秸秆还田及氮肥调控对不同肥力白浆土氮素及水稻产量影响

王秋菊，刘 峰，迟凤琴，焦 峰，张春峰，姜 辉，李鹏绯，朱宝国

秸秆还田及氮肥调控对不同肥力白浆土氮素及水稻产量影响

王秋菊1,2，刘 峰1，迟凤琴1，焦 峰3，张春峰4，姜 辉5，李鹏绯6，朱宝国4

（1. 黑龙江省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所，哈尔滨 150086； 2. 黑龙江省土壤环境与植物营养重点实验室，哈尔滨 150086；3. 黑龙江八一农垦大学，大庆 163319；4. 黑龙江省农业科学院佳木斯分院，佳木斯 154007；5. 黑龙江农业科学院科研处，哈尔滨 150086；6. 前进农场现代农业发展中心，富锦 156331）

三江平原是黑龙江省水稻主要种植区，白浆土是主要种稻土壤，在白浆土上开展秸秆还田试验研究，明确白浆土秸秆还田效果，根据土壤肥力水平调控氮素为秸秆还田提出因地制宜的土壤、施肥等管理技术提供参考。该文以白浆土为供试土壤，比较研究不同肥力白浆土上连续秸秆还田及调控氮素对水稻产量及土壤养分变化的影响。结果得出：高肥力土壤连续秸秆还田适合减氮，减氮10%连续3年水稻不减产，增产幅度为0.1%～6.94%，减氮20%以上产量降低，秸秆连续还田增加氮素水稻产量第1年与正常施肥比增产4.47%，第2年水稻产量比对照减产4.02%～31.86%，调氮降低幅度大；中、低肥力土壤秸秆还田水稻产量第1年比对照分别增加1.48%，4.52%，第2年调氮增产幅度会下降；秸秆还田使土壤有机质、氮素含量提高，在高肥力土壤上氮素过高使水稻前期分蘖量增多，水稻有效穗数降低，产量降低，减氮后可以避免土壤氮素过剩，水稻产量提高；中、低肥力土壤秸秆还田有利于增加土壤肥力水平，适当增加氮素可使水稻产量提高。

土壤；氮素；水稻；秸秆还田；产量；氮肥调控；白浆土；不同肥力

0 引 言

农作物秸秆属于生物质能源物质，在保持和提高土壤肥力方面具有重要作用[1]。因此农业生产中广泛采用秸秆还田培肥农田土壤。据调查，发达国家秸秆还田率在70%以上，远高于发展中国家，2011年中国秸秆还田率平均在21.3%，东北地区仅为17.6%[2]，其中水田不足5%。目前水稻秸秆还田存在以下问题：一是秸秆还田在短期内增产效果不明显；二是机械收获留茬高、抛撒不匀，影响整地质量，特别是入水后有大量秸秆漂浮在水面，不仅增加清理成本，也影响插秧等作业质量；三是秸秆在淹水条件下发酵分解产生的中间物质及温室气体不仅导致秧苗生育受阻，也对环境产生不良影响；四是秸秆携带的病原菌可能诱发后作病虫害流行。这些均是导致秸秆还田量低的重要因素[3]。2017年秋，黑龙江省实施的秸秆“禁烧令”取得了一定效果，但绝大部分秸秆仍未得到妥善处理，为下年机械作业埋下隐患。

秸秆还田有利有弊，只有在还田过程中配套科学合理的施肥、排灌管理等，才能达到趋利避害的效果。国内外学者对秸秆还田与土壤酶活性[4]、土壤生物[5]、养分积累[6-7]、气体释放[8]等方面进行了相关研究，初步明确了秸秆还田对作物生育和产量形成的影响以及对改良土壤的重要作用[9-11]。一些研究认为秸秆还田后可以减施肥料[12-13]，但尚不明确减肥技术与土壤肥力之间的关系。

三江平原位于黑龙江省东部，总面积10.08万km2[14]，总耕地面积约402.5万hm2[15]，其中水稻面积占总耕地面积50%以上，是中国重要的粳稻生产基地，为保障国家口粮安全做出重要贡献。该区白浆土面积占总耕地面积25.4%，其中水田占80%，白浆土黑土层薄，养分总储量少，开展秸秆培肥地力研究意义重大。针对白浆土秸秆还田效果以及秸秆还田下如何调控施肥仍处于不明确的现状，本文以不同肥力白浆土为供试土壤，开展白浆土连续秸秆还田氮肥调控技术研究，比较不同肥力白浆土连续秸秆还田氮肥调控对水稻生育、产量影响，明确不同肥力白浆土上秸秆还田效果及如何调控氮肥使用，为秸秆还田条件下的因地制宜地科学施肥提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验地点位于三江平原腹地的建三江管理局的前进农场和青龙山农场，农场位于三江平原腹地富锦市和同江市之间，平均海拔66 m。

