秸秆还田配施腐熟剂对低产黄泥田的改良作用

秸秆还田配施腐熟剂对低产黄泥田的改良作用
胡诚;陈云峰;乔艳;刘东海;张顺陶;李双来
【摘要】【目的】低产黄泥田是一种发育程度低的水稻土,土壤贫瘠,作物产量低。

本文研究探讨了小麦、水稻、油菜秸秆还田及配施秸秆腐熟剂后秸秆还田对低产黄泥田的土壤改良效果。

【方法】在荆门市双季稻区设置了单施化肥(对照),化肥配施小麦、水稻、油菜秸秆,化肥配施小麦、水稻、油菜秸秆同时添加秸秆腐熟剂等七
个处理的田间试验。

取样分析了这些处理对双季稻产量、土壤理化性质、土壤团聚体组成、土壤腐殖质组成及结合形态的影响。

【结果】1)在早、晚稻上秸秆还田配施秸秆腐熟剂增加了稻谷的产量,比单施化肥最多增产1423．2 kg/ hm2,增幅为23．5%；添加秸秆腐熟剂也能够增加稻谷的产量,比单独秸秆还田最多增产653．8 kg/ hm2,增幅为9．6%。

与对照比较,油菜秸秆+腐熟剂处理晚稻显著增产。

2)土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量、阳离子交换量秸杆+腐熟剂处理高于对应的秸秆还田处理,而土壤容重则下降。

3)与对照比较,秸秆处理>5 mm 土壤风干团聚体含量增加3．78%8．62%,>0．25 mm 土壤风干团聚体含量也都增加,<0．25 mm 水稳定性团聚体含量下降。

秸秆还田有利于>0．25 mm
水稳定性大团聚体总量的增加,减少了土壤团聚体破坏率。

4)与对照比较,秸秆处理
的土壤水溶性物质、土壤胡敏酸、富里酸、可提取腐殖物质总量、胡敏素含量增加。

添加腐熟剂后,胡敏酸与富里酸比值低于相对应的秸秆还田处理；土壤松结合态腐
殖质、稳结合态腐殖质、紧结合态腐殖质含量及结合态腐殖质总含量都有所增加。

结合态腐殖质中松结合态腐殖质含量最高,所有的处理都在60%以上。

【结论】秸秆还田配施秸秆腐熟剂不仅能够增加早稻和晚稻的稻谷产量,还提高了土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量及阳离子交换量,降低了土壤容重。

