秸秆连续还田对水稻产量和氮素利用的影响.pdf

农学学报2023,13(8):37-45Journal ofAgriculture秸秆连续还田对水稻产量和氮素利用的影响蒙婼熙1，王小利1，段建军2，徐 彬1，杨宏伟1，梅婷婷1（1贵州大学农学院，贵阳 550025；2贵州大学烟草学院/贵州省烟草品质研究重点实验室，贵阳 550025）摘 要：为明确秸秆还田比例对水稻产量和氮素利用的影响，于20192021年生长季在贵州省思南县塘头镇进行了田间小区定位试验。试验设6个处理：CK为不施肥，S0为常规施肥，S1（常规施肥+秸秆还田5 t/hm2）、S2（常规施肥+秸秆还田10 t/hm2）、S3（常规施肥+秸秆还田15 t/hm2）、S4（常规施肥+秸秆还田20 t/hm2）。结果表明：20192021年秸秆还田均以S3处理产量最高，分别比S0处理增加20.16%、8.66%、14.40%，2019年产量增幅最高。造成产量差异的原因是秸秆还田提高了水稻有效穗数、穗粒数、千粒重和结实率，进而显著提高产量。秸秆还田与水稻籽粒产量的拟合分析表明，在籽粒产量最高处秸秆还田量为15.43 t/hm2。秸秆还田均能提高年份间氮肥偏生产力和氮素收获指数，在2019年，氮肥偏生产力以S3处理最高，而氮素收获指数以S4处理最高，分别比S0增加42.81%和24.30%；在2020年以S3处理最高，分别比S0增加55.98%和22.61%；在2021年以S3处理最高，分别比S0增加21.75%和15.88%。秸秆还田增加了年份间氮素生理利用率，均以 S3处理最高，比 S0处理分别增加 72.97%、76.14%和52.98%，且年份和秸秆还田处理这2个因素对氮素生理利用率和氮素农学效率有极显著的提高。因此，综合水稻产量、秸秆还田拟合结果以及氮素利用率，秸秆还田量以S3处理较为适宜。关键词：水稻；秸秆还田；产量构成因素；氮素利用中图分类号：S511.062文献标志码：A论文编号：cjas2022-0113Effects of Continuous Straw Returning on Rice Yield and Nitrogen UtilizationMENG Ruoxi1,WANG Xiaoli1,DUAN Jianjun2,XU Bin1,YANG Hongwei1,MEI Tingting1(1College of Agriculture,Guizhou University,Guiyang 550025,Guizhou,China;2College of Tobacco,Guizhou University/Key Laboratory of Tobacco Quality Research in Guizhou Province,Guiyang 550025,Guizhou,China)Abstract:To clarify the impact of straw returning ratio on rice yield and nitrogen utilization,a field plotpositioning experiment was conducted in Tangtou Town,Sinan County of Guizhou Province during the ricegrowing season from 2019 to 2021.Six treatments were set up in the experiment:CK was no fertilizer,S0wasconventional fertilizer,S1was conventional fertilizer+straw returning 5 t/hm2,S2was conventional fertilizer+straw returning 10 t/hm2,S3was conventional fertilizer+straw returning 15 t/hm2,and S4was conventionalfertilizer+straw returning 20 t/hm2.The results showed that from 2019 to 2021,the yield of S3treatment wasthe highest,increased by 20.16%,8.66%and 14.40%respectively compared with that of S0treatment,and theyield increase in 2019 was the