水稻秸秆堆沤肥对优质水稻品质的影响

方华舟 项智锋

（荆楚理工学院生物工程学院，湖北荆门448000；第一作者∶434761170＠qq．com）

水稻是我国的主要粮食作物，在确保我国水稻持续高产稳产的基础上，不断提高稻米品质和质量，是我国必须长期坚持的基本国策[1]。近年来，随着人们生活水平的不断提高，对稻米品质提出了更高要求，扩大优质水稻生产已成为水稻产业发展的主要方向[1]。目前，我国优质水稻品种选育已取得显著成效[2-3]。通过改善土壤及其肥力状况以确保和提高稻米品质已成为优质水稻生产的主要内容之一[2，4]。化肥由于养分单一、易流失、利用率低，容易造成面源污染、病虫害流行及稻米品质降低，用有机肥部分替代化肥已逐渐成为优质水稻生产的重要措施[4-5]。大量研究表明，以有机肥部分或全部替代化肥，具有改良土壤、提高养分利用率、改善稻米品质及食味等作用[5-8]。水稻秸秆作为水稻种植的主要副产品，数量巨大且茬口紧，目前广大农户大多以旋耕方式直接还田，因病源虫卵可长期残留于土壤，导致一些地方病虫害逐年加重甚至爆发性流行，稻米品质显著下降。寻找水稻秸秆资源化、有效化充分利用，变废为宝，是水稻产业急需解决的重要课题之一[2]。水稻秸秆有机质丰富，富含水稻生长所需要的各种养分，将其就近集中堆沤不仅是我国重要的传统优质有机肥生产方式，更具有操作简便、能彻底清除病虫害残留、可规模化生产等特点，适合优质水稻生产。将水稻秸秆就近集中堆沤并用于水稻生产，不仅可以显著改善农村生态环境，更能形成“水稻—秸秆堆沤肥—优质水稻”的产业生态循环模式，前景广阔。然而，有关水稻秸秆堆沤肥对水稻品质及食味的影响的研究较少。为此，笔者进行了相关田间试验，以探讨水稻秸秆堆沤肥对优质水稻品质的影响，为水稻秸秆循环利用和提高优质水稻品质提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试验田概况

水稻秸秆为本地2016年9月水稻收割后由秸秆储存利用中心集中收集、储存并风干，主要成分为∶有机质 87.6%、氮 0.91%、磷（P2O5）0.46%、钾（K2O）3.14%。水稻秸秆于2016年11月进行堆沤并于2017年6月进行试验。堆沤具体方法为∶在稻田附近修建深约1 m的土坑，将水稻秸秆堆积于土坑并高于地面，堆体呈上小下大的龟背型，顶端略向中间凹陷；秸秆堆积过程中，浇淋适量水，保证堆体含水量不低于50%～55%，并在堆体外及上部紧密覆盖塑料薄膜，在堆体顶端塑料薄膜处预留5～6个直径为3～5 cm的小孔，以接部分雨水，确保堆体在堆沤的大部分时间内含水量不低于60%～70%，保证沤腐效果及堆腐进程。堆沤于2017年4月中旬结束，经检测其养分含量为∶有机质72.5%、氮1.19%、磷（P2O5）0.59%、钾（K2O）3.88%（下文中称为“秸秆堆沤肥”）。

试验田面积约18 m×55 m，前茬作物为油菜。插秧前进行3次翻耕及整田，确保土壤状况一致。经检测，土壤有机质 21.5 g/kg，土壤容重 1.13 g/cm3，碱解氮85.5 mg/kg，有效磷 12.1 mg/kg，有效钾 73.6 mg/kg，pH值 6.28（土水比 1∶1）。

1.2 试验设计与试验方法

以本地习惯性施用的化肥量记为肥力100%。试验共设12个处理（具体见表1）。水稻秸秆堆沤肥及某品牌有机肥施用量以等氮、磷、钾元素量进行计算，少量养分不足部分以相应化肥补充。其中，本地习惯施肥的施肥量为每 667 m2尿素 30 kg（折合纯 N 13.8 kg）、过磷酸钙 45 kg（折合 P2O57.2 kg）、氯化钾 20 kg（折合K2O 12.0 kg），按基肥、分蘖肥、穗肥 6∶2∶2 比例分 3 次施入；处理1、处理2、处理6均作基肥一次性施入，其他水稻秸秆堆沤肥与化肥混用的处理在混匀后以基肥形式一次施入。每个处理3次重复，共36个小区。小区面积20 m2，小区之间以30 cm土埂外包黑色塑料薄膜相间隔，单排单灌；试验区外围设宽度不小于2 m的保护行并常规种植。

表1 各处理施肥情况

表2 不同水稻秸秆堆沤肥施肥处理对稻米外观的影响

参试水稻品种为广两优2388，其特点为产量较高，肥料要求充足。试验于2017年5月3日在秧田常规浸种播种及育秧，6月1日人工插秧，丛栽2粒谷苗，行株距20.0 cm×26.7 cm，每小区共移栽380丛，9月25日收获。插秧后，田间管理、病虫害防治、稻谷收割储存等按常规进行。

1.3 测定项目及方法

各小区稻谷单打单收，风干后测定稻谷出糙率、整精米率、垩白粒率、垩白度、粒型、直链淀粉含量、蛋白质含量、胶稠度等指标[9-10]，以日本佐竹公司生产的食味仪测定稻米食味值。