秸秆还田
主要提高了>0．25 mm 风干团聚体、水稳性大团聚体含量,减少了土壤团聚体破
坏率。

秸秆还田处理显著提高了土壤松结合态腐殖质含量和结合态腐殖质总含量。

秸秆还田配施秸秆腐熟剂可以提高作物产量、提高土壤肥力、改善土壤结构、增加土壤腐殖质含量与活性,能够改良低产黄泥田。

化肥+油菜秸秆+秸杆腐熟剂处理是一种良好的低产黄泥田改良措施。

%[Objectives]The yellow clayey soil is a less developed paddy soil. A field experiment was carried out to investigate the melioration effect of returning straw added with straw-decomposing inoculants in low-yielding yellow clayey soil. [Methods] Three kinds of treatments were established: single chemical fertilizer as control, chemical fertilizer + returning wheat straw, rice straw or rape straw, and these straw returning + straw-decomposing inoculants. Crop yields, soil physical-chemical properties, proportion variation of defacement sizes of soil aggregates, the composition and combining form of soil humus were investigated in double cropping rice in Jingmen City, Hubei Province. [Results] Both the early and late rice yields were increased with returning straw + straw-decomposing inoculants, with the highest increase of 1423.
2 kg / hm2 , equaling to 23. 5% . Compare with returning straw only, the rice grain yields with the returning straw + straw-decomposing inoculants was increased by 653. 8 kg / hm2 , or by 9. 6% . In comparison to control, late rice grain yields with rape straw returning + straw-decomposing inoculants were significantly increased. The contents of soil organic matter, total N, alkali-hydrolysable N, available P, available K and the cation exchange capacity with treatment of returning straw +straw-decomposing inoculants were higher than those with the treatment of returning single straw only, but the effect in soil bulk density was opposite. Compared to
CK, the percentage of soil dry-aggregates > 5 mm with straw returning were increased by 3. 78%-8. 62% , those > 0. 25 mm were also increased, but those < 0. 25 mm were decreased. In addition, the treatment of straw returning increased the content of water soluble substance, humic acid, fulvic acid, humin and extracted humic substances in soil. The ratio of humic acid versus fulvic acid in the straw returning treatments with addition of straw-decomposing inoculants were lower than in the treatments without addition. Compared with CK, the contents of loosely, firmly, tightly combined humus and the total combined humus in the straw returning treatments were all increased, and the contents of loosely combined humus are higher relative to those of firmly and tightly combined humus, and the percentage content was over 60% . [Conclusion]Straw returning plus straw-decomposing inoculants is effective in rice yield increases and amelioration of the tested soil. Except the soil bulk density, all the tested items are enhanced more with the treatments of straw returning plus inoculants than with straw returning only. Therefore, the addition of straw-decomposing inoculants is recommended in the low yield clayey soils for the high efficiency of straw returning practice.
【期刊名称】《植物营养与肥料学报》
【年(卷),期】2016(022)001
【总页数】8页(P59-66)
【关键词】低产黄泥田;秸秆还田;秸秆腐熟剂;土壤肥力
【作者】胡诚;陈云峰;乔艳;刘东海;张顺陶;李双来
【作者单位】湖北省农业科学院植保土肥研究所，武汉 430064; 农业部潜江农业
环境与耕地保育科学观测实验站，武汉 430064;湖北省农业科学院植保土肥研究所，武汉 430064; 农业部潜江农业环境与耕地保育科学观测实验站，武汉430064;湖北省农业科学院植保土肥研究所，武汉 430064; 农业部潜江农业环境
与耕地保育科学观测实验站，武汉 430064;湖北省农业科学院植保土肥研究所，
武汉 430064; 农业部潜江农业环境与耕地保育科学观测实验站，武汉 430064;湖
北省荆门市农业局，湖北荆门 448000;湖北省农业科学院植保土肥研究所，武汉430064; 农业部潜江农业环境与耕地保育科学观测实验站，武汉 430064
【正文语种】中文
【中图分类】S153.6
黄泥田是由黄壤、黄壤性土或黄泥土水耕而成，其成土母质为页岩，板岩风化物[1]。

主要分布于安徽、江苏、浙江、福建、贵州及湖北等省，是当地的主要低
产水稻田[2]。

低产黄泥田是一种发育程度低的水稻土，其主要障碍因子是“粘、瘦、薄、旱”，水耕熟化时间短，熟化度低，土壤粘重，抵御自然灾害的能力低。

低产黄泥田土壤剖面没有分异或分异甚微，铁锰移动和沉积少，犁底层发育不好，潴育层未见发育，其理化特性与起源土壤相似，有机质含量低，磷、钾缺乏，永
久电荷少，离子交换量低，含水氧化胶体多，对磷固定强[1]。

目前黄泥田上的作
物产量一般都不高，水稻单产每亩只有300多公斤。

秸秆还田是一种改良黄泥田
的好方法，湖北省秸秆产量大，而且容易获得，但是传统的秸秆直接还田，腐解时间长，难于推广。

因此，本文开展了秸秆还田、同时施用秸秆腐熟剂的研究，为
低产黄泥田改良提供技术上的支撑。

土壤团聚体是土壤结构的重要物质基础和肥力的重要载体，其组成和稳定性直接影响了土壤的许多物理、化学、生物学性质，进而影响农作物的生长。

保持最适宜的土壤结构是土壤肥力演变的重要内容[3]。

土壤腐殖物质是有机物料在微生物、
酶的作用下形成的特殊类型的高分子有机化合物的混合物[4]。

它的形成与转化对
土壤肥力、土壤固碳和环境解毒有重要意义。

土壤中的腐殖物质大多是与矿物部
分相结合，形成有机无机复合体而存在，由于结合的方式和松紧程度不一，可分为松结态、稳结态和紧结态三种，它们在固碳和肥力特性上各不相同。

