全 文 ：第 34 卷第 13 期
2014年 7月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.13
Jul.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家科技支撑计划课题(2012BAD14B14鄄01,2007BAD89B18鄄03);江西省科技支撑计划项目(2009BNA09300);江西省研究生创新基
金项目(YC2012鄄B016)
收稿日期:2013鄄06鄄07; 摇 摇 网络出版日期:2014鄄02鄄25
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: hgqjxnc@ sina.com
DOI: 10.5846 / stxb201306071416
杨滨娟, 黄国勤,徐宁, 钱海燕.秸秆还田配施不同比例化肥对晚稻产量及土壤养分的影响.生态学报,2014,34(13):3779鄄3787.
Yang B J, Huang G Q, Xu N, Qian H Y.The effects of returning straw containing fertilizer with varying nutrient ratios on rice yield and soil fertility.Acta
Ecologica Sinica,2014,34(13):3779鄄3787.
秸秆还田配施不同比例化肥对晚稻产量
及土壤养分的影响
杨滨娟1, 黄国勤1,*,徐摇 宁1, 钱海燕2,3
(1. 江西农业大学生态科学研究中心,南昌摇 330045;2. 中国科学院南京土壤研究所,南京摇 210008;
3. 江西省山江湖开发治理委员会办公室,南昌摇 330046)
摘要:在不同秸秆还田方式对早稻的效应研究确定的最佳还田方式和还田量(粉碎还田 3000 kg / hm2)基础上,以单施秸秆为对
照,研究了秸秆还田配施不同比例化肥对晚稻产量、干物质积累与分配及土壤养分的影响。 结果表明:(1)与对照相比,秸秆
3000 kg / hm2+N 150 kg / hm2+P2O575 kg / hm2+K2O 37.5 kg / hm2增产效果最为显著,在水稻的每穗粒数、千粒重、结实率、充实度
和产量等方面增加幅度最大,分别为 9.32%、4.28%、13.70%、2.74%和 26.38%。 (2)各处理的干物质茎鞘比例随着生育进程不
断降低,从孕穗期的 66.68%—77.00%降低至成熟期的 25.97%—34.79%,除 SNPK1外,叶片比例从孕穗期的 23.00%—33.32%降
低至成熟期的 7.41%—21.03%;秸秆还田配施不同比例化肥处理的茎鞘比例在孕穗期、抽穗期和成熟期高于对照,而叶片比例
与茎鞘比例呈相反趋势。 (3)与对照相比,秸秆还田配施不同比例化肥处理提高了土壤 pH 值、有机碳、全氮、碱解氮、全磷、有
效磷、全钾、速效钾,降低了土壤 C / N比。 研究结果说明,秸秆还田配施不同比例化肥可以提高植株干物质积累速率、群体生物
量,合理改善土壤养分,保证较高的水稻增产潜力,其中秸秆 3000 kg / hm2+N 150 kg / hm2+P2O575 kg / hm2+K2O 37.5 kg / hm2效果
最为显著。
关键词:秸秆还田;不同比例化肥;干物质生产;水稻产量;土壤养分
The effects of returning straw containing fertilizer with varying nutrient ratios on
rice yield and soil fertility
YANG Binjuan1, HUANG Guoqin1,*, XU Ning1, QIAN Haiyan2,3
1 Research Center on Ecological Science, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China
2 Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China
3 Jiangxi Mountain River Lake Committee Office, Nanchang 330045, China
Abstract: Straw is rich in organic carbon, nitrogen (N), phosphorus ( P), potassium (K), silicon ( Si) and other
nutrients that can improve physical, chemical and biological properties, increase crop yield, and lower fertilizer costs. Straw
is mainly composed of cellulose, hemicellulose and lignin, and the C / N ratio is generally about 60—80; straw is therefore
not easily decomposed by microorganisms in soil. Straw also needs to absorb a certain amount of N, for which it competes
with crops, affecting seedling growth. Returning straw that contains a certain proportion of fertilizer N and P can mediate the
soil C / N ratio, accelerate straw decomposition, and relieve the competition for inorganic nitrogen from microorganisms
during the decomposition process. To explore the decomposition patterns of straw, we designed an experiment in Jiangxi to
