作物杂志,2020, 第6期: 97–103 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2020.06.013

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

稻麦两熟制下秸秆还田模式的产量和经济效益分析

张刚1,2,3(), 张世洁1,3, 王德建1,3(), 俞元春2   

  1. 1中国科学院南京土壤研究所,210008,江苏南京
    2南京林业大学生物与环境学院,210037,江苏南京
    3中国科学院常熟农业生态实验站,215555,江苏常熟
  • 收稿日期:2020-02-26 修回日期:2020-05-26 出版日期:2020-12-15 发布日期:2020-12-09
  • 通讯作者: 王德建
  • 作者简介:张刚,主要从事土壤、农业生态环境方面的研究,E-mail: gzhang@issas.ac.cn
  • 基金资助:
    国家重点研发计划(2016YFD0801101);国家重点研发计划(2017YFD0800105);江苏省普通高校研究生科研创新计划(KYLX15_09)

Analysis of Yield and Economic Benefit of Straw Incorporation under Rice-Wheat Double Cropping System

Zhang Gang1,2,3(), Zhang Shijie1,3, Wang Dejian1,3(), Yu Yuanchun2   

  1. 1Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, Jiangsu, China
    2College of Biology and the Environment, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, Jiangsu, China
    3Changshu Agroecological Experimental Station of the Chinese Academy of Sciences, Changshu 215555, Jiangsu, China
  • Received:2020-02-26 Revised:2020-05-26 Online:2020-12-15 Published:2020-12-09
  • Contact: Wang Dejian

摘要:

明确不同秸秆还田模式对小麦、水稻产量和经济效益的影响,对推广秸秆还田具有重要意义。利用稻麦复种长期田间定位试验2012-2018年的数据,分析了秸秆不还田(S0)、麦秸还田(WS)、稻秸还田(RS)和稻麦秸均还田(WRS)4种秸秆还田模式对作物产量、氮肥利用率、秸秆增产率、秸秆边际产量和秸秆农学利用率的影响。结果表明:秸秆还田均增加水稻产量,其中RS和WRS模式增产效果均显著大于WS模式;小麦产量随秸秆还田年限呈“减产-稳产-增产”的变化趋势。秸秆的周年增产率和农学利用率分别为5.65%~13.60%和0.11~0.17kg/kg。与RS模式相比,WRS模式属于秸秆过量还田,其秸秆增产效率降低。秸秆还田提高稻麦氮肥周年利用率1.67~4.01kg/kg,其中RS和WRS模式较WS模式更利于作物的氮吸收。WS、RS和WRS模式的稻田周年净收益较不还田模式分别增加1 690、4 875和4 177元/(hm2·年),其中RS和WRS模式均显著高于WS模式。综合以上结果,麦季稻秸还田模式(RS)既可提高还田秸秆利用率,又可增加稻田净收益,推荐在稻麦两熟农田采用。

关键词: 秸秆还田, 秸秆利用率, 氮肥利用率, 产量, 净收益

Abstract:

Exploration of the effects of straw incorporation mode on yield benefits of wheat and rice has great significance for popularizing straw incorporation. In this work, we conducted a long-term field experiment from 2012 to 2018 to study the effects of straw incorporation modes on crop yield, agronomic nitrogen use efficiency, and the rate of yield increase, marginal yield and agronomic use efficiency of straw returned. The experiment included four straw incorporation modes: no straw incorporation (S0), wheat straw incorporation (WS), rice straw incorporation (RS) and both rice and wheat straw incorporation (WRS). The results showed that: rice yield was increased under different straw incorporation modes, of which the output of the RS and WRS modes were significantly higher than that of the WS mode, while wheat yield showed a trend of "decrease-stabilization-increase" with the times of straw incorporation.The annual yield increase rate and agronomic use efficiency of straw were 5.65%-13.60% and 0.11-0.17kg/kg, respectively. Compared with the RS mode, the amount of straw returned of the WRS mode was excessive, and the straw utilization rate was decreased. Straw incorporation improved the annual nitrogen use efficiency by about 1.67-4.01kg/kg, and the RS and WRS modes were more conducive to crop utilization of nitrogen than the WS mode. Compared with the S0 mode, the annual net incomes of WS, RS and WRS modes increased by 1 690, 4 875, and 4 177 yuan/(ha·a) respectively. Among of the three straw incorporation modes, the annual net benefits of the RS and WRS modes were significantly higher than that of the WS mode. In conclusion, the rice straw incorporation mode (RS) was recommended to adopt in rice-wheat double cropping system, which can improve the straw utilization efficiency and increase the paddy field’s net benefit.