1.2 供试土壤

供试土壤为草甸白浆土，典型的土壤剖面由4个发生层次构成：第一层是黑土层，平均厚度为20～30 cm，有机质丰富，适合于作物的生长发育；第二层是白浆层，平均厚度18～22 cm，土壤紧实、片状结构，是作物根系生长的障碍层次；第三层是淀积层，平均厚度45～55 cm，小核状结构，土质黏重；第四层是母质层，为黄色黏土，厚度5～11 m[16]。

3个试验点直线距离在5 km以内，气候条件相同。供试土壤的基本性质如表1。从土壤有机质、全氮、全磷水平综合肥力指标看，前进园区试验点＞三区试验点＞青龙山试验点；黑土层厚度也呈相同趋势。由此划分出3种肥力水平。

表1 供试土壤肥力水平

注：肥力指数：土壤有机质×土层厚度÷100。

Note: Fertility index: Organic matter×Average thickness of black soil÷100.

土壤剖面调查结果，供试的白浆土各土层分异明显，土体内有大量锈斑，无潜育化现象（图1）。

图1 供试地块土壤剖面

1.3 试验设计

1.3.1 白浆土秸秆还田减氮试验

该试验在建三江管局前进农场科技园区试验地进行，供试土壤为表1中高肥力土壤。试验于2015年秋季水稻收获后处理，以后每年在同一小区进行相同处理，以保证试验连续性。

试验设（1）秸秆还田+常规施肥区（S）、（2）秸秆还田+减氮10%区（-N10%）、（3）秸秆还田+减氮20%处理（-N20%）、（4）秸秆还田+减氮30%区（-N30%）。

试验参照当地常规施肥量按照纯氮123.6 kg/hm2、P2O569 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2，肥料品种为：大庆产尿素（含N46%）、美国产磷酸二铵（含N18%，含P2O546%）和加拿大产钾肥（含K2O60%）。施肥方法：氮肥按照基肥：蘖肥：穗肥=4:3:3比例施入，磷肥作为基肥一次性施入，钾肥按照基肥：追肥=6:4；基肥施用时间为春季入水后。秸秆处理方法：秋季采用联合收割机收获水稻，将试验区所有秸秆搬出区外，人工粉碎成小于10 cm，秸秆按照8 250 kg/hm2还田，均匀抛撒后进行机械旋耕作业。减氮10%区、减氮20%区和减氮30%区氮素用量分别在常规施纯氮123.6 kg/hm2的标准下减少氮素总量的10%、20%、30%，田间施用方法与正常施肥的时期和比例一致。试验设3次重复，小区面积100 m2。

1.3.2 不同肥力白浆土秸秆还田增氮试验

于2016年秋分别在不同肥力白浆土上设置秸秆还田氮素调控试验区，2017－2018年在同一试验区连续进行相同处理，试验地点和土壤肥力状况如表1，土壤剖面见图2。

注：S表示秸秆还田正常施氮肥，N-10%、N-20%、N-30%表示减施氮肥10%、20%、30%，小写字母a、b、c表示在P在0.05水平差异显著，大写字母A、B、C表示P在0.01水平差异显著，下同。

试验设计如下：试验设（1）常规施肥区（CK）、（2）秸秆还田+常规施肥区（S）和（3）秸秆还田+调氮区（S+N）3个处理。随机区组法，3次重复，小区面积100 m2。

试验用肥料用量、品种、施肥方法、秸秆还田方法、还田量以及耕作方法同上。CK、S区均按照常规施肥量施肥，S+N区于旋耕之前增施氮素34.5 kg/hm2，秸秆处理方法同上。