examine changes in dry matter production, soil properties, and biological processes in response to returning straw. The
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amount of crushed straw used (3000 kg / hm2 ) was determined by an examination of the effects of different amounts of
returning straw on early rice. We researched the effects of returning straw containing different ratios of fertilizer on rice
yield, dry matter accumulation and distribution, and soil fertility. We used a single application of straw as a control. Other
treatments were SN1(3000 kg / hm
2 of crushed straw + 150 kg / hm2N), SN2(3000 kg / hm
2 of crushed straw + 225 kg / hm2
N), SP 1(3000 kg / hm
2 of crushed straw + 75 kg / hm2P 2O5), SP 2(3000 kg / hm
2 of crushed straw + 112.5 kg / hm2 P 2O5),
SNP 1(3000 kg / hm
2 of crushed straw + 150 kg / hm2 N + 75 kg / hm2 P 2O5), SNP 2(3000 kg / hm
2 of crushed straw + 225
kg / hm2 N + 112.5 kg / hm2 P 2O5), SNPK1(3000 kg / hm
2 of crushed straw + 150 kg / hm2 N + 75 kg / hm2 P 2O5+ 37.5 kg /
hm2 K2O), SNPK2(3000 kg / hm
2 of crushed straw + 225 kg / hm2 N + 112.5 kg / hm2 P 2O5 + 56.3 kg / hm
2 K2O). The
results demonstrate the following: (1) Compared with the control, the returning straw with low levels of N, P, and K
significantly increase the grains per spike, 1000鄄grain weight, seed鄄setting rate, filled degree of grain and overall crop yield
at rates of 9.32%, 4.28%, 13.70%, 2.74% and 26.38%, respectively. (2) The differences in dry matter accumulation
between different growth periods are significant. Dry matter accumulation is greatest in the tilling to heading period and the
filling to maturity period in all treatment groups.. The following proportion of total dry matter accumulation occurred in those
two periods combined: 78.61%, 79.22%, 81.97%, 77.95%, 77.27%, 78.13%, 78.20%, 79.08%, and 78.47% in the
control group, SN1, SN2, SP 1, SP 2, SNP 1, SNP 2, SNPK1 and SNPK2, respectively. The heading to filling period is a
stage of rapid accumulation of material, but because of its short duration, dry matter accumulation and the ratio of
accumulation to the total amount of dry matter was lower than in the other growth periods. With growth, the ratio of stem鄄
sheath length to total plant length continuously decreased from a range of 66.68%—77.00% in the booting stage to a range
of 25.97%—34.79% in the maturity period. In addition, in the SNPK1 treatment, the ratio of leaf length to the total plant
length reduced from a range of 23.00%—33.32% in the booting stage to a range of 7.41%—21.03% in the maturity period.
The dry weight ratio of the stem - sheath to the whole plant in the booting stage, heading stage, and at maturity was
