水稻秸秆还田与施氮量对水稻生育、产量及品质的影响

韩云哲 徐伟豪 柳洪良 朴雪梅 白学峰 杨学智

（延边朝鲜族自治州农业科学院 吉林龙井 133400）

氮素是影响作物产量的最主要养分因素之一，合理施用氮肥，不仅可以提高水稻的产量、品质和氮肥利用率， 还可以保护生态环境和保证农业可持续发展[1]。 水稻秸秆中含有 N、P、K、Ca、Mg、S 等营养元素，秸秆还田不仅可以改良土壤、培肥地力，还对缓解氮、磷、钾比例失调，提高农作物产量和品质，降低农业生产成本有重要作用[2]。 水稻秸秆还田后5 月开始经微生物分解，7 月达到分解高峰， 分解过程中支出氮可以进一步分为植物吸收氮和损失氮[3]。 王秋菊等研究发现， 三江平原草甸白浆土秸秆还田氮素贡献率为水稻总氮素累积量的6.94%～7.84%，排水条件好的土壤最适施氮量为110 kg/hm2、排水条件不好的为120 kg/hm2[4]。徐国伟等通过试验表明，麦秸秆还田配施氮肥能提高产量，减少稻米的垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量，增加米粒的胶稠度，明显改善稻米外观品质与食味品质[1]。

延边州位于吉林省东部山区， 水稻种植面积4.6 万hm2。 随着近年秸秆禁烧令的严格实施，秸秆还田面积呈逐年扩大趋势，以往的施肥技术指标已不能适合秸秆还田条件下的水稻生产， 盲目施肥不仅造成肥料浪费，甚至可能导致减产。 本文作者通过研究水稻秸秆全量还田条件下施氮量对水稻生育、 产量及品质的影响，鉴选出最适施氮量，为吉林省东部山区水稻氮肥的优化使用提供理论依据和技术指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试土壤为棕壤土，0～20 cm 耕层有机质含量36.2 g/kg、碱解氮 139 mg/kg、有效磷 23.6 mg/kg、速效钾275 mg/kg、pH 5.3。水稻品种为吉粳81。供试肥料为尿素（纯N 含量46%）、磷酸二铵（纯N 含量18%、P2O5含量 46%）、氯化钾（K2O 含量 60%）。秸秆发酵剂为上海创博工程有限公司提供的液体CB 发酵剂（有效活菌数≥5 亿/g），主要成分是芽孢杆菌、黑曲霉及其活性代谢产物。

1.2 试验方法及处理

试验在2021 年龙井市智新镇进行，共设4 个大区处理和1 个对照（CK），3 次重复，每个大区面积为1 000 m2。 处理区：秸秆切碎还田，切碎长度5 cm 左右，翻地之前喷洒CB 发酵剂30 kg/hm2，深翻20～25 cm。处理区和对照区磷钾肥水平相同：P2O546 kg/hm2、K2O 60 kg/hm2。处理 1：纯 N 130 kg/hm2；处理 2：纯 N 140 kg/hm2；处理 3：纯 N 150 kg/hm2；处理 4：纯 N 160 kg/hm2；对照（CK）：常规栽培，秸秆不还田，旋耕，作业深度 10～15 cm，施纯 N 140 kg/hm2。

1.3 试验过程

1.3.1 整地 水稻秸秆全量还田耕翻后要泡田5 d以上，打浆时水位为耕翻深度的1/3，第1 遍打浆要达到碎土、灭茬 、起浆作用。 第2 遍打浆着重整平田面， 打浆后要求将水稻秸秆埋入地里， 达到土碎地平。 机插时田面刚刚有水层，泥浆沉淀，插秧机过后压出水层2 cm 左右为宜。

1.3.2 育苗插秧 硬盘育苗，机械插秧。4 月10 日播种，5 月 21 日插秧，移栽时叶龄 4.0～4.5 叶，部分带有分蘖，插秧密度30 cm×15 cm。

1.3.3 施肥 全部的磷肥、40% 的氮肥、60% 的钾肥作基肥于翻耕地前施入。 氮肥基肥、促蘖肥、保蘖肥与穗肥的比例为 4∶3∶2∶1 ； 钾肥分基肥和穗肥 2 次施用，基肥与穗肥的比例为6∶4。

1.3.4 水分管理 移栽期至有效分蘖期保持水层3～5 cm， 促分蘖、 秸秆腐熟。 有效分蘖终止期，6 月至7 月初可晒田通气，加快秸秆腐熟速度，直至田面有微裂现象便可恢复水层。 幼穗分化期至抽穗期灌7～10 cm 水层，促进幼穗分化。乳熟期至收获前以“浅湿间歇,浅灌为主”。浅灌3 cm 左右水层，待自然落干后再灌下一次浅水。