1.4 调查项目与方法

水稻生育调查：2018年在高肥力土壤上，于水稻成熟期每小区按对角线法，选取有代表性植株10株，调查分蘖数量和有效穗数。

产量测定：在水稻成熟期，小区直接机械收获，通过田间实际收获后并折合含水量14.5%计算获得水稻产量。

土壤化学样品采样方法：2018年，每个小区按S型取样方法取5点，采取0～20 cm土层土壤，5点混合后按四分法留500 g左右土样带回实验室备用。

土壤有机质采用重铬酸钾外加热法测定；全氮采用凯氏定氮法，全磷采用钼锑抗比色法，全钾采用火焰光度计法测定[17]；碱解氮采用扩散吸收法测定[18]。

1.5 数据处理与分析

采用Excel2003及 DPS 6.85处理数据及试验数据的相关性分析。

2 结果与分析

2.1 白浆土连续秸秆还田减氮对水稻产量影响

秸秆还田下连续减施氮肥试验产量调查结果如表2所示，秸秆还田下连续减氮10%处理比常规施肥增产0.1%～6.94%，增产幅度随年份呈递减趋势，第3年与对照持平；减氮20%处理第1年与对照比减产极显著（＜0.01)，第2年增产不显著，第3年减产显著（＜0.05）；减氮30%处理第1年减产极显著，第2年增产不显著，第3年减产显著（＜0.05）。上述结果表明，在高肥力土壤上实施秸秆还田，氮肥用量可在常规用量基础上连续3年减施10%；实施秸秆还田第1年氮肥减施量超过20%以上会导致大幅度减产，第2与对照基本持平，第3年减产，减施量越大，减产幅度越大。

表2　减施氮肥对水稻产量影响

2.2 白浆土连续秸秆还田减氮对土壤氮素的影响

从图2调查结果看出，秸秆还田条件下连续3 a减施氮肥会导致土壤全氮和碱解氮降低。从土壤全氮看，减氮10%处理土壤全氮比对照增加2.13%，差异不显著；减氮20%处理土壤全氮比对照降低4.66%，减氮30%处理土壤全氮比对照降低8.64%，差异极显著（＜0.01)。从土壤碱解氮变化看，减氮10%处理土壤碱解氮比对照降低1.33%，差异不显著；减氮20%处理土壤碱解氮比对照降低7.14%，减氮30%处理土壤碱解氮比对照降低6.63%，差异极显著（＜0.01)。

土壤氮素调查结果表明，土壤全氮和碱解氮含量随着氮肥减施量增加而降低；连续秸秆还田条件下减施氮素10%与常规施氮处理土壤氮素差异不显著，说明秸秆连续还田有利于土壤氮素积累，反映在水稻产量上，在连续秸秆还田条件下，常规施氮不仅不能提高水稻产量，反而会产生减产效应。

由此可见，在高肥力土壤上连续秸秆还田需要降低外源氮肥用量，以避免氮素供应过剩导致水稻减产，这一结果与以往提出的秸秆还田需要增施氮肥的常识相背离[19-21]。

2.3 不同肥力白浆土秸秆还田增氮对水稻产量及生育影响

不同肥力土壤秸秆还田对水稻产量影响如表3所示，比较不同肥力土壤CK处理年季间产量变化看出，高肥力土壤稳产性强；中、低肥力土壤年际间产量不稳定，且土壤肥力越低，变幅越大。高肥力土壤，秸秆还田处理比CK，第1年增产0.36%，第2年减产4.02%，差异极显著（＜0.01)；秸秆还田+调氮处理第1年增产4.47%，极显著（＜0.01)，第2年极显著减产31.86%；中肥力土壤上秸秆还田处理第1年增产不显著，第2年显著增产11.49%，秸秆还田+调氮处理第1年、第2年分别增产5.19%、10.34%，差异极显著（＜0.01)；低肥力土壤，秸秆还田第1年、第2年分别增产4.52%、11.03%，差异极显著（＜0.01)；秸秆还田+调氮处理第1年显著增产5.69%，差异极显著，第2年增产1.47%，差异不显著。综上所述，在高肥力土壤上实施秸秆还田，第1年常规施氮不减产，增施氮肥增产，但连续常规施氮或增施氮都会导致减产；中、低肥力土壤连续增施氮肥增产。

段梦庆[33]以学生宿舍楼为例，提出了空气源热泵热水系统的优化运行模式及相应的热泵机组系统运行控制策略，并对重庆地区和郑州地区在对不同的最冷月机组设计工作时间取值下选型方案的经济性进行了分析。

表3 不同肥力土壤秸秆还田水稻产量

注：差异显著性分析为同一肥力条件下不同处理间比较；表中CK表示常规施肥、S表示秸秆还田+常规施肥、S+N表示秸秆还田+调氮。

Note: Differentiation analysis is a comparison of different treatments under the same fertility conditions; CK means normal fertilization, S means straw returning and normal fertilization, S+N means straw returning and nitrogen regulation in table.