highest.The reason for the yield difference was that straw returning to fieldimproved the number of effective panicles,the number of grains per panicle,1000-grain weight and seedsetting rate of rice,and then significantly increase the yield.The fitting analysis of straw returning and rice基金项目：国家自然科学基金项目“外源碳和钙对喀斯特区土壤有机碳积累及其对温度的响应机制”(31860160)；贵州大学培育项目“氮肥减量配施生物炭对土壤有机碳稳定的影响”（贵大培育项目201912号）。第一作者简介：蒙婼熙，女，1996年出生，贵州贵阳人，硕士研究生，主要从事植物营养与稻田土壤培肥研究。通信地址：550025 贵州大学西校区15栋学生公寓，E-mail：。通信作者：王小利，女，1979年出生，山西柳林人，教授，博士，主要从事土壤微生物功能多样性研究。通信地址：550025 贵州大学西校区15栋学生公寓，Tel：[phone]，Email：。收稿日期：2022-08-11，修回日期：2022-11-07。0 引言水稻作为世界第一大粮食作物，其增产、稳定对保障国家粮食安全具有重大意义。为了确保粮食安全、确保粮食产量和品质持续改善，中国农业生产的发展目标是实现粮食安全。在农业生产中，秸秆还田是一种重要的土壤培肥方法，而合理的秸秆还田对水稻、小麦的生长及养分的有效利用有重要意义。目前，国内外对秸秆还田对农作物产量及土壤肥力的影响进行了大量的探讨，认为秸秆还田不仅可以提高农作物的产量，而且可以降低土壤的容重，改善土壤的结构，增加土壤中的有效养分和有机质，秸秆还田分解后会产生大量的N、P、K、中微量元素和有机物1-3。秸秆还田还能增加010 cm的土壤有机碳和腐殖质4，增加了土壤肥力，并在一定程度上促进了农作物的生长。秸秆资源的合理利用，是使化肥和农药使用零增长的有效途径。一些研究表明，长期使用秸秆还田可以提高土壤中的有机碳5-6和有机氮含量7。对华北褐潮土进行了17 a的定位试验，发现NPK+秸秆还田处理的小麦产量比NPK处理高，且达到显著水平8。近年来，由于稻草还田技术的推广和普及，许多有关稻草还田对水稻的生育和产量产生了一定的影响9-10，在充分肯定了秸秆还田的作用的同时，也清楚地认识到了大量秸秆还田会造成秸秆腐解慢11，对水稻早期生长的不利影响，特别是对分蘖和根系的生长12-14，还会给土壤造成一定的负面影响15。因此，适宜还田量对秸秆高效利用有着十分重要的作用16。减少大规模的秸秆还田对水稻的不良影响，是目前急需解决的问题。本研究通过田间试验，探讨了秸秆还田比例对水稻生产及氮素利用的影响，以期为秸秆还田后高产高效提供理论依据。1 材料与方法1.1 试验地概况和试验材料试验区位于思南县塘头镇(1081131.20 E，274543.92 N)，该区域属中亚热带季风湿润型气候区，平均海拔 395 m，年平均温度为 17.5，年平均降雨量1200 mm，年平均气温和降水如图1所示。供试土壤为水稻土，基本性质：pH 5.86，有机质 29.62 g/kg，grain yield showed that the highest grain yield was achieved by straw returning amount of 15.43 t/hm2.Strawreturning could improve the nitrogen partial factor productivity and nitrogen harvest index between years.In2019,the nitrogen partial factor productivity of S3treatment was the highest,while the nitrogen harvest index ofS4treatment was the highest,which were 42.81%and 24.30%higher than those of S0respectively.In 2020,thenitrogen partial factor productivity and nitrogen harvest index of S3treatment were the highest,with an increaseof 