不同土壤条件下秸秆还田量对土壤还原性物质及水稻生长的影响.pdf

中国水稻科学(Chin J Rice Sci),2024,38(2):198210 198 http:/ DOI:10.16819/j.1001-7216.2024.230404 不同土壤条件下秸秆还田量对土壤还原性物质及水稻生长的影响 彭显龙1,2,*董强1 张辰1 李鹏飞1,2 李博琳3 刘智蕾1,2 于彩莲3（1东北农业大学 资源与环境学院，哈尔滨 150030；2东北农业大学 寒地粮食作物种质创新与生理生态教育部重点实验室，哈尔滨 150030；3哈尔滨理工大学 材料科学与化学工程学院，哈尔滨 150040;*通信联系人,email:）Effects of Straw Return Rate on Soil Reducing Substances and Rice Growth Under Different Soil Conditions PENG Xianlong1,2,*,DONG Qiang1,ZHANG Chen1,LI Pengfei1,2,LI Bolin3,LIU Zhilei1,2,YU Cailian3(1College of Resources and Environment,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China;2Key Laboratory of Germplasm Enhancement,Physiology and Ecology of Food Crops in Cold Region,Ministry of Education,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China;3School of Material Science and Chemical Engineering,Harbin University of Science and Technology,Harbin 150040,China;*Corresponding authors,email:)Abstract:【Objective】The study investigates the formation of reductive substances following rice straw incorporation and its impact on rice growth across different soil types.【Method】A two-year pot experiment simulated full straw incorporation at low(RL),medium(RM),and high(RH)rates on sandy loam(S1)and silty loam(S2)soils,with no straw incorporation(R0)as the control.Total soil reducing substances,Eh,ferrous ions,manganese ions,and ammonium nitrogen contents were measured,alongside analyses of rice tillering,root dry weight,root vigor,and rice yield.【Results】Soil Eh decreased significantly,and the concentrations of reducing substances increased after straw incorporation,with S2 exhibiting higher levels than S1.Compared to the control,straw incorporation up to 56 days after transplanting in 2021 increased the levels of total reducing substances,Fe,and Mn by 8.36%199.64%,1.43%160.03%,and 8.43%57.68%,respectively.Similar increases occurred before 45 days after transplanting in 2022,ranging from 2.95%to 163.61%,0.77%to 19.74%,and 3.28%to 64.96%.There was a positive correlation between straw incorporation and the levels of total reducing substances,Fe,and Mn.Straw incorporation significantly elevated soil