不同量秸稈還田對(duì)玉米產(chǎn)量及水分利用效率的影響

2014-12-02 11:50:39張?chǎng)?/span>隋世江于濤劉慧穎

湖北農(nóng)業(yè)科學(xué) 2014年19期

張?chǎng)?隋世江+于濤+劉慧穎

摘要：研究同一施肥水平下，秸稈4種不同還田量對(duì)0～100 cm土層土壤貯水量、水分利用效率、玉米生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著秸稈還田量的增加，玉米生育期0～100 cm土層土壤貯水量較CK提高了4.25%、7.25%和4.49%；株高較CK增加了6.88、14.12和8.21 cm；百粒重較CK增加了4.74%、11.05%和5.72%；玉米產(chǎn)量較CK提高了4.21%、7.50%和4.73%（P<0.05）；水分利用效率較CK提高了4.46%、9.27%和5.84%。當(dāng)秸稈還田量為9 000 kg/hm2時(shí)，能夠顯著提高該地區(qū)的玉米產(chǎn)量和水分利用率。

關(guān)鍵詞：玉米；秸稈還田；水分利用效率；產(chǎn)量

中圖分類(lèi)號(hào)： S275.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2014）19-4581-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2014.19.018

Effects of Different Amounts of Straw Returning on Corn Yield and

Water Use Efficiency

ZHANG Xin， SUI Shi-jiang， YU Tao， LIU Hui-ying

（Institute of Plant Nutrition and Environmental Resources，Liaoning Academy of Agricultural Sciences， Shenyang 110161，China）

Abstract： Effects of different amounts of straw returning on water use efficiency of 0～100 cm soil， growth and yield of maize in the same level of fertilization. The results showed that compared with CK， water storage of 0～100 cm soil in the growing period of corn increased 4.25%、7.25% and 4.49% with the amount of straw returning from low to high. The plant height of straw returning was 6.88、14.12 and 8.21 cm higher than that of CK. 100 seed weight and yield increased by 4.74%、11.05%、5.72% and 4.21%、7.50%、4.73%. The water use efficiency increased by 4.46%、9.27% and 5.84%. The use of straw returning amount of 9 000 kg/hm2 could increase the yield and water use efficiency significantly.

Key word： maize； straw returning； water use efficiency； yield

我國(guó)年產(chǎn)生秸稈約7億t，其中玉米秸稈約占50%以上[1]。玉米作為東北地區(qū)的主要糧食作物，盡管年產(chǎn)大量秸稈，但秸稈還田沒(méi)有得到有效地推廣應(yīng)用。近年來(lái)隨著農(nóng)村生活水平不斷提高，大量的農(nóng)作物秸稈被就地焚燒，既浪費(fèi)了資源，又污染了環(huán)境[2]。秸稈還田作為秸稈資源的一種利用方式，可以提高土壤養(yǎng)分水平，改善土壤物理性質(zhì)，優(yōu)化農(nóng)田生態(tài)環(huán)境[3-5]。秸稈還田是秸稈資源利用的主要方式，是促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效措施，特別是秸稈與化肥配施，既有培肥改土的作用，又有增強(qiáng)土壤蓄水保墑的能力[6]。劉世平等[7]研究表明，秸稈還田后在腐解過(guò)程中，能夠促進(jìn)土壤微粒的團(tuán)聚，有效改善土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)通氣與保水能力。研究表明秸稈還田與氮肥配施能夠提高作物產(chǎn)量[8-11]。本研究通過(guò)探討同一施肥水平下不同秸稈還田量對(duì)玉米產(chǎn)量和水分利用效率的影響，既保證玉米產(chǎn)量，又合理利用資源、改善土壤環(huán)境，為促進(jìn)該地區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2010年在遼寧省清原縣北三家鄉(xiāng)押虎溝進(jìn)行，該地區(qū)地下水埋藏淺，淺水層約2～5 m，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候。供試土壤類(lèi)型為草甸土，試驗(yàn)土壤基礎(chǔ)地力為pH 5.2，有機(jī)質(zhì)26.4 g/kg，全氮1.23 g/kg，速效磷（P2O5） 20.3 mg/kg，速效鉀（K2O） 51 mg/kg，堿解氮71 mg/kg。供試玉米品種為遼單28。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理組，秸稈還田量分別為0 kg/hm2（CK）、4 500 kg/hm2（LS）、9 000 kg/hm2（MS）和13 500 kg/hm2（HS），秸稈粉碎還田，還田深度20 cm，設(shè)3次重復(fù)，單個(gè)試驗(yàn)小區(qū)面積為66.55 m2，小區(qū)隨機(jī)排列。各處理施肥量相同，P2O5為60 kg/hm2，K2O為60 kg/hm2，磷肥和鉀肥全部做底肥施入，氮肥施入量240 kg/hm2，其中1/3氮肥基施，拔節(jié)期追施2/3。