55.98%and 22.61%over those of S0treatment respectively;and in 2021,the nitrogen partial factorproductivity and nitrogen harvest index of S3treatment were also the highest,with an increase of 21.75%and15.88%over those of S0treatment,respectively.Straw returning increased the physiological utilization rate ofnitrogen between years,and S3treatment had the best effect,with an increase of 72.97%,76.14%and 52.98%respectively compared with that of S0treatment from 2019 to 2021.Moreover,year and straw returningtreatment significantly improved the physiological utilization rate of nitrogen and agricultural efficiency ofnitrogen.Therefore,considering rice yield,straw returning fitting results and nitrogen utilization rate,S3treatment is more suitable for straw returning.Keywords:rice;straw returning;yield components;nitrogen utilization2 0 1 9 年01 02 03 04 00 4/1 5-0 4/2 40 4/2 5-0 5/0 40 5/0 5-0 5/1 40 5/1 5-0 5/2 40 5/2 5-0 6/0 30 6/0 4-0 6/1 30 6/1 4-0 6/2 30 6/2 4-0 7/0 30 7/0 4-0 7/1 30 7/1 4-0 7/2 30 7/2 4-0 8/0 20 8/0 3-0 8/1 20 8/1 3-0 8/2 20 8/2 3-0 9/0 10 9/0 2-0 9/1 1日期平均气温/024681 0降雨量/m m降水量平均气温2 0 2 0 年01 02 03 04 00 4/1 5-0 4/2 40 4/2 5-0 5/0 40 5/0 5-0 5/1 40 5/1 5-0 5/2 40 5/2 5-0 6/0 30 6/0 4-0 6/1 30 6/1 4-0 6/2 30 6/2 4-0 7/0 30 7/0 4-0 7/1 30 7/1 4-0 7/2 30 7/2 4-0 8/0 20 8/0 3-0 8/1 20 8/1 3-0 8/2 20 8/2 3-0 9/0 10 9/0 2-0 9/1 1日期平均气温/051 01 5降雨量/m m降水量平均气温蒙婼熙等：秸秆连续还田对水稻产量和氮素利用的影响38全氮1.39g/kg，碱解氮133.00mg/kg，有效磷37.16mg/kg，速效钾182.07 mg/kg。种植模式在2019年试验设置之前为水稻油菜轮作，之后改为单季水稻种植，冬季自然休闲。肥料包括尿素(N 46.2%)、过磷酸钙(P2O516%)和氯化钾(K2O 60%)；供试物料为水稻秸秆(S)，其主要特性：有机碳309.72 g/kg、全氮5.99 g/kg、全磷1.87 g/kg、全钾25.89 g/kg。供试水稻品种为浙江勿忘农种业有限公司生产的 中浙优8号，其平均生育期为158.7 d。1.2 试验设计试验共设6个处理：（1）CK为不施肥；（2）S0为常规施肥(N：150 kg/hm2，P2O5：148 kg/hm2，K2O：230 kg/hm2)；（3）S1：常规施肥+秸秆还田5 t/hm2；（4）S2：常规施肥+秸秆还田10 t/hm2；（5）S3：常规施肥+秸秆还田15 t/hm2；（6）S4：常规施肥+秸秆还田20 t/hm2。重复3次，共18个小区，小区面积为30 m2，随机区组排列。水稻秸秆于水稻移栽前一个月施入土壤，并随着犁耕翻入土壤深层，充分搅匀进行腐解。在每年的4月中旬育秧、5月中旬插秧，水稻行株距为40 cm20 cm。