秸稈覆蓋還田及腐解率對土壤溫濕度與玉米產(chǎn)量的影響

馬永財 滕 達(dá) 衣淑娟 劉少東 王漢羊

(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)工程學(xué)院， 大慶 163319)

0 引言

目前傳統(tǒng)耕法已經(jīng)不能適應(yīng)我國東北黑土區(qū)保護(hù)黑土地、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和提高產(chǎn)量的需求[1]，致使土壤有機(jī)質(zhì)含量下降了46%[2]，嚴(yán)重影響了黑土地的耕地質(zhì)量，保護(hù)黑土地刻不容緩[3]。同時，我國農(nóng)作物秸稈種類多、總量大[4]，但由于受相關(guān)條件和因素的制約，秸稈供給顯現(xiàn)出階段性、結(jié)構(gòu)性和區(qū)域性過?，F(xiàn)象[5-6]。如何更好實現(xiàn)秸稈資源化和綜合化利用，引起國內(nèi)相關(guān)學(xué)者的高度關(guān)注[7-11]。研究表明，秸稈還田是當(dāng)今秸稈資源利用的主要方式[12-13]，對探索黑土資源保護(hù)具有重要意義[14]，免耕+全量秸稈還田是提升東北地區(qū)黑土有機(jī)質(zhì)含量的一種有效農(nóng)田管理模式[15]，秸稈覆蓋耕作措施已成為構(gòu)建和諧生態(tài)環(huán)境的有效耕作模式[16]。因此，結(jié)合秸稈還田和東北黑土地保護(hù)的問題，2017年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部啟動了“東北地區(qū)秸稈處理行動”，2018年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、財政部明確以東北四省區(qū)為試點，促進(jìn)秸稈還田和黑土地保護(hù)。

但是，秸稈腐解慢是制約東北黑土區(qū)秸稈還田的一個重要因素[17]，尤其是目前制約玉米秸稈直接覆蓋還田的一個重要因素。作物秸稈腐解程度會受到氣候、秸稈類型和土壤理化性質(zhì)等多種因素的影響[18]，同時還田秸稈腐解會影響土壤的溫濕度變化，土壤溫度、土壤濕度作為地表主要物理指標(biāo)，又是土壤作用于植物的重要指標(biāo)[19]，直接影響作物的生長及產(chǎn)量。REN[20]研究表明，秸稈還田耕作模式下深松與深翻之所以能提高土壤溫度，主要源于秸稈覆蓋的保溫保墑作用；常曉慧等[21]在黑土試驗中發(fā)現(xiàn)，深翻秸稈還田措施能夠增加生育期土壤總有效積溫；付強(qiáng)等[22]研究發(fā)現(xiàn)秸稈覆蓋對于熱量具有雙向阻礙作用；RAM等[23]發(fā)現(xiàn)免耕覆蓋還田處理相比不還田處理的地溫在整個生育期都有不同程度的降低。另有研究表明，無殘茬覆蓋的傳統(tǒng)翻耕降低土壤水分含量，土壤風(fēng)蝕水蝕嚴(yán)重[24-25]，而秸稈覆蓋還田能提高旱作區(qū)土壤水分含量，且地面覆蓋秸稈可提高土壤蓄水量14%～15%[26]、提高水分利用率15%～17%[27]，秸稈還田能增加土壤中腐殖質(zhì)含量，促進(jìn)根系生長[28]，但未分解的秸稈將對作物根系生長形成物理阻礙，從而限制根系生長[29]。秸稈還田條件下，在雨季和干旱季節(jié)均能大幅度提高玉米根系的根長密度和根尖數(shù)量[30]，提高作物根系的水肥吸收能力和抗逆能力[31]。

上述研究表明，秸稈還田影響土壤溫濕度變化，能促進(jìn)作物根系發(fā)育，提高作物產(chǎn)量。因此，本文在東北黑土區(qū)典型區(qū)域，有針對性地研究粉碎秸稈覆蓋全量還田耕作模式下的秸稈腐解變化規(guī)律，對比分析粉碎秸稈覆蓋全量還田和高留茬還田耕作模式下土壤溫濕度變化情況以及對作物生長及產(chǎn)量的影響，為探索東北黑土區(qū)玉米秸稈還田耕作模式提供參考。