不同结合形
态腐殖质对土壤结构状况具有不同的影响，对土壤的肥沃状况也有很大的影响[5]。

以前的秸秆还田试验主要集中在对土壤肥力与作物产量的影响方面[6]，秸秆还田
对土壤团聚体结构、腐殖质组成、腐殖质结合形态的研究很少报道。

本文开展了不同的秸秆还田方式对低产黄泥田作物产量、土壤养分含量及土壤团聚体结构、
腐殖质组成、腐殖质结合形态影响的研究。

1.1 试验地点与土壤状况
试验设在湖北省京山县钱场镇深沟村，试验时间为20122013年。

试验田土壤为
黄泥田，粘土。

试验点的降雨量为1179 mm，无霜期为243天。

2012年试验田土壤有机质12.18 g/kg，全氮0.83 g/kg，碱解氮68.78 mg/kg，有效磷5.51 mg/kg，速效钾123.33 mg/kg，阳离子交换量30.79 cmol/kg，pH 6.96，容重1.28 g/cm3。

2013年试验田土壤有机质17.52 g/kg，全氮1.04 g/kg，碱解氮89.85 mg/kg，有效磷8.30 mg/kg，速效钾101.67 mg/kg，阳离子交换量
23.52 cmol/kg，pH 6.36，容重1.31 g/cm3。

1.2 试验设计
试验设7个处理。

1)对照，施用化肥N 80 kg/hm2，P2O5 90 kg/hm2, K2O 120 kg/hm2; 氮肥基、蘖、穗肥比例为4 ∶3∶3，磷、钾肥全部基施; 2)麦秸，
即在对照基础上施用干麦秸3000 kg/hm2; 3)麦秸+腐熟剂，即在处理2)基础上
施用秸秆腐熟剂30 kg/hm2; 4)稻秸，在对照基础上施用干稻草3000 kg/hm2; 5)稻秸+腐熟剂，即在处理4)基础上，加施秸杆腐熟剂30 kg/hm2; 6)油菜秸，即在对照基础上施用干油菜秸3000 kg/hm2; 7)油菜秸+腐熟剂，即在处理6)基础上，加施秸杆腐熟剂30 kg/hm2。