将氮肥的50%、磷肥的100%和钾肥的50%混匀后作为基肥一次性施入，2019年化肥分3次追施：氮肥的20%作分蘖肥，氮肥的20%和钾肥的50%作保花肥，氮肥的10%作促花肥。从2020年开始化肥分2次追施：氮肥的20%作分蘖肥，氮肥的30%和钾肥的50%作穗肥，其他田间管理与当地农民习惯一致。1.3 测定项目与分析方法在9月上旬水稻成熟后进行采样和测产。水稻样品采集时选择长势一致的9穴（约88株）的水稻地上部，分别测定穗数、穗粒数，千粒质量、结实率等产量因素指标，然后在105下杀青30 min，于60下烘干至恒重，测定其干物质量。将样品粉碎后，用H2SO4-H2O2进行联合消煮，凯氏定氮仪测定全N含量，并计算出植株的N累积量；每一小区全部收割后称实际鲜产量，取100 g稻谷烘干后测定其水分含量，然后计算出水稻的产量。1.4 氮素吸收和利用效率的计算17-19计算公式如式(1)(4)所示。2 0 2 1 年01 02 03 04 00 4/1 5-0 4/2 40 4/2 5-0 5/0 40 5/0 5-0 5/1 40 5/1 5-0 5/2 40 5/2 5-0 6/0 30 6/0 4-0 6/1 30 6/1 4-0 6/2 30 6/2 4-0 7/0 30 7/0 4-0 7/1 30 7/1 4-0 7/2 30 7/2 4-0 8/0 20 8/0 3-0 8/1 20 8/1 3-0 8/2 20 8/2 3-0 9/0 10 9/0 2-0 9/1 1日期平均气温/051 01 5降雨量/mm降水量平均气温图1 20192021年水稻生长期间平均温度和降雨量氮素生理利用率=施氮处理籽粒产量-不施氮处理籽粒产量施氮处理植株氮素积累量-不施氮处理植株氮素积累量氮素偏生产力=单位面积籽粒产量单位面积施肥量(3)氮素收获指数=成熟期植株穗部氮积累量植株氮素积累总量100%(4)1.5 数据分析数据采用Excel 2021和SPSS 26.0软件进行统计分析和作图，多重比较采用LSD法，显著水平为0.05。2 结果与分析2.1 秸秆还田对水稻产量及其构成因素的影响由表1可知，与S0处理相比，其他秸秆还田处理增产幅度分别为8.08%20.16%（2019年）、3.00%9.00%（2020年）、7.65%14.40%（2021年），差异均达到显著水平(P0.05)。造成产量差异的原因是秸秆还田处理的有效穗数、穗粒数、结实率、千粒重均高于S0处理，在 2019 年提高幅度依次：5.29%20.64%、2.96%(1)氮素农学效率=施氮处理植株氮积累量-不施氮处理植株氮积累量施氮量100(2)3911.51%、0.44%8.63%、0.62%6.00%；在2020年提高幅度依次为：8.20%22.40%、8.87%27.52%、0.40%7.35%、0.83%8.84%；在 2021 年提高幅度依次为：9.69%32.16、6.04%19.70%、1.99%5.56%、1.17%10.72%。在不同秸秆处理间，籽粒产量、有效穗数、穗粒数、结实率以及千粒重均表现为随秸秆还田量的增加呈先增加后减少趋势，其中以S3处理最高。在秸秆连续还田中，随着还田年限的增加，穗粒数、千粒重以及产量呈增加的趋势，而结实率变化不大、有效穗数呈递减的趋势。方差分析结果表明（表1），试验年份和秸秆还田对有效穗数、穗粒数、结实率、千粒重以及产量影响不显著，而试验年份和秸秆还田两因素交互作用对有效穗数和千粒重影响显著，对穗粒数、结实率以及产量影响不显著。表1 秸秆还田量对水稻产量及其构成因素的影响年份201920202021方差分析年份秸秆还田处理Year x S treatment处理CKS0S1S2S3S4CKS0S1S2S3S4CKS0S1S2S3S4有效穗数/(104/hm2)201.4412.37c205.8011.78c216.698.22bc231.936.54ab248.279.80a222.1318.19bc140.000.00d189.780.00c205.339.34b212.597.19b232.307.83a211.569.34b150.9910.96e164.795.48d185.841.26c192.371.26bc217.782.18a180.762.18cnsns*穗粒数/粒198.009.17d202.676.03cd221.000.00ab208.6713.05bcd226.000.00a216.335.86abc218.0027.87d246.003.61c274.6711.59ab295.673.51a292.676.66a258.337.23bc166.000.00b239.6750.50