Key words: Straw incorporation, Straw use efficiency, Nitrogen use efficiency, Yield, Net benefit

表1

不同秸秆还田模式的秸秆还田量

模式
Mode
稻季麦秸还田量
Amount of wheat straw
incorporation in rice season
麦季稻秸还田量
Amount of rice straw
incorporation in wheat season
周年还田量
Total amount of straw incorporation
in rice-wheat rotation system
秸秆不还田No straw incorporation (S0) 0.0 0.0 0.0
麦秸还田Wheat straw incorporation (WS) 5.5 0.0 5.5
稻秸还田Rice straw incorporation (RS) 0.0 10.0 10.0
稻麦秸均还田
Rice and wheat straw incorporation (WRS)
5.5 10.0 15.5

图1

秸秆还田模式对小麦、水稻及周年产量的影响(2012-2018) 柱形图上方不同字母表示模式间差异显著(LSD法检验)

表2

秸秆还田模式对秸秆利用率的影响(2012-2018)

模式
Mode
增产率Rate of yield (%) 边际产量Marginal yield (kg/kg) 农学利用率Agronomic use efficiency (kg/kg)
稻季
Rice season
麦季
Wheat season
周年
Annual
稻季
Rice season
麦季
Wheat season
周年
Annual
稻季
Rice season
麦季
Wheat season
周年
Annual
S0
WS 9.77b -0.65ab 5.65b -0.14b -0.01b 0.13a 0.14ab -0.006ab 0.13a
RS 26.20a -6.70b 13.20a -0.29a -0.07c 0.22a 0.21a -0.035b 0.17a
WRS 21.90a -0.88a 13.60a -0.06c -0.07a 0.01b 0.11b -0.003a 0.11a

表3

秸秆还田模式对氮肥农学利用率的影响(2012-2018)

模式
Mode
变化值Change value
稻季Rice season 麦季Wheat season 周年Annual
S0
WS 1.75b -0.08a 1.67b
RS 4.69a -0.78b 3.90a
WRS 3.91a -0.10a 4.01a

表4

不同秸秆还田模式下水稻小麦生产效益分析(2012-2018)