小区面积20 m2，随机区组排列，四周设保护行，中间设排水沟，3次重复。

试验所用氮肥为尿素(N 46%)，磷肥为过磷酸钙(P2O5 12%)，钾肥为氯化钾(K2O 60%)。

秸秆快腐剂主要由能强烈分解纤维素、半纤维素、木质素的枯草芽孢杆菌、热带假丝酵母、绿色木霉菌和米曲霉组成。

有效活菌数为0.50亿/克，每公顷施
用30 kg。

2012年早稻: 3月26日育秧苗，4月25日整田同时施基肥，2012年4月26日
移栽，5月2日施分蘖肥，6月8日施孕穗肥，7月16日收获。

早稻品种为两优287。

2012年晚稻: 6月25日育秧苗，7月19日整田，7月20日施基肥，7月21日移栽，7月27日施分蘖肥，8月22日施孕穗肥，10月31日收获。

2012
年7月29日、 8月11日、 8月26日施用农药3次，晚稻品种为T优250。

早晚稻为同一田块原位试验。

2013年早稻: 4月24日施基肥，4月25日移栽，5月2日施分蘖肥，5月23日施孕穗肥，7月17日收获。

早稻品种为两优287。

2013年晚稻: 7月19日施基肥，7月20日移栽，7月26日施分蘖肥，8月20日施孕穗肥，10月22日收获。

晚稻品种为湘丰优103。

早晚稻为同一田块原位试验，2012年与2013年在不同
的田块试验，田间管理相同。

1.3 数据收集与测定方法
收获期测定早晚稻籽粒的产量，考种，取土样测定土壤的物理化学指标。

水稻产量是每个小区20 m2稻谷的实际产量，然后折算成每公顷的稻谷产量。

土壤常规理
化性质的测定参照鲍士旦等[7]的方法，土壤有机质采用重铬酸钾外加热法测定，土壤全氮采用半微量凯氏法测定，碱解氮用碱解扩算法测定，土壤有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提—钼锑抗比色法测定，土壤速效钾采用1 mol/L的NH4Ac 浸提—火焰光度法测定，土壤pH值用去CO2蒸馏水浸提—玻璃电极法测定，土壤容重采用环刀法测定，土壤团聚体结构与稳定性测定采用干/湿筛法[8]，腐殖质的提取与分组用腐殖质组成修改法，主要是参照Kumada方法、但修改了提取温度和分组方法[4]，腐殖质结合形态采用傅积平改进法测定[9]。

2.1 不同秸秆还田处理对稻谷产量的影响
无论是早稻还是晚稻所有添加了秸秆的处理都比单施化肥的对照稻谷产量高，最多增产1423.2kg/hm2，达到23.5%; 所有添加了秸秆腐熟剂的秸秆还田处理都比不添加秸秆腐熟剂的秸秆还田处理的稻谷产量高，最多增产653.8 kg/hm2，达到9.6% (表1)。

在2012年与2013年的早稻作物上，小麦秸秆、稻草与油菜秸秆添加腐熟剂之后的作物产量显著高于单施化肥的对照(P<0.05)。

与对照相比，油菜秸秆还田配施秸秆腐熟剂晚稻显著增产(P<0.05)。

2.2 不同的秸秆还田处理对土壤理化性质的影响
试验结果表明，与单施化肥的对照相比，添加秸秆处理的土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量与阳离子交换量都有所提高，容重有所下降，pH值变化不大。

添加了秸秆腐熟剂处理的土壤有机质、土壤全量养分与有效养分、阳离子交换量普遍高于相应的单独秸秆还田处理，而土壤容重则略有下降(表2)。

油菜秸秆+秸秆腐熟剂处理的土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷与速效钾含量均显著高于单施化肥的对照处理，土壤容重显著下降 (P < 0.05)。

2.3 不同秸秆还田处理对土壤团聚体结构与稳定性的影响
各级土壤风干(干筛)团聚体百分含量分布，(大于5 mm)>(52 mm)>(21 mm)>(10.5 mm)>(小于0.25 mm)>(0.50.25 mm)。

干筛(>0.25 mm)团聚体含
量较高，含量均达96.29%以上。

与单施化肥的对照比较，秸秆还田处理大于5 mm土壤风干团聚体含量增幅为3.78%8.62%。

与单施化肥的对照比较，秸秆还
田处理>0.25 mm土壤风干团聚体含量都有所增加，<0.25 mm机械稳定性团聚
体含量有所降低(表3)。

除了单独的麦秆还田处理之外，其他各处理水稳性团聚体百分含量分布为: (>5 mm)>(<0.25 mm)>(52 mm)>(10.5 mm)>(0.50.25 mm)>(21 mm)。

