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秸秆资源丰富与秸秆资源的不合理利用,氮肥的过量使用与氮肥利用率的降低都是农村地区关注的重点,所以开展稻油两熟制下秸秆还田与氮肥施用对土壤理化特性和作物生长及产量影响的研究,可以为当地农事操作的可持续发展提供理论依据和技术支撑。本试验水稻以内5优5399和油菜以油研817为供试品种,于2017-2019年在贵州省三穗县长吉镇开展稻油两熟制下秸秆还田与氮肥施用对土壤理化特性和作物生长及产量试验。在水稻季,试验采用裂区设计,设秸秆还田(H)和施氮量(N)2个因素。其中主区为秸秆还田(H),设2种还田方式,分别为前茬油菜秸秆离田(H1)和前茬油菜秸秆还田(H2);副区处理为施氮量(N),设4个施氮量水平,分别为0 kg hm-2(N1)、75 kg hm-2(N2)、150 kg hm-2(N3)和225 kg hm-2(N4)。油菜季,主要是采用水稻秸秆离田和水稻秸秆还田处理。本试验主要研究结果如下:1稻油两熟制下秸秆还田与氮肥施用对土壤理化特性的影响(1)物理特性秸秆还田对0-7cm、7-14cm土壤容重的影响随秸秆还田年限的增加效果显著,对14-21cm土壤总重的影响较小。2017年秸秆还田的土壤容重分别较秸秆离田降低1.5%、0%、2.0%,2019年分别降低6.2%、2.2%、0.7%,且2019年土壤容重整体比2017年低,秸秆还田0-7cm的土壤容重降幅达10.4%。2017年0-7cm、7-14cm秸秆还田的土壤孔隙度、毛管孔隙度、毛管持水量和土壤通气孔隙度整体低于秸秆离田,2019年与之相反。2019年秸秆还田0-7cm、7-14cm各项指标分别较秸秆离田增加3.3%、2.1%,2.8%、1.9%、8.6%、2.1%、21.9%、16.8%,且2019年各项指标整体比2017年的大。(2)化学特性2017年秸秆还田的土壤p H、有机质低于秸秆离田,2019年与之相反;2017年秸秆还田土壤有效磷的影响较小,2019年0-7cm、7-14cm秸秆还田的土壤有效磷较秸秆离田增加2.8%、4.8%。整体而言,2019年土壤p H、有机质和有效磷的含量比2017大。秸秆还田降低土壤碱解氮的积累量;氮肥施用对土壤碱解氮的影响较大,随施氮量的增加,0-7cm、7-14cm土壤碱解氮呈现先降低后增加的趋势,N3水平最低,14-21cm有增加的趋势。0-7cm H1N2的土壤碱解氮显著高于H2N2,7-14cm H1N2、H2N3分别显著高于H2N2、H1N3。秸秆还田不仅增加了土壤速效钾的含量,而且随秸秆还田年限的增加效果显著。秸秆处理与氮肥施用的交互作用对土层0-7cm和14-21cm的有效钾影响差异显著,7-14cm差异不显著,在同一施氮条件下,秸秆还田在土壤深度0-7cm和7-14cm的速效钾显著高于秸秆还田;在14-21cm,N1和N3秸秆还田处理的有效钾显著高于秸秆离田,其他处理间差异不显著。秸秆还田对土壤全氮、全磷和全钾的影响较小,随还田年限增加,全氮、全磷有降低的趋势,全钾则与之相反。整体而言,随土壤深度的增加,除土壤p H外,其他化学特性指标都有降低的趋势。2稻油两熟制下秸秆还田与氮肥施用对水稻产量及其构成的影响秸秆还田能增加水稻产量,随还田年限增加,效果显著。其中2019年秸秆还田比秸秆离田增产660kg·hm-2,增幅为6.5%,处理间差异显著。2019年H1、H2较2018年分别增产1337.21kg·hm-2、1977.05kg·hm-2,增幅为15.0%、22.2%。随施氮量的增加,水稻产量呈先增加后降低的趋势,其中N3水平水稻产量最高,2018年和2019年分别为9636.34kg·hm-2、11324.00kg·hm-2。秸秆还田与氮肥施用能使增加水稻产量,H2N3组合产量最高,其中2019年产量达到11704.00kg·hm-2,较H1N3和H1N1分别增产6.9%、33.9%,增幅都比2018年大。从产量构成看,2018年秸秆还田的每穗总粒数和有效穗高于秸秆离田,千粒重和结实率与之相反,其中每穗总粒数和结实率差异显著;2019年除每穗总粒数外,秸秆还田的其他构成因素高于秸秆离田,其中千粒重差异显著。随施氮量的增加,有效穗和每穗总粒数呈增加趋势,而千粒重与之相反,结实率的变化则不规律。秸秆还田与氮肥施用的交互作用对产量构成的表现不一,对2018年每穗总粒数、结实率和2019年对千粒重、有效穗的影响差异显著,其中2018年同施N3、N4水平下,秸秆还田的每穗总粒数显著高于秸秆离田,N2水平与之相反;同施N1水平下,秸秆还田的结实率显著高于秸秆离田,其他施氮水平与之相反,但N4水平差异不显著;2019年H2N1的有效穗显著高于H1N1;同施N1水平下,秸秆还田的千粒重显著高于秸秆离田,N2、N3水平与之相反。