不同肥力土壤秸秆还田第2年，水稻分蘖及有效穗数表现不同。高肥力土壤上，不同处理对水稻分蘖、有效穗数影响十分明显，从表4看出，秸秆还田和秸秆还田+调氮处理水稻分蘖数量增加，但有效分蘖减少，秸秆还田+调氮处理与不还田比差异达到显著水平（＜0.05）。中肥力土壤秸秆还田及秸秆还田+调氮处理水稻分蘖数和穗数都得到增加，秸秆还田处理水稻穗数与不还田处理间差异达到显著水平（＜0.05），秸秆还田+调氮处理水稻有效穗数低于秸秆还田处理，但差异不显著。低肥力土壤上，秸秆还田和秸秆还田+调氮处理水稻分蘖和穗数都高于不还田处理，差异达到显著水平（＜0.05），在有效穗上秸秆还田和秸秆还田+调氮处理水稻分蘖和穗数都高于不还田处理，各处理间差异不显著。

表4 2018年不同处理水稻分蘖、穗数

针对高肥力土壤上秸秆还田第1年增氮增产，第2年增氮减产的试验结果（表3），以及高肥力土壤连续秸秆还田导致水稻分蘖高，有效穗低的现象，可以推出高肥力土壤秸秆还田水稻减产与水稻前期氮素过剩，生长过旺，后期生育受到影响，有效穗形成量低有关。而在中、低肥力土壤上，连续秸秆还田调节氮素有利于促进水稻生长，但也要适当。

2.4 不同肥力白浆土秸秆还田增氮对土壤养分影响

于秸秆连续还田2年后（即2018年）调查不同肥力土壤有机质、全氮、碱解氮，调查结果如图3所示。总体来看，高肥力土壤不论土壤有机质、全氮或碱解氮水平都明显高于中、低肥力土壤，属于供氮能力强的土壤，秸秆还田会导致土壤氮素含量增加。在高肥力土壤上秸秆还田和秸秆还田+调氮处理对土壤有机质影响不明显，但土壤全氮、碱解氮增加，尤其是秸秆还田+调氮处理与正常施肥处理间差异达到显著水平，土壤供氮能力增加。中、低肥力土壤秸秆还田后土壤全氮和碱解氮也有显著增加趋势，但全氮和碱解氮含量仍明显低于高肥力土壤。

中、低肥力土壤秸秆还田和秸秆还田调氮可以补充中、低肥力土壤肥力低的问题，增强土壤氮素供给能力，所以在中、低肥力土壤上秸秆连续还田有增产作用，尤其在还田最初两年适合根据秸秆腐解特性调施氮素；而高肥力土壤秸秆还田调氮和不调氮处理土壤有机质和氮素含量都提高，调氮处理碱解氮更高，高肥力土壤本身肥力水平高，连年秸秆还田，秸秆腐解会使土壤中氮素逐渐累积，加上外源氮素的投入，导致土壤中氮素过剩，这也是导致产量降低幅度大的原因，所以在高肥力土壤上秸秆还田适合配合着减施氮肥，白浆土秸秆还田减氮试验的结果验证了这个观点。

图3 连续两年秸秆还田对土壤有机质及碱解氮影响

3 讨 论

施入土壤的秸秆在微生物分解作用下，其中部分有机态氮迅速转化成无机态，成为可吸收态氮；另部分难分解的有机态氮被缓慢分解或转化成结构稳定的土壤有机质组成部分，对改善土壤理化性质、提高土壤肥力起到重要作用[22-24]。

代文才等认为水田秸秆氮素当年释放率为40.32%～60.05%[25]；闫超认为黑龙江省水田秸秆当年氮素释率59.52%[26]；按照秸秆还田量8.25 t/hm2计算，秸秆含氮量6.75 g/kg，秸秆第1年氮素释放率55.9%计算，秸秆还田当年可释放出纯氮27.72 kg/hm2，占本研究氮素施用总量的26.82%；第2年累积释放31.88 kg/hm2，逐年增加。

就水田而言，秸秆分解释放的氮素对水稻生育的影响最明显，秸秆还田后水稻产量因土壤肥力产生的差异，归根结底是土壤氮素差异所致[32-33]。本研究中，高肥力土壤秸秆还田第1年，由于微生物迅速繁殖，土壤中的有效态氮被生物暂时固定[21]，因此增施氮肥会表现出一定的增产效果；而高肥力土壤秸秆还田+调氮处理第2年之所以大幅度减产正是施氮量增加及秸秆还田导致土壤氮过剩所致。在中、低肥力土壤氮含量低，水稻生育中后期易发生脱肥，所以在中、低肥力土壤上，秸秆在生育中后期开始大量腐解，释放出氮素可以弥补土壤氮供应量不足，水稻产量提高。因此，白浆土秸秆还田如何调控氮肥，要以土壤肥力水平为前提条件，因地制宜，高肥力土壤秸秆还田适合减氮，中、低肥力土壤秸秆还田适合增氮。