秸秆还田有利于>0.25 mm水稳定性大团聚体总量的增加，但不同的秸秆还田处理效果不
同(表4)。

除了单独的麦秆还田处理之外，其它秸秆还田处理的团聚体破坏率都低
于单施化肥处理的对照，其中油菜秸杆+秸杆腐熟剂处理土壤团聚体破坏率最低。

2.4 不同秸秆还田处理对土壤腐殖质组成的影响
与单施化肥的对照相比，添加秸秆处理的土壤水溶性物质都有所增加，其中添加油菜秸秆的两个处理较对照显著增加; 添加秸秆处理的土壤胡敏酸、富里酸、可提
取腐殖物质总量、胡敏素含量增加，其中麦秸+秸杆腐熟剂、油菜秸、油菜秸+
秸杆快腐剂处理胡敏酸、胡敏素含量、可提取腐殖物质总量较对照显著增加，富里酸含量各处理之间差异不显著(P>0.05)。

添加秸杆腐熟剂之后，胡敏酸与富里
酸比值较相应的单独秸秆还田处理要低一些(表5)。

2.5 不同秸秆还田处理对土壤腐殖质结合形态的影响
与单施化肥的对照相比，添加秸秆的处理土壤松结合态腐殖质、稳结合态腐殖质、紧结合态腐殖质含量及结合态腐殖质总含量都有所增加，秸秆还田处理土壤松结合态腐殖质含量与结合态腐殖质总含量显著高于单施化肥的对照处理; 然而稳结合态、紧结合态腐殖质含量各处理之间差异均不显著(P>0.05)。

松、稳、紧结合态腐殖质中松结合态腐殖质含量最高，所有的处理都在60%以上，松结合态腐殖质所占
百分数在所有的秸秆还田处理中都高于单施化肥的对照，稳结合态腐殖质所占百分数单施化肥的对照处理高于所有的秸秆还田处理，紧结合态腐殖质所占百分数单施
化肥的对照处理高于其它的秸秆还田处理(麦秆还田处理除外)(表6)。

秸秆还田能够提高土壤肥力，增加作物的产量[6]。

曾桂宁[10]报道稻草还田提高
了土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾含量，降低了土壤容重，本研究结果与之一致。

研究还发现，秸秆还田后土壤阳离子交换量均有所提高，尤其是添加了秸秆快腐剂之后阳离子交换量增加更多，而阳离子交换量是评价土壤保水保肥能力和指导土壤改良的重要指标，一般阳离子交换量大，土壤保肥性能好，肥料流失量小，表现出良好的稳肥性[11-12]。

添加了秸秆快腐剂之后加速了秸秆的腐解，增加了
土壤有机质，降低了土壤容重，改善了土壤物理化学性质，促进了有效养分的释放，增加了土壤阳离子交换量，改良了土壤，因此，作物产量提高。

本研究也发现小麦秸秆、稻草与油菜秸秆添加快腐剂之后的作物产量增加。

团聚体是土壤的基本结构单元，是形成良好土壤结构的物质基础，能够反映土壤的整体肥力状况[13]。

稳定的团聚体可以组成良好的土壤结构，均衡土壤空气、水
分和养分状况，给作物吸收养分提供良好的运输通道[8]。

本文的研究表明，秸秆
还田处理大于5 mm机械稳定性团聚体含量增加，姜灿烂等[8]报道秸秆还田及施
用有机肥大于5 mm 机械稳定性团聚体含量增加，王兴祥等[14]也发现施用有机
肥更有利于大团聚体含量的增加。

适于作物生长的良好土壤结构往往依赖于直径110 mm的水稳性团聚体[15]。

在农学上，通常以直径为100.25 mm水稳性团聚体含量判别土壤结构的好坏，其含量多表示结构好[16]。

并据此判断某种耕作措施的改良效果，因为这种团聚体具有协调土壤保水、透气和调节水热状况的作用[17]。

秸秆还田有利于大于0.25 mm水稳定性大团聚体总量的增加，但不同的秸
秆还田效果不同。

这一结果表明，施用有机物促进土壤中水稳定性小团聚体向较大的水稳定性大团聚体转化，这主要与土壤有机质含量增加有关。

秸秆还田同时配施秸秆快腐剂之后，土壤团聚体结构破坏率小，稳定性强，抗侵蚀能力强[18]。

土壤腐殖质是土壤有机质的重要组成部分[5]，是有机物料在微生物、酶的作用下
形成的特殊类型的高分子有机化合物的混合物，对土壤肥力、结构和性质具有调节作用，是土壤肥力的基础，其数量、质量一定程度上反映了土壤形成过程和肥力水平[4]。