ammonium N content by 11.28%50.67%and 10.79%351.53%before 56 days(2021)and 35 days(2022)after transplanting,respectively.Root dry weight at the tillering and jointing stages decreased by 15.06%45.80%due to straw incorporation.In S1 soil,RL and RM increased root vigor at the jointing stage,while RH decreased root vigor on S2 soil.The number of rice tillers and dry matter accumulation decreased by 7.23%48.44%and 3.59%43.57%,respectively,during the rice reproductive period after straw incorporation.Rice yield was not significantly affected in the second year of RL and RM treatments,whereas RH treatment significantly reduced yield in both years.S1 exhibited higher oxidation-reduction potential than S2,with S2 displaying higher levels of reducing substances,manganese ions,ammonium nitrogen,root dry weight,root activity,tiller number,dry matter accumulation,and yield.【Conclusion】Straw incorporation increases the early-stage content of reducing substances and inhibits rice growth in cold areas.The impact of straw return on rice yield varies with soil type,with significant yield reductions observed on sticky soil following straw incorporation.Medium straw incorporation does not significantly affect the number of tillers but promotes the formation of larger panicle without reducing yield significantly.Optimizing straw incorporation technology requires effective measures to mitigate the negative effects of reducing substances.Key words:straw returning;cold area;rice;reducing substances;yield 摘 要：【目的】在不同土壤上研究水稻秸秆还田后还原性物质的形成及其与水稻生长的关系。【方法】在砂壤土（S1）和粉壤土（S2）上进行 2 年盆栽试验，模拟低（RL）中（RM）高（RH）产量下秸秆全量还田，以 收稿日期：2023-04-17;修改稿收到日期：2023-06-07。基金项目：黑土地保护与利用科技创新工程专项(XDA28100302)；现代农业产业技术体系建设专项(CARS-1-32)；寒地粮食作物种质创新与生理生态教育部重点实验室开放课题(CXSTOP2021009)。彭显龙等：不同土壤条件下秸秆还田量对土壤还原性物质及水稻生长的影响 199 秸秆不还田（R0）为对照，测定土壤还原性物质总量、Eh、亚铁离子、锰离子和铵态氮含量，分析水稻分蘖、根系干质量、根系活力和水稻产量等指标。【结果】秸秆还田后生育前期土壤 Eh 显著降低，还原性物质数量增加，S2 的还原性物质高于砂壤土。与对照相比，2021 年在移栽后 56 d之前秸秆还田处理还原性物质总量、铁和锰离子含量分别提高了 8.36%199.64%、1.43%160.03%和 8.43%57.68%。2022 年在移栽后 45 d 前对应增加了2.95%163.61%、0.77%19.74%和 3.28%64.96%。随着秸秆还田量增加，还原性物质总量、铁和锰含量有增加趋势。在移栽后 56 d 前（2021 年）和 35 d 前（2022年）秸秆还田显著增加了土壤铵态氮含量 11.28%50.67%和10.79%351.53%。