模式
Mode
净收益(元/hm2)
Net benefit (Yuan/hm2)
新增纯收益率
New net (%)
水稻
Rice
小麦
Wheat
合计
Total
水稻
Rice
小麦
Wheat
合计
Total
S0 11 824c 5 086a 16 910b
WS 14 129b 4 471a 18 600b 19.5 -12.1 10.0
RS 17 471a 4 313a 21 785a 47.8 -15.2 28.8
WRS 16 440a 4 648a 21 087a 39.0 -8.6 24.7
[1] 常志州, 陈新华, 杨四军, 等. 稻麦秸秆直接还田技术发展现状及展望. 江苏农业学报, 2014,30(4):909-914.
[2] 王晓宇. 全国秸秆机械化还田离田暨东北地区秸秆处理行动现场会在吉林召开农业部副部长张桃林要求发挥农机化在秸秆综合利用中的主力军作用. 中国农机监理, 2017(10):13-14.
[3] 吴琼. 4300万亩!江苏秸秆机械化还田面积创历史新高. [2020-03-14] http://k.sina.com.cn/article_5675440730_152485a5a02000s5xv.html.
[4] Zhang G, Wang D J, Yu Y C. Investigation into the effects of straw retention and nitrogen reduction on CH4 and N2O emissions frompaddy fields in the lower Yangtze River region,China. Sustainability, 2020,12(4):1683.
doi: 10.3390/su12041683
[5] 王海候, 金梅娟, 陆长婴, 等. 秸秆还田模式对农田土壤碳库特性及产量的影响. 自然资源学报, 2017,32(5):755-764.
[6] 张志国, 徐琪, Blevins R L. 长期秸秆覆盖免耕对土壤某些理化性质及玉米产量的影响. 土壤学报, 1998,35(3):384-391.
[7] 张刚, 王德建, 王灿. 不同农田施肥方式下土壤碳氮变化特征及其环境意义. 中国农学通报, 2013,29(32):303-308.
[8] 张刚, 王德建, 俞元春, 等. 秸秆全量还田与氮肥用量对水稻产量、氮肥利用率及氮素损失的影响. 植物营养与肥料学报, 2016,22(4):877-885.
[9] 陈新红, 叶玉秀, 许仁良, 等. 小麦秸秆还田量对水稻产量和品质的影响. 作物杂志, 2009(1):54-57.
[10] 赵鹏, 陈阜. 秸秆还田配施化学氮肥对冬小麦氮效率和产量的影响. 作物学报, 2008,34(6):1014-1018.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2008.01014
[11] 缪辰, 黄卉, 宋亚, 等. 周年秸秆还田对耕地质量和稻麦产量的影响. 耕作与栽培, 2015(6):9-12.
[12] 裴鹏刚, 张均华, 朱练峰, 等. 秸秆还田耦合施氮水平对水稻光合特性、氮素吸收及产量形成的影响. 中国水稻科学, 2015,29(3):282-290.
doi: 10.3969/j.issn.1001-7216.2015.03.007
[13] 于建光, 顾元, 常志州, 等. 小麦秸秆浸提液和腐解液对水稻的化感效应. 土壤学报, 2013,50(2):349-356.
[14] 顾克军, 张斯梅, 顾东祥, 等. 稻秸还田与播后镇压对稻茬小麦产量与品质的影响. 核农学报, 2015,29(11):2192-2197.
doi: 10.11869/j.issn.100-8551.2015.11.2192
[15] 李波, 魏亚凤, 季桦, 等. 稻草还田与不同耕作方式对小麦出苗以及产量的影响. 中国农学通报, 2012,28(24):122-126.
[16] 谢中卫. 秸秆还田对玉米病虫草害的影响及防治对策. 现代农业科技, 2015(21):140-141.
[17] 李洪林, 刘凤艳, 龚振平, 等. 稻秆还田对水稻主要病害发生的影响. 作物研究, 2012,26(1):7-10.
[18] 赵永强, 徐振, 张成玲, 等. 稻麦秸秆全量还田对小麦纹枯病发生的影响. 西南农业学报, 2017,30(5):1063-1067.
[19] 朱利群, 张大伟, 卞新民. 连续秸秆还田与耕作方式轮换对稻麦轮作田土壤理化性状变化及水稻产量构成的影响. 土壤通报, 2011,42(1):81-85.
[20] 刘世平, 陈后庆, 陈文林, 等. 稻麦两熟制不同耕作方式与秸秆还田对小麦产量和品质的影响. 麦类作物学报, 2007,27(5):859-863.
[21] 苏州市统计局. 苏州统计年鉴2019. 北京: 中国统计出版社, 2019.
[22] 王德建, 林静慧, 孙瑞娟, 等. 太湖地区稻麦高产的氮肥适宜用量及其对地下水的影响. 土壤学报, 2003,40(3):426-432.
[23] 中华人民共和国国家标准. GB 1350-2009,稻谷. 北京: 中国标准出版社, 2009.
[24] 中华人民共和国国家标准. GB 1351-2008,小麦. 北京: 中国标准出版社, 2008.
[25] 奚振邦. 关于化肥对作物产量贡献的评估问题. 磷肥与复肥, 2004,19(3):68-71.
[26] 蒋小忠, 纪从亮, 李杰. 浅析江苏粮食生产降低成本的途径. 中国稻米, 2017,23(3):18-21.
