秸稈還田量對土壤肥力和小麥產(chǎn)量的影響

冷明珠， 金月， 童喻浩， 侯建軍， 裴惠民

(1.安吉縣農(nóng)業(yè)與機(jī)械化技術(shù)推廣中心，浙江 安吉 313300； 2.安吉縣梅溪鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村辦公室，浙江 安吉 313306)

秸稈還田有利于提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和促進(jìn)土壤養(yǎng)分循環(huán)，能夠改善土壤結(jié)構(gòu)和土壤墑情，是培肥土壤、提高耕地綜合生產(chǎn)能力的沃土措施[1]。安吉縣秸稈產(chǎn)量高達(dá)20萬t，但是作物秸稈在短期內(nèi)不易腐解，如何高效利用作物秸稈已經(jīng)成為安吉農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中急需解決的問題。往年許多農(nóng)戶為搶時省事，選擇直接焚燒秸稈，這不但會造成大量農(nóng)業(yè)資源的浪費(fèi)，而且嚴(yán)重污染大氣環(huán)境，阻礙農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展[2]。作物秸稈富含氮、磷、鉀、鈣、鎂和有機(jī)質(zhì)等養(yǎng)分，是一種具有多用途的可再生生物資源，其利用方式有很多[3]，如秸稈直接還田、通過牛羊等食用過腹還田、工廠回收等，目前最快最有效的方式是直接還田。而安吉縣水稻秸稈產(chǎn)量每667 m2都在600 kg以上，由于季節(jié)緊，秸稈在田里降解緩慢，往往是上一季秸稈還沒腐爛就已經(jīng)種植了下一茬的作物，這會造成降解過程中產(chǎn)生有害物質(zhì)阻礙作物根系生長；秸稈層太厚也會影響出苗率，使作物根系不能扎下去；還可能產(chǎn)生微生物分解秸稈與作物爭氮等問題。因此,在稻-麥輪作制度下，秸稈還田不是越多越好，而是應(yīng)遵從因地制宜、具體分析的原則，根據(jù)當(dāng)?shù)靥飰K的肥力情況、氣候環(huán)境和農(nóng)藝措施等綜合考量。本研究旨在通過分析不同秸稈還田量對下茬小麥產(chǎn)量和土壤肥力的影響，探討在稻-麥輪作制度下秸稈還田的適宜量，為減少肥料的使用和指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)設(shè)在浙江省安吉縣天子湖鎮(zhèn)曉云村(E109°39′24″，N30°46′16″)農(nóng)田中。安吉縣屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，年平均降水量1 413.2 mm，年日照時間1 732.6 h，年平均氣溫15.6 ℃，光照充足、氣候溫和、雨量充沛、四季分明，適宜作物生長發(fā)育。試驗(yàn)前農(nóng)田稻-麥種植季已經(jīng)開展了兩年秸稈全量還田，供試土壤為培泥砂田，肥力中等，土壤基本理化性質(zhì)為pH 5.82，有機(jī)質(zhì)含量28.34 g·kg-1，全氮含量1.89 g·kg-1，有效磷含量19 mg·kg-1，速效鉀含量82 mg·kg-1；供試小麥品種為揚(yáng)麥12；供試地塊前茬水稻品種為浙粳99，每667 m2稻谷產(chǎn)量為560 kg，每667 m2秸稈產(chǎn)量為680 kg；秸稈含養(yǎng)分量為全氮6.75 g·kg-1，全磷1.75 g·kg-1，全鉀9.91 g·kg-1；供試肥料為尿素(N 46%)、復(fù)合肥(N 18%、P2O518%、K2O 8%)和氯化鉀(K2O 60%)。

1.2 處理設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4個處理，3次重復(fù)，共設(shè)12個小區(qū)，隨機(jī)區(qū)組排列，每個小區(qū)面積為33.3 m2，試驗(yàn)田周圍設(shè)置保護(hù)行。對照秸稈不還田，處理1、處理2、處理3分別為上一茬水稻秸稈每667 m2還田227、340和680 kg(即是秸稈1/3量、1/2量和全量還田)，秸稈先用秸稈粉碎機(jī)鍘成5 cm后鋪勻，每667 m2撒施復(fù)合肥30 kg翻壓掩埋于土層中還田。11月15日播種小麥；次年1月20日施用分蘗肥，每667 m2追施尿素7 kg；3月15日施用拔節(jié)肥，每667 m2追施尿素5 kg，氯化鉀5 kg；田間管理措施按常規(guī)進(jìn)行。