a225.6743.47a259.0018.68a269.3327.74a240.0031.76ansnsns结实率/%71.670.05c77.330.02b77.670.02b79.670.04ab84.000.02a82.000.02ab74.330.04d81.670.02c82.000.03bc86.000.01ab87.670.02a84.670.01abc74.330.04d84.000.02c86.670.03bc85.670.01ab88.670.02a86.000.01abcnsnsns千粒重/g21.781.05d23.711.14bc23.860.00bc24.820.49ab25.140.29a23.300.00c23.110.10c24.060.59b24.260.92b25.780.11a26.190.51a25.430.10a25.530.31d26.180.15cd26.490.84bc27.090.55b28.990.00a27.100.00bnsns*产量/(t/hm2)5.170.08e6.230.04d7.170.00b6.830.00c7.490.14a6.740.18c5.170.03d7.740.00c7.960.00bc8.090.12b8.410.00a8.400.32a5.650.03d8.150.05c9.190.17ab8.770.15b9.320.27a9.110.44abnsnsns注：同列数值后不同小写字母表示同一年份各处理之间差异显著(P0.05)，*代表P0.05，ns代表不显著。下同。由图2可知，水稻籽粒产量随秸秆还田量增加呈先增加后降低的规律。通过拟合分析发现，不同年份水稻秸秆还田量和水稻籽粒产量之间均符合一元二次函数关系，2019年在0.10水平上显著，2020年和2021年分别在0.01水平和0.05水平上显著，秸秆还田量和水稻籽粒3年平均产量也符合一元二次函数关系，在0.01水平上显著。2019、2020和2021年及3年平均秸秆还田量分别为12.07、14.11、15.43、15.36 t/hm2时，水稻籽粒产量达到最高，依次为7.46、8.46、9.22、8.33 t/hm2。2.2 秸秆还田对水稻干物质积累量的影响方差分析结果如图3表明，试验年份和秸秆还田对干物质积累影响不显著，但两因素对干物质积累影响显著。与S0处理相比，秸秆还田处理的干物质积累量在2019年下降了0.05%9.94%；在2020年，S1、S3、S4处理的干物质积累量增幅依次为 1.00%、3.46%、3.46%，而S2处理则下降4.77%；在2021年干物质积累量增幅为21.54%34.67%，3年平均干物质积累量增幅为5.49%13.16%。随着秸秆还田量的增加，在2019蒙婼熙等：秸秆连续还田对水稻产量和氮素利用的影响40年干物质积累量呈先增加后减少的趋势；在2020年，干物质积累量呈先减少后增加的趋势；在2021年，干物质积累量呈先增加后减少的趋势，但与S0处理相比，秸秆还田处理间干物质积累量没有达到显著性水平(P0.05)。2.3 秸秆连续还田下水稻产量与地上部氮素积累量的相关性由图4可知，秸秆连续还田3年，通过对水稻产量和地上部氮积累量进行相关性分析，发现3年的产量与氮积累量之间存在着极显著的正相关关系，而随着秸秆还田时间的延长，水稻氮积累量的相关系数逐渐增 大，具 体 表 现 为 r2021=0.927*r2020=0.926*r2019=0.723*，说明秸秆连续还田与水稻地上部和产量间的相关性很密切。2.4 秸秆还田对氮素利用的影响如图5所示，方差分析结果表明，不同试验年份和秸秆还田处理对氮肥生理利用率、氮肥偏生产力、氮素农学效率以及氮素收获指数有明显的相关性，而且年份和秸秆还田处理的交互作用对氮肥生理利用率和氮素农学效率达到极显著水平。不同秸秆还田处理间，氮素生理利用率、氮肥偏生产力、氮素农学效率以及氮2 0 1 9 年y=-0.0 0 6 7 x2+0.1 6 1 7 x+6.2 8 4 2R=0.8 0 5 403691 2071 42 1秸秆还田量/(t/h m2)籽粒产量/(t/h m2)2 0 2 0 年y=-0.0 1 5 3 x2+0.4 3 1 7 x+5.4 1 8R=0.9 9 2 6*03691 2071 42 1秸秆还田量/(t/h m2)籽粒产量/(t/h m2)2 0 2 1 年y=-0.0 0 4 2 x2+0.1 2 9 6 x+8.2 2 1 9R=0.8 8 1 0*03691 2071 42 1秸秆还田量/(t/h m2)籽粒产量/(t/h m2)3 年平均y=-0.0 