稻草还田添加有机物料腐熟剂对土壤和水稻的影响

吴迎奔，许丽娟，陈 薇，王 震，尹红梅，周冰玉

（湖南省微生物研究所，长沙 410009）

我国农作物秸秆资源十分丰富，往往造成环境污染，因此对其综合利用进行研究日益重要[1-2]。稻草还田作为一项重要的农业管理措施[3-4]，可以增加土壤有机质的含量[5-6]，提高土壤肥力[7-9]，同时也可以缓解温室效应[10-11]。因此，稻草还田具有重要的经济效益[12-14]和生态效益[15-16]。但由于稻草秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素三大部分组成[17]。自然状态下难以被分解[18-19]，为了加快稻草腐熟过程，接种有机物料腐熟剂是一种必要且行之有效的技术措施[20-22]。2011年度下半年本实验室在双峰县进行了在水稻秸秆翻耕还田耕作模式下添加有机物料腐熟剂产品的小区田间试验，考察其对稻草还田的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

有机物料腐熟剂由湖南润邦生物工程有限公司提供。水稻品种：金优402。

1.2 供试土壤

试验在双峰县花门镇李仲仁承包田块进行，土壤类型为潴育潮泥田，耕作层＜20 cm，土体平整，肥力均匀。供试土壤基本理化性质：pH值6.73，土壤有机质21.41 g/kg，全氮1.14 g/kg，速效钾77.06 mg/kg，全钾 11.20 g/kg，有效磷 6.19 mg/kg，全磷0.246 g/kg。

1.3 试验设计

试验设4个处理（见表1），3次重复，随机排列，每小区面积30 m2。有机物料腐熟剂施用2 kg/667m2。稻草还田时施尿素5 kg/667m2，均匀撒在稻草上。稻草不还田区施肥时把氮肥与其他3个处理用量补平达一致。

表1 试验处理设计

1.4 试验方法

每小区插秧810蔸（27行、每行30蔸），每蔸l～2苗。用塑料薄膜包裹田埂隔离防止串肥，随后进行稻草还田、施有机物料腐熟剂和尿素，小区面积30.0 m2（长6.0 m、宽5.0 m）。小区四周均留有1 m以上保护行。

基肥（7月6日）：每个小区施三安复合肥（18-18-18）1.35 kg；分蘖肥（7月 11日）：每个小区施三安复合肥（18-18-18）1.15 kg、尿素 0.225 kg；穗肥（8月25日）：每小区施三安复合肥（18-18-18）1.15 kg。成熟（10月20日）后分小区收获测量统计。

各处理除稻草还田和施用有机物料腐熟剂不同外，其他均按常规管理要求进行。

1.5 土壤样品的采集与分析

试验从2011年7月6日开始进行。试验过程中前28 d每7 d取1次土壤样，后期每30 d取1次样，共取7次土样。过20目筛分析土壤pH值、有效磷、速效钾；过100目筛分析土壤有机质、全氮、全磷、全钾含量。土壤分析方法采用《土壤农化分析》中介绍的方法。利用Excel与SPSS软件进行数据处理分析。

2 结果与分析

2.1 有机物料腐熟剂对稻草腐解的影响

通过对稻草还田使用腐熟剂后第7天、第14天、第21天、第28天的观察记载（见表2），处理4的三大指标数值之和最高，因此施用有机物料腐熟剂后稻草腐烂最快，腐熟作用最明显。而处理1的三大指标数值之和最低，由于未使用腐熟剂，稻草腐烂最慢。因此施用有机物料腐熟剂可加快稻草腐熟[19，20]，提前 3～4 d 腐熟。

2.2 稻草还田添加有机物料腐熟剂对土壤pH值的影响

从图1可以看出，土壤pH值随稻草还田时间的增加呈明显的下降趋势。处理4在88 d时pH值最低，为6.41。说明稻草在代谢过程中被微生物利用产生酸性气体[10-11]，可降低土壤的pH值。

表2 稻草还田添加有机物料腐熟剂对稻草腐解的影响

图1 稻草还田添加有机物料腐熟剂对土壤pH值的影响

2.3 稻草还田添加有机物料腐熟剂对土壤有机质的影响

各处理有机质含量均先增加后逐渐减少（见图2），处理2和处理4的土壤有机质比处理1分别提高了0.20、0.70 g/kg。处理2与处理3无差异。再结合表1可知，由于处理4中存在微生物，其对稻草分解转化速度较快，有机质的积累最高。

图2 稻草还田添加有机物料腐熟剂对土壤有机质的影响

2.4 稻草还田添加有机物料腐熟剂对土壤全氮的影响

稻草还田与否，各处理全氮含量均较初始土样高。处理2和处理4的全氮含量比处理1分别增加0.10、0.11 g/kg，与处理 3 相比无明显差异（图 3）。原因在于含氮基肥和2次追施氮肥。第28天土样分析结果表明，处理4全氮含量最低，微生物将稻草主要转化为土壤有机质和气态物质等，因此说明稻草已腐熟。

