水稻秸稈還田與施氮量對水稻生育、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

韓云哲 徐偉豪 柳洪良 樸雪梅 白學峰 楊學智

（延邊朝鮮族自治州農(nóng)業(yè)科學院 吉林龍井 133400）

氮素是影響作物產(chǎn)量的最主要養(yǎng)分因素之一，合理施用氮肥，不僅可以提高水稻的產(chǎn)量、品質(zhì)和氮肥利用率， 還可以保護生態(tài)環(huán)境和保證農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[1]。 水稻秸稈中含有 N、P、K、Ca、Mg、S 等營養(yǎng)元素，秸稈還田不僅可以改良土壤、培肥地力，還對緩解氮、磷、鉀比例失調(diào)，提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本有重要作用[2]。 水稻秸稈還田后5 月開始經(jīng)微生物分解，7 月達到分解高峰， 分解過程中支出氮可以進一步分為植物吸收氮和損失氮[3]。 王秋菊等研究發(fā)現(xiàn)， 三江平原草甸白漿土秸稈還田氮素貢獻率為水稻總氮素累積量的6.94%～7.84%，排水條件好的土壤最適施氮量為110 kg/hm2、排水條件不好的為120 kg/hm2[4]。徐國偉等通過試驗表明，麥秸稈還田配施氮肥能提高產(chǎn)量，減少稻米的堊白粒率、堊白度和直鏈淀粉含量，增加米粒的膠稠度，明顯改善稻米外觀品質(zhì)與食味品質(zhì)[1]。

延邊州位于吉林省東部山區(qū)， 水稻種植面積4.6 萬hm2。 隨著近年秸稈禁燒令的嚴格實施，秸稈還田面積呈逐年擴大趨勢，以往的施肥技術(shù)指標已不能適合秸稈還田條件下的水稻生產(chǎn)， 盲目施肥不僅造成肥料浪費，甚至可能導致減產(chǎn)。 本文作者通過研究水稻秸稈全量還田條件下施氮量對水稻生育、 產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，鑒選出最適施氮量，為吉林省東部山區(qū)水稻氮肥的優(yōu)化使用提供理論依據(jù)和技術(shù)指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試土壤為棕壤土，0～20 cm 耕層有機質(zhì)含量36.2 g/kg、堿解氮 139 mg/kg、有效磷 23.6 mg/kg、速效鉀275 mg/kg、pH 5.3。水稻品種為吉粳81。供試肥料為尿素（純N 含量46%）、磷酸二銨（純N 含量18%、P2O5含量 46%）、氯化鉀（K2O 含量 60%）。秸稈發(fā)酵劑為上海創(chuàng)博工程有限公司提供的液體CB 發(fā)酵劑（有效活菌數(shù)≥5 億/g），主要成分是芽孢桿菌、黑曲霉及其活性代謝產(chǎn)物。

1.2 試驗方法及處理

試驗在2021 年龍井市智新鎮(zhèn)進行，共設4 個大區(qū)處理和1 個對照（CK），3 次重復，每個大區(qū)面積為1 000 m2。 處理區(qū)：秸稈切碎還田，切碎長度5 cm 左右，翻地之前噴灑CB 發(fā)酵劑30 kg/hm2，深翻20～25 cm。處理區(qū)和對照區(qū)磷鉀肥水平相同：P2O546 kg/hm2、K2O 60 kg/hm2。處理 1：純 N 130 kg/hm2；處理 2：純 N 140 kg/hm2；處理 3：純 N 150 kg/hm2；處理 4：純 N 160 kg/hm2；對照（CK）：常規(guī)栽培，秸稈不還田，旋耕，作業(yè)深度 10～15 cm，施純 N 140 kg/hm2。

1.3 試驗過程

1.3.1 整地 水稻秸稈全量還田耕翻后要泡田5 d以上，打漿時水位為耕翻深度的1/3，第1 遍打漿要達到碎土、滅茬 、起漿作用。 第2 遍打漿著重整平田面， 打漿后要求將水稻秸稈埋入地里， 達到土碎地平。 機插時田面剛剛有水層，泥漿沉淀，插秧機過后壓出水層2 cm 左右為宜。

1.3.2 育苗插秧 硬盤育苗，機械插秧。4 月10 日播種，5 月 21 日插秧，移栽時葉齡 4.0～4.5 葉，部分帶有分蘗，插秧密度30 cm×15 cm。

1.3.3 施肥 全部的磷肥、40% 的氮肥、60% 的鉀肥作基肥于翻耕地前施入。 氮肥基肥、促蘗肥、保蘗肥與穗肥的比例為 4∶3∶2∶1 ； 鉀肥分基肥和穗肥 2 次施用，基肥與穗肥的比例為6∶4。

1.3.4 水分管理 移栽期至有效分蘗期保持水層3～5 cm， 促分蘗、 秸稈腐熟。 有效分蘗終止期，6 月至7 月初可曬田通氣，加快秸稈腐熟速度，直至田面有微裂現(xiàn)象便可恢復水層。 幼穗分化期至抽穗期灌7～10 cm 水層，促進幼穗分化。乳熟期至收獲前以“淺濕間歇,淺灌為主”。淺灌3 cm 左右水層，待自然落干后再灌下一次淺水。

1.4 米質(zhì)檢測

采用JSWL 大米食味計測定直鏈淀粉、蛋白質(zhì)含量及食味值等。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對水稻生長發(fā)育的影響