0 9 1 x2+0.2 7 9 5 x+6.1 8 4 7R=0.9 8 6 5*03691 2071 42 1秸秆还田量/(t/h m2)籽粒产量/(t/h m2)图2 籽粒产量与秸秆还田量的拟合关系R=0.8054R=0.9926*R=0.8810*R=0.9865*图3 秸秆还田对水稻干物质积累量的影响051 01 52 02 52 0 1 9 年2 0 2 0 年2 0 2 1 年平均值时间干物质积累量/(t/h m2)C KS 0S 1S 2S 3S 4412 0 1 9 年y=2 3.1 5 6+3 5 0 2.6r=0.7 2 3*4 0 0 06 0 0 08 0 0 01 0 0 0 06 01 0 01 4 01 8 0氮素积累量/(k g/h m2)产量/(k g/h m2)2 0 2 0 年y =3 2.7 9 9 x+2 2 8 6.5r=0.9 2 6*4 0 0 06 0 0 08 0 0 01 0 0 0 05 01 0 01 5 02 0 02 5 0氮素积累量/(k g/h m2)产量/(k g/h m2)2 0 2 1 年y=1 6.4 0 5 x+5 6 6 2.7r=0.9 2 7*4 0 0 06 0 0 08 0 0 01 0 0 0 05 01 0 01 5 02 0 02 5 0氮素积累量/(k g/h m2)产量/(k g/h m2)图4 水稻产量与氮素积累量的相关性02 04 06 08 02 0 1 9 年2 0 2 0 年2 0 2 1 年平均值时间氮肥偏生产力/(k g/k g)S 0S 1S 2S 3S 402 04 06 02 0 1 9 年2 0 2 0 年2 0 2 1 年平均值时间氮素农学效率/(k g/k g)S 0S 1S 2S 3S 4r=0.926*r=0.723*r=0.927*蒙婼熙等：秸秆连续还田对水稻产量和氮素利用的影响42素收获指数等指标在不同年份间均随着秸秆还田数量的增大呈现出先增后减的变化，以S3处理的秸秆还田量最高。与S0处理相比，3年平均氮肥生理利用率、氮肥偏生产力、氮素农学效率以及氮素收获指数依次提高 37.25%66.40%、19.51%26.49%、61.09%78.61%和7.28%15.11%，除与S3处理的氮肥偏生产力差异无统计学意义外，S3处理的氮肥生理利用率、氮素农学效率以及氮素收获指数与其他处理差异均达显著水平(P0.05)。3 结论3年田间定位试验研究表明，与常规施肥处理比较，在常规施肥+秸秆还田量为15 t/hm2的条件下，水稻产量、氮肥生理利用率、氮肥偏生产力、氮素农学效率以及氮素收获指数均有显著的影响。在秸秆连续还田背景下，常规施肥加秸秆还田量为15 t/hm2处理的水稻产量、干物质积累量、氮肥偏生产力以及氮素收获指数在2021年比 2019 年依次提高了 24.43%、46.95%、45.06%、68.24%。从水稻产量、干物质积累量以及氮素利用等方面综合考虑，在黄壤地区，单季水稻种植模式下，在常规施肥基础上，秸秆还田量为15 t/hm2效果最佳。4 讨论4.1 秸秆连续还田对水稻产量及其构成因素的影响影响水稻产量的因素很多。据研究，水稻产量与穗数、穗粒数、结实率、千粒重等产量构成因素密切相关20。袁伟玲等21研究认为，结实率对产量的高低起主要作用，需以稳定高结实率为基础来提高产量。也有研究表明每穗粒数和千粒重与水稻产量呈正相关关系，是影响水稻产量的主要因素22-24。陈新红等25的试验结果显示，当秸秆还田量在6000 kg/hm2时，2个不同水稻品种比不还田处理的增产幅度分别提高了3.1%和11.8%，每穗粒数相比于秸秆不还田处理显著增加，分别提高了12.4%和16.1%。袁玲等26进行了长达10 a的长期定位试验，结果表明：秸秆还田可以增加有效穗数、每穗粒数、千粒重和实际产量。刘禹池等27在四川广汉市进行了7 a年的田间定位研究表明，在水稻-油菜轮作系统中，持续秸秆还田可以使水稻、油菜产量年均增长6.1%和5.8%。陆强等28在江苏常熟进行了2 a的田间定位研究，结果表明：全量秸秆还田水稻、小麦年均增产分别为6.0%和8.8%。程曼等29对黄土旱塬地区的长期秸秆覆盖还田试验，结果显示，与秸秆不还田处理相比，秸秆还田处理后玉米产量年平均提高10.1%。这一系列报道表明，秸秆还田处理的水稻产量比不还田处理的水稻增产幅度大30，而且水稻产量与其构成因素间存在复杂的关系，共同影响着水稻的产量。本研究结果也表明，秸秆还田比不还田处理的水稻增产幅度大，当秸秆还田在15 t/hm2时，水稻产量增加20.16%（2019年）、8.66%（2020年）、14.40%（2021年），有效穗数、穗粒数、结实率和千粒重均有显著提高。