全 文 ：　 　 倡 中国科学院知识创新工程项目（KZCX３唱SW唱４４１） 、德国 BMZ／G TZ 项目和中国科学院野外台站研究项目资助
收稿日期 ：２００６唱０２唱０５ 　 改回日期 ：２００６唱０４唱２０
不同氮肥配施方法下稻草还田短期效应研究 倡
彭 　娜 　王凯荣 　王开峰 　谢小立
（中国科学院亚热带农业生态研究所 　 长沙 　 ４１０１２５）
摘 　要 　 为探索适宜稻草还田量及配合稻草还田的 N 、P肥施用方法 ，通过盆栽试验 ，采用树脂法和传统化学法相
结合 ，研究了不同 N 肥配施方法下稻草还田对土壤 N 、P 养分及水稻生长的短期影响 。 结果表明 ：稻草还田短期内
可降低土壤氨氮浓度 ，提高土壤有效磷浓度 ，抑制水稻生长 ；稻草还田的这 ３ 种效应都随稻草水平的增加而加强 ，
但不同 N 肥配施下无差异 。稻草还田后易引起水稻铁中毒 ，因此稻草还田量不宜过多 ；稻草还田后除需多施 N 、P
肥外 ，还需通过排水等措施以解决其铁毒效应 。
关键词 　 稻草还田 　 N 肥配施方法 　 水稻生长 　 土壤 N 、P 养分
Effect of incorporating rice straw into the soil on rice growth ，soil N and P nutrients under different N and P fertiliza唱
tion models ．PENG Na ，WANG Kai唱Rong ，WANG Kai唱Feng ，XIE Xiao唱Li（ Institute of Subtropical Agriculture ，Chinese
Academ y of Sciences ，Changsha ４１０１２５ ， China） ，CJEA ，２００７ ，１５（４） ：６４ ～ ６７
Abstract 　 To determine the effect of incorporating rice straw into the soil on rice growth ，soil N and P nutrien ts under dif唱
ferent N and P fer tilization methods ，a pot experiment was conducted where varying amounts of rice straw was incorporat唱
ed into the soil under different N and P fer tilization models ．Results show that rice st raw leads to short唱term decrease in
soil NH４ 唱N concentration ，increase in soil available P ，and sluggished plant g row th ．Though the effect of rice st raw under
different N fertilization is the same ，it is ，however ，st ronger with increasing levels of rice st raw application ． Thus it can be
stated in conclusion that though straw application has some positive effects ，applications in large amounts can lead to Fe
toxicity ．After rice straw incorporation ，good drainage and more N and P fertilization are needed to eliminate possible Fe
toxicity induced by the incorporated rice st raw ．