significantly higher in the treatment groups than in the control group, and was highest in the SNPK1 treatment. The dry
weight ratio of the leaf to the whole plant is opposite; the ratio is highest in the control group. (3) Compared with the
control group, in the treatment groups, the pH increased by 1.97%—4.33%, organic carbon content increased by 3.76%—
25.05%, total nitrogen content increased by 14.75%—45.90%, alkaline hydrolysis nitrogen content increased by 3.49%—
39.90%, total phosphorus content increased by 10.00%—55.00%, available phosphorus content increased by 10.45%—
50.88%, total potassium content increased by 18.27%—100%, and available potassium content increased by 9.39%—
79郾 72%; the C / N ratio decreased by 6. 02%—23. 59%. These results demonstrate that returning straw that contains
fertilizer improves rice yield and dry matter accumulation rates; this translates to a higher potential yield of rice crops, and
an increase in the level of soil nutrients. The combined effect of returning rice straw to fields with low levels of N, P, and K
is significant. This study will provide a theoretical basis for the use of straw to increase soil fertility in southern regions of
China, where rice farming is abundant.
Key Words: straw return; different ratio of fertilizer; dry matter production; rice yield; soil fertility
摇 摇 稻田是我国南方,特别是长江中下游水稻生产
的重要场所,为解决我国粮食问题、维护国家和区域
粮食安全作出了重要的历史性贡献。 然而,近年来
长江中下游双季稻区稻田土壤水蚀及矿质营养流
失,作物秸秆、残留物等资源浪费等问题严重。 秸秆
含有丰富的有机碳和大量的氮、磷、钾、硅等矿质营
养元素,能够改善土壤理化性状和生物学性状,提高
农作物产量、品质和降低施肥成本等[1],但秸秆主要
由纤维素、半纤维素和木质素三大部分组成,C / N 比
一般为 60—80左右,使秸秆在土壤中难以被微生物
分解[2鄄3],需吸收一定量的氮素营养,从而与作物争
氮,影响苗期生长。 因此秸秆还田要配施一定比例
的 N、P 调解土壤 C / N比,加速秸秆分解、腐熟过程,
缓解秸秆分解过程中微生物对无机氮素的竞争利
0873 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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用,以保证土壤全期的肥力[4]。 现阶段研究的重点
在于秸秆的快速腐解问题,目前多数研究集中在有
机无机肥配合施用的培肥效果及作物的产量效应方
面,许多学者从不同角度对秸秆还田条件下土壤养
分、酶活性和土壤微生物数量进行了一系列的研
究[5鄄6],但对化肥配施比例的研究较少,而关于不同
比例化肥施入土壤后养分动态及产量、干物质生产
特性之间的相关性研究值得进一步探讨。 本研究以
不同秸秆还田方式对早稻的效应研究确定的最佳还
田方式和还田量(粉碎还田 3000 kg / hm2) [7]为研究
基础,分析了秸秆还田配施不同比例化肥对晚稻产
量、干物质生产特性及土壤养分指标的影响,揭示了
水稻干物质群体变化特性及土壤性质变化的生物过
程,以期为南方稻区合理的秸秆资源利用方式及培
肥地力提供一定的理论依据和技术支撑。
1摇 材料与方法
1.1摇 试验地概况
试验于 2010—2012年晚稻期间,在江西农业大
学科技园水稻实验田(28毅46忆 N,115毅55忆 E)进行。
试验地属于亚热带季风性湿润气候,年均太阳总辐
射量为 4.79伊1013 J / hm2,年均日照时数为 1852 h,年
日均温逸0 益的积温达 6450 益,年降水量 1624 mm,
年平均气温在 17.1—17.8 益之间。 供试土壤为发育
于第四纪的红粘土,为亚热带典型红壤分布区。
1.2摇 试验设计
试验共设 9个处理:(1)CK(单施秸秆 3000 kg /
hm2);(2) SN1(秸秆 3000 kg / hm2 +N 150 kg / hm2);
(3)SN2(秸秆 3000 kg / hm2+N 225 kg / hm2);(4)SP 1
(秸秆 3000 kg / hm2+P 2O5 75 kg / hm2);(5)SP 2(秸秆
3000 kg / hm2+P 2O5 112.5 kg / hm2);(6) SNP 1(秸秆
3000 kg / hm2+N 150 kg / hm2+P 2O5 75 kg / hm2);(7)
SNP 2(秸秆 3000 kg / hm2+N 225 kg / hm2 +P 2O5 112.5