1.3 試驗(yàn)方法

玉米生育期采集0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土層的土壤樣品，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取5個(gè)點(diǎn)，混合制樣，樣品混合均勻后烘干法測(cè)定土壤水分含量。收獲期田間小區(qū)取樣，每個(gè)小區(qū)取樣株10株，測(cè)定株高以及與產(chǎn)量相關(guān)的性狀。

土壤貯水量的計(jì)算公式：

W=h×a×b×10/100 （1）

式中，W為土壤貯水量（mm）；h為土層深度（cm）；a土壤為容重（g/cm3）；b為土壤含水量（%）。

土壤耗水量的計(jì)算公式：

ETa=W1-W2+P （2）

式中，ETa為土壤耗水量（mm）；W1為播前土壤貯水量（mm）；W2為收獲后土壤貯水量（mm）；P為生育期有效降水量（mm），式中土壤貯水量及耗水均以1 m土層含水量計(jì)算。

水分利用效率：

WUE=Y/ETa （3）

式中，WUE為水分利用效率（kg/mm/hm2）；Y為作物籽粒產(chǎn)量（kg/hm2）

2 結(jié)果與分析

2.1 不同量秸稈還田對(duì)土壤貯水量的影響

玉米生育期不同量秸稈還田處理對(duì)100 cm土壤貯水量變化的影響如圖1所示。從圖1可以看出，玉米生育期100 cm土層土壤貯水量呈現(xiàn)降低-升高-降低的變化趨勢(shì)。從播前到苗期，受少量降雨入滲補(bǔ)充的影響，各處理土壤貯水量略有升高，秸稈還田處理0～100 cm土層土壤貯水量較CK分別增加21.75 mm（P<0.05）、20.51 mm（P<0.05）和8.54 mm（P<0.05）。拔節(jié)期到大喇叭口期是作物需水的臨界期，該時(shí)期降雨較少，植物生長(zhǎng)又消耗大量的土壤水分，土壤貯水量呈下降趨勢(shì)，各處理0～100 cm土層土壤貯水量無(wú)明顯差異。吐絲期到收獲期，受雨季降雨的影響，各處理土壤貯水量顯著增加，秸稈還田處理與CK相比土壤貯水量差異明顯。玉米生育期內(nèi)，隨著秸稈還田量的由低到高，0～100 cm土層土壤貯水量秸稈還田處理較CK分別提高了4.25%、7.25%和4.49%，MS處理顯著高于其他秸稈還田處理。

2.2 不同量秸稈還田對(duì)玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀的影響

不同量秸稈還田對(duì)玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀的影響見(jiàn)表1。從表1可以看出，秸稈還田處理的產(chǎn)量均顯著高于CK，分別增加了4.21%、7.50%和4.73%，其中MS處理產(chǎn)量最高，達(dá)到8 704.66 kg/hm2。從產(chǎn)量構(gòu)成因素看，秸稈還田處理的株高高于CK，分別增高了6.88、14.12和8.21 cm；秸稈還田處理穗長(zhǎng)值相近，均略高于CK；穗行數(shù)、行粒數(shù)各處理無(wú)明顯差異，主要是由玉米品種遺傳特性所決定；秸稈還田處理的百粒重均高于CK，分別增加了4.74%、11.05%和5.72%?？梢?jiàn)秸稈還田處理主要是通過(guò)提高子粒飽滿(mǎn)度、增加粒重達(dá)到增產(chǎn)的效果。

