不同耕作与施肥方式下白土的水稻产量及养分吸收量

吴萍萍， 王家嘉， 李录久

(安徽省农业科学院土壤肥料研究所，安徽养分循环与资源环境省级实验室，安徽合肥 230031)

合理的耕作措施是白土改良的重要方式之一，通过深翻可以增加耕层的粘粒含量，改良土壤质地，但深翻也易加剧土壤有机质矿化，同时将下层养分较为贫乏的白土层与耕层混合，可能造成耕层有机质和养分缺乏，不利于土壤肥力的维持，因此需要增施有机肥以提高土壤肥力[3]。施用有机肥不仅有利于土壤有机质的累积，提高土壤腐殖质的活性，还可以调节土壤质地，增加土壤水稳性团聚体含量，促进团粒结构的形成，改善土壤物理性质[4-5]，对白土的培肥和改良有明显效果。因此，大力推广秸秆还田、 绿肥或畜禽粪的施用是增加白土有机质含量最为行之有效的措施。

目前，关于耕作措施和有机肥施用的研究已有较多的报道[4-9]，但关于在白土上不同翻耕深度结合不同施肥模式对水稻产量、 养分吸收量及土壤理化性状的影响还未有详细报道。本文针对白土“上砂下粘”的特性以及白土稻区重化肥轻有机肥的现象，通过设置2个翻耕深度(翻耕10 cm、 翻耕20 cm)与4种施肥模式(单施化肥、 化肥+畜禽粪、 化肥+秸秆、 化肥+绿肥)，研究翻耕深度和施肥模式对白土稻田水稻产量、 养分吸收量及土壤理化性状的影响，以期为提高白土的土壤肥力和生产力，实现水稻高产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

1.2 试验设计

1.3 样品采集及测定

2011年和2012年水稻收获期每小区分开测产，分别统计秸秆产量和籽粒产量，并选取有代表性的5穴水稻植株分为籽粒和秸秆两部分，于105℃杀青30 min，65℃烘干至恒重后称重、 粉碎，分别用凯氏定氮法、 钼锑抗比色法和火焰光度法测定其中的氮、 磷、 钾含量[10]。同时用不锈钢土钻采集各小区耕层土壤样品，多点混合取样，分析土壤有机质、 速效磷、 速效钾、 全氮、 CEC、 pH值等指标[10]。土壤容重采用环刀法测定。

试验数据用Excel、 SPSS等软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同翻耕深度与施肥方式对白土水稻产量的影响

耕作深度对水稻产量有一定影响，白土翻耕20 cm后仅施化肥的T20+F处理水稻产量明显低于翻耕10 cm的T10+F处理。2011年T20+F处理的水稻产量较T10+F处理降低6.1%，但差异不显著; 而在2012年T20+F处理的水稻产量与T10+F处理相比降低了8.7%，差异达5%显著水平。

与单施化肥相比，无论是施用新鲜畜禽粪、 秸秆还是绿肥，增施有机肥的处理均能明显提高水稻产量，T20+F+M、 T20+F+S和T20+F+G处理两年的平均产量分别比T20+F处理增加16.1%、 14.8%和14.6%，可见在翻耕20 cm的基础上配合施用有机肥对白土稻田的增产效果十分明显。从两年的平均值来看，3种有机肥施用模式的增产潜力没有表现出显著差异，但年际间的规律略有不同。2011年施用畜禽粪肥的效果较好，而2012绿肥处理的产量较高，这可能与每年施用的有机肥养分含量的高低不同有关。

表1 不同翻耕深度及施肥方式对水稻产量的影响(kg/hm2)

2.2 不同翻耕深度与施肥方式对白土水稻养分吸收量的影响

2.3 不同翻耕深度与施肥方式对白土土壤理化性状的影响

相对于翻耕10 cm，翻耕20 cm后白土有机质和全氮含量均有不同程度的下降，其中有机质下降幅度较大，2011年和2012年T20+F处理较T10+F处理分别下降8.1%和12.4%，全氮含量分别下降3.0%和3.9%。各处理土壤氮素与有机质的变化趋势基本一致。同样，T20+F处理的土壤碱解氮和速效钾含量也略低于T10+F处理，两处理速效磷含量间的差异则较小，T20+F处理略高于T10+F处理。在翻耕20 cm的基础上增施秸秆、 绿肥和畜禽粪，土壤有机质、 全氮、 碱解氮、 速效磷和速效钾含量均高于其它处理，除速效磷外，其它指标间均达显著差异水平(P<0.05)。秸秆和绿肥对土壤养分的贡献优于畜禽粪，两年平均的结果来看，T20+F+S、 T20+F+G、 T20+F+M处理的土壤有机质比T20+F处理分别提高35.7%、 33.8%和18.3%，全氮含量分别提高28.6%、 40.8%和23.5%。

表2 不同翻耕深度及施肥方式对水稻养分吸收量的影响(kg/hm2)