土壤腐殖质由非腐殖物质和腐殖物质组成，非腐殖物质由水溶性物质与水浮性物质组成，腐殖物质由胡敏酸、富里酸和胡敏素组成[19]。

与单施化肥的对照相比，秸秆还田处理的土壤水溶性物质、胡敏酸、富里酸、可提取腐殖物质总量、胡敏素含量增加，说明秸秆还田有利于土壤腐殖物质的增加。

万晓晓等[19]报道长期的秸秆还田增加了土壤胡敏酸与富里酸含量，于淑芳等[20]报道长期施用有机肥增加了棕壤、潮土、褐土腐殖酸与胡敏素含量。

与此同时，长期施用有机肥有利于胡敏酸和胡敏素的积累，胡敏酸是腐殖质中对土壤肥力贡献最大的成分，其显著提高也说明了长期施有机肥能增加碱化草甸土土壤的吸附性能和保持养分和水分的能力，并能促进土壤结构体的形成，从而改良了盐渍土[21]。

所有添加了秸秆快腐剂的处理比单独的秸秆还田处理的HA/FA值低，可能是微生物的添加使秸秆迅速分解，使其含有的类FA增加以及新形成的FA大量减少所致，窦森等[4]也观察到了类似的结果。

土壤腐殖质除少部分以游离态存在外，大部分与土壤介质结合，其结合形态可分为3种，即松结合态、稳结合态和紧结合态腐殖质，3种结合态腐殖质质与量的组成与变化和土壤肥力关系密切[22]。

与单施化肥的对照相比，添加秸秆处理的土壤松结合态腐殖质、稳结合态腐殖质、紧结合态腐殖质含量及结合态腐殖质总含量都有所增加。

本研究中松结合态腐殖质比例最大，区惠平等[23]研究表明稻田耕层土壤腐殖质以游离松结态腐殖质为主，而华北平原小麦-玉米种植模式的旱地土壤紧结合态腐殖质比例最高[24]。

松结态腐殖质主要影响到土壤养分的释放[25]，秸秆快腐剂的添加增加了土壤松结合态腐殖质含量。

张鸿龄等[22]研究发现，长期施用有机肥土壤紧结合态腐殖质含量与结合态腐殖质总含量显著增加，相似于本文的研究。

接晓辉等[26]报道施用有机肥的处理，土壤松结态、稳结态、紧结态腐殖质
的含量都是随着施肥年份的增加而增加。

秸秆还田土壤松、紧结态腐殖质含量比值增加，李建明等[5]发现草本植物残体显著提高了这个比值。

在早晚稻上秸秆还田配施秸秆腐熟剂增加了稻谷的产量，比单施化肥最多增产1423.2 kg/hm2，增幅为23.5%; 添加秸秆腐熟剂比单独秸秆还田最多增产653.8 kg/hm2，增幅为9.6%。

秸秆还田配施秸秆腐熟剂提高了土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量及阳离子交换量，降低了土壤容重。

秸秆还田提高了大于0.25 mm风干团聚体、水稳性大团聚体含量, 降低了小于0.25 mm风干团聚体含量，秸秆还田处理减少了土壤团聚体破坏率。

秸秆还田处理显著提高了土壤松结合态腐殖质含量和结合态腐殖质总含量。

秸秆还田配施秸秆腐熟剂可以进一步提高秸秆还田的效果，因此，化肥+油菜秸杆+秸杆腐熟剂处理是一种良好的低产黄泥田改良措施。

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