关于秸秆还田后氮素释放特征与植株养分吸收的关系是秸秆还田氮素调控的关键依据，在此方面有待于深入研究。此外，秸秆还田不仅增加土壤中氮素的累积，钾的归还量更大，不同地区如何调整磷、钾用量会有差异[34-37]，目前尚缺乏关于白浆土水田秸秆还田后磷、钾肥调控技术的相关研究，有必要进行深入探讨，为水稻生产提供科学依据和技术指导。

秸秆还田除了要关注土壤地力水平，配合秸秆还田调控施肥量外，还要高度重视其它几个方面的关键技术：首先是适当的粉碎和均匀散布是必要条件；其次是通过机械翻耕促进地表秸与土壤充分混合，采取落水打浆，以防止秸秆漂浮；第三是调整C/N比，削弱微生物与稻苗的氮素竞争；第四是强化排水晒田，抑制无氧发酵。秸秆还田有利有弊，趋利避害是关键。

4 结 论

1）白浆土不同肥力土壤秸秆连续还田对水稻产量影响趋势存在差异，连续秸秆还田会使土壤氮素得到积累，高肥力土壤由于土壤氮素过高，导致前期生长过盛、影响后期水稻穗形成，导致水稻减产。

2）在高肥力白浆土上常规氮肥用量124 kg/hm2条件下，秸秆还田适合以3 a为一个周期降低氮肥用量，连续3 a减氮10%，既控制土壤氮素积累，又有利于高产、稳产；减氮超过20%对水稻产量和土壤肥力都有降低趋势。

3）中、低肥力土壤，秸秆还田有利于提高土壤肥力水平，提高水稻产量，其秸秆还田第1年比对照分别增产1.48%和4.52%，增氮分别增产5.19%和5.69%；第2年分别增产11.49%和11.03%，增氮分别增产10.34%和1.47%，连续增氮增产幅度下降，中、低肥力土壤秸秆连续还田也要避免土壤氮素过多积累。

4）从不同肥力白浆土秸秆连续还田结果看，肥力水平越低的土壤，秸秆还田效果越好；秸秆还田同时要注重氮素调控。

[1] 汤文光，肖小平，唐海明，等. 长期不同耕作与秸秆还田对土壤养分库容及重金属Cd的影响[J]. 应用生态学报，2015，26(1)：168－176.

Tang Wenguang, Xiao Xiaoping, Tang Haiming, et al. Effects of long-term tillage and rice straw returning on soil nutrient pools and Cd concentration[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2015, 26(1): 168－176. (in Chinese with English abstract)

[2] 王如芳，张吉旺，董树亭，等. 我国玉米主产区秸秆资源利用现状及其效果[J]. 应用生态学报，2011，22(6)：1504－1510.

Wang Rufang, Zhang Jiwang, Dong Shuting, et al. Present situation of maize straw resource utilization and its effect in main maize production regions of China[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2011, 22(6): 1504－1510. (in Chinese with English abstract)

[3] 戴飞，韩正晟，张克平，等. 我国机械化秸秆还田联合作业机的现状与发展[J]. 中国农机化，2011(6)：42－45，37.

Dai Fei, Han Zhengsheng, Zhang Keping, et al. Development present situation of straw returned combined machine used in China[J]. Chinese Agricultural Mechanization, 2011(6): 42－45, 37. (in Chinese with English abstract)

[4] Zhao S C, Li K J, Zhou W, et al. Changes in soil microbial community, enzyme activities and organic matter fractions under long-term straw return in north-central China[J]. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2016, 216: 82－88.

[5] Gu Y F, Zhang T, Che H, et al. Influence of returning corn straw to soil on soil nematode communities in winter wheat[J]. Acta Ecologica Sinica, 2015, 35(2): 52－56.

[6] 赵士诚，曹彩云，李科江，等. 长期秸秆还田对华北潮土肥力、氮库组分及作物产量的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2014，20(6)：1441－1449.

Zhao Shicheng, Cao Caiyun, Li Kejiang, et al. Effects of long-term straw return on soil fertility, N pool fractions and crop yields on a fluvo-aquic soil in North China[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2014, 20(6): 1441－1449. (in Chinese with English abstract).

[7] 谢佳贵，侯云鹏，尹彩侠，等. 施钾和秸秆还田对春玉米产量、养分吸收及土壤钾素平衡的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2014，20(5)：1110－1118.