1.3 取樣和測定

1.3.1 采集土壤樣品及檢測分析

試驗(yàn)前、試驗(yàn)后(小麥?zhǔn)斋@后)分別采集試驗(yàn)田土樣，在試驗(yàn)田中采用“X”法，使用不銹鋼土鉆工具，每個小區(qū)隨機(jī)選取15點(diǎn)，每點(diǎn)采取樣品不少于100 g，充分混合后采用四分法留取1 kg土壤樣品。風(fēng)干后采用《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》測定土壤基本理化性質(zhì)：pH采用無CO2的蒸餾水浸提，土液比1∶2.5，按照玻璃電極法(NY/T 1121.2—2006)；有機(jī)質(zhì)含量的測定采用重鉻酸鉀容量-外加熱法(NY/T 1121.6—2006)；全氮含量的測定采用濃硫酸催化消煮-凱氏定氮儀定氮法(NY/T 53—1987)；有效磷含量的測定采用氟化銨-稀鹽酸浸提(酸性土)，分光光度法(NY/T 1121.7—2006)；速效鉀含量的測定采用乙酸銨提取，火焰光度法(NY/T 889—2004)。

1.3.2 經(jīng)濟(jì)性狀調(diào)查與測產(chǎn)

每小區(qū)固定3個1 m2方塊，用鐵絲圍住，在小麥各個生育期調(diào)查莖糵穗數(shù)，成熟期調(diào)查每穗總粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)和千粒重，計(jì)算理論產(chǎn)量；收獲時各小區(qū)單獨(dú)收割，記錄產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

本試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010和SPSS 20.0軟件進(jìn)行分析。利用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈還田量對土壤養(yǎng)分的影響

由表1可知，秸稈還田各處理組均不同程度地提高了土壤養(yǎng)分含量。與對照相比，處理1、處理2和處理3均提高了土壤養(yǎng)分含量，酸堿度也略有提高；有機(jī)質(zhì)含量分別比對照提高了0.90、0.42和0.29 g·kg-1；全氮含量分別比對照提高了0.05、0.08和0.03 g·kg-1；速效磷含量分別比對照提高了0.25、0.42和0.37 g·kg-1；速效鉀含量提升效果明顯，分別比對照提高了2.24、2.91和2.70 mg·kg-1。而收獲后養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)與種植前養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)比較，秸稈還田各處理的有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀含量均有提高；沒有秸稈還田的對照均比種植前養(yǎng)分含量略有下降，下降幅度不大，分別為0.01、0.02、0.10和0.79 mg·kg-1。

表1 不同秸稈還田量對土壤養(yǎng)分的影響

2.2 秸稈還田量對小麥籽粒產(chǎn)量的影響

從表2可看出，對照每667 m2小麥產(chǎn)量為309 kg；處理1產(chǎn)量最高，每667 m2產(chǎn)量為330 kg；處理2每667 m2產(chǎn)量為312 kg；處理3每667 m2產(chǎn)量為265 kg。處理1較對照增產(chǎn)21 kg，處理2較對照增產(chǎn)3 kg，處理3較對照減產(chǎn)44 kg。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，對照與處理1、處理2相互之間無顯著差異，而處理3與前三者呈顯著差異，且處理3與處理1、處理2呈極顯著差異。這說明1/3量和1/2量的秸稈還田相較于對照對小麥籽粒產(chǎn)量的影響并不明顯，但全量水稻秸稈還田會導(dǎo)致小麥籽粒產(chǎn)量顯著降低。