表3 不同翻耕深度及施肥方式对土壤理化性状的影响

3 讨论

3.1 不同翻耕深度与施肥方式对白土水稻产量和养分吸收量的影响

白土耕层土壤普遍具有粗粉粒含量较高、 有机质和养分含量低、 土壤微团聚性差等特性，因此“淀浆板结”性强[2]。针对白土“上砂下粘”的剖面构型，通过深翻直接加深耕层厚度，使上下土层砂粘混合，是改良低产白土的有效方法之一。增加耕层粘粒含量能够改善耕层质地和土壤结构，提高土壤保肥保水能力，有利于协调土壤肥力因素。但深翻后底层较为贫瘠的土壤混合到表层，也会对水稻的生长产生不良影响。本研究中，与施用等量化肥的翻耕10 cm 处理相比，翻耕20 cm 处理的水稻产量和氮、 磷、 钾吸收量明显下降，且随着耕作年限的延长，这种下降趋势越来越明显; 而在翻耕20 cm的基础上进行秸秆还田或增施绿肥、 畜禽粪肥则可以大幅度提高水稻产量和氮、 磷、 钾养分吸收量，达到增产稳产的目的，这主要是由于增施有机肥促进了水稻干物质的积累和养分的吸收。相关分析表明，水稻植株吸收的氮、 磷主要集中在水稻籽粒中，而钾在秸秆中有较多累积，宇万太等[12]的研究也表明这一点。徐明岗等研究指出，有机肥在水稻生育中后期通过矿化等作用提供较多钾素营养，化肥有机肥配施处理的水稻体内钾素累积吸收量要高于单纯化肥处理[13]。杨长明等认为，有机无机肥配施有利于促进水稻植株养分向籽粒中转移和分配，从而提高水稻籽粒产量[14]。周卫军等通过长期定位试验证明，水稻累积吸收的氮量和系统生产力有随着有机肥与氮磷钾化肥配合程度的增加而提高的趋势[15]。本研究中，秸秆、 绿肥等有机肥料的施用可提高成熟期籽粒和秸秆中氮、 磷、 钾含量，促进同化产物向籽粒转运，增加植株对养分的吸收和转运，同时提高水稻的产量。与秸秆还田相比，当外源氮充足时C/N比较低的绿肥先分解腐熟，释放出氮素供作物吸收[16]。同时，相较于表面覆盖，还田后进行耕翻，秸秆等与土壤密切接触，能加速其腐解，当季释放和被作物吸收利用的养分较多[17]。

3.2 不同翻耕深度与施肥方式对白土土壤理化性状的影响

本研究中，翻耕20 cm后白土耕层有机质、 全氮、 碱解氮等含量均较翻耕10 cm低，增施有机物质后各指标表现出明显上升，可见单纯深翻降低表层土壤养分含量，结合有机物质的施用则能有效缓解养分的贫乏，提高土壤肥力。以往报道指出，土壤有机碳含量与全氮含量在土壤中的消长常常是一致的，两者间存在显著正相关[6, 8]，这与本研究的结果一致。秸秆还田、 有机肥施用和耕作方式对土壤速效磷含量的影响较氮、 钾小，这一结果与朱利群等[9]的报道相似，原因可能在于磷的移动性较小，在土壤中容易被固定，耕层土壤与底层土壤中的磷维持相近的水平，使得翻耕20 cm与翻耕10 cm后的土壤磷含量差异较小。秸秆还田后腐解的秸秆能够提供土壤丰富的氮、 磷、 钾等多种营养元素，有利于更新土壤腐殖质，增加土壤有机质[18]。刘世平等通过土壤肥力数值化综合评价发现，翻耕结合秸秆还田可提高土壤有机质、 速效磷、 速效钾等养分含量，具有最高综合肥力指标[19]。绿肥是营养比较齐全的有机肥料，含有丰富的有机物质，对改善土壤的物理性状、 提高土壤养分含量具有重要作用[20]，长期施用绿肥并配合施用适量化肥是提高土壤养分的重要措施。本研究中，翻耕20 cm结合绿肥施用和秸秆还田处理中土壤的养分含量要高于施用畜禽粪处理，对提高翻耕处理土壤养分的效果较明显。与秸秆和绿肥相比，畜禽粪由于来源较为复杂，组成成分不统一，养分含量差异较大，因此本研究中对水稻产量及土壤理化性状的影响存在一定的年际间差异。有报道指出，畜禽粪营养成分比较均衡，含有较多活性成分，能显著增加土壤可溶性有机碳及有效养分含量，对土壤生物活性、 团聚体稳定性等也有改善作用[21-22]。

土壤容重是反映土壤松紧程度的重要指标，直接影响土壤肥力状况和植物根系的发育。翻耕对降低土壤容重有明显作用，能够增加总孔隙度，改善土壤孔隙的几何空间[23]。陈学文等[24]研究表明，连年翻耕能够降低0—20 cm耕层土壤容重。秸秆还田及绿肥施用也能显著增加土壤的孔隙，提高大孔隙占总孔隙的比例，改善作物根际透气性，降低容重[4, 9]。本研究中，土壤容重各处理间及不同年份间的差异均较小，未达显著差异，深翻及秸秆还田、 有机肥施用未表现出明显的降低容重效果，这与试验年限较短有关，有待今后进一步的试验进行分析。

综上所述，在白土稻区，与翻耕10 cm处理相比较，单纯翻耕20 cm的处理水稻产量及养分吸收量、 土壤养分含量均有不同程度的下降。在翻耕20 cm的基础上，秸秆还田或施用绿肥、 畜禽粪则可以明显提高水稻产量，增加养分吸收量，改善土壤理化性状，对于提高白土生产潜力是十分必要的。

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