[27] 张耀春, 孟德富, 杨国树. 2013年江苏省小麦、水稻生产成本及经营收益调查分析. 江苏农机化,2014(5): 1,4-5.
[28] 平英华, 彭卓敏, 夏春华. 江苏秸秆机械化还田经济效益分析与财政补贴政策研究. 中国农机化学报, 2013,34(6):50-64,61.
[29] 薛亚光, 魏亚凤, 李波, 等. 不同稻秸还田方式对冬小麦产量及冻害的影响. 中国农学通报, 2017,33(32):58-63.
[30] Pathak H, Singh R, Bhatia A, et al. Recycling of rice straw to improve wheat yield and soil fertility and reduce atmospheric pollution. Paddy and Water Environment, 2006,4(2):111-117.
[31] 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. 江苏农业学报, 2017,33(1):94-99.
[32] 刘世平, 陈文林, 聂新涛, 等. 麦稻两熟地区不同埋深对还田秸秆腐解进程的影响. 植物营养与肥料学报, 2007,13(6):1049-1053.
[33] 石正平, 张珍, 陆建忠, 等. 上海地区水稻秸秆全量还田后种植小麦减产原因及对策分析. 上海农业科技, 2017(4):147-148.
[34] 张传辉, 杨四军, 顾克军, 等. 秸秆还田对小麦碳氮转运和产量形成的影响. 华北农学报, 2013,28(6):214-219.
[35] 高茂盛. 秸秆还田对隔茬冬小麦抗性生理及土壤肥力的影响. 杨凌:西北农林科技大学, 2007.
[36] 陆强, 王继琛, 李静, 等. 秸秆还田与有机无机肥配施在稻麦轮作体系下对籽粒产量及氮素利用的影响. 南京农业大学学报, 2014,37(6):66-74.
[37] 薛朝改, 王新凤. 公平偏好对秸秆发电供应链决策的影响分析. 江苏农业科学, 2018,46(10):307-312.
[38] 张建强, 任昌文, 张春旺. 不同小麦秸秆切碎长度及加工程度对奶牛干物质采食量、产奶量及消化率的影响. 中国饲料, 2019(6):17-21.
[1] 王传旗, 王红梅, 魏小星, 马祥, 周青平. 老芒麦研究进展[J]. 作物杂志, 2020, (6): 1–7
[2] 王会文, 李蕾, 余少波, 王强, 冯玉, 任爱霞, 林文, 孙敏, 高志强. 干旱年型深翻与探墒沟播对旱地小麦产量形成的贡献[J]. 作物杂志, 2020, (6): 116–122
[3] 钱爱萍, 曹秀霞, 张炜, 剡宽将, 陆俊武. 不同缓释肥混配比例对旱地胡麻生长及产量的影响[J]. 作物杂志, 2020, (6): 128–131
[4] 徐林, 吴凯朝, 庞天, 邓智年, 张荣华, 黄成丰, 黄海荣, 李毅杰, 刘晓燕, 覃文宪, 王维赞. 促根剂对甘蔗单芽种茎的生长及产量影响[J]. 作物杂志, 2020, (6): 132–136
[5] 刘振兴, 周桂梅, 亚秀秀, 陈健, 孟庆祥, 何国庆. 不同种植密度对3个小豆品种植株形态及产量的影响[J]. 作物杂志, 2020, (6): 137–142
[6] 吕伟生, 肖小军, 黄天宝, 肖国滨, 李亚贞, 肖富良, 韩德鹏, 郑伟. 缓释型配方肥在晚稻套播油菜上的施用效果研究[J]. 作物杂志, 2020, (6): 143–150
[7] 韩云飞, 高日平, 任永峰, 赵沛义, 刘小月, 高宇, 张鹏, 梁广荣, 高金龙. 播期对毛叶苕子生长发育及产量的影响[J]. 作物杂志, 2020, (6): 151–157
[8] 郭丹丹, 刘哲文, 常旭虹, 王德梅, 陶志强, 王艳杰, 杨玉双, 赵广才, 石书兵. 施氮处理对不同筋型小麦产量和品质的影响[J]. 作物杂志, 2020, (6): 158–162
[9] 杨婉君, 潘香逾, 王秀华, 王璐, 赵岩. 119个苜蓿品种(系)产量和农艺性状的遗传多样性分析[J]. 作物杂志, 2020, (6): 17–22
[10] 朱统泉, 宋全昊, 孟祥锋. 不同生长因素变化对小麦产量及品质的影响——以驻马店市近10年小麦生产情况为例[J]. 作物杂志, 2020, (6): 80–88
[11] 黄少辉, 杨军芳, 刘学彤, 杨云马, 邢素丽, 韩宝文, 刘孟朝, 贾良良, 何萍. 长期小麦秸秆还田对壤质潮土磷素含量及磷盈亏的影响[J]. 作物杂志, 2020, (6): 89–96
[12] 曹小闯, 李烨锋, 吴龙龙, 朱春权, 朱练峰, 张均华, 金千瑜. 有机水溶肥对水稻干物质、氮素积累和转运的影响[J]. 作物杂志, 2020, (5): 110–118
[13] 孙琪, 耿艳秋, 金峰, 刘丽新, 郑浣彤, 郭丽颖, 邵玺文. 播期对直播水稻产量、花后各器官干物质和氮素积累及转运的影响[J]. 作物杂志, 2020, (5): 119–126
[14] 郝曦煜, 肖焕玉, 梁杰, 王英杰, 郭文云. 绿豆氮磷钾施肥效应与最优施肥量研究[J]. 作物杂志, 2020, (5): 127–132
[15] 罗玉琼, 严博, 吴可, 谢慧敏, 梁和, 江立庚. 免耕和稻草还田对稻田土壤肥力和水稻产量的影响[J]. 作物杂志, 2020, (5): 133–139
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