Key words 　 Rice straw incorporation ，N fer tilization method ，Rice growth ，Soil N and P nutrien t
（Received Feb ．５ ，２００６ ；revised April ２０ ，２００６）
稻草直接还田目前在南方农村应用较普遍［１］ ，在有关稻草还田的研究中 ，稻草还田量多用“半量”或“全
量”来表述 ，目前尚缺乏对适宜稻草还田量的定量研究及其机理的探讨 。 稻草还田后 ，可能由于微生物分解
与水稻争夺 N 素及产生高浓度亚铁等毒害物质而抑制水稻的生长 ，农民往往通过大量施用化肥特别是 N 肥
来解决这一问题 ，往往造成大量 N 肥损失 ，易引起水体的富营养化［２］ 。 因此 ，对于稻草还田后 N 肥配施量的
研究值得重视 。 许多研究［３ ，４］证实 ，添加有机物料能活化土壤 P素 ，提高土壤有效磷含量 。 稻草还田后是否
可减少 P肥的投入尚需进一步研究 。 在我国大多数关于养分有效性的研究中 ，一般用养分的化学可提取性
来反映养分的有效性 ，但这种方法并不可靠 ，因为提取剂可能提取出本身不能被作物吸收利用的养分 ，而且
评价养分对作物的有效性时 ，还需考虑养分的扩散能力 。 树脂提取法可解决传统法的上述缺点 ，树脂法模
拟根系吸收养分 ，不仅能反映养分的初始浓度 ，还能反映其扩散过程 ，且树脂法能同时提取多种养分［１１］ 。 为
此采用盆栽试验 ，利用传统化学分析和树脂法相结合的手段 ，研究了不同 N 肥配施方法下稻草还田对土壤
N 、P养分及水稻生长的短期影响 ，以期为合理利用稻草资源及其化肥配施方法提供理论指导 。
1 　 试验材料与方法
盆栽试验于 ２００４ 年 ６ 月在中国科学院桃源生态试验站网室内进行 。 供试土壤为耕型红壤 ，取自中国科
学院桃源农业生态试验站 ，由第四纪红色黏土发育而成 。 土壤 pH 为 ４畅８３ ，有机碳含量 １２畅８g／kg ，速效氮
８５畅２mg／kg ，速效磷 １畅２５mg／kg ，速效钾 ７３畅５mg／kg ，活性铁 ５８畅２mg／kg 。 试验设稻草水平和 N 肥配施方法
第 １５卷第 ４ 期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol ．１５ 　 No ．４
２ ０ ０ ７ 年 ７ 月 Chinese Journal of Eco唱Agriculture July ，　 ２００７
两个因素 ，完全随机区组设计 ，４ 次重复 。 稻草水平设每盆土中加入稻草 ０ ～ １０g／kg 不等的 ９ 个梯度 ，每
１畅２５g／kg 为 １ 个梯度 。 N 肥配施方法设等 C／N 比 N 肥配施法（简称“等 C／N 法”）和等量 N 肥配施法（简称
“等 N 法”）两种 。 等 C／N 方法 ，即通过添加 N 素将稻草 C／N 调整为 ３０ ，另外再加入 １０mg／kg 的 N 肥以补
充无稻草情况下水稻生长需要的 N 素 ，因此 ９ 个稻草水平下的 N 肥配施量从 １０ ～ ９０mg／kg 不等 ，每
１０mg／kg为 １ 个梯度 。 等 N 方法 ，即保持所有稻草水平下配施的 N 肥施用量都为 ８０mg／kg 。 试验期间不施
用 P肥 ，但施用足量的 K 肥和 Zn 肥 ，以观察稻草在土壤极端缺 P情况下对土壤 P的活化作用 。
采用树脂球原位埋置的方法［１１］分析等 C／N 法下土壤中的氨态氮 、有效磷和有效铁 ，分别简称树脂氨
氮 、树脂磷和树脂铁 。 两批树脂球埋置的时间分别为稻草还田后第 １d 和第 １５d ，每批埋置 ７d 。 为表述方便
起见 ，本文以第 １ 周 、第 ３ 周表示第 １ ～ ８d 、１５ ～ ２２d ２ 次取样 。 稻草还田后第 ２２d 和 ４３d ，采集 ５cm土层处土
样以分析土壤中的氨态氮和有效磷 。 氨态氮用 ２mol／L KCl提取新鲜土壤 ，提取液用流动注射仪（FL Astar