1.4 数据处理

试验数据用SPSS19.0软件进行统计和差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 施用水稻秸秆堆沤肥对稻米外观品质的影响

从表2可以看出，各处理的垩白粒率从大到小依次为处理 12＞处理 9、处理 1＞处理 8＞处理 6、处理 5＞处理 10、处理 7、处理 11＞处理 4、处理 3、处理 2，垩白度表现基本一致。其中，100%肥力的处理4、处理3、处理2明显较低，且与处理11、处理12较为接近，处理5的垩白粒率及垩白度明显较高且与处理1较为接近。说明充分保证水稻生长各阶段对各种养分的均衡需求及施用较高比例的水稻秸秆堆沤肥有利于降低稻米垩白粒率及垩白度；同时也可以看出，以较高量的水稻秸秆堆沤肥与化肥混施可呈现出比仅施用水稻秸秆堆沤肥更好的趋势，而当水稻秸秆堆沤肥含量过低时则显著下降。75%肥力水平各处理中，处理7垩白粒率及垩白度明显较低且与施用一般有机肥及习惯施肥基本一致，处理8、处理6垩白粒率及垩白度较高，说明较低的肥力水平下以较高的水稻秸秆堆沤肥比例与速效化肥混施，也可保证水稻生长各阶段对各种养分的均衡需求，稻米垩白粒率及垩白度较低。处理9肥力水平为50%，其垩白粒率及垩白度与一次性施入100%化肥处理基本一致、与不施肥处理较为接近，说明肥力水平过低或养分不能保证水稻生长各阶段均衡需求则稻米垩白粒率、垩白度显著增高，说明肥力水平及肥力状况是影响稻米垩白粒率、垩白度等外观品质的重要因素。

表3 不同水稻秸秆堆沤肥施肥处理对水稻稻米蒸煮及食味值的影响

图1 不同施肥处理对稻米蛋白质含量的影响

2.2 不同水稻秸秆堆沤肥施用处理对稻米营养品质的影响

从图1可以看出，各处理的稻米蛋白质含量高低情况依次为处理11＞处理4、处理10、处理3、处理2＞处理 5、处理 7、处理 1、处理 8、处理 6、处理 9＞处理 12。其中，处理11蛋白质含量最高，显然与其分阶段施用化肥且化肥养分易于被水稻植株吸收利用有关；处理4、处理3、处理2次之且与处理10基本一致，可能与秸秆堆沤肥所具有的蓄肥保肥及缓释性能有关。说明相对较低的肥力水平及较适宜的有效养分含量可较好保证稻米营养品质。

2.3 不同水稻秸秆堆沤肥施用处理对稻米蒸煮品质及食味值的影响

从表3可以看出，各处理的直链淀粉含量及胶稠度基本一致，无显著性差异，但食味值差异较明显，从大到小依次为处理7＞处理5、处理2、处理6、处理4、处理 9、处理 3、处理 8＞处理 10＞处理 11、处理 1、处理12，总体表现出施用了秸秆堆沤肥的处理食味值较高，习惯施肥、一次性施用化肥及不施肥处理的食味值较低。处理7肥力水平为75%并含有一定比例化肥，尽管肥力水平较低，但仍可较好满足水稻生长各阶段对各种养分的均衡需求，食味值最高。

2.4 水稻秸秆堆沤肥影响稻米品质的原因分析

水稻秸秆经过较长时间堆沤及较完全的矿质化，不仅养分释放较完全，并富含水稻生长及代谢的各种元素，更适合水稻生长及代谢特点，使水稻生长、物质代谢、相关成分的合成与积累更加协调，为获得更好的品质创造了良好的物质代谢条件，本试验中也表现出施用了秸秆堆沤肥的处理在外观、食味等方面表现较好。

3 讨论与结论

研究证明，稻米外观、成分、食味等品质状况既受遗传因素控制，也受土壤肥力水平、气候条件等多种因素影响[11-13]。刘国栋等[14]研究认为，肥力水平较高尤其氮素肥料施用过多，虽然稻米蛋白质含量显著增加，但口感明显下降。陈梦云等[15]证实，秸秆还田可明显提高稻米营养及食味品质。陈帅君等[7]以不同有机肥栽种水稻，证实施用米糠有机肥对改良和提高稻米品质及食味值效果最好。张恒栋等[16-17]认为，平衡施肥及各阶段均衡施肥是提高稻米外观品质、蒸煮品质、食味及营养价值等的重要栽培技术措施。刘国栋等[14，18]证实，平衡施肥及适当减少氮肥施用，虽然稻米的蛋白质含量略有降低，但明显提高了稻米外观、蒸煮、食味等品质。王庆锋等[19-20]证实，水稻栽培过程中增施硅肥和镁肥可促进水稻生长及提高稻米质量等。本试验中，施用了秸秆堆沤肥的处理在外观、营养、蒸煮品质等方面表现较好，与前人研究结果基本一致。

本试验结果表明，秸秆堆沤肥具有改善稻米外观、提高稻米食味等作用，尤其与一定比例的化肥混施可起到减量施肥、明显提高稻米食味值等效果，且以50%水稻秸秆堆沤肥+25%化肥的处理食味值最高。施用秸秆堆沤肥可作为优质水稻高产栽培的重要措施之一。