秸秆还田使水稻分蘖期和拔节期的根系干质量降低 15.06%45.80%，秸秆还田显著降低了砂壤土上水稻分蘖期和拔节期的根系活力，在 S2 土壤上 RL 和 RM增加了拔节期根系活力，RH降低了根系活力。秸秆还田后水稻分蘖数在水稻生育期降低了 7.23%48.44%，干物质积累量降低了 3.59%43.57%。RL 和 RM 处理第二年水稻产量降低不明显，RH 处理 2 年均显著减产。砂壤土中氧化还原电位高于 S2，S2 还原性物质总量、锰离子含量、铵态氮含量、根系干质量、根系活力、分蘖数、干物质积累量和产量均高于砂壤土。【结论】在本研究条件下，秸秆还田显著增加还原性物质总量，抑制水稻早期生长。黏重土壤上秸秆全量还田引起减产，砂壤土上中低产量下秸秆全量还田不会造成穗数显著降低，因促进大穗形成不会造成显著减产。采取有效措施减少秸秆还田下还原性物质危害是秸秆还田技术优化的重点。关键词：秸秆还田；寒地；水稻；还原性物质；产量 过去稻田秸秆以焚烧为主，不但浪费了资源还产生了严重的环境问题。近年来我国开始应用水稻秸秆还田技术，秸秆中含有大量营养元素和有机碳，还田秸秆能够提高土壤肥力并改善土壤质量1。但是秸秆还田也存在增施氮肥调碳氮比、还原性物质增加和自毒等负效应，从而影响农户采用秸秆还田技术的积极性2,3。因此，明确秸秆还田对土壤环境和水稻生长的影响，对制定适宜的秸秆还田策略具有重要意义。国内外长期定位试验显示，长期秸秆还田具有培肥和增产的正效应4,5。但是短期秸秆还田是否促进水稻生长和增产还存在争议。杨思存等6研究认为，秸秆还田抑制水稻前期的生长，但随着生育期的推进和温度的升高，后期产生促进作用。李学垣等7认为，秸秆还田后土壤中还原性物质总量上升，但随着时间延长处理间还原性物质总量差距减小，这是前期抑制明显的主要原因。潘林林8通过培养试验发现，在培养的前中期，相比于对照，直还稻草、腐熟稻草、稻草生物炭的秸秆还田方式均使土壤铁元素、锰元素及还原性物质含量增加。王红妮9研究发现，秸秆还田使水稻生长前期根系活力和氮代谢酶活性降低，从而延迟水稻返青，减缓水稻根系的生长，随着生育期的推进，在中后期氮代谢酶活性和水稻根系活力增强，还田促进水稻的生长。韩新忠等10的研究显示，在水稻孕穗期后，秸秆还田处理的水稻分蘖数与秸秆离田处理相比有明显增加，但是前期并不明显。金鑫11研究表明，水稻秸秆还田降低了土壤的 pH 值和氧化还原电位，使土壤还原性物质增加，导致水稻的根系活力和对矿质元素的吸收能力下降，但是在秸秆还田的中后期，采用间歇灌溉的方式可以补偿前期的负效应。过去对于秸秆还田后的科学施氮研究较多1,12，而对秸秆还田后还原性物质积累和自毒的研究多集中在我国南方水旱轮作区，以油菜和小麦等秸秆还田对水稻生长的影响研究居多，不同作物的秸秆腐解差异很大，稻秸还田对土壤还原性物质和水稻生长影响的相关研究比较有限。水稻秸秆腐解过程、还原性物质的产生与秸秆种类、数量、气候和土壤条件密切相关，目前农户生产中水稻籽粒产量水平差异很大，秸秆产量也具有很大的差异。秸秆腐解与土壤质地和土壤 pH 值关系密切，在不同质地土壤上水稻秸秆还田后土壤氧化还原状况的变化特征，及其与还原物质总量、水稻根系活力的关系还不清楚。因此，本研究采用室外盆栽试验方法，设置生产上不同产量水平下可能产生的秸秆数量，研究秸秆还田量对土壤还原性物质产生和水稻生长的影响，阐明不同土壤条件下水稻秸秆全量还田与水稻生长的关系，以期为水稻秸秆科学还田提供理论依据。1 材料与方法 1.1 试验材料 试验于 2021 年 5 月2022 年 10 月在黑龙江省哈尔滨市东北农业大学盆栽场（12643E，4544N）进行，该地气候属于大陆性季风气候。哈尔滨市全年平均降水量 570 mm，水稻生长季平均日照时数为 1250 h，昼夜温差为 12左右。2021 年和 2022 年试验地点温度变化见图 1。200 中国水稻科学(Chin J Rice Sci)第 38 卷第 2 期(2024 年 3月)试验土壤质地分别为砂壤土和粉壤土，分别采集于黑龙江省齐齐哈尔市富拉尔基区畅园家庭农场（12395 E，4735 N）和黑龙江省北大荒集团建三江分公司七星有限公司（13270 E，4728 N）。将采集的土壤放置阴凉处，风干后过 5.0 mm 筛，过筛后的土壤混合均匀，每个聚乙烯盆装入 19 kg 的土壤，土层高 34 cm，直径 27 cm。土壤基本理化性质见表 1。2021 年和 2022 年种植的水稻品种均为松粳 3号，主茎 14 片叶。试验所用肥料为尿素（N 46%）、磷酸二氢钾（P2O5 52%，K2O 35%）和氯化钾（K2O 60%）。黑龙江水稻种植户多采用春整地的方式，秋收后秸秆粉碎均匀抛撒还田，春季施底肥后旱旋耕，将肥料和秸秆翻埋到土壤中，然后泡田搅浆。本研究将自然风干的秸秆剪成 3 cm 长的小段，泡田前将秸秆与土壤、基肥混匀后进行泡田。秸秆的氮含量为 0.5%，磷含量为 0.1%，钾含量为 1.2%。