表2 不同秸稈還田量對小麥經(jīng)濟(jì)性狀的影響

2.3 秸稈還田量對小麥經(jīng)濟(jì)性狀的影響

不同秸稈還田量對小麥每667 m2有效穗數(shù)影響較大，對照、處理1、處理2和處理3有效穗數(shù)分別為27.9萬、30.2萬、28.1萬和25.3萬，處理1、處理2分別比對照增加2.3萬和0.2萬有效穗；而處理3比對照有效穗數(shù)下降2.6萬。秸稈還田量對每穗實(shí)粒數(shù)也有一定影響，對照組每穗實(shí)粒數(shù)為38.5粒，處理1每穗實(shí)粒數(shù)為40.0粒，處理2每穗實(shí)粒數(shù)為39.0粒，處理3每穗實(shí)粒數(shù)為37.5粒，處理1、處理2每穗實(shí)粒數(shù)分別比對照增加1.5粒和0.5粒，處理3每穗實(shí)粒數(shù)比對照下降1.0粒。秸稈還田量對結(jié)實(shí)率和千粒重影響較小，對照組結(jié)實(shí)率為96.3%，處理1結(jié)實(shí)率為97.6%，處理2結(jié)實(shí)率為97.5%，處理3結(jié)實(shí)率為94.9%。對照組千粒重為43.2 g，處理1千粒重為43.6 g，處理2千粒重為43.2 g，處理3千粒重為43.1 g，處理1比對照千粒重增加0.4 g，處理2與對照千粒重持平，處理3比對照千粒重下降0.1 g。由此可見，不同秸稈還田量通過影響小麥有效穗和每穗實(shí)粒數(shù)影響產(chǎn)量的(表2)。

2.4 秸稈還田量對小麥基本苗的影響

不同秸稈還田量對小麥基本苗有影響，影響程度不同，對照、處理1、處理2和處理3分別為12.5萬、12.1萬、11.2萬和9.5萬，處理1、處理2、處理3分別比對照減少0.4萬、1.3萬和3.0萬(表2)。由此可見，隨著秸稈還田量的增加，基本苗數(shù)呈減少趨勢。

3 討論

3.1 秸稈還田對土壤養(yǎng)分的影響

秸稈還田作為提高農(nóng)業(yè)資源利用率、促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的重要措施之一，能夠?yàn)橥寥捞峁┲参锷L所必需的氮、磷、鉀及其他中微量元素[4]。大量研究表明，秸稈還田能夠顯著改善土壤肥力狀況[5-7]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在連續(xù)兩年秸稈全量還田的情況下，經(jīng)過不同秸稈還田量處理后，相比對照，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷和速效鉀的含量均有不同程度的提高，說明秸稈還田對改善土壤肥力有一定的作用。本研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，不同秸稈還田量對土壤養(yǎng)分的影響并不是越多越好，原因可能是秸稈還田量過多會導(dǎo)致土壤持續(xù)處于高溫狀態(tài)，易造成土壤缺氧，直接降低土壤微生物數(shù)量，抑制秸稈的分解[8]。

3.2 秸稈還田對小麥產(chǎn)量的影響

大量研究表明，秸稈還田能增加作物產(chǎn)量[9-10]。本試驗(yàn)中，以每667 m2水稻秸稈還田量1/3量(還田秸稈227 kg)的處理產(chǎn)量最高，為330 kg；每667 m2還田量1/2量(還田秸稈340 kg)的處理產(chǎn)量次之，為312 kg；而全量秸稈還田的增產(chǎn)效果最差，每667 m2小麥產(chǎn)量為265 kg。因此,在本試驗(yàn)條件下，以水稻秸稈還田量為1/3量時對土壤肥力的提升和小麥產(chǎn)量的增產(chǎn)效果最佳。即在兩年秸稈全量還田后，小麥產(chǎn)量隨秸稈還田量的增加呈先增加后減少的趨勢，而在全量還田的情況下，小麥產(chǎn)量反而降低，表明適量的秸稈還田較沒有秸稈還田和過量的秸稈還田有顯著的增產(chǎn)效果，這可能是在該肥力下適量秸稈還田使得秸稈腐熟較快，其腐熟后的養(yǎng)分釋放使得土壤在小麥生長后期有較高的肥力供給，從而促進(jìn)產(chǎn)量的提高；而過量的秸稈還田，引起土壤中C/N過高，造成秸稈腐熟慢，在腐熟的過程中出現(xiàn)和作物爭肥、小麥產(chǎn)量下降現(xiàn)象[11]。

3.3 秸稈還田對小麥基本苗的影響

大量的秸稈還田造成小麥出苗率下降，其原因可能是秸稈還田量過大，種子易落入秸稈中，影響出苗，從而使小麥減產(chǎn)。