５０００ ，丹麦福斯公司）直接测定 。 同时分析新鲜土壤和风干土壤的有效磷 ，有效磷的分析采用 Olsen 法提取 ，
紫外分光光度计（UV８５００唱 Ⅱ ）测定 ，水稻移栽后第 ４０d 收获水稻 ，丈量水稻地上部高度和根长 ，烘干后称量
地上部干物重和地下部干物重 ，用这 ４ 个指标反映水稻的生长 。 将地上部和地下部的烘干样混合以分析水
稻植株中的全 N 、全 P 和全 Fe 。 数据统计分析采用 Excel和 SAS（８畅１ for windows）进行 。
图 1 　 不同 N 肥配施下稻草还田对土壤氨氮的影响
Fig ．１ 　 Effect on soil NH４ 唱N of rice straw incorporation
　 　 with different N fertilization methods
2 　 结果与分析
2畅1 　 不同 N肥配施方法下稻草还田对土壤氨氮的影响
在淹水土壤中 ，土壤中的有效氮以氨氮为主 。 由图 １
可知 ，在等 C／N 方法下 ，土壤氨氮浓度随稻草水平的增加
而增加 ，且第 ２２d和 ４３d 的氨氮浓度无明显差异 。 在等 N
方法下 ，第 ２２d 稻草水平对氨氮浓度的影响不明显 。 第
４３d ，与不施稻草相比 ，施用稻草降低了土壤氨氮的浓度 ，
且从稻草水平为 ２畅５０g／kg 开始 ，土壤氨氮浓度随稻草水
平的增加而降低 。 说明稻草还田能降低土壤 N 的有效
性 ，在配施等量 N 肥的情况下 ，土壤氮有效性随稻草水平
的增加而提高 。
由图 １ 还可看出 ，不同稻草水平下两种 N 肥配施方法引起土壤氨氮浓度产生较大差异 。 以两 种 N 肥
配施方法下 N 肥配施量的差异作为“理论 N 素差异” ，以第 ４３d两种方法下测得的 N 素差异作为“实际 N 素
差异” ，比较“理论 N 素差异”和“实际 N 素差异”可知 ，二者在数值上很接近 ，进一步作相关分析可知 ，二者呈
极显著正相关（ r ＝ ０畅９７ 倡 倡 ） ，由此说明等 C／N 方法和等 N 方法下土壤氨氮浓度的差异主要是由于试验之初
N 肥配施量的差异所引起 ，与稻草的影响无关 。
图 2 　 等 C／N 方法下稻草还田对土壤树脂氨氮的影响
Fig ．２ 　 Effect on soil resin NH４ 唱N of rice st raw incor唱
　 　 　 　poration with equal C／N fer tilization method
为分析等 C／N 方法下土壤氨氮的变化 ，除用 ２mol／L
KCl的方法提取土壤氨氮外 ，还用树脂原位提取法提取第
１ 周和第 ３ 周的土壤氨氮 ，提取的氨氮简称树脂氨氮 。 由
图 ２ 可知 ，在等 C／N 方法下 ，各稻草水平下第 １ 周和第 ３
周的树脂氨氮浓度基本无差异 ，均随稻草水平的增加而增
加 。 作第 ２２d 等 C／N 方法下土壤 ２mol／L KCl 提取的氨
氮浓度和第 ３ 周树脂氨氮浓度的相关分析可知 ，二者呈极
显著正相关（ r ＝ ０畅９５ 倡 倡 ） ，说明树脂法和传统化学提取法
分析土壤氨氮结果的一致性 。 结合树脂法和传统法的结
果可知 ，试验期间等 C／N 配施方法下各稻草水平下的土
壤氨氮浓度随时间基本无变化 。
2畅2 　 不同 N肥配施方法下稻草还田对土壤有效磷的影响
图 ３ 表明 ，两种 N 肥配施方法下 ，第 ２２d 和第 ４３d 的土壤 Olsen P 浓度总体上随稻草水平的增加而升
高 ，且第 ４３d 的浓度显著高于第 ２２d（ P ＜ ０畅０５） ，说明施用稻草能提高土壤 P 的有效性 ，土壤有效磷浓度随稻
草水平的增加及还田时间的延长而增加 。 图 ４ 为用树脂原位提取法测得的等 C／N方法下的土壤有效磷 。
图 ４ 表明 ，等 C／N 方法下 ，各稻草水平中树脂磷浓度随稻草水平的增加而升高 ，除对照外 ，其余各稻草水平