2.3 不同量秸稈還田對(duì)水分利用效率的影響

不同量秸稈還田處理對(duì)水分利用效率的影響見(jiàn)表2。從表2中可以看出，秸稈還田處理水分利用效率與CK相比差異顯著（P<0.05），隨著秸稈還田量的增加，秸稈還田處理水分利用效率分別比CK提高4.46%、9.27%和5.84%，MS處理水分利用效率最高，LS和HS秸稈還田處理水分利用效率差異不顯著。

3 結(jié)論與討論

秸稈還田可以形成有良好團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的土壤，具有高度的孔隙性、持水性和通透性，可以更新和增加土壤有機(jī)質(zhì)，改良土壤結(jié)構(gòu)[12-14]。本研究結(jié)果表明，玉米生育期秸稈還田處理能夠提高0～100 cm土層土壤貯水量，隨著秸稈還田量的增加，較CK分別提高了4.25%、7.25%和4.49%，差異顯著（P<0.05），當(dāng)秸稈還田量達(dá)到9 000 kg/hm2時(shí)，玉米生育期0～100 cm土層土壤貯水量提高顯著。這可能是由于秸稈還田能提高土壤孔隙度，降低土壤容重[15]，改善土壤水分狀況和保水能力[16，17]造成的；加之生育后期雨季降水較多，通過(guò)秸稈還田的保墑、增墑和擴(kuò)蓄增容作用[18，19]，提高了0～100 cm土層土壤貯水量。

前人研究結(jié)果表明，秸稈還田配施氮肥可以提高作物產(chǎn)量[20-24]。本研究進(jìn)一步證實(shí)了前人的研究成果，秸稈還田配施氮肥增加了作物產(chǎn)量。試驗(yàn)表明，與CK相比，秸稈還田處理能夠顯著提高水分利用效率和增加玉米產(chǎn)量。隨著秸稈還田量的增加，玉米產(chǎn)量較CK分別增加了4.21%、7.50%和4.73%，水分利用效率較CK分別提高了4.46%、9.27%和5.84%，可能是由于秸稈還田處理提高土壤貯水量的同時(shí)改善了土壤微生物環(huán)境，使得土壤微生物數(shù)量增加，土壤酶活性增強(qiáng)，土壤礦質(zhì)養(yǎng)分和土壤有機(jī)質(zhì)養(yǎng)分的分解利用加快，這樣就保證了玉米生長(zhǎng)發(fā)育所需養(yǎng)分的供應(yīng)，使得作物產(chǎn)量增加。

本試驗(yàn)區(qū)秸稈還田處理有效地提高了土壤貯水量，改善了土壤水分狀況，顯著提高了水分利用效率和玉米產(chǎn)量。最適秸稈還田量約為9 000 kg/hm2，可見(jiàn)，秸稈還田配施氮肥不僅改良了土壤結(jié)構(gòu)，提高了土壤貯水量，而且在增加作物產(chǎn)量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了資源的優(yōu)化利用、生態(tài)環(huán)境的改善，從而可促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王久臣，戴林，田宜水，等.中國(guó)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2007，23（9）：276-282.

[2] 江永紅，宇振榮，馬永良.秸稈還田對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和作物生長(zhǎng)的影響[J].土壤通報(bào)，2001，32（5）：209-213.

[3] 汪軍，王德建，張剛.秸稈還田下氮肥用量對(duì)水稻產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收的影響[J].土壤，2009，41（6）：1004-1008.