kg / hm2);(8)SNPK1(秸秆 3000 kg / hm2 + N 150 kg /
hm2+P 2O5 75 kg / hm2+K2O 37.5 kg / hm2);(9)SNPK2
(秸秆 3000 kg / hm2 +N 225 kg / hm2 +P 2O5112.5 kg /
hm2+K2O 56.3 kg / hm2),其中秸秆均为干重。 每个
处理重复 3次,随机排列。 小区面积 33 m2(11 m 伊 3
m),小区间用高 30 cm 的水泥埂隔开。 具体试验设
计见表 1。
试验所用氮肥为尿素,磷肥为钙镁磷肥,钾肥为
氯化钾。 供试作物为晚稻,品种为 “中优 161冶。
2010年晚稻于 7月 2日浸种,洗净后保温催芽,7 月
5日播种,8月 5 日按行株距 20 cm伊17 cm 移栽,11
月 6日收获。 2011年晚稻于 6月 27日浸种,洗净后
保温催芽,6月 30日播种,7 月 31 按行株距 20 cm伊
17 cm移栽,10月 31日收获。 2012年晚稻于 6月 24
日浸种,洗净后保温催芽,6 月 27 日播种,7 月 27 日
按行株距 20 cm伊17 cm移栽,10月 27日收获。 试验
前表层土壤(0—20 cm)化学性质见表 2。
表 1摇 试验处理
Table 1摇 The experimental treatments
处理
Treatment
秸秆 Straw /
(kg / hm2)
N /
(kg / hm2)
P2O5 /
(kg / hm2)
K2O /
(kg / hm2)
对照 Control CK 3000 — — —
秸秆还田配施低量 N
Straw return with low level of N fertilizer
SN1 3000 150 — —
秸秆还田配施高量 N
Straw return with high level of N fertilizer
SN2 3000 225 — —
秸秆还田配施低量 P
Straw return with low level of P fertilizer
SP1 3000 — 75 —
秸秆还田配施高量 P
Straw return with high level of P fertilizer
SP2 3000 — 112.5 —
秸秆还田配施低量 NP
Straw return with low level of NP fertilizer
SNP1 3000 150 75 —
秸秆还田配施高量 NP
Straw return with high level of NP fertilizer
SNP2 3000 225 112.5 —
秸秆还田配施低量 NPK
Straw return with low level of NPK fertilizer
SNPK1 3000 150 75 37.5
秸秆还田配施高量 NPK
Straw return with high level of NPK fertilizer
SNPK2 3000 225 112.5 56.3
1873摇 13期 摇 摇 摇 杨滨娟摇 等:秸秆还田配施不同比例化肥对晚稻产量及土壤养分的影响 摇
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表 2摇 表层土壤基本化学性质
Table 2摇 Basic chemical properties of soil
处理
Treatment pH
有机碳
OC /
(g / kg)
全氮
TN /
(g / kg)
碱解氮
AN /
(mg / kg)
全磷
TP /
(g / kg)
有效磷
AP /
(mg / kg)
全钾
TK /
(g / kg)
速效钾
AK /
(mg / kg)
C / N
CK 4.94 21.64 2.79 125.67 0.50 31.55 6.00 43.20 7.75
SN1 5.09 20.07 2.61 130.33 0.32 25.60 6.04 43.20 7.69
SN2 5.11 23.38 1.93 158.67 0.41 20.50 6.29 35.81 12.11
SP1 5.16 20.13 2.85 168.00 0.60 31.95 5.51 43.20 7.06
SP2 5.19 20.36 2.25 158.10 0.43 30.70 6.05 52.20 9.05
SNP1 5.17 20.32 2.78 156.00 0.42 30.69 6.50 49.81 7.31
SNP2 5.21 21.09 2.75 148.33 0.39 29.86 6.27 52.50 7.67
SNPK1 5.34 20.36 2.81 125.67 0.39 21.45 4.49 45.92 7.25
SNPK2 5.23 18.91 2.54 159.00 0.35 31.90 6.35 52.80 7.44
摇 摇 OC: organic carbonr; TN:total hydrolytic nitrogen; AN: alkaline hydrolytic nitrogen; TP: total phosphorus; AP: available phosphorus; TK: total
potassium; AK: available potassium
1.3摇 测定项目与方法
1.3.1摇 水稻产量及其构成因素
于水稻成熟期,在各小区普查 50 蔸作为有效穗
计算的依据,然后用平均数法在各小区中随机选取
有代表性的水稻植株 5蔸,作为考种材料,考查穗粒
数、结实率、千粒重等产量构成因素及籽粒充实情
况[8]。 并于成熟期每个小区单打测产,用 1 / 10 天平
测整个小区的实际产量(干重)。
籽粒充实度(%)= 受精粒平均千粒重 /饱粒千粒重
伊100
籽粒充实率(%)=饱粒数 /总粒数伊100
1.3.2摇 干物质生产特性
每小区按平均茎蘖法随机取 5 穴(小区边行不
取),分成叶片、茎鞘和穗(抽穗后)等部分装袋,于
105 益条件下杀青 30 min,再经 80 益烘干至恒重,测
定各处理植株干物质积累与分配情况。
1.3.3摇 土壤养分
每年晚稻收获后取样,测定土壤 N、P、K 变化动