1 試驗條件與方法

1.1 試驗條件

試驗于2019年和2020年在黑龍江省大慶市肇州縣(45°35′2″～46°16′8″N， 124°48′12″～125°48′3″E)展開，該地區(qū)位于松花江北，松嫩平原腹地，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均活動積溫2 800℃，歷年平均降水量458.3 mm，無霜期143 d。試驗區(qū)土壤養(yǎng)分含量(均為質(zhì)量比)分別為有機(jī)質(zhì)21.4 g/kg、堿解氮290.3 mg/kg、有效磷17.4 mg/kg、有效鉀255.4 mg/kg，土壤pH值為7.21。試驗區(qū)2019、2020年每月平均氣溫和降水量變化曲線如圖1所示。

由圖1可知，在玉米生育期(5—9月)[32]，2020年月平均高溫與2019年相比，5月相等、6月高2℃、7月和8月高1℃、9月低3℃。因此，除了2020年9月試驗區(qū)受臺風(fēng)的影響，出現(xiàn)連續(xù)陰雨天，溫度比2019年偏低之外，其他月份總體高于2019年1℃左右。兩年的月平均低溫相差在-1～1℃之間，總體相差不大。兩年月降水量相差較大，2019年降水量為499.9 mm、2020年降水量為668.1 mm，而且2020年相比2019年，5月減少34.2 mm、6月增加54.7 mm、7月減少68.9 mm、8月增加36.9 mm、9月增加158.6 mm。因此，在玉米生育期的5—9月，2020年相比2019年降水量總體增加了147.1 mm，相差最大的月份為9月，主要是由于2020年9月試驗區(qū)受臺風(fēng)的影響，致使該月降水量增加明顯。在5—9月，兩年的月極端低溫相差不大，極端高溫在5月相差6℃。

1.2 試驗設(shè)計

試驗在精細(xì)化管理的試驗小區(qū)進(jìn)行，試驗玉米品種為和玉89號。試驗總面積為1 800 m2，其中900 m2為秸稈粉碎覆蓋全量還田處理試驗組，900 m2作為對照組。試驗組是在上一年10月玉米收獲完成后，將秸稈粉碎全部拋回田間，粉碎秸稈(秸稈被撕裂)長度8～10 cm，茬高10 cm左右，然后在5月進(jìn)行免耕播種、10月收獲，在此期間無灌溉措施，作物的需水量完全依靠自然降水。對照組是在上一年玉米收獲后留茬高10 cm左右，其余秸稈全部做離田處理，其他種植方式與試驗組相同，試驗組與對照組相鄰。在試驗過程中，測試試驗組覆蓋地表的秸稈腐解率、玉米作物生育期內(nèi)(5—9月)土壤溫濕度以及玉米作物的生長情況及產(chǎn)量。

1.3 測試方法

1.3.1秸稈腐解率

采用尼龍袋法[33]測試試驗組覆蓋地表的秸稈腐解率。測試時先準(zhǔn)備尺寸為15 cm×10 cm的60目尼龍袋15個，然后從試驗組隨機(jī)取15 cm×10 cm的15塊區(qū)域，將每塊區(qū)域上覆蓋的秸稈全部裝入備好的15個尼龍袋中(經(jīng)理論分析和試驗測算，每個尼龍袋中的秸稈質(zhì)量確定為20 g)，將裝有秸稈的尼龍袋置于田間地表。在玉米播種后，每隔30 d取3個尼龍袋進(jìn)行秸稈腐解率測試，然后取平均值。測試時將尼龍袋中秸稈殘余物沖洗干燥后稱量，用失重法計算秸稈腐解率Rd，計算公式為

(1)