1.2 试验设计 在砂壤土（S1）和粉壤土（S2）上，均设 4个秸秆还田量，分别为秸秆不还田（R0，不施秸秆），4000 kg/hm2产量对应的秸秆全量还田（RL，秸秆量为 23.74 g/盆），8000 kg/hm2产量对应的秸秆全量还田（RM，秸秆量为 47.48 g/盆），12 000 kg/hm2产量对应的秸秆全量还田（RH，秸秆量为 71.22 g/盆）。氮肥 40%用作基肥，30%用作分蘖肥，30%用作穗肥，总用量为2.07 g/盆（相当于 N 150 kg/hm2）；P2O5总用量为1.1 g/盆（相当于 90 kg/hm2），100%用作基肥；K2O 总 用 量 为 0.94 g/盆（相 当 于 K2O 150 kg/hm2），50%用作基肥，50%用作穗肥。每个处理设置 12 个重复，随机区组排列。4 月 15 日播种，5 月 20 日进行移栽。移栽之前，先按容重 1.4 g/cm3装入 11 kg 的土，然后将 4 kg 的土与秸秆和基肥充分混匀装入盆中，再将剩余 4 kg 的土覆盖铺平，灌水，静置 24 h，灌水 3 cm，用手抚平田面，保持水层 7 d 后插秧，每盆 2穴，每穴 2 棵苗。分蘖肥于移栽后 1015 d 施用，穗肥于水稻 80%主茎倒 2 叶露尖时施用，施用前将盆内水倒出保存，在距离根系 2 cm处挖 35 cm小坑，将肥料倒入，然后冲洗自封袋 3 次，将土壤抚平，灌水 35 cm。全生育期均干湿交替灌溉，科学防病除草，避免产量损失。1.3 样品采集与测定 1.3.1 试验样品的采集 植物样品：于水稻分蘖期（移栽后 26 d）、拔节期、抽穗期、成熟期采集水稻植株测定地上部干物质积累量及分蘖数；于水稻分蘖期和拔节期取水稻根系测定根系干质量和根系活力；于水稻成熟期，采集水稻植株考查产量及其构成因子。土壤样品：2021 年于移栽后 15、22、26、34、41、48、56、75 d 取土样，2022 年由于黑龙江夏季降水量过多，未能取到干湿交替处理干旱期的土样。因此，2022 年根据 2021 年试验测定结果及天气状况适当调整取样时间。2022 年于移栽后 0、15、25、35、45 d 取土样，每次 4个重复；每盆取2 点土样混匀后带回实验室测定土壤还原性物质总量、亚铁离子、锰离子和铵态氮含量，取土的同表 1 土壤基本理化性质 Table 1.Basic physical and chemical properties of soil 土壤质地 Soil texture 土壤颗粒组成 Soil particle composition(%)pH值 pH value 有机质 Organic matter(g/kg)碱解氮 Alkaline N(mg/kg)速效磷 Available P(mg/kg)速效钾 Available K(mg/kg)砂粒 Sandy particle(0.022.00 mm)黏粒 Clay particle(0.0020.020 mm)粉粒 Silty particle(0.002 mm)砂壤 Sandy loam(S1)56.69 9.62 33.69 7.91 27.56 89.59 19.28 63.47 粉壤 Silty loam(S2)27.06 0.30 72.64 5.02 36.34 151.30 22.45 66.25 图 1 2021 年与 2022 年水稻生长期间试验点的温度变化Fig.1.Air temperature at experimental site during rice growth in 2021 and 2022 彭显龙等：不同土壤条件下秸秆还田量对土壤还原性物质及水稻生长的影响 201 时测定氧化还原电位。1.3.2 还原性物质 用土钻采集 010 cm 盆栽内土壤，保存于20恒温密封箱中带回室内，在取土同时用QX6530 智能便携式氧化还原电位仪（饱和甘汞电极）测定土壤的 Eh 值13。采 用 Al2(SO4)3-K2Cr2O7法测定土壤还原物质总量，Al2(SO4)3-盐酸羟胺-邻菲啰啉光电比色计比色法测定土壤Fe2+含量14，锰离子含量采用高碘酸钾比色法进行测定15。1.3.3 水稻根系 取回的水稻根系装进信封，85下烘干至恒重后称量水稻根系的干质量。水稻的根系活力采用-萘胺法16进行测定。1.3.4 水稻分蘖及地上部干物质积累量 于分蘖期（移栽后 26 d）、拔节期、抽穗期和成熟期调查水稻分蘖数量，同时取回植株带回实验室，剪去根系后按叶片、茎、穗分别洗净后置于烘箱中于 105下杀青 30 min，85烘干至恒重，测定干物质积累量。1.3.5 产量及其构成 在成熟期时，调查茎蘖数和穗数，按叶片、茎、穗分开，待称完干质量后，进行脱粒，测定穗粒数，将实粒和秕粒风选分开，实粒烘干用来计算千粒重和结实率。1.3.6 数据处理与分析 采用 Microsoft Excel 2021 软件对数据进行汇总、初步的统计与分析，用 SPSS 25.0 软件进行多因素方差分析（P0.05），通过 Duncan 新复极差法进行多重比较。