图3 稻草还田添加有机物料腐熟剂对土壤全氮含量的影响

2.5 稻草还田添加有机物料腐熟剂对土壤速效钾与全钾的影响

土壤速效钾总体呈现逐渐降低的趋势（图4），处理2比处理1减少1.0 mg/kg，而处理4比处理1增加10.0 mg/kg，处理4与处理3差异很小。这说明虽然施用了钾肥，以及在淹水条件下稻草中钾元素被浸提出来，但由于水稻是喜钾作物，随着生长发育，其吸收的钾越来越多，导致土壤中速效钾下降。其中处理4速效钾下降趋势较为平缓。

图4 稻草还田添加有机物料腐熟剂土壤速效钾含量的影响

土壤全钾含量前后变化不大，各处理之间差异很小（图5）。水稻生长发育对钾需求较大，因此土壤中钾元素大量被吸收利用[25]。

图5 稻草还田添加有机物料腐熟剂对土壤全钾含量的影响

2.6 稻草还田添加有机物料腐熟剂对土壤有效磷与全磷的影响

图6 稻草还田添加有机物料腐熟剂对土壤有效磷含量的影响

土壤有效磷含量有不同程度增加（图6）。虽然稻草在土壤中的矿化转化为无机磷的速度相对缓慢，但是处理4磷元素积累较高，比处理2高1 mg/kg。土壤全磷含量前后略微上升（图7）。稻草还田后稻草中的磷矿化出无机磷，或者转化为有机磷，使土壤中的全磷有小幅增加，处理4比初始土样高0.005 g/kg。

图7 稻草还田添加有机物料腐熟剂对土壤全磷含量的影响

2.7 有机物料腐熟剂对水稻生长的影响

观察水稻分蘖、生长情况（表3），结合水稻农艺性状结果（表4）可知：虽然株高和结实率以处理l最高，但是处理4的有效穗数、每穗总粒数和每穗实粒数均最高，这说明有机物料腐熟剂可以改善水稻的农艺性状，与文献报道一致[23-24]。

表3 稻草还田添加有机物料腐熟剂对水稻分蘖的影响

表4 稻草还田添加有机物料腐熟剂对水稻农艺性状的影响

2.8 稻草还田添加有机物料腐熟剂对水稻产量及其经济效益的影响

水稻成熟后分小区收获，各处理产量结果见表5，由表5可知，处理4（施用有机物料腐熟剂）产量和产值均为最高，产量为454.6 kg/667m2，分别比处理 1、处理 2增产 34.4、18.1 kg/667m2，分别增长8.2%、4.1%。如果晚稻按当地市场价格2.5元/kg计算，处理4比处理1增加产值86.0元/667m2。减去施用有机物料腐熟剂的成本12.0元/667m2、施肥人员工资13.0元/667m2和增施尿素12.0元/667m2（按 2.2元/kg计算），增加收入 49.0元/667m2。方差分析结果表明，F>F0.05，各处理间差异达显著水平。

表5 不同处理水稻的产量

3 结论

3.1 施用有机物料腐熟剂能缩短腐熟时间

施用有机物料腐熟剂（粉剂）对稻草还田后的腐解有促进作用。试验结果表明，其比其他3个处理组的腐熟时间提前3～4 d。

3.2 施用有机物料腐熟剂能改善晚稻农艺性状

施用有机物料腐熟剂与处理2比较，其株高少0.7 cm，结实率低0.7%，但其有效穗数、穗实粒数、千粒重分别增加 0.2 万穗/667m2、4.2 粒/穗、0.3 g，增加率分别为6.8%，7.5%，1.4%。处理4与其他两个处理比较，也有相似的效果。

3.3 施用有机物料腐熟剂能提高土壤肥力

稻草还田后，施用有机物料腐熟剂处理组的土壤pH值下降，在28 d时最低，为6.41；全钾含量较处理2降低了0.5 g/kg，但土壤有机质、全氮、全磷含量较处理2分别增加0.5、0.01、0.056 g/kg，速效钾和有效磷分别增加11、0.78 mg/kg，改善了土壤的理化性状。

3.4 施用有机物料腐熟剂能增产增效

处理4（施用有机物料腐熟剂）产量和产值均为最高，产量为454.6 kg/667m2，分别比处理1、处理 2增产 34.4、18.1 kg/667m2，分别增长 8.2%、4.1%，增加收入49.0元/667m2。

因此，稻草还田后添加有机物料腐熟剂对加速稻草腐熟，改善水稻经济性状有明显效果，对提升土壤有机质、培肥地力也有一定作用，而且还有助于下茬作物的增产。这为有机物料腐熟剂的应用提供了科学依据。

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