式中Wi——初始秸稈干質(zhì)量

Wf——腐解后秸稈干質(zhì)量

1.3.2土壤溫濕度

利用自主研制的土壤溫濕度傳感器系統(tǒng)進(jìn)行溫濕度信息采集，土壤溫濕度傳感器系統(tǒng)主要由溫度傳感器、濕度傳感器和控制箱組成，控制箱由太陽能供電轉(zhuǎn)換器、無線通訊模塊、數(shù)據(jù)信息接收器、數(shù)據(jù)信息發(fā)送器、引線板組成。土壤溫濕度傳感器系統(tǒng)如圖2所示，其中，太陽能供電轉(zhuǎn)換器將太陽能板光能轉(zhuǎn)換的電能供給各用電器(通信模塊、傳輸電臺、傳感器)，無線通信模塊應(yīng)用GPRS進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，數(shù)據(jù)信息發(fā)送器進(jìn)行傳感器的信號發(fā)送，數(shù)據(jù)信息接收器根據(jù)設(shè)定好的程序控制信息采集裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測，引線板主要進(jìn)行電源線轉(zhuǎn)接及信號線轉(zhuǎn)接。土壤溫濕度傳感器系統(tǒng)主要性能參數(shù)如表1所示。

表1 土壤溫濕度傳感器系統(tǒng)主要性能參數(shù)Tab.1 Main performance parameters of soil temperature and humidity sensor system

測試土壤溫度時，將土壤溫度計分別放置在試驗組和對照組試驗區(qū)土壤的0、10、20、30 cm深度處，在每個深度處以對角線方式排列放置3個土壤溫度傳感器。每天08:00、11:00、14:00、17:00和20:00獲取土壤溫度數(shù)據(jù)，然后將3個測量點的數(shù)據(jù)取平均值。測試土壤濕度時，在土壤10 cm深處以對角線方式排列設(shè)置3個土壤濕度傳感器，獲取每天08:00的土壤含水率數(shù)據(jù)，并將3個取樣點的數(shù)據(jù)平均值作為該日的土壤含水率，每天的土壤含水率平均值用于計算玉米種植期間每個月的土壤含水率。

1.3.3玉米生長及產(chǎn)量

在試驗組和對照組的試驗區(qū)中心選擇面積25 m2區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，記錄該區(qū)域內(nèi)玉米出苗情況，以及各生育期玉米的株高、徑粗，進(jìn)行比較分析，在玉米收獲時進(jìn)行產(chǎn)量測定。

2 結(jié)果分析與討論

2.1 秸稈腐解率與土壤含水率

2.1.1秸稈腐解率

玉米生育期5—9月秸稈腐解變化情況如圖3所示。從10月至4月秸稈的腐解率極低，2019年和2020年分別為4.3%和4.5%，這說明土壤溫度對秸稈腐解的抑制作用明顯。4月以后，秸稈的腐解率逐步加快，5月秸稈腐解率分別為17.8%和16.8%，6月秸稈腐解率超過20%，其中2019年為22.3%、2020年為27.8%，2020年相比2019年增加了5.5個百分點，這是因為2020年6月的平均高溫比2019年高2℃、平均低溫高1℃、降水量增加了54.7 mm，這表明溫濕環(huán)境能促進(jìn)秸稈腐解。7、8月秸稈腐解率迅速增加，2019年7月秸稈腐解率為59%、2020年7月為55.3%，2019年明顯高于2020年，這是因為2019年的平均高溫和平均低溫比2020年低1℃，但2020年該月的降水量比2019年增加68.9 mm，這表明在溫度相差較小的情況下，降水量增加也能促進(jìn)秸稈腐解，而且腐解率提升較為明顯，到8月末秸稈腐解率均已達(dá)到80%以上，地面僅可見殘留秸稈莖和葉鞘，土壤裸露較多。9月氣溫下降明顯，秸稈腐解率增長緩慢，殘存秸稈為較難腐解的莖纖維，此時為易碎殘留物，對下一年度作物種植不會產(chǎn)生大的影響。