第 ４期 彭 　 娜等 ：不同氮肥配施方法下稻草还田短期效应研究 ６５　
下第 ３ 周的树脂磷浓度略高于第 １ 周 。
图 3 　 不同 N 肥配施方法下稻草还田对土壤 Olsen唱P的影响
Fig ．３ 　 Effect on Olsen P in soil of rice straw incorporation
　 　 　 with different N fertilization methods
图 4 　 等 C／N 方法下稻草还田对土壤树脂磷的影响
Fig ．４ 　 Effect on soil resin P of rice straw incorporation
　 　 　 with equal C／N fertilization method
作树脂磷与土壤 Olsen P 的相关分析可知 ，二者呈极显著正相关 （ r ＝ ０畅８７ 倡 倡 ） 。 结合树脂磷和土壤
Olsen P浓度结果可知 ，整个试验期间 ，等 C／N 方法下 ，各处理中有效磷浓度随培养时间的延长而升高 。
图 5 　 等 C／N方法下稻草还田对土壤树脂铁的影响
Fig ．５ 　 Effect on soil resin Fe of rice st raw incorporation
　 　 　 with equal C／N fer tilization method
2畅3 　 不同 N肥配施方法下稻草还田对土壤亚铁的影响
在淹水土壤中施入有机物 ，通常会导致土壤亚铁浓度
升高 ，一定浓度范围内的亚铁对水稻的生长有促进作用 ，
但过量则会毒害水稻的生长 。 图 ５ 表明 ，等 C／N 方法下 ，
总体上第 １ 周和第 ３ 周的树脂铁浓度均随稻草水平的增
加而升高 ，但第 １ 周树脂铁随稻草水平变化的幅度较小 ，
树脂铁增加的幅度平均为 １畅０６μmol／cm２ 。 第 ３ 周树脂铁
随稻草水平增加的幅度较大 ，树脂铁增加的幅度平均为
３ ．８１μmol／cm２ 。 第 ３ 周各稻草水平下的树脂铁浓度显著
高于第 １ 周的树脂铁浓度（ P ＜ ０畅０５） 。 说明稻草还田提高
了土壤铁的有效性 ，且提高作用随稻草水平的增加而增加 。
2畅4 　 不同 N 肥配施方法下
稻草还田对水稻生长
和植株养分的影响
　 　 表 １ 表明 ，总体上稻草
还田在短期内抑制了水稻
的生长 ，且抑制作用随稻草
水平的增加而加强 ，如等
C／N 方法下 ，稻草还田使植
株高度平均降低 １畅３cm 。 稻
草水平对水稻生长的抑制
作用不受 N 肥配施方法的
影响 。 稻草水平对水稻植
株的 N 和 P 浓度没有明显
影响 ，等 C／N 方法下植株 N
浓度平均为 １畅８４mg／kg ，等
N 配施方法下植株 N 浓度平
均为 ２畅０５mg／kg ，而等C／N和
等 N 配施方法下的植株 P
浓度 均 为 ０畅０５mg／kg 左
右 ，但植株 Fe浓度随稻草
表 1 　 等 C／N方法与等 N方法下稻草还田对水稻生长和植株养分浓度的影响
T ab畅１ 　 Effects on rice grow th and nut rients uptake of rice straw incorporation with
equal C／N and equal N fertilization methods
方法
Method
稻草水
平 ／g·kg － １
Straw
level
地上部
高度／cm
Plant
height
根长 ／cm
Root
leng th
地上部生
物量／g
Above唱
ground
biomass
地下部生
物量 ／g
Below唱
ground
biomass
植株 N 浓
度／mg·kg － １
C onc畅of
plant N
植株 P 浓
度／mg·kg － １
Conc畅o f
p lant P
植株 Fe浓
度 ／mg· kg － １
Conc畅of
plant Fe
等 C／ N 法 　 ０ ３９畅５ １４畅１ ２畅２８ １畅００ １畅７３ ０畅０５４ ０畅３０