Xie Jiagui, Hou Yunpeng, Yin Caixia, et al. Effect of potassium application and straw returning on spring maize yield, nutrient absorption and soil potassium balance[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2014, 20(5): 1110－1118. (in Chinese with English abstract)

[8] Shan J, Yan X Y. Effects of crop residue returning on nitrous oxide emissions in agricultural soils[J]. Atmospheric Environment, 2013, 71(3): 170－175.

[9] Bai Y L, Wang L, Lu Y L, et al. Effects of long-term full straw return on yield and potassium response in wheat-maize rotation[J]. Journal of Integrative Agriculture, 2015, 14(12): 2467－2476.

[10] Wang X H, Yang H S, Liu J, et al. Effects of ditch-buried straw return on soil organic carbon and rice yields in a rice-wheat rotation system[J]. Catena, 2015, 127: 56－63.

[11] Zheng L, Wu W L, Wei Y P, et al. Effects of straw return and regional factors on spatio-temporal variability of soil organic matter in a high-yielding area of northern China[J]. Soil & Tillage Research, 2015, 145: 78－86.

[12] 王红妮，王学春，黄晶，等. 秸秆还田对土壤还原性和水稻根系生长及产量的影响[J]. 农业工程学报，2017，33(20)：116－126.

Wang Hongni, Wang Xuechun, Huang Jing, et al. Effect of straw incorporated into soil on reducibility in soil and root system and yield of rice[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(20): 116－126. (in Chinese with English abstract)

[13] 龙瑞平，张朝钟，戈芹英，等. 施氮量对高海拔机插粳稻产量及群体生长特性的影响[J]. 中国土壤与肥料，2018，2：89－95.

Long Ruiping, Zhang Chaozhong, Ge Qinying, et al. Effect of nitrogen fertilizer on yield and population growth characteristics of high altitude mechanical transplanting japonica rice[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2018, 2: 89－95. (in Chinese with English abstract)

[14] 何琏. 中国三江平原[M]. 哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，2000.

[15] 黑龙江省统计局编. 黑龙江省统计年鉴[M]. 北京：中国统计出版社，2017.

[16] 曾昭顺. 中国白浆土[M]. 北京：科学出版社，1997.

[17] Page A L, Miller R H, Keeney D R. Methods of Soil Analysis[M]. Madison: Soil Science Society of America, 1982.

[18] 鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 北京：中国农业出版社，2005.

[19] 宋朝玉，宫明波，高倩，等. 长期玉米秸秆还田模式下氮肥用量对玉米生长发育及土壤养分的影响[J]. 山东农业科学，2017，49(10)：55－59.

Song Chaoyu, Gong Mingbo, Gao Qian, et al. Effects of nitrogen application rate on maize growth and soil nutrients under mode of long-term maize straw returning[J].Shandong Agricultural Sciences, 2017, 49(10): 55－59. (in Chinese with English abstract)

[20] 裴鹏刚. 秸秆还田耦合施氮水平对稻田土壤生化特征及水稻生育特性的影响[D]. 北京：中国农业科学院，2014.

Pei Penggang. Effects of Straw Incorporation Coupled Nitrogen Levels on Biochemical Properties of Paddy Soil and Growth Characteristics of Rice[D]. Beijing: Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2014. (in Chinese with English abstract)

[21] 西尾道徳. 堆肥·有機質肥料の基礎知識[D]．東京：農山漁村文化協会，2007.

[22] 王金武，唐汉，王金峰，等. 东北地区作物秸秆资源综合利用现状与发展分析[J]. 农业机械学报，2017，48(5)：1－21.

Wang Jinwu, Tang Han, Wang Jinfeng, et al. Comprehensive utilization status and development analysis of crop straw resource in Northeast China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Machinery, 2017,48(05): 1－21. (in Chinese with English abstract)

[23] 刘书田，窦森，侯彦林，等. 中国秸秆还田面积与土壤有机碳含量的关系[J]. 吉林农业大学学报，2016，38(6)：723－732，738.

Liu Shutian, Dou Sen, Hou Yanlin, et al. Relationship between area of straw returning to the field and content of soil organic carbon in China[J]. Journal of Jilin Agricultural University, 2016, 38(6): 723－732,738. (in Chinese with English abstract)

[24] 白伟，安景文，张立祯，等. 秸秆还田配施氮肥改善土壤理化性状提高春玉米产量[J]. 农业工程学报，2017，33(15)：168－176.