2 结果与分析 2.1 秸秆还田对还原物质产生的影响 2.1.1 土壤氧化还原电位 水稻生育前期土壤氧化还原电位呈逐渐降低的走势，土壤与秸秆还田量显著影响土壤氧化还原电位，且二者交互作用在 2021 年移栽后 24、26、33、47 d 和 2022 年移栽后 45 d差异显著（图2）。粉壤土与砂壤土氧化还原电位在 2021 年互有高低，2021 年低于 2022 年。相比于对照，秸秆还田后土壤氧化还原电位在 2021 年显著降低5.98%44.44%，2022 年降低 26.18%132.33%。随着秸秆用量增加氧化还原电位有降低趋势。适当晒田可以提高土壤氧化还原电位 2.81%26.67%。2.1.2 土壤还原性物质总量 水稻生育前期土壤还原性物质总量呈先升高后降低趋势，土壤与秸秆还田量显著影响土壤还原性物质总量，且二者交互作用在 2021 年移栽后 56 d 和 2022 年移栽后 45 d 差异不显著，其余时间均显著（图 3），还原性物质总量粉壤土高于砂壤土，2021 年高于 2022 年。除了移栽后 75 d 外，其他时期秸秆还田显著增加了土壤还原性物质总量，并且随着秸秆还田量增加还原性物质总量有增加趋R 代表秸秆还田量，S 代表土壤类型，RS 代表秸秆还田量与土壤类型的交互作用；R0，RL，RM，RH 分别代表秸秆还田量为 0，23.74，47.48，71.22 g/盆。*,*在 5%与 1%水平下差异显著，ns 代表差异不显著。其中向下箭头（）代表晒田后测定值。下同。R represents straw application rates;S represents soil type;R S represents the interaction between straw application rates and soil type.R0,RL,RM,RH represent the amount of straw returned to the field was 0，23.74，47.48，71.22 g/pot,respectively.*,*represent significant difference at 5%and 1%level,respectively.ns represents no significant difference;the downward arrow()represents the measured value after aeration sun-drying treatment.The same as below.图 2 秸秆还田量对土壤氧化还原电位的影响 Fig.2.Effect of straw return volume on soil redox potential 202 中国水稻科学(Chin J Rice Sci)第 38 卷第 2 期(2024 年 3月)势。与对照相比，秸秆还田后土壤还原性物质总量 2021 年移栽 56 d 前显著增加 2.78%199.64%，2022 年增加 20.25%163.61%。相对于 RH 和 RM的秸秆还田处理，在砂壤土中，RL 处理的还原性物质总量显著增加的时期明显更少，并且与 RM处理间多数差异不显著。但是在粉壤土上，除了最后一次取样时期外，RL 和 RM 处理间还原性物质总量间差异显著。适当晒田可以降低土壤还原性物质总量 7.00%29.71%。2.1.3 土壤中亚铁离子含量 水稻生育前期土壤亚铁离子含量呈先升高再降低，后趋于平稳的走势，土壤与秸秆还田量显著影响土壤中亚铁离子含量，二者交互作用在2022 年在移栽后 0、15 d差异显著，在其余检测时期均不显著（图 4）。2021 年，移栽后 15、22 和26 d，秸秆还田处理的亚铁离子含量比对照提高了1.43%42.20%；2022 年，在全部测定时期，秸秆还田均能显著提高亚铁含量。随着秸秆还田量增加，亚铁离子含量有增加趋势，2022 年 RL 和 RH 处理间亚铁离子含量差异显著。晒田降低土壤中 亚铁离子含量 4.99%19.92%。2.1.4 土壤中锰离子含量 水稻生育前期土壤锰离子含量呈先升高后降低再逐渐升高的趋势，土壤与秸秆还田量显著影响土壤锰离子含量，二者交互作用在移栽后 35 d差异不显著，其余时期均显著（图 5），粉壤土中锰离子含量高于砂壤土。在砂壤土中，除了移栽后 35 d，RM 处理锰离子含量比对照提高了8.43%57.68%；而粉壤土中，RL 和 RM 处理比对照提高了 3.28%36.63%和 10.79%41.30%。整体上随着秸秆还田量增加锰离子含量有增加趋势，而砂壤土中 RM 和 RH处理锰离子含量互有高低。2.2 不同秸秆还田量对土壤铵态氮含量的影响 土壤铵态氮含量随着生育期推进呈先增加后降低的趋势，土壤与秸秆还田量显著影响土壤铵态氮的含量，但二者交互作用在 2021 年移栽后 75 d 和 2022 年移栽后 116 d差异不显著，其余时期均显著（图 6），粉壤土铵态氮含量高于砂壤土。