稻草全量还田下化肥运筹对土壤肥力和水稻产量的影响.pdf

湖南农业科学（HUNAN AGRICULTURAL SCIENCES）2023 年 7 月54-土壤肥料 资源环境湖南农业科学（HUNAN AGRICULTURAL SCIENCES）引用格式：石宇，彭华，王静，等.稻草全量还田下化肥运筹对土壤肥力和水稻产量的影响 J.湖南农业科学，2023（7）：54-56.DOI:DOI:10.16498/ki.hnnykx.2023.007.0102023（7）：54-56稻草还田是人类对自然生态系统物质循环过程的模拟，是秸秆资源再利用的重要途径1-2。我国秸秆资源丰富，其中稻草约占 1/4，稻草中含有大量的氮、磷、钾、硅等矿质营养元素和有机碳，还有丰富的微量元素3-4。大量研究表明，稻草还田腐解后能增加土壤有机质的积累，改变土壤腐殖质组成和特征，缓解土壤氮、磷、钾肥比例失调，弥补磷、钾肥的不足，还能增强微生物活性，对提升地力、改善土壤环境、促进作物生长发育和提高作物产量有十分重要的意义5。但是，不同区域不同熟制下，稻草还田能替代多少化肥用量，稻田土壤环境对长期、短期还田的响应生态过程及机制等仍是当前的研究热点。研究在湖南湘西中稻种植区稻草全量还田的条件下，设置不同化肥用量的定位试验，分析稻草全量还田下化肥运筹对土壤肥力和水稻产量的影响石宇1，彭华2，王静3，方浩权4（1.湘西州土壤肥料工作站，湖南 吉首 416000；2.湖南省农业环境生态研究所，湖南 长沙 410125；3.湘西州农业技术推广站，湖南 吉首 416000；4.湘西州茶叶产业发展中心，湖南 吉首 416000）摘要：为了探明稻草与化肥减量配施对土壤肥力和水稻产量的影响，通过连续 3 a 田间定位试验，研究了稻草全量还田条件下化肥运筹（化肥 100%、80%、60%、40%）对土壤肥力性状和水稻产量变化特征的影响，以常规施用化肥为对照。结果表明：稻草全量还田能降低土壤容重、增加土壤孔隙度、提高土壤结构稳定性，提升有机质及速效养分含量，改善土壤理化性状且提高水稻产量；稻草全量还田条件下，随着化肥用量减少，土壤物理性状、pH 值、有机质含量变化不明显，但速效养分逐渐下降，水稻产量随之降低；其中，以稻草全量还田配施 80%化肥的综合效果最好，土壤容重降低了 0.06 g/cm3，有机质增加了 2.8 g/kg，产量略有降低，但是差异不显著。因此，综合考虑稻田土壤肥力性状、水稻产量、化肥用量等因素，笔者建议在湘西中稻种植区采用稻草全量还田配施 80%化肥的施肥方法。关键词：稻草还田；化肥运筹；水稻；土壤养分；水稻产量中图分类号：S158.5文献标识码：A文章编号：1006-060X（2023）07-0054-03Effects of Chemical Fertilizer Management Accompanying Total Straw Returning on Soil Fertility and Rice YieldSHI Yu1,PENG Hua2,WANG Jing3,FANG Hao-quan4（1.Xiangxi Prefecture Soil and Fertilizer Station,Jishou 416000,PRC;2.Hunan Institute of Agricultural Environment and Ecology,Changsha 410125,PRC;3.Xiangxi Prefecture Agrotechnical Extension Station,Jishou 416000,PRC;4.Xiangxi Prefecture Tea Industry Development Centre,Jishou 416000,PRC）Abstract：A three-year field positioning experiment was conducted to study the effects of total straw returning to the field accompanying chemical fertilizer reduction(100%,80%,60%and 40%application rate)on the change of soil fertility and rice yield,with the routine chemical fertilizer application as the control.The results showed that total straw returning could reduce soil bulk density,increase soil porosity,improve soil structure stability,increase organic matter and available nutrient contents,improve soil physicochemical properties,and increase rice yield.Under the condition of total straw returning to the field,with the decrease of chemical fertilizer dosage,the soil physical properties,soil pH and soil organic matter content did not change significantly,but the available nutrients gradually decreased,thereby the rice yield accordingly decreased.The effect of total straw returning along with 80%chemical