1.4 米质检测

采用JSWL 大米食味计测定直链淀粉、蛋白质含量及食味值等。

2 结果与分析

2.1 不同处理对水稻生长发育的影响

自6 月5 日起，每隔5 d 调查1 次生育性状。

2.1.1 不同处理对叶龄的影响 叶龄是水稻生长发育的外部标志，是科学种植的一项重要指标。 水稻一生的主茎叶片数相对稳定， 长出几片完全叶就称几叶龄，叶与其他器官有同伸关系，因此调查叶龄可掌握水稻生长发育进程和长势长相。 由图1 可知，水稻不同处理间叶龄生育进程在6 月25 日前无明显差异，6 月30 日至7 月20 日各处理间叶龄有微小变化，但变化幅度不大，到7 月25 日均为13.2 叶左右。

图1 不同处理水稻叶龄的变化动态

2.1.2 不同处理对株高的影响 水稻株高是植株根颈部到顶部之间的距离， 是受品种遗传特性和栽培地区日照、温度及施肥量等因素综合作用所表现的结果。 由图2 可知，不同处理株高不同，处理1～处理4调查期内株高随生长时间推移逐渐增高，7 月20 日的株高分别为 67.1 cm、67.9 cm、71.9 cm、78.9 cm，处理 3 和处理 4 株高比对照分别高出 1.8 cm 和8.8 cm，说明秸秆全量还田条件下施氮量的增加可以促进作物在中后期生长，使植株变高。

图2 不同处理水稻株高的变化动态

2.1.3 不同处理对分蘖的影响 水稻分蘖的发生，不仅受“叶、蘖同伸”规律的支配，还受内在和外界条件的影响，尤其是氮素营养起主导作用。 因为分蘖的发生是通过旺盛的细胞分裂产生的， 而氮素代谢是细胞分裂的重要基础。 由图3 可知， 秸秆全量还田4 个处理出现 2 个峰值， 第 1 次峰值是 7 月 5 日，然后逐渐下降，第2 次峰值是7 月15 日，然后呈逐渐下降趋势， 对照在7 月5 日高峰过后逐渐下降并保持平稳。 这说明秸秆全量还田条件下，施氮量和中后期秸秆腐熟释放氮素是形成水稻分蘖第2 次高峰产生的主要原因。

图3 不同处理水稻分蘖的动态变化

2.2 不同处理对水稻经济性状及产量的影响

水稻产量是由单位面积内有效穗数、每穗粒数、结实率和粒重4 个因素构成， 要想获得高产必须优化各个因素的组配。 将不同处理的水稻穗数、每穗粒数、结实率、千粒重、产量列于表1。由表1 可知，产量最高的为处理3 （施纯氮150 kg/hm2）， 比对照增产5.1%。 从产量构成因素上分析，每穴的穗数和结实率处理1～处理4 依次增加，千粒重变化不明显。

表1 不同处理水稻经济性状及产量的表现

2.3 不同处理对大米品质的影响

大米品质可分为生产性和食味品质2 个部分。生产性品质主要包括糙米率、精米率、整精米率，食味性品质主要包括蛋白质、直链淀粉含量、食味值。由表2 可知， 糙米率、 精米率、 整精米率随着施氮量的增加而逐渐下降，蛋白质含量除处理4（施纯氮160 kg/hm2）为6.7%以外，均为6.5%，直链淀粉含量处理4（施纯氮160 kg/hm2）为19.5%，最低，食味值均在83 以上。

表2 不同处理对水稻米质的影响

3 讨论与结论

3.1 水稻秸秆还田与施氮量对水稻生长发育的影响

水稻秸秆中 C、N、P、K 等营养元素，是作物生长所需重要的有机肥来源之一， 秸秆腐解会使土壤养分含量增加，促使作物的生长发育[4]。 本研究发现，施氮量的增加可促进中后期株高和分蘖数， 特别分蘖数动态变化上出现2 次高峰，说明微生物分解秸秆，使秸秆中养分逐渐释放而被水稻吸收利用。

3.2 水稻秸秆还田与施氮量对水稻产量的影响

水稻秸秆还田对水稻生长发育是否有促进作用最有说服力的证据就是产量[5]。 在本研究中，相同的磷钾水平不同的施氮量处理间水稻产量差异明显，结实率和每穴的穗数增加， 有利于水稻增产的是施纯N 150 kg/hm2处理，比对照常规栽培增产5.1%。说明水稻秸秆还田条件下合理的施氮量有利于水稻穗数的增加，提高结实率，最终提高产量。

3.3 水稻秸秆还田与施氮量对米质的影响

关于秸秆还田对稻米品质的改善， 众多研究结论并不一致[6-8]。 本研究表明，秸秆还田与不同施氮量对稻米食味值没有太大影响，但降低了糙米率、精米率、整精米率，这可能与中后期出现2 次分蘖高峰有关系。