自6 月5 日起，每隔5 d 調(diào)查1 次生育性狀。

2.1.1 不同處理對葉齡的影響 葉齡是水稻生長發(fā)育的外部標志，是科學種植的一項重要指標。 水稻一生的主莖葉片數(shù)相對穩(wěn)定， 長出幾片完全葉就稱幾葉齡，葉與其他器官有同伸關(guān)系，因此調(diào)查葉齡可掌握水稻生長發(fā)育進程和長勢長相。 由圖1 可知，水稻不同處理間葉齡生育進程在6 月25 日前無明顯差異，6 月30 日至7 月20 日各處理間葉齡有微小變化，但變化幅度不大，到7 月25 日均為13.2 葉左右。

圖1 不同處理水稻葉齡的變化動態(tài)

2.1.2 不同處理對株高的影響 水稻株高是植株根頸部到頂部之間的距離， 是受品種遺傳特性和栽培地區(qū)日照、溫度及施肥量等因素綜合作用所表現(xiàn)的結(jié)果。 由圖2 可知，不同處理株高不同，處理1～處理4調(diào)查期內(nèi)株高隨生長時間推移逐漸增高，7 月20 日的株高分別為 67.1 cm、67.9 cm、71.9 cm、78.9 cm，處理 3 和處理 4 株高比對照分別高出 1.8 cm 和8.8 cm，說明秸稈全量還田條件下施氮量的增加可以促進作物在中后期生長，使植株變高。

圖2 不同處理水稻株高的變化動態(tài)

2.1.3 不同處理對分蘗的影響 水稻分蘗的發(fā)生，不僅受“葉、蘗同伸”規(guī)律的支配，還受內(nèi)在和外界條件的影響，尤其是氮素營養(yǎng)起主導作用。 因為分蘗的發(fā)生是通過旺盛的細胞分裂產(chǎn)生的， 而氮素代謝是細胞分裂的重要基礎(chǔ)。 由圖3 可知， 秸稈全量還田4 個處理出現(xiàn) 2 個峰值， 第 1 次峰值是 7 月 5 日，然后逐漸下降，第2 次峰值是7 月15 日，然后呈逐漸下降趨勢， 對照在7 月5 日高峰過后逐漸下降并保持平穩(wěn)。 這說明秸稈全量還田條件下，施氮量和中后期秸稈腐熟釋放氮素是形成水稻分蘗第2 次高峰產(chǎn)生的主要原因。

圖3 不同處理水稻分蘗的動態(tài)變化

2.2 不同處理對水稻經(jīng)濟性狀及產(chǎn)量的影響

水稻產(chǎn)量是由單位面積內(nèi)有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率和粒重4 個因素構(gòu)成， 要想獲得高產(chǎn)必須優(yōu)化各個因素的組配。 將不同處理的水稻穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重、產(chǎn)量列于表1。由表1 可知，產(chǎn)量最高的為處理3 （施純氮150 kg/hm2）， 比對照增產(chǎn)5.1%。 從產(chǎn)量構(gòu)成因素上分析，每穴的穗數(shù)和結(jié)實率處理1～處理4 依次增加，千粒重變化不明顯。

表1 不同處理水稻經(jīng)濟性狀及產(chǎn)量的表現(xiàn)

2.3 不同處理對大米品質(zhì)的影響

大米品質(zhì)可分為生產(chǎn)性和食味品質(zhì)2 個部分。生產(chǎn)性品質(zhì)主要包括糙米率、精米率、整精米率，食味性品質(zhì)主要包括蛋白質(zhì)、直鏈淀粉含量、食味值。由表2 可知， 糙米率、 精米率、 整精米率隨著施氮量的增加而逐漸下降，蛋白質(zhì)含量除處理4（施純氮160 kg/hm2）為6.7%以外，均為6.5%，直鏈淀粉含量處理4（施純氮160 kg/hm2）為19.5%，最低，食味值均在83 以上。

表2 不同處理對水稻米質(zhì)的影響

3 討論與結(jié)論

3.1 水稻秸稈還田與施氮量對水稻生長發(fā)育的影響

水稻秸稈中 C、N、P、K 等營養(yǎng)元素，是作物生長所需重要的有機肥來源之一， 秸稈腐解會使土壤養(yǎng)分含量增加，促使作物的生長發(fā)育[4]。 本研究發(fā)現(xiàn)，施氮量的增加可促進中后期株高和分蘗數(shù)， 特別分蘗數(shù)動態(tài)變化上出現(xiàn)2 次高峰，說明微生物分解秸稈，使秸稈中養(yǎng)分逐漸釋放而被水稻吸收利用。

3.2 水稻秸稈還田與施氮量對水稻產(chǎn)量的影響

水稻秸稈還田對水稻生長發(fā)育是否有促進作用最有說服力的證據(jù)就是產(chǎn)量[5]。 在本研究中，相同的磷鉀水平不同的施氮量處理間水稻產(chǎn)量差異明顯，結(jié)實率和每穴的穗數(shù)增加， 有利于水稻增產(chǎn)的是施純N 150 kg/hm2處理，比對照常規(guī)栽培增產(chǎn)5.1%。說明水稻秸稈還田條件下合理的施氮量有利于水稻穗數(shù)的增加，提高結(jié)實率，最終提高產(chǎn)量。

3.3 水稻秸稈還田與施氮量對米質(zhì)的影響

關(guān)于秸稈還田對稻米品質(zhì)的改善， 眾多研究結(jié)論并不一致[6-8]。 本研究表明，秸稈還田與不同施氮量對稻米食味值沒有太大影響，但降低了糙米率、精米率、整精米率，這可能與中后期出現(xiàn)2 次分蘗高峰有關(guān)系。