fertilizer application(T3)was the best:the soil bulk density decreased by 0.06 g/cm3,the organic matter increased by 2.8 g/kg,though the yield decreased slightly,no significant difference existed.Comprehensively considering the factors of soil fertility,rice yield and chemical fertlilizer amount,the authors suggest that the total straw returning to the field should be combined with 80%chemical fertilizer amount in the middle-season rice planting area in western Hunan Province.Key words：straw returning to field;chemical fertilizer management;rice;soil nutrients;rice yield收稿日期：2023-03-07基金项目：湖南省农业科技创新资金项目（2022CX82）作者简介：石宇（1982），男，湖南泸溪县人，农艺师，主要从事土壤肥料方向研究。通信作者：彭华石宇等：稻草全量还田下化肥运筹对土壤肥力和水稻产量的影响55-土壤肥料 资源环境其对土壤肥力性状和水稻产量的影响，旨在为稻草还田条件下化肥的合理施用提供数据基础，为稻田土壤可持续发展提供理论支撑。1材料与方法1.1试验材料试验于 20192021 年在湖南省湘西自治州花垣县白岩村进行，供试土壤为石灰岩发育的灰泥田，试验前土壤理化性状为有机质 32.3 g/kg、碱解氮 150 mg/kg、有效磷 10.2 mg/kg、速效钾 64 mg/kg，pH 值 5.8。水稻供试品种为Y两优808。供试肥料为常用化肥尿素（N）、过磷酸钙（P2O5）和氯化钾（K2O）。1.2试验方法如表 1 所示，试验设置 5 个处理，分别为：T1（CK），常规化肥；T2，100%常规化肥稻草全量还田；T3，80%常规化肥稻草全量还田；T4，60%常规化肥稻草全量还田；T5，40%常规化肥稻草全量还田。采用随机区组排列，每个处理重复 3 次。小区面积为 24 m2（4 m6 m），小区之间的田垄用塑料薄膜铺盖，防止小区之间窜水窜肥。2019 年起开始定位试验，每年施肥用量一致，水稻收获后稻草立地全量粉碎还田（2019 年小区试验前作稻草未还田），其他管理按当地常规操作进行。表 1不同施肥和稻草还田用量处 理尿 素（kg/hm2）过磷酸钙（kg/hm2）氯化钾（kg/hm2）稻草还田T1（CK）18045180T218045180全 量T314436144全 量T410827108全 量T5721872全 量1.3指标检测和数据分析研究中土壤肥力及稻米产量数据均为 2021 年水稻成熟期获得，土壤样品采集深度为 020 cm，土壤理化性状指标检测均按照国标进行6。采用Microsoft Excel 2019 软件进行数据处理，SPSS 16.0统计分析软件进行数据统计分析。2结果与分析2.1稻草全量还田下化肥运筹对土壤物理性状的影响土壤容重和孔隙度是土壤物理结构的重要表征指标。由表 2 可知，T1 处理的土壤容重最大，为 1.19 g/cm3，显著高于 4 个稻草全量还田处理，但稻草全量还田处理间的土壤容重差异不显著；T1 处理的土壤孔隙度最小，显著低于 4 个稻草全量还田处理，但稻草全量还田处理间的土壤总孔隙度差异不显著。表 2不同施肥处理土壤的容重和总孔隙度处 理土壤容重（g/cm3）土壤总孔隙度（%）T1（CK）1.190.017 a55.090.82 aT21.160.024 b56.222.10 bT31.130.023 b57.350.97 bT41.140.023 b56.980.86 bT51.140.039 b56.981.55 b注：表中同列不同小写字母表示处理间差异显著（P 0.05），下同。土壤团聚体是指土粒通过各种自然过程的作用而形成的直径 10 mm 的结构单位，是土壤功能的重要指标，常用于评价土壤结构的好坏。干筛法可以测定原状土壤中团聚体的总体数量，湿筛法可以测定土壤中的水稳性团聚体数量。通常认为 0.25 mm 的团聚体是土壤中较好的结构体，其数量、比例与土壤质量密切相关，而团聚体破坏率也是土壤结构稳定性的重要表征指标。从表 3 可以知，T1 处理中 5 mm、2 mm、0.25 mm 的团聚体比例基本都高于其他处理，其中 0.25 mm 的团聚体总量为 90.6%，其他处理在 84.7%86.3%之间；0.25 mm 的水稳性团聚体总量为 40.1%，其他处理在 27.9%34.6%之间；T1 处理团聚体破坏率最低，为 54.9%，其他处理在 58.2%66.7%之间。方差分析表明，T1 处理的团聚体破坏率显著低于 T2、T4、T5 处理，其他处理之间差异不显著。表 3不同施肥处理各级土壤团聚体的含量以及 0.25 mm的团聚体破坏率处 理团聚体含量（%）（干筛/湿筛）团聚体破坏率（%）5 mm2 mm0.25 mm0.25 mmT1（CK）62.4/5.678.6/8.490.6/40.154.9 aT255.3/3.276.2/4.786.3/27.966.7 bT355.2/7.878.0/9.385.2/34.258.2 abT446.4/1.967.2/5.884.7/28.962.3 bT550.7/3.771.9/6.085.8/34.661.3 b2.2稻草全量还田下化肥运筹对土壤养分的影响pH 值影响