[4] 洪春來(lái)，魏幼璋，黃錦法，等.秸稈全量直接還田對(duì)土壤肥力及農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的影響研究[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版），2003，29（6）：627-633.

[5] 孫星，劉勤，王德建，等.長(zhǎng)期秸稈還田對(duì)土壤肥力質(zhì)量的影響[J].土壤，2007，39（5）：782-786.

[6] 馬曉麗，賈志寬，肖恩時(shí)，等.渭北旱塬秸稈還田對(duì)土壤水分及作物水分利用效率的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2010，28（5）：59-64.

[7] 劉世平，陳后慶，聶新濤，等.稻麥兩熟制不同耕作方式與秸稈還田土壤肥力的綜合評(píng)價(jià)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2008，24（5）：51-56.

[8] 徐國(guó)偉，談桂露，王志琴，等.秸稈還田與實(shí)地氮肥管理對(duì)直播水稻產(chǎn)量、品質(zhì)及氮肥利用的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，42（8）：2736-2746.

[9] 王如芳，張吉旺，董樹(shù)亭，等.我國(guó)玉米主產(chǎn)區(qū)秸稈資源利用現(xiàn)狀及其效果[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，22（6）：1504-1510.

[10] 霍竹，王璞，付晉峰.秸稈還田與氮肥施用對(duì)夏玉米物質(zhì)生產(chǎn)的影響研究[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2006，14（2）：95-98.

[11] 王寧，閆洪奎，王君，等.不同量秸稈還田對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量影響的研究[J].玉米科學(xué)，2007，15（5）：100-103.

[12] 高飛，賈志寬，路文濤，等.秸稈不同還田量對(duì)寧南旱區(qū)土壤水分玉米生長(zhǎng)及光合特性的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，31（3）：777-783.

[13] 張電學(xué)，韓志卿，劉微，等.不同促腐條件下玉米秸稈直接還田的生物學(xué)效應(yīng)研究[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2005，11（6）：742-749.

[14] 強(qiáng)學(xué)彩，袁紅莉，高旺盛.秸稈還田量對(duì)土壤CO2釋放和土壤微生物量的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2004，15（3）：469-472.

[15] 慕平，張恩和，王漢寧，等.不同年限全量玉米秸稈還田對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育及土壤理化性狀的影響[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2012，20（3）：291-296.

[16] 鄒洪濤，馬迎波，徐萌，等.遼西半干旱區(qū)秸稈深還田對(duì)土壤含水量容重及玉米產(chǎn)量的影響[J].沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2012，43（4）：494-497.

[17] 路文濤，賈志寬，高飛，等.秸稈還田對(duì)寧南旱作農(nóng)田土壤水分及作物生產(chǎn)力的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，30（1）：93-99.

[18] 呂美蓉，李增嘉，張濤，等.少免耕與秸稈還田對(duì)極端土壤水分及冬小麥產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010，26（1）：41-44.

[19] 左玉萍，賈志寬.土壤含水量對(duì)秸稈分解的影響及動(dòng)態(tài)變化[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004，32（5）：61-63.

[20] 劉義國(guó)，林琪，王月福.秸稈還田與氮肥耦合對(duì)冬小麥光合特性及產(chǎn)量形成的影響[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2007，15（1）：42-44.

[21] 趙鵬，陳阜，馬新明，等.麥玉兩熟秸稈還田對(duì)作物產(chǎn)量和農(nóng)田氮素平衡的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2010，28（2）：162-166.

[22] 張靜，溫曉霞，廖允成，等.不同玉米秸稈還田量對(duì)土壤肥力及冬小麥產(chǎn)量的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2010，16（3）：612-619.

[23] 王宏庭，金繼運(yùn)，王斌，等.山西褐土長(zhǎng)期施鉀和秸稈還田對(duì)冬小麥產(chǎn)量和鉀素平衡的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)， 2010，16（4）：801-808.

[24] 余延豐，熊桂云，張繼銘，等.秸稈還田對(duì)作物產(chǎn)量和土壤肥力的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，47（2）：169-171.