3稻油两熟制下秸秆还田与氮肥施用对水稻干物质生产与养分积累特性的影响秸秆还田对水稻茎蘖动态的影响较小,茎蘖动态主要受氮肥施用的影响。水稻茎蘖数在移栽9-23天增长最快,移栽37-43天左右水稻茎蘖数达到高峰,移栽72天左右水稻的茎蘖数趋于稳定。随施氮量的增加,水稻株高和茎蘖数有增加的趋势。秸秆还田对株高和茎蘖数的影响较小,对株高前期有抑制作用,后期有促进作用,随着还田年限的增加,各个关键时期高于秸秆离田,个别时期达到显著差异;秸秆还田可以提高茎蘖数。在拔节期,秸秆还田在一定程度上抑制了水稻的生长,从而降低了叶面积指数;随还田年限的增加,抽穗期和孕穗期的叶面积指数有增加趋势。氮肥施用对叶面积指数的影响较大,叶面积指数随施氮量的增加,呈增加的趋势。2018年秸秆还田拔节期和抽穗期的干物质积累量低于秸秆离田,对孕穗期的影响较小,成熟期秸秆还田高于秸秆离田;2019年各个关键生育期秸秆还田的干物质积累量高于秸秆离田。随施氮量的增加,各个关键生育时期干物质的积累量呈增加的趋势。干物质的积累在2018年成熟期H2N3处理下和2019年H2N4处理下最大,这说明秸秆还田还可以促进氮肥的利用。秸秆还田移栽-拔节阶段的干物质积累量低于秸秆离田,抽穗-成熟阶段的干物质积累量和总生物量则与之相反,拔节-抽穗阶段的干物质积累量与还田年限有关。随施氮量的增加各生育阶段的干物质积累量和总生物量呈增加的趋势。2018年秸秆还田对水稻茎鞘干物质输出率、茎鞘干物质转化率和干物质输出率有抑制作用,2019年秸秆还田有促进作用,这说明秸秆还田随还田年限的增加效果更好。秸秆还田对干物质表观输出量有促进作用,2018年秸秆还田对穗后比例有促进作用,2019年与之相反。氮肥施用对干物质转移特性的影响较大,但不规律。在养分积累方面,秸秆还田抑制了水稻茎叶在拔节期、抽穗期对磷、钾的吸收和整个时期对氮的吸收;在成熟期各器官对氮、磷、钾的吸收随还田年限表现不一,但在整体上促进水稻对磷、钾的吸收。随施氮量的增加,水稻各时期各器官的养分吸收呈增加的趋势。4稻油两熟制下秸秆还田与氮肥施用对水稻叶片光合特性的及荧光参数影响秸秆还田可以增加水稻SPAD值,但差异不显著;随施氮量的增加SPAD值有增加的趋势;SPAD值随水稻生长,呈先增加后降低的趋势。秸秆还田降低了拔节期和抽穗期的光合氮素利用效率和水分利用效率,但促进抽穗期光合氮素利用效率,抽穗期水分利用效率受还田年限的影响;氮肥施用及其与秸秆还田的交互作用对光合氮素利用效率和水分利用效率的影响较大。2018年拔节期秸秆离田的净光合速率(Pn)显著高于秸秆还田,较其增加3.7%;抽穗期秸秆还田的蒸腾速率(Tr)和净光合速率(Pn)显著高于秸秆离田,分别较其增加6.7%、1.6%;随施氮量的增加,水稻整个时期的Pn、Tr都有增加的趋势。2018年秸秆还田及其与氮肥施用交互作用对灌浆期荧光参数的影响较小;随施氮量的增加,最大光化学效率(Fv/Fm)和生育后期光合氮素利用效率有降低的趋势;光化学猝灭系数(q P)、PSⅡ处调节性能量耗散的量子产量(Y(NPQ))和非光化学淬灭(NPQ)有先增后减的趋势;光适应状态下PSⅡ的实际量子产量(ΦPSⅡ)、表观光合量子传递效率(ETR)的变化不规律。5稻油两熟制下秸秆还田与氮肥施用对氮素利用率的影响秸秆处理对氮素利用各指标的影响受到当年环境因素和秸秆还田年限等方面的影响,而表现不一。随着施氮量的增加,氮肥偏生产力、氮肥生理利用率和氮素干物质生产效率呈降低的趋势;氮素农学利用率、氮肥吸收利用率、氮素籽粒生产效率和氮收获指数呈先增加后降低的趋势;对百千克籽粒需氮量的影响不规律。6稻油两熟制下秸秆还田与氮肥施用对油菜生长特性的影响2018年油菜蕾苔期和初花期秸秆还田的叶面积指数分别较秸秆离田减少25%、5.1%,终花期增加1.2%,2019年油菜蕾苔期和初花期秸秆还田的叶面积指数分别较秸秆离田增加8%、4%;2018年油菜各时期秸秆还田的干物质积累较秸秆离田分别减少15.3%、12.3%、5.5%、11.7%,2019年油菜各时期秸秆还田的干物质积累较秸秆离田分别增加15.5%、1.4%、14.4%,秸秆还田对油菜各时期的养分积累的变化规律和干物质积累的变化规律基本一致;秸秆还田还降低每株角果数,但可以增加千粒重和每角果粒数。这说明初期进行秸秆还田对油菜生长影响较大,随还田时间的推移,秸秆还田对油菜生长的影响逐渐降低,油菜的产量降低了,第二年秸秆还田对油菜生长的影响呈正相关。本研究表明,前茬作物氮肥施用对油菜生长的影响较大,前茬作物在N3水平下,油菜在蕾苔期、初花期和终花期的各项指标整体上都比其他施氮水平好,但成熟期各项指标略有降低,可能是由于气候等环境因素造成的。