、空瘪率和单穗粒重差异不显著。在株高方面，处理为最大值，与 处理差异显著。在千粒重方面，处理为最大值，高达 ，与 和 处理差异显著。各处理水稻产量在 之间。与 处理对比，处理 均 有 不 同 程 度 的 增 产 现 象，增 产 率 在 之间，表现为 ，处理增产率最高。可见，水稻秸秆还田无机矿物生物平衡施肥技术对提高稻米千粒重的效果明显，这也是增加稻米产量的重要原因之一。因此该技术对水稻产量的构成起到促进作用。期孙思淼等：矿质生物肥和秸秆还田耦合技术对水稻产量的影响表矿质生物肥（）不同施用量对水稻产量及产量构成因子的影响地点处理株高 分蘖数（个穴）穗长 空瘪率单穗粒重千粒重产量（）增产率阿城 方正 通河 讨论菌肥施用量和土壤质量状况是影响水稻高效群体质量构建和产量的重要调控因素。该研究结果表明，与常规施肥对比，配施矿质生物肥能够提高水稻产量，这与吴云艳等 和陈书强等 的研究结果相似。增施生物菌肥和微肥能显著提高水稻产量，可能与以下因素有关：（）微量营养元素加高了水稻缺素短板，平衡了微量营养元素与氮、磷、钾之间的关系，改