态。 每处理 3次重复,用“五点法冶取耕层 0—20 cm
的土样,测定指标有:pH 值、有机碳、全 N、全 P、全
K、碱解 N、有效 P、速效 K。 测定方法[9鄄11]如下:土壤
pH值采用 pH计测定,土壤有机碳采用重铬酸钾外
加热法测定,全 N 采用半微量开氏法,全 P 采用
NaOH熔融鄄钼锑抗比色法,全 K 采用 NaOH 熔融鄄火
焰光度法,碱解 N 采用碱解扩散法,有效 P 采用
NaHCO3鄄钼锑抗比色法,速效 K 采用 NH4OAc 浸提
火焰光度法。
1.4摇 统计分析
运用 Microsoft Excel 处理数据。 用 DPS V7.05
系统软件分析数据,用 LSD(least significant difference
test)进行样本平均数的差异显著性比较。
2摇 结果与分析
2.1摇 秸秆还田配施不同比例化肥对水稻产量的影响
由表 3可知,与对照相比(单施秸秆),产量构成
要素中除有效穗数外,秸秆还田配施不同比例化肥
处理均一定程度上提高了水稻的每穗粒数、结实率、
千粒重、充实度、充实率及产量。 有效穗数方面仅有
处理 SP 2、 SN2、SNPK1高于对照,分别高出 6.62%、
5郾 57%、1.05%;除 SP 1外,各处理与对照均达到显著
性差异(P<0.05),且区组间差异显著。 秸秆还田配
施不同比例化肥各处理与对照相比增加了每穗粒
数,其中以 SNPK1(秸秆还田配施低量 NPK)效果最
为显著,增加了 9.32%;除 SNP 2外,各处理与对照均
达到显著性差异(P<0.05)。 秸秆还田配施不同比例
化肥处理与对照相比均显著提高了结实率,增加范
围为 4.77%—13.70%,其中以 SNPK1效果最为显著;
除秸秆还田配施 NP、NPK 两区组间差异显著外,其
余各区组间差异不显著,但各处理与对照相比均达
到显著性差异(P<0.05)。 与对照相比,秸秆还田配
施不同比例化肥处理的千粒重略有增加,其中以
SNPK1增加 4.28%达到最大,但差异不显著。 充实度
方面,与对照相比,秸秆还田配施不同比例化肥处理
略有增加,但仅有处理 SNPK1、SN2和 SNP 2与对照相
比差异显著,且区组间均差异不显著。 充实率方面,
2873 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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与对照相比,秸秆还田配施不同比例化肥各处理均
有所提高,其中以 SN2效果最为显著,其次是处理
SNPK1,分别增加了 6.24%、5.47%;但 SN1与对照差
异不显著,其余各处理均达到显著差异(P<0.05)。
秸秆还田配施不同比例化肥各处理与对照相比均提
高了水稻产量,增产幅度为 10.18%—26.38%,其中
处理 SNPK1增产效果最为显著,各处理水稻产量大
小顺序依次为:SNPK1 >SP 2 >SNP 1 >SNP 2 >SNPK2 >
SP 1>SN1>SN2>CK;且各处理与对照相比差异显著,
除秸秆还田配施 NP 区组间差异不显著外,其余区组
间均达到显著差异(P<0.05)。
表 3摇 秸秆还田配施不同比例化肥下水稻产量及充实程度
Table 3摇 Rice yield and its grain鄄filling level under straw returning with different ratio of fertilize
处理
Treatment
有效穗数
Effective
panicles /
(104 / hm2)
每穗粒数
Grain number
per panicle
结实率
Seed鄄setting
rate / %
千粒重
1000鄄grain
weight / g
充实度
Filled degree
of grain / %
充实率
Filled grain
percentage / %
产量
Yield /
(kg / hm2)
CK 421.89d 124.29f 80.28f 25.72a 94.77c 79.66e 6396.03e
SN1 398.37g 129.66bc 89.86ab 26.01a 96.30abc 79.84e 7310.52c
SN2 445.41b 129.16cd 89.33bc 26.66a 96.67ab 84.63a 7046.88d
SP1 420.42de 131.31b 88.57bcd 25.91a 95.89abc 82.58bcd 7347.57c
SP2 449.82a 127.62de 87.78cd 26.79a 95.42bc 81.34de 7868.68b
SNP1 396.90g 126.44e 86.96d 25.82a 95.08bc 83.84ab 7812.67b
SNP2 416.01f 125.93ef 89.32bc 26.34a 96.55ab 82.03cd 7721.69b
SNPK1 426.30c 135.88a 91.28a 26.82a 97.37a 84.02ab 8083.49a
SNPK2 419.33e 128.36cd 84.11e 26.13a 95.95abc 83.61abc 7699.52c
摇 摇 数据为 3个重复的平均值;同列不同的字母分别表示差异达 5%显著水平
2.2摇 秸秆还田配施不同比例化肥对水稻干物质积
累的影响
2.2.1摇 各生育阶段干物质积累
由表 4可以看出,各生育阶段水稻干物质积累
量差异明显,除抽穗期至灌浆期以外,各生育阶段干
物质积累均是秸秆还田配施不同比例化肥高于对照
(单施秸秆)。 同时可知,水稻分蘖盛期至抽穗期和
灌浆期至成熟期两个生育阶段干物质积累量最大,
表 4摇 秸秆还田配施不同比例化肥下水稻主要生育阶段干物质积累量和比例
Table 4摇 Dry matter accumulation and its ratio to total dry matter in main growth periods of rice under straw returning with different ratio
of fertilizer
处理
Treatments
播种—分蘖盛期
Sowing鄄tillering
积累量
DMA /
( t / hm2)