但随着秸秆还田年限的增加，稻谷产量增产幅度逐渐降低，这可能是在本研究中，秸秆还田年限短、平均温度高、有效穗数降低、降雨量减少的缘故。秸秆还田之后的腐解过程中氮素不足31、水分消耗加大，在土壤水分不足时产生与作物竞争水分的现象32，影响水稻生长发育。这与高亚军等33研究结果相似，其研究表明秸秆还田会导致土壤的水分、养分以及温度与外界环境不协调，从而导致增产幅度下降。同时，TAKAHASHI等34对秸秆还田进行了短期和长期的对比研究，结果显示，秸秆还田时间的长短是最主要的影响因子。HUANG等35通过对全国稻草还田资料进行了分析，发现秸秆还田后的年均气温、土壤养分状况、还田年限、施肥等因素都会02 04 06 08 02 0 1 9 年2 0 2 0 年2 0 2 1 年平均值时间氮素收获指数/%S 0S 1S 2S 3S 4图5 秸秆还田处理水稻氮素利用效率43影响到秸秆还田后的平均增产率。4.2 秸秆连续还田对氮素利用的影响氮素作为作物生长所必需的大量元素之一，其吸收利用影响着作物最终产量。已有研究表明，秸秆还田配施化肥后作物氮肥利用率显著提高36-37。关于秸秆还田配施肥料将如何增加作物的氮素利用，赵峰等38认为，秸秆还田配施氮肥提高了水稻的光合作用，促进了物质合成与转化，进而提高氮肥利用率。李贵桐等39研究认为，将农作物秸秆添加到土壤中，可以促进土壤的微生物活性和数量的提高，从而增加土壤供氮潜能和能力，有利于作物对氮素的吸收。此外，王改玲等40的研究则表明，秸秆还田配施肥料减少了土壤氮素损失，起到了保存和提高土壤肥效的作用。本研究中：在常规施肥情况下，配施不同比例的秸秆还田可使氮肥生理利用率、氮肥偏生产力、氮素农学效率以及氮素收获指数均有明显提高，氮素生理利用率和氮素农学效率在秸秆还田量为15 t/hm2时达到显著性(P0.05)。究其原因，水稻秸秆配施肥料处理条件下水稻的吸氮量相对于单施肥料处理有增加的趋势，表明水稻秸秆配施肥料能够促进水稻对氮的吸收利用，有利于穗粒数和千粒重的增加，进而提高氮肥利用率并获得较高的经济产量。当秸秆还田量为20 t/hm2时，氮肥生理利用率、氮肥偏生产力、氮素农学效率以及氮素收获指数均呈下降趋势，这可能是由于秸秆还田量过大，除与水稻争氮、争氧外，还会产生大量的还原物质，释放出大量的氨气，从而加剧了土壤的污染，导致水稻僵苗、烂根等问题，从而对水稻的早期氮积累有很大的抑制作用41，进而对氮素的利用率也有一定的影响42。另外，氮肥利用率随秸秆还田年限也有明显变化，这与CAO等43研究结果一致，其指出长期秸秆还田为土壤带来足够的碳，并刺激微生物活性，这可能会加速氮的转化，提高水稻植株对N的吸收。为了进一步深入了解水稻秸秆配施肥料对土壤养分和作物产量的影响机制，还应当进行更为长期的秸秆还田试验，并且从微生物学机理的角度来研究其产量增加机制也是必要的。此外，利用同位素示踪技术结合大田试验来研究秸秆还田与肥料配施对土壤供氮和保氮能力以及氮素分配的影响，也有助于在深入了解其影响机制的条件下进行合理的秸秆还田比例和配施肥料。参考文献1李书田,金继运.中国不同区域农田养分输入、输出与平衡J.中国农业科学,2011,44(20):4207-4229.2孙小祥,常志州,靳红梅,等.太湖地区不同秸秆还田方式对作物产量与经济效益的影响J.江苏农业学报,2017,33(1):94-99.3管方圆,刘琛,傅庆林,等.添加秸秆对水稻产量和土壤碳氮及微生物群落的影响J.农业工程学报,2022,38(2):223-230.4郭瑞华,靳红梅,常志州,等.秸秆还田模式对土壤有机碳及腐植酸含量的影响J.农业环境科学学报,2017,36(4):727-733.5CHEN Z M,WANG H Y,LIU X W,et al.Changes in soil microbialcommunity and organic carbon fractions under short-term strawreturn in a rice-wheat cropping systemJ.Soil and tillage research,2017,165:121-127.6MI W H,WU L H,BROOKES P C,et al.Changes in soil organiccarbon fractions under integrated management systems in a low-productivity 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