研究表明，作物秸稈的腐解是一個緩慢且相對復(fù)雜的過程[34]，STANFORD等[35]研究發(fā)現(xiàn)，最適合作物秸稈腐解的溫度為5～35℃，試驗區(qū)域2019、2020年4月平均低溫均為1℃，因此該階段秸稈腐解率極低，到5月，兩年的平均低溫分別達(dá)到10℃和9℃，隨著氣溫的升高，土壤溫度提升明顯，6、7月秸稈腐解也開始逐步加快，并且總體呈現(xiàn)先快后慢的變化趨勢[36]，因此，地溫對秸稈腐解起著至關(guān)重要的影響[37]。不僅隨著溫度的升高秸稈的腐解加快，田間持水率對秸稈的腐解也有一定的影響[38]，對于不采取灌溉的試驗區(qū)域，田間持水率主要取決于降水量，6月以后，試驗區(qū)域的降水量增加明顯，加上適合秸稈腐解的溫度，還田秸稈腐解率提升明顯。

2.1.2土壤含水率

試驗組和對照組10 cm處土壤月含水率變化曲線如圖4所示。從總體土壤含水率來看，5月試驗組土壤含水率低于對照組，這是因為5月地表積雪融化并開始向土壤中入滲，對照組無秸稈覆蓋阻隔，入滲到土壤的水量較大，而試驗組中覆蓋在地表的秸稈吸收了一定水分，入滲到土壤中的水量相比對照組少一些。但2019年試驗組和對照組10 cm處土壤月含水率均比2020年高2個百分點左右，這是由于2019年1—5月累計降水量為87.7 mm，比2020年同時間段的累計降水量增加了15.6 mm，而且2019年5月的降水量為77.1 mm，比2020年同期增加了34.2 mm，這表明在大氣溫度和騰發(fā)量較低的條件下，土壤濕度主要取決于降水量。6月試驗組土壤含水率出現(xiàn)增長，而對照組土壤含水率下降，這是因為6月氣溫較高，作物騰發(fā)量大而降水量小，試驗組秸稈覆蓋減少了蒸發(fā)，土壤水分已開始處于累積態(tài)勢，土壤含水率始終呈現(xiàn)增長變化。而對照組地面土壤裸露，水分蒸發(fā)致使土壤含水率下降。7月試驗組和對照組土壤含水率均呈現(xiàn)先增長后減小態(tài)勢，試驗組土壤含水率在7月達(dá)到峰值，即7月以前試驗組土壤水分始終處于累積增長狀態(tài)，與對照組含水率差值不斷擴(kuò)大，表明地表未腐解的秸稈仍然起到了蓄水防蒸發(fā)的作用。到8月，對照組土壤含水率達(dá)到最大值，此時試驗組土壤含水率已經(jīng)開始下降，但是對照組土壤含水率仍然小于試驗組土壤含水率，從差值來看二者已經(jīng)開始接近，這是因為該月秸稈腐解率達(dá)到80%以上，地表殘余秸稈的蓄水作用開始顯著降低。因此，從8月起試驗組和對照組土壤含水率始終較為接近并同步減小，這是因為該階段正值玉米生長旺季，對土壤水分需求較大，此時試驗組地表秸稈大部分已腐解，秸稈覆蓋的蓄水作用減弱，且土壤含水率受降水量及騰發(fā)量共同影響。2019年9月試驗組和對照組土壤含水率進(jìn)一步下降，且試驗組含水率高于對照組，但2020年試驗組和對照組的土壤含水率由于受到3次臺風(fēng)的影響，降水量極大超出往年同期狀況，土壤含水率進(jìn)一步增加，試驗組和對照組土壤含水率在該月均達(dá)到了全年最大值，分別為28.7%和26.2%。