１畅２５ ３９畅４ １３畅５ ２畅２２ １畅０４ １畅６９ ０畅０５２ ０畅６５
２畅５０ ３８畅２ １３畅１ ２畅２２ ０畅９５ １畅８４ ０畅０５５ ０畅６４
３畅７５ ３４畅８ １２畅５ １畅７９ １畅００ １畅８９ ０畅０５４ １畅０６
５畅００ ３３畅５ １２畅４ １畅７０ ０畅９６ １畅８７ ０畅０５６ １畅１６
６畅２５ ３２畅６ １１畅６ １畅５７ ０畅８７ １畅９５ ０畅０５２ １畅２８
７畅５０ ３０畅５ １１畅５ １畅５３ ０畅９１ １畅８６ ０畅０５５ １畅９２
８畅７５ ２９畅５ １０畅３ １畅３７ ０畅８６ １畅８４ ０畅０５０ １畅７３
１０畅００ ２９畅４ １１畅１ １畅３０ ０畅８２ １畅９２ ０畅０５２ ２畅００
等 N 法 ０ ４０畅１ １５畅０ ２畅３９ １畅０５ １畅９０ ０畅０５２ ０畅１４
１畅２５ ３９畅０ １５畅１ ２畅４１ １畅１８ ２畅１０ ０畅０５２ ０畅１７
２畅５０ ３６畅２ １４畅０ ２畅００ ０畅８７ ２畅３０ ０畅０５３ ０畅９７
３畅７５ ３３畅０ １３畅８ １畅８６ ０畅８７ ２畅２２ ０畅０５６ １畅２４
５畅００ ３１畅４ １０畅０ １畅５４ ０畅７８ ２畅０５ ０畅０５５ １畅３５
６畅２５ ３０畅４ １１畅０ １畅５４ ０畅９４ １畅９７ ０畅０５２ １畅４７
７畅５０ ３０畅１ １１畅３ １畅４１ ０畅８０ １畅９６ ０畅０５３ １畅６８
８畅７５ ３０畅７ １０畅５ １畅３７ ０畅８２ １畅９７ ０畅０５２ １畅９３
１０畅００ ２９畅８ １０畅３ １畅３２ ０畅７９ ２畅００ ０畅０５２ ２畅１０
６６　 中 国 生 态 农 业 学 报 第 １５ 卷
水平的增加而升高 ，浓度范围为 ０畅１４ ～ ２畅１０mg／kg 。
3 　 小结与讨论
本研究结果表明 ，稻草还田降低了土壤氨氮浓度 ，提高了土壤有效磷浓度 ，这可能分别是由于稻草对 N
的固定作用［５ ，６］和稻草对土壤 P 的活化作用所致 。 关于稻草提高土壤 P有效性的机理 ，酸性土壤中一般认
为是由于稻草分解引起土壤的还原 ，导致大量磷酸铁和闭蓄态铁的还原［７ ，８］ 。 第 ８d 和第 ２２d 树脂磷和树脂
铁呈极显著正相关 ，证实了磷酸铁还原提高土壤 P 有效性的机理 。 本研究结果还表明 ，水稻的生长随稻草
水平的增加而减弱 ，这可能是由于稻草还田导致大量还原性铁的产生 ，而还原性铁可通过直接抑制水稻的
某些酶活性［９］来抑制水稻生长 ，还可通过抑制水稻对 N 、P 的吸收间接抑制水稻的生长［１０］ 。 本研究中水稻
植株 N 、P浓度都低于其临界缺乏浓度 ，证明水稻对 N 、P 的吸收已受到抑制 。 因此稻草还田后若发现水稻
生长不良的现象 ，应考虑可能是由于稻草分解与水稻争夺 N 素和亚铁毒害两个原因 ，该情况下应先通过排
水等措施消除铁毒再配施 N 肥以补充水稻 N 素营养 。 另外 ，尽管稻草还田对土壤 P有活化作用 ，但这往往
伴随亚铁含量的大量增加 ，因此不宜提倡用稻草还田来替代 P 肥施用 。 通过聚类分析可将 ９ 个稻草水平对
水稻生长的影响分为 ３ 大类 ，第一类为施稻草 ０ 和 １畅２５g／kg ，第二类为施稻草 ２畅５ 和 ３畅７５g／kg ，第三类为施
稻草５ ～ １０g／kg 。 一 、二 、三类对水稻生长的影响可以分别称为无抑制 、轻微抑制和严重抑制 。 若以每公顷
土量为 ２２畅５ 万 kg计算 ，则对水稻生长无影响 、轻微影响和严重影响的还田水平分别为 ３t 、６ ～ ９ t 和 ＞ ９t 。 但
由于盆栽试验中用到的土壤为强酸性土壤 ，另外培养过程中一直未排水 ，有别于稻田 ，所以在正常田间条件
下 ，稻草还田的适宜水平应该高于本研究的结果 。
参 　 考 　 文 　 献
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第 ４期 彭 　 娜等 ：不同氮肥配施方法下稻草还田短期效应研究 ６７