比例
RTDM /
%
分蘖盛期—抽穗期
Tillering鄄heading
积累量
DMA /
( t / hm2)
比例
RTDM /
%
抽穗期—灌浆期
Heading鄄filling
积累量
DMA /
( t / hm2)
比例
RTDM /
%
灌浆期—成熟期
Filling鄄maturity
积累量
DMA /
( t / hm2)
比例
RTDM /
%
CK 1.34e 10.76 5.67b 45.69 1.32ab 10.63 4.09a 32.93
SN1 1.53cd 11.50 5.68b 42.54 1.24abc 9.28 4.89a 36.68
SN2 1.60bcd 12.65 5.75ab 45.47 0.68d 5.39 4.61a 36.50
SP1 1.59bcd 11.99 5.75ab 43.43 1.33a 10.05 4.57a 34.52
SP2 1.82a 14.03 5.68b 43.88 1.13c 8.70 4.32a 33.39
SNP1 1.49de 11.84 5.72ab 45.30 1.27abc 10.03 4.14a 32.83
SNP2 1.64bcd 12.88 5.71ab 44.92 1.13c 8.92 4.23a 33.28
SNPK1 1.70abc 12.71 5.87a 43.90 1.10c 8.21 4.70a 35.18
SNPK2 1.72ab 12.89 5.86a 44.07 1.15bc 8.64 4.58a 34.40
摇 摇 数据为 3个重复的平均值;同列不同的字母分别表示差异达 5%显著水平;DMA: dry matter accumulation; RTDM: ratio to total dry matter
3873摇 13期 摇 摇 摇 杨滨娟摇 等:秸秆还田配施不同比例化肥对晚稻产量及土壤养分的影响 摇
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各处理这 2个生育阶段干物质积累量分别达到成熟
期干物重的 78. 61%、 79. 22%、 81. 97%、 77. 95%、
77郾 27%、78.13%、78.20%、79.08%、78.47%;抽穗期
至灌浆期是物质快速积累的阶段,但由于其历期较
短,干物质积累较少,在各生育阶段所占比例均最
低。 播种至分蘖盛期,秸秆还田配施不同比例化肥
处理的干物质积累量和比例均高于对照,其中 SP 2增
加幅度最大,为 35.82%,且仅有该区组内差异显著;
除了 SNP 1外,各处理与对照相比差异显著 ( P <
0郾 05)。 分蘖盛期至抽穗期,秸秆还田配施 NPK
(SNPK1、SNPK2)处理的干物质积累量和比例显著高
于对照,分别增加了 3.53%、3.35%,但区组间差异不
显著。 抽穗期至灌浆期,除了处理 SP 1外,秸秆还田
配施不同比例化肥其他处理的干物质积累量和比例
均低于对照,其中 SN2最低,仅为 0.68 t / hm2,占成熟
期干物质重的 5.39%;秸秆还田配施 N、P 两区组间
差异显著,SN2、SP 2、SNP 1、SNPK1、SNPK2与对照相比
差异显著(P<0.05)。 灌浆期至成熟期,秸秆还田配
施不同比例化肥各处理的干物质积累量和比例均高
于对照,其中以 SN1最高,各处理与对照相比增加幅
度为 1.22%—19.56%,但均未达到显著性差异。
2.2.2摇 中、后期干物质分配
通过分析叶片、茎鞘和穗分配情况(表 5)可知,
干物质茎鞘比例在孕穗期最大,并随着生育进程不
断降低,在成熟期达到最低,各处理从 66. 68%—
77郾 00%降低至 25. 97%—34.79%;除了处理 SNPK1
(秸秆还田配施低量 NPK)外,叶片比例均以孕穗期
最大,并从该期的 23.00%—33.32%降低至成熟期的
7.41%—21.03%。 具体来看,秸秆还田配施不同比
例化肥处理的茎鞘所占比例在孕穗期、抽穗期和成
熟期均高于对照(CK),且均以处理 SNPK1最高,孕
穗期茎鞘比例大小顺序依次为 SNPK1 >SN2 >SNP 1 >
SNPK2>SP 1>SNP 2>SP 2>SN1>CK,除了处理 SN1、SP 2
外,其余处理与对照相比差异性显著(P<0.05);抽穗
期大小顺序依次为为 SNPK1>SP 1>SNP 2>SNP 1>SN2>
SN1>SP 2>SNPK2>CK,各处理与对照相比差异显著,
且除了秸秆还田配施 NP 区组外,其余区组间均达到
显著性差异 (P < 0. 05);成熟期大小顺序依次为
SNPK1>SP 1 >SP 2 >SNP 1 >SNP 2 >SNPK2 >SN2 >SN1 >
CK,除了 SN1外,各处理与对照相比差异显著(P<
0郾 05)。 叶片比例与茎鞘比例呈相反趋势,在孕穗
期、抽穗期和成熟期均是对照(单施秸秆)高于秸秆
还田配施不同比例化肥处理,孕穗期叶片比例大小
顺序依次为 CK > SN1 > SP 2 > SNP 2 > SP 1 > SNPK2 >
SNPK1>SN2 >SNP 1,除处理 SN1外,各处理与对照相
比差异显著(P<0.05),且除了秸秆还田配施 NP 区
组外,其余区组间差异显著;抽穗期大小顺序依次为
CK> SN1 > SNPK2 > SP 2 > SNP 1 > SNPK1 > SN2 > SP 1 >
SNP 2,各处理与对照相比差异显著(P<0.05),且除
了秸秆还田配施 NPK 区组外,其余区组间均达到显
著性差异;成熟期为 CK>SNP 2 >SNP 1 >SP 2 >SNPK2 >
SN2>SP 1>SN1>SNPK1,各处理与对照相比差异显著,
表 5摇 秸秆还田配施不同比例化肥下水稻中、后期干物质在叶片、茎鞘和穗分配情况
Table 5摇 Dry weight ratio of leaf, stem鄄sheath, panicle to total plant at middle and late stages of rice under straw returning with different ratio
of fertilizer
处理
Treatments
茎鞘比例 Ratio of stem鄄sheath / %
孕穗期
Booting
stage