Bai Wei, An Jingwen, Zhang Lizhen, et al. Improving of soil physical and chemical properties and increasing spring maize yield by straw turnover plus nitrogen fertilizer[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(15): 168－176. (in Chinese with English abstract)

[25] 代文才，高明，兰木羚，等. 不同作物秸秆在旱地和水田中的腐解特性及养分释放规律[J]. 中国生态农业学报，2017，25(2)：188－199.

Dai Wencai, Gao Ming, Lan Muling, et al. Nutrient release patterns and decomposition characteristics of different crop straws in drylands and paddy fields[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2017, 25(2): 188－199. (in Chinese with English abstract)

[26] 闫超. 水稻秸秆还田腐解规律及对土壤特性的影响[D]. 哈尔滨：东北农业大学，2015.

Yan Chao. Studies on Decomposition Regularity of Returning Rice Straw and Soil Nutrient Properties[D]. Harbin: Dongbei Agricultural University, 2015. (in Chinese with English abstract)

[27] 王秋菊. 黑龙江地区土壤肥力和积温对水稻产量、品质影响研究[D]. 沈阳：沈阳农业大学，2012.

Wang Qiuju. Effect of Soil Fertility and Temperature on Rice Yield and Quality in Heilongjiang Area[D]. Shenyang: Shenyang Agricultural University, 2012. (in Chinese with English abstract)

[28] 何虎，吴建富，曾研华，等. 稻草全量还田下氮肥运筹对双季晚稻产量及其氮素吸收利用的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2014，20(4)：811－820.

He Hu, Wu Jianfu, Zeng Yanhua, et al. Effects of nitrogen management on yield and nitrogen utilization of double cropping late rice under total rice straw incorporation[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2014, 20(4): 811－820. (in Chinese with English abstract)

[29] 刘世平，陈后庆，陈文林，等. 不同耕作方式与秸秆还田周年生产力的综合评价[J]. 农业工程学报，2009，25(4)：82－85.

Liu Shiping, Chen Houqing, Chen Wenlin, et al. Comprehensive evaluation of tillage and straw returning on yearly productivity[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2009, 25(4): 82－85. (in Chinese with English abstract)

[30] 成臣，汪建军，程慧煌，等. 秸秆还田与耕作方式对双季稻产量及土壤肥力质量的影响[J]. 土壤学报，2018，55(1)：247－256.

Cheng Chen, Wang Jianjun, Cheng Huihuang, et al. Effects of straw returning and tillage system on crop yield and soil fertility quality in paddy field under double-cropping-rice system[J]. Acta Pedologica Sinica, 2018, 55(1): 247－256. (in Chinese with English abstract)

[31] Yuan Ling, Zhang Zhicheng, Cao Xiaochuang, et al. Responses of rice production, milled rice quality and soil properties to various nitrogen inputs and rice straw incorporation under continuous plastic film mulching cultivation[J]. Field Crops Research, 2014, 155: 164－171.

[32] 陈杰. 水稻氮素行为及施氮优化模拟研究[D]. 杭州：浙江大学，2004.

Chen Jie. Simulation Studies on Nitrogen Dynamics and Fertilizer-N Optimization for Rice Production[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2004. (in Chinese with English abstract)

[33] 戴志刚，鲁剑巍，李小坤，等. 不同作物还田秸秆的养分释放特征试验[J]. 农业工程学报，2010，26(6)：272－276.

Dai Zhigang, Lu Jianwei, Li Xiaokun, et al. Nutrient release characteristic of different crop straws manure[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2010, 26(6): 272－276. (in Chinese with English abstract)

[34] 李继福，鲁剑巍，任涛，等. 稻田不同供钾能力条件下秸秆还田替代钾肥效果[J]. 中国农业科学，2014，47(2)：292－302.

Li Jifu, Lu Jianwei, Ren Tao, et al. Effect of straw incorporation substitute for K-Fertilizer under different paddy soil K supply capacities[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2014, 47(2): 292－302. (in Chinese with English abstract)

[35] 张磊，张维乐，鲁剑巍，等. 秸秆还田条件下不同供钾能力土壤水稻、油菜、小麦钾肥减量研究[J]. 中国农业科学，2017，50(19)：3745－3756.

Zhang Lei, Zhang Weile, Lu Jianwei, et al. Study of optimum potassium reducing rate of rice, wheat and oilseed rape under different soil K supply levels with straw incorporation[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2017, 50(19): 3745－3756. (in Chinese with English abstract)

[36] 李秀双，师江澜，王淑娟，等. 长期秸秆还田对农田土壤钾素形态及空间分布的影响[J]. 西北农林科技大学学报：自然科学版，2016，44(3)：109－117.