2021 年在移栽后 056 d，与对照相比，砂壤土的RL、RM 和 RH 处理铵态氮含量分别提高了图 3 秸秆还田量对土壤还原性物质总量的影响 Fig.3.Effect of straw return amount on the levels of total soil reducing substances 彭显龙等：不同土壤条件下秸秆还田量对土壤还原性物质及水稻生长的影响 203 11.28%28.50%、14.27%47.60%和 17.5%48.96%，粉壤土对应提高了 12.58%36.92%、21.21%50.67%和 17.96%47.40%；2022 年移栽后 035 d，秸秆还 田 处 理 显 著 提 高 土 壤 铵 态 氮 含 量10.79%351.53%。随着秸秆还田量增加，土壤铵态氮有增加趋势。2.3 不同秸秆还田量对水稻根系生长的影响 2.3.1 根系干质量 土壤与秸秆还田量显著影响水稻根系干质量，2022 年交互效应显著（图 7），粉壤土根系干质量高于砂壤土，2022 年高于 2021 年。相比于对照，在水稻分蘖期，2021 年砂壤土 RH 处理下根系干质量显著降低 21.81%，而 2022 年 RM 处理显著低于其他处理 27.52%31.79%；2022 年分蘖期，粉壤土 RM 和 RH 处理显著降低 15.06%和 45.58%。拔节期，随着秸秆还田量增加根系干质量降低，RM 和 RH 处理显著低于 RL 处理，而 RH 处理的根干质量并不是总显著低于 RM 处理。2.3.2 根系活力 拔节期水稻根系活力高于分蘖期，土壤与秸秆还田量显著影响水稻根系活力，交互效应显著（图 8），粉壤土根系活力高于砂壤土。相比于对照，砂壤土上秸秆还田显著降低分蘖期水稻根系活力 23.23%47.46%；在拔节期，RM 处理显著降低根系活力 20.65%。而相比于 RM，RH 处理根系活力降低 33.64%。对于粉壤土，相比于对照，分蘖期 RM 处理根系活力降低 24.40%，而相比于RM 处理，RH 处理显著降低根系活力 18.43%。在拔节期，RL 和 RM 处理显著提高根系活力9.48%15.77%，而 RH 处理根系活力比对照降低了 26.32%。2.4 秸秆还田对水稻生长的影响 2.4.1 水稻分蘖 土壤与秸秆还田量显著影响水稻的分蘖数，图 4 秸秆还田量对土壤亚铁离子含量的影响 Fig.4.Effect of straw return amount on soil Fe2+content 图 5 秸秆还田量对土壤锰离子含量的影响 Fig.5.Effect of straw return amount on soil Mn2+content 204 中国水稻科学(Chin J Rice Sci)第 38 卷第 2 期(2024 年 3月)交互效应在 2021 年移栽后 25、35、41、54 d 差异显著，其余时期不显著（图 9），粉壤土分蘖数高于砂壤土，2021 年高于 2022 年。相比于对照，秸秆还田后砂壤土上水稻分蘖数在 2021年和 2022年分别显著降低 9.72%54.69%和 7.23%35.50%，并且相比于 RM 处理，RH 处理在 2021 年移栽后41117 d 分蘖数显著降低 18.34%35.19%，2022年在移栽后 47、116 d 二者差异显著。与砂壤土上 其中向下箭头代表追肥。The downward arrow represents fertilizer topdressing.图 6 秸秆还田量对土壤铵态氮含量的影响 Fig.6.Effect of straw return amount on soil ammonium nitrogen content 图 7 秸秆还田量对水稻根系干质量的影响 Fig.7.Effect of straw return volume on the dry weight of rice root system 彭显龙等：不同土壤条件下秸秆还田量对土壤还原性物质及水稻生长的影响 205 表现相似，在粉壤土上也是 2021 年分蘖显著降低，而 2022 年分蘖数无显著差异，RM 处理在 2021 年移栽后 35、41、54 d 和 2022 年移栽后 33、40、47、67 d 分蘖数显著低于 RL处理，而 RH处理在 2021年移栽后 25、54 d 显著低于 RM 处理。2.4.2 水稻干物质积累量 在水稻生育期干物质积累量逐渐升高，土壤与秸秆还田量显著影响水稻的干物质积累量，二者交互效应在 2021 年成熟期差异显著，其余时期均不显著（图 10），粉壤土高于砂壤土，2021 年高于 2022 年。相比于对照，砂壤土上拔节期 RL处理降低了干物质积累量 15.45%31.07%，此后差异不显著；而 RM 处理在水稻拔节期和抽穗期显著降低了 27.80%43.57%和 3.59%10.80%，但成熟期差异不显著。随着秸秆还田量增加，水稻干物质积累量有降低趋势。在成熟期，RH 处理干物质积累量比 RM 处理降低 2.64%10.25%。相比于对照，粉壤土在 2021 年 RL 和 RM 处理在水稻拔 节 期 和 成 熟 期 干 物 质 积 累 量 降 低10.77%27.73%和 16.28%34.87%。