總體來看，試驗組土壤含水率高于對照組，表明秸稈覆蓋可以改善土壤水分條件，提高土壤含水率，該試驗結(jié)論與文獻(xiàn)[39-41]得到的秸稈覆蓋還田能顯著改善土壤持水性，以及文獻(xiàn)[42-44]研究表明的免耕與秸稈覆蓋相結(jié)合對改善土壤結(jié)構(gòu)及水分特性更為顯著的結(jié)論一致。從土壤含水率差值來看，殘余秸稈較多的6、7月試驗組蓄水保墑作用明顯，8、9月試驗組地表秸稈殘余較少，蓄水保墑作用開始減弱，試驗組與對照組的土壤含水率差值變小。

2.2 秸稈腐解率與土壤溫度

通過對比試驗組和對照組在玉米生育期內(nèi)不同深度土壤每月的日間平均溫度變化，得到2019年和2020年玉米生育期內(nèi)的5—9月0、10、20、30 cm處土壤溫度變化曲線分別如圖5所示。

圖5a～5e為2019、2020年5—9月0 cm處土壤溫度的變化情況。在5、6月，對照組0 cm處的土壤溫度在11:00達(dá)到最大值，試驗組在14:00達(dá)到最大值，而且在14:00前試驗組0 cm處的土壤溫度均低于對照組，14:00后試驗組0 cm處的土壤溫度下降較為緩慢，而對照組下降較快，在20:00試驗組的0 cm處土壤溫度均略高于對照組。這是因為在5、6月秸稈腐解率較低，試驗組地表殘余秸稈比較多，在日間大氣升溫階段地表殘余秸稈阻礙了太陽輻射和大氣溫度向地表傳遞，地表溫度升溫較對照組緩慢，當(dāng)?shù)乇頊囟冗_(dá)到最大值后，進(jìn)入午后大氣降溫階段地表殘余秸稈又阻礙地表的熱量向大氣中傳遞，說明覆蓋地表的秸稈在午后大氣降溫階段保溫保墑作用明顯[20]，試驗組地表溫度下降幅度較對照組平緩，這與文獻(xiàn)[22]研究表明的秸稈覆蓋可以有效平抑土壤溫度的波動幅度一致，但試驗組和對照組的溫差比較明顯，最大差值出現(xiàn)在6月的08:00，2019年最大差值為4.8℃、2020年為3.8℃。7、9月0 cm處的土壤溫度均在14:00達(dá)到最大值，但試驗組8月0 cm處土壤溫度是在17:00達(dá)到最大值，這是因為在8月秸稈腐解率較高，在日間大氣升溫階段地溫呈累積增長態(tài)勢，濕熱環(huán)境促進(jìn)試驗組覆蓋地表的秸稈腐解，秸稈腐解會出現(xiàn)放熱反應(yīng)，又促進(jìn)土壤放出的熱量增大。因此，從14:00到17:00，試驗組0 cm處的土壤溫度在太陽輻射和覆蓋地表秸稈腐解放熱的共同影響下溫度進(jìn)一步升高。同時，7月秸稈腐解率接近60%、8月末達(dá)到80%以上，試驗組地表殘余秸稈明顯減少，地表殘余秸稈對大氣與土壤之間的直接熱傳遞阻礙作用減弱，與對照組地表溫度變化趨勢趨向一致，溫差也大幅減小，9月試驗組地表殘余秸稈進(jìn)一步減少，試驗組和對照組地表溫度變化基本一致。這說明覆蓋在地表的秸稈對熱量傳遞具有雙向阻礙作用，一定程度上隔斷了大氣與土壤間的直接熱傳遞，對土壤溫度有著不可忽略的影響。

圖5f～5j為10 cm處的土壤溫度變化情況。由圖可見，在2019、2020年5、6月的日間升溫階段，試驗組和對照組地下10 cm處的土壤存在一定溫差，5、6月的午后大氣降溫階段和7—9月試驗組及對照組地下10 cm處土壤溫度變化趨勢基本一致，且7—9月各時間點二者溫差均較小；5、6月試驗組與對照組10 cm處土壤溫度最大值出現(xiàn)的時間點與0 cm處基本相一致。從溫度的波動范圍來看，地下10 cm處的土壤溫度仍有一定波動，但波動小于地表處，這表明地下10 cm處土壤溫度既受大氣溫度的影響，同時也受地表覆蓋秸稈殘余量的影響，但受影響的程度不如地表處明顯。通過對比該深度處試驗組與對照組土壤溫度變化規(guī)律，說明秸稈覆蓋的隔熱、保溫作用在該深度仍有較強(qiáng)的體現(xiàn)。