抽穗期
Heading
stage
成熟期
Maturity
叶片比例 Ratio of leaf / %
孕穗期
Booting
stage
抽穗期
Heading
stage
成熟期
Maturity
穗比例 Ratio of panicle / %
抽穗期
Heading
stage
成熟期
Maturity
CK 66.68 d 55.32 c 25.97 f 33.32 a 31.16 a 21.03 a 13.52 d 53.00 e
SN1 68.10 d 56.89 b 26.71 f 31.90 ab 28.96 b 11.05 d 14.14 cd 62.24 a
SN2 73.38 b 58.65 a 28.66 e 26.62 d 25.61 def 11.58 d 15.73 abc 59.76 b
SP1 71.11 c 59.54 a 33.89 ab 28.89 c 24.84 ef 11.21 d 15.62 abc 54.91 d
SP2 68.30 d 56.24 b 32.60 bc 31.70 b 26.90 cd 14.33 c 16.86 ab 53.07 e
SNP1 71.82 bc 58.83 a 31.78 cd 28.18 cd 26.02 cde 18.90 b 15.15 bcd 49.32 f
SNP2 70.32 c 58.85 a 31.15 cd 29.68 c 24.22 f 19.85 ab 16.93 a 49.00 f
SNPK1 77.00 a 60.06 a 34.79 a 23.00 e 25.89 cdef 7.41 e 14.04 cd 57.80 c
SNPK2 71.60 c 55.79 b 30.68 d 28.40 cd 27.46 bc 12.57 d 16.76 ab 56.76 c
摇 摇 数据为 3个重复的平均值;同列不同的字母分别表示差异达 5%显著水平
4873 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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且秸秆还田配施 P、NPK 两区组间差异显著。 与对
照相比,秸秆还田配施不同比例化肥各处理的穗所
占比例在抽穗期均有所提高,以处理 SNP 2增加
25郾 22%为最高,大小顺序依次为 SNP 2>SP 2>SNPK2>
SN2>SP 1 >SNP 1 >SN1 >SNPK1 >CK,除了 SN1、SNP 1、
SNPK1外,其余处理与对照相比差异显著(P<0.05);
成熟期,除了处理 SNP 1、SNP 2外,其余处理均高于对
照,以处理 SN1最高,为 SN1 >SN2 >SNPK1 >SNPK2 >
SP 1>SP 2>CK>SNP 1> SNP 2,除了 SP 2外,其余处理与
对照相比差异显著(P<0.05)。
2.3摇 秸秆还田配施不同比例化肥对土壤养分的影响
由表 6可知,与对照相比,秸秆还田配施不同比
例化肥处理均提高了土壤 pH值、有机碳、全氮、碱解
氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾,降低了土壤 C / N比。
其中,土壤 pH值增加 1.97%—4.33%,以秸秆还田配
施低量 NPK处理(SNPK1)改良效果最为显著,秸秆
还田配施高量 N(SN2)效果较差,区组间差异不显
著,但各处理与对照相比差异性显著(P<0.05)。 土
壤有机碳含量增加 3.76%—25.05%,其中以 SNPK1
效果最为明显,区组间差异不显著,但各处理与对照
相比差异性显著(P<0.05)。 土壤全氮含量提高了
14.75%—45. 90%,同样以秸秆还田配施低量 NPK
(SNPK1)增加效果最为显著,但各处理间均未达到
显著性差异。 土壤碱解氮含量提高了 3. 49%—
39郾 90%,以 SN1处理增加效果最为显著,其次是处理
SNPK1,但各处理间均未达到显著性差异。 土壤全
磷含量提高了 10.00%—55.00%,以秸秆还田配施高
量 N、P(SNP 2)效果最为明显,但各处理间均未达到
显著 性 差 异。 土 壤 有 效 磷 含 量 增 加 范 围 在
10郾 45%—50.88%,其中以 SNP 2最为明显,区组间差
异不显著,但各处理与对照相比差异性显著 (P <
0郾 05)。 土壤全钾含量提高范围为 18.27%—100%,
其中以秸秆还田配施高量 NPK(SNPK2)效果最为明
显,其次是 SNPK1,除了秸秆还田配施 NP、NPK两区
组间差异显著外,其余各区组间差异不显著,但各处
理与对照相比均达到显著性差异(P<0.05)。 土壤速
效钾含量增加范围为 9.39%—79.72%,秸秆还田配
施低量 NPK(SNPK1)效果最为明显,区组间无显著
性差异,且仅有 SNP 1、SNP 2、 SNPK1和 SNPK2处理与
对照相比差异性显著(P<0.05),说明单纯施磷不利
于土壤速效钾含量增加。 土壤 C / N 比降低范围为
6郾 02%—23.59%,但处理间均未达到显著性差异。
表 6摇 晚稻收获后不同处理土壤化学性状
Table 6摇 Correlation coefficients of rice yield and dry matter with soil fertility
处理
Treatments pH
有机碳
OC /
(g / kg)
全氮
TN /
(g / kg)
碱解氮
AN /
(mg / kg)
全磷
TP /
(g / kg)
有效磷
AP /
(mg / kg)
全钾
TK /
(g / kg)
速效钾
AK /
(mg / kg)
C / N
CK 5.08b 18.88c 1.83a 133.67a 0.40a 25.65c 21.89g 41.32d 10.47a
SN1 5.20ab 19.59c 2.34a 187.00a 0.49a 31.69abc 25.89f 46.82d 8.60a
SN2 5.18ab 20.56bc 2.18a 153.67a 0.44a 28.33bc 26.40ef 48.85cd 9.84a
SP1 5.20ab 20.44bc 2.52a 164.67a 0.52a 30.87abc 27.88de 45.72d 8.38a