随着还田量增加，水稻干物质积累量有降低趋势，RM 与 RH 处理间差异不显著，而 2022 年 RM 处理在拔节期显图 8 秸秆还田量对水稻根系活力的影响 Fig.8.Effect of straw return volume on rice root vigor 图 9 秸秆还田量对水稻分蘖的影响 Fig.9.Effect of straw return amount on rice tillering 206 中国水稻科学(Chin J Rice Sci)第 38 卷第 2 期(2024 年 3月)著降低 22.03%，相比于 RM 处理，RH处理在拔节至 抽 穗 期 显 著 降 低 干 物 质 积 累 量 11.48%21.48%。2.4.3 水稻产量及构成因子 土壤与秸秆还田量显著影响水稻产量，二者交互效应不显著（表 2），粉壤土产量高于砂壤土，2022 年产量高于 2021 年。相比于对照，砂壤土的RL 和 RM 处理对产量均无显著影响，而 RH 处理的水稻产量显著低于其他处理。在 2021 年粉壤土秸秆还田处理产量比对照降低了 10.75%11.07%，但是秸秆还田处理间差异不显著。2022 年只有高量秸秆还田比对照显著降低 6.68%，RL 和 RM 处理间产量差异不显著。整体上秸秆还田后有效穗数有降低趋势，但是穗粒数有增加趋势，千粒重处理间差异不显著。水稻结实率呈降低趋势，还田处理间差异不显著。图 10 秸秆还田量对水稻干物质积累量的影响 Fig.10.Effect of straw return amount on dry matter accumulation of rice 表 2 不同土壤条件下秸秆还田量对水稻产量及其构成因素的影响 Table 2.Effect of straw return amount on rice yield and its components in different soils 年份 Year 土壤类型 Soil type 处理 Treatment 产量 Yield (g/pot)有效穗数 Effective panicles(No./pot)每穗粒数 Spikelets per panicle 千粒重 1000-grain weight(g)结实率 Seed setting rate(%)2021 S1 R0 91.22 a 41.20 a 100.00 c 24.49 a 82.80 a RL 88.73 a 40.59 a 118.31 b 24.55 a 74.10 b RM 88.03 a 39.40 a 123.51 b 24.80 a 75.78 b RH 80.93 b 32.11 b 143.37 a 24.90 a 72.04 b S2 R0 109.85 a 50.59 a 118.19 b 24.95 b 76.19 a RL 97.69 b 46.80 b 123.69 ab 25.53 a 65.30 b RM 98.05 b 44.64 bc 132.33 ab 25.57 a 63.94 b RH 87.56 b 41.80 c 137.65 a 25.65 a 63.23 b R*S*RS ns ns ns ns ns 2022 S1 R0 104.28 a 35.80 a 130.86 a 25.19 a 87.16 a RL 100.10 a 35.40 a 127.20 a 25.72 a 86.71 a RM 98.17 a 35.20 a 126.82 a 25.79 a 80.89 ab RH 81.61 b 32.20 b 127.15 a 25.85 a 76.35 b S2 R0 125.12 a 43.40 a 125.14 a 25.78 a 88.67 a RL 120.41 a 43.00 a 127.66 a 25.80 a 85.31 a RM 119.94 a 41.20 a 133.98 a 25.85 a 87.25 a RH 111.93 b 40.20 a 142.40 a 25.95 a 80.09 b R*ns ns*S*ns ns ns RS ns ns ns ns ns 彭显龙等：不同土壤条件下秸秆还田量对土壤还原性物质及水稻生长的影响 207 秸秆还田显著减产主要是由于水稻结实率显著降低引起的。3 讨论 3.1 秸秆还田对土壤氧化还原状况的影响 土壤的氧化还原电位是直接衡量土壤环境氧化性或还原性最重要的指标，还原性强的环境易产生有毒物质，从而抑制水稻生长17。稻田土壤淹水后，氧气被迅速消耗，土壤处于缺氧的还原状态，还原性物质不断增加，土壤氧化还原电位降低，秸秆还田后会加剧这种现象，土壤中活性较高的还原性物质如水溶性亚铁和二价锰离子等含量显著增加18，尤其是在前期11，秸秆腐解快还原性物质增加多。随着生育期推进，还原性物质增量下降甚至与不还田处理没有差异19。目前国内外对此有许多研究，秸秆还田后土壤中还原性物质总量增加，但随