圖5k～5o為地下20 cm處的土壤溫度變化情況。試驗組與對照組土壤溫度均呈現(xiàn)出隨氣溫小幅波動的變化規(guī)律，但波動范圍較10 cm處土壤溫度變化又有所減小。隨著土壤深度的增加，氣溫對土壤溫度的影響減弱。5、6月試驗組的土壤溫度始終低于對照組，說明秸稈腐解率不高時，地表殘余的一定量秸稈的阻礙作用使地下20 cm處土壤溫度無法有效提升，2019年和2020年試驗組和對照組溫差最大值均出現(xiàn)在6月，分別為3.4、3.2℃。到7月地表殘余秸稈量逐漸減少，試驗組和對照組在20 cm處土壤溫度基本相近，相同時間點對應(yīng)的溫差極小，這說明秸稈腐解率達(dá)到一定程度后，殘余在地表的秸稈對地下20 cm處土壤溫度的影響已經(jīng)不顯著。

圖5p～5t表明試驗組和對照組在2019年和2020年30 cm處的土壤溫度變化趨勢基本相近，5、6月30 cm處土壤溫度對照組均略高于試驗組，最大溫差均出現(xiàn)在6月11:00，分別為2.5、2.8℃，這說明在秸稈腐解率較低的月份，覆蓋地表的殘余秸稈對30 cm處的土壤溫度影響較小，且僅對個別時間點的溫度有一定影響；7—9月溫差變化極小，除2020年9月受臺風(fēng)影響外，試驗組和對照組30 cm處的土壤溫差均不超過0.5℃，表明氣溫對該深度的土壤溫度影響較小，覆蓋地表的秸稈對該深度的土壤溫度影響效果也較小。從二者溫差和溫度變化趨勢來看，有秸稈覆蓋或無秸稈覆蓋對該深度土壤的溫度影響效果較小，這與文獻(xiàn)[22]研究表明的覆蓋秸稈對深層土壤溫度仍有一定影響，但其影響效果較小的試驗結(jié)果相一致。

2.3 玉米不同生長期株高、莖粗及產(chǎn)量

2.3.1玉米株高和莖粗

前述研究表明，在不同生育期試驗組土壤含水率均高于對照組。試驗組在拔節(jié)期的株高和莖粗均小于對照組，在抽穗期和灌漿期，試驗組均高于對照組。表2結(jié)果表明，秸稈覆蓋引起的土壤含水率升高不是植物生長的唯一決定性因素。2019年和2020年試驗組的出苗期均比對照組晚，分別為4、3 d，這是因為5月試驗組地溫低于對照組，試驗組秸稈覆蓋降低了土壤溫度，影響了出苗效果。拔節(jié)期試驗組玉米株高和莖粗均低于對照組，這是因為玉米拔節(jié)期在6月中旬，除個別時間段外試驗組的地溫均低于對照組。進(jìn)入抽穗期后，試驗組的株高和莖粗均高于對照組。

表2 不同生長期玉米株高、莖粗和產(chǎn)量的對比Tab.2 Comparison of plant height, stem diameter and maize yield in different growing periods

5、6月覆蓋地表的秸稈使不同深度的土壤溫度有所降低，對玉米植株生長產(chǎn)生不利影響，試驗組的玉米株高和莖粗均小于對照組。7、8月的抽穗期和灌漿期，試驗組的土壤溫度均高于對照組，試驗組的玉米株高和莖粗也均高于對照組，這是因為7、8月秸稈覆蓋保持了較高的土壤溫度，尤其是當(dāng)土壤溫度達(dá)到最大后降低幅度變緩，作物處于較高土壤溫度的生長時間增加，有效促進(jìn)了作物生長，表明玉米植株生長與土壤溫度有很高的相關(guān)性。