Li Xiushuang, Shi Jianglan, Wang Shujuan, et al. Effect of long-term straw returning on form and spatial distribution of potassium in agricultural soil[J]. Journal of Northwest A&F University: Natural Science Edition, 2016, 44(3): 109－117. (in Chinese with English abstract)

[37] 解文艳，周怀平，杨振兴，等. 秸秆还田方式对褐土钾素平衡与钾库容量的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2015，21(4)：936－942.

Xie Wenyan, Zhou Huaiping, Yang Zhenxing, et al. Effect of different straw return modes on potassium balance and potassium pool in cinnamon soil[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizer, 2015, 21(4): 936－942. (in Chinese with English abstract)

Effect of straw returning and nitrogen fertilizer regulation on nitrogen and rice yield in albic soil with different fertilities

Wang Qiuju1,2, Liu Feng1, Chi Fengqin1, Jiao Feng3, Zhang Chunfeng4, Jiang Hui5,Li Pengfei6, Zhu Baoguo4

(1.,,150086,; 2.,150086,; 3.,, 163319,; 4.,154007,; 5.,150086,; 6.,156331,)

Crop straw is a kind of carbon-rich energy material, which is important for maintaining and improving soil fertility and sustainable development of agriculture. According to the survey, the proportion of straw application in developed countries is above 70%, which is relatively lower in developing countries. The Sanjiang Plain is an important commodity grain base in China. While the main soil type of paddy field is albic soil. It is of great significance to carry out straw application experiment on albic soil. Early studies have shown that the average yields of albic soil paddy fields increased by 8.9% after the straw application for five consecutive years, but the study is limited to a specific plot. The effect of increasing the yield by the straw application on albic soils with different fertilities has not been reported. In this paper, albic soils with different fertilities were taken as tested soils, field comparison test method was adopted to perform straw mulching on high fertility albic soils, the straw was returned to field for three consecutive years from 2015 to 2017, the nitrogen fertilizer treatments was reduced by 10%, 20%, 30% according to the conventional application level of nitrogen fertilizer, and the experiment of returning straw to field and adding nitrogen fertilizer was carried on different fertility albic soils. This research compared the effect of continuous straw application to albic soils with different fertilities on rice yield though continuous investigation. The results showed that the continuous reduction of nitrogen by 10% in the high-fertility soil for three consecutive years increased the yield when compared with the control, increased by 0.1%-6.94%, the yield decreased when the application of nitrogen fertilizer decreased by more than 20% in the high fertility soil. In the first year of the implementation of straw application on the soils with high-fertilities, the yield increase by 4.47% compared with the control. In the second year, the yield of straw application and straw application + nitrogen treatment reduced by 4.02% and 31.86% respectively when compared with the control. The decreased range of application + nitrogen treatment was high; high-fertility soil was not suitable for the continuous straw application. In the second year, the yield of the straw application + nitrogen treatment on medium- and low-fertility soils increased by 1.48%, 4.52% compared with the control. When straw was returned to the field, the soil organic matter and nitrogen content were increased, and the amount of tillering in the early stage of rice was increased due to the high nitrogen content in high-fertility soil, the effective spike number of rice was reduced, the yield was reduced, the soil nitrogen was reduced after nitrogen reduction, the yield of rice was increased. The purpose of this study is to propose soil management techniques suitable for local conditions, so as to provide supporting field management techniques for the promotion of straw application in the paddy fields.

soils; nitrogen; rice; straw returning; yield; nitrogen fertilizer regulation; albic soil; different fertilities

2018-12-04

2019-04-02

国家重点研发计划项目（2016YFD0300902-05）资助

王秋菊，博士，副研究员。主要从事土壤改良研究。Email：bqjwang@126.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.14.013

S153

A

1002-6819(2019)-14-0105-07

王秋菊，刘 峰，迟凤琴，焦 峰，张春峰，姜 辉，李鹏绯，朱宝国. 秸秆还田及氮肥调控对不同肥力白浆土氮素及水稻产量影响[J]. 农业工程学报，2019，35(14)：105－111. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.14.013 http://www.tcsae.org

Wang Qiuju, Liu Feng, Chi Fengqin, Jiao Feng, Zhang Chunfeng, Jiang Hui, Li Pengfei, Zhu Baoguo. Effect of straw returning and nitrogen fertilizer regulation on nitrogen and rice yield in albic soil with different fertilities[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(14): 105－111. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.14.013 http://www.tcsae.org