SP2 5.21ab 19.98bc 2.10a 138.33a 0.54a 33.24abc 29.13cd 45.20d 9.79a
SNP1 5.24a 20.73bc 2.46a 159.67a 0.57a 36.27ab 33.05b 57.22bc 8.93a
SNP2 5.29a 20.22bc 2.61a 157.33a 0.62a 38.70a 30.77c 57.93b 8.00a
SNPK1 5.30a 23.61a 2.67a 171.33a 0.57a 30.84abc 33.74b 74.26a 9.23a
SNPK2 5.25a 22.05ab 2.61a 162.67a 0.55a 34.10abc 43.78a 73.73a 8.73a
摇 摇 数据为 3个重复的平均值;同列不同的字母分别表示差异达 5%显著水平; OC: organic carbonr; TN:total hydrolytic nitrogen; AN: alkaline
hydrolytic nitrogen; TP: total phosphorus; AP: available phosphorus; TK: total potassium; AK: available potassium
2.4摇 水稻产量、干物质生产与土壤养分的相关分析
通过水稻产量、干物质生产与土壤养分的相关
分析(表 7)可以看出,水稻产量与土壤 pH 值、碱解
氮显著相关。 单茎生物量与土壤全氮、碱解氮呈显
著相关。 群体生物量与土壤碱解氮呈显著相关,与
全钾显著负相关。 由此可以看出,在矿质元素中,土
壤氮素对地上部茎叶生长有促进作用,而土壤钾素
可能对水稻的地下器官生长较有利。 因此适量配施
氮肥能有效提高干物质积累和运转效率,在各生育
阶段均能保持较高的干物质积累量,使其具有较高
的增产潜力。
5873摇 13期 摇 摇 摇 杨滨娟摇 等:秸秆还田配施不同比例化肥对晚稻产量及土壤养分的影响 摇
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表 7摇 水稻产量、干物质与土壤养分的相关系数
Table 7摇 Correlation coefficients of rice yield, dry matter with soil fertility
指标 Index 产量 Yield 单茎生物量 BPS 群体生物量 BP
pH值 pH vaule 0.95* 0.79 0.40
有机碳 Organic carbonr 0.92 0.84 0.48
全氮 Total nitrogen -0.68 0.97* 0.71
碱解氮 Alkaline hydrolytic nitrogen 0.96* 0.95* 0.97*
全磷 Total phosphorus 0.46 -0.01 -0.49
有效磷 Available phosphorus 0.51 -0.07 -0.54
全钾 Total potassium 0.95 -0.70 -0.96*
速效钾 Available potassium -0.55 0.12 0.58
C / N比 C / N ratio 0.74 -0.37 -0.77
摇 摇 *为显著相关(P<0.05); BPS: biomass per stem; BP: biomass of population
3摇 讨论
3.1摇 对水稻干物质生产特性影响
水稻干物质的生产特性是光合产物在植株不同
器官中积累与分配的结果,而水稻产量是植株干物
质积累、分配、运输与转化的结果[12]。 秸秆还田通
常通过改善耕作层土壤水分条件,提高小麦的干物
质积累能力[13]。 郑成岩等[13]、黄明等[14]研究表明,
秸秆覆盖有利于提高小麦抽穗后干物质积累和光合
产物向籽粒和穗部的比例,是其获得高产的理论基
础。 但亦有研究表明,免耕秸秆覆盖主要是增加植
株中总干物质的积累量,对干物质在不同器官中的
分配比例无显著影响[15]。 邓飞等[12]研究表明,水稻
拔节期至孕穗期和抽穗期至成熟期两个阶段干物质
积累量最大。 另外,同一作物品种在不同肥力条件
下种植,干物质在各器官的分配比例存在一定差
异[16]。 本试验研究表明,水稻分蘖盛期至抽穗期和
灌浆期至成熟期两个生育阶段干物质积累量最大。
除了抽穗期—灌浆期外,秸秆还田配施不同比例化
肥处理在播种—分蘖盛期、分蘖盛期—抽穗期、灌浆
期—成熟期 3个生育阶段的干物质积累均高于单施
秸秆处理。 秸秆还田配施不同比例化肥处理的茎鞘
比例在孕穗期、抽穗期和成熟期高于单施秸秆,而叶
片比例与茎鞘比例呈相反趋势。
3.2摇 对土壤养分的影响
武际等[17]通过尼龙袋法研究表明,节水栽培模
式下秸秆还田后土壤有机碳和养分含量的提高效应
显著高于常规栽培。 杨敏芳等[18]研究表明,无论是
翻耕还是旋耕,秸秆还田条件下的土壤养分含量均
不同程度地高于秸秆不还田。 罗宜宾[19]研究表明,
秸秆配施化肥的土壤有机质含量比单施化肥提高了
14.0%—28.7%,土壤全氮提高了 5.5%—40.1%,碱
解氮含量增加了 13.2%—30.8%,速效钾含量增加了
4.8%—21.0%。 本试验中,与对照相比,秸秆还田配
施不同比例化肥处理均提高了土壤 pH 值、有机碳、
全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾,降低了土
壤 C / N 比,这与前人研究较一致,且秸秆 3000 kg /
hm2+ N 150 kg / hm2 +P 2O575 kg / hm2 +K2O 37.5 kg /
hm2处理在土壤 pH值、有机碳、全氮、速效钾方面效
果最为显著。
因此,根据水稻生长所需的土壤气候条件,选择
合适比例的化肥与秸秆还田配施对水稻产量和稻田
土壤培肥综合效果最好,更能发挥其生态效益与经
济效益。
4摇 结论
与单施秸秆比较,秸秆还田配施不同比例化肥
对于提高植株干物质积累速率和群体生物量、保证
较高的水稻增产潜力以及合理改善土壤养分方面有
较好的促进作用。 总之,秸秆配施一定量的化肥,促
进了作物对养分的吸收。
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