2.3.2玉米產(chǎn)量

玉米收獲期對產(chǎn)量進(jìn)行了測定，2019年試驗組產(chǎn)量為10 716.0 kg/hm2，對照組為10 522.5 kg/hm2，試驗組比對照組增產(chǎn)193.5 kg/hm2。由此可見，試驗組相比對照組一定程度上增加了玉米產(chǎn)量，試驗結(jié)果與張宇飛等[45]的相一致。其原因主要是秸稈還田對土壤溫度產(chǎn)生了“緩解效應(yīng)”，促進(jìn)了作物的生長[46]，即高溫時秸稈的熱傳導(dǎo)率更小[47]，土壤溫度降低較慢，低溫時覆蓋地表的秸稈可以減少熱量的散失[48]；另外，覆蓋地表的秸稈能減少水分的蒸發(fā)[49]，利于半干旱地區(qū)土壤保持較佳的含水率。因此，在玉米生長過程中，雖然苗期和拔節(jié)期土壤溫度受秸稈覆蓋產(chǎn)生了一定的不利影響，但在玉米作物生殖生長的抽穗期和灌漿期，覆蓋地表秸稈的保溫保墑作用明顯，促進(jìn)了作物的生長，提高了玉米產(chǎn)量。2020年由于受“巴威”、“美莎克”、“海神”臺風(fēng)影響，在乳熟末期至蠟熟初期出現(xiàn)持續(xù)陰雨、田間積水、玉米倒伏，以致收獲難度大、玉米產(chǎn)量降低、品質(zhì)變差，試驗組和對照組的玉米產(chǎn)量比2019年分別降低1 210.9、1 346.3 kg/hm2，試驗組玉米產(chǎn)量下降幅度低于對照組，但受臺風(fēng)影響下試驗組比對照組增產(chǎn)的具體原因尚需進(jìn)一步試驗研究。

3 結(jié)論

(1)從整個玉米生長期來看，秸稈覆蓋全量還田相比高留茬還田能有效提升土壤含水率，除在5月試驗組土壤含水率低于對照組，6—9月，試驗組土壤含水率比對照組平均每月提高約3個百分點，說明覆蓋地表秸稈在6—9月期間保墑作用明顯。因此，秸稈覆蓋全量還田能有效提升干旱和半干旱區(qū)域玉米種植的土壤含水率。

(2)覆蓋地表的秸稈在5、6月腐解率比較低，日間大氣升溫階段覆蓋地表殘余秸稈阻礙了土壤0、10、20、30 cm處的溫度升高，在7—9月秸稈腐解率增大后阻礙作用減弱，同時秸稈覆蓋使日間大氣降溫階段時土壤0、10、20、30 cm處的溫度下降趨于平緩。因此，覆蓋地表的秸稈對土壤溫度具有雙向阻礙作用。

(3)秸稈覆蓋全量還田條件下玉米出苗期晚于高留茬還田，試驗組在玉米拔節(jié)期株高和莖粗小于對照組，但在抽穗期和灌漿期玉米株高和莖粗均優(yōu)于對照組，2019年試驗組玉米產(chǎn)量為10 716.0 kg/hm2，比對照組玉米產(chǎn)量高193.5 kg/hm2，2020年受臺風(fēng)影響，產(chǎn)量下降，但試驗組產(chǎn)量仍略高于對照組。整體來看，秸稈覆蓋還田可通過保溫保墑作用提高玉米關(guān)鍵生長期的土壤溫濕度，促進(jìn)玉米作物生長，提高玉米產(chǎn)量。

(4)秸稈覆蓋全量還田一方面可實現(xiàn)秸稈綜合利用，另一方面覆蓋地表的秸稈可影響土壤溫濕度變化，總體上促進(jìn)作物生長并提高作物產(chǎn)量，腐解的秸稈還可以改善土壤有機(jī)質(zhì)含量，利于土壤保護(hù)和實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。