張鑫+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0～100 cm土層土壤貯水量、水分利用效率、玉米生長發(fā)育及產量的影響。試驗結果表明，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%。當秸稈還田量為9 000 kg/hm2時，能夠顯著提高該地區(qū)的玉米產量和水分利用率。

關鍵詞：玉米；秸稈還田；水分利用效率；產量

中圖分類號： S275.3 文獻標識碼：A 文章編號：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

我國年產生秸稈約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，盡管年產大量秸稈，但秸稈還田沒有得到有效地推廣應用。近年來隨著農村生活水平不斷提高，大量的農作物秸稈被就地焚燒，既浪費了資源，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，優(yōu)化農田生態(tài)環(huán)境[3-5]。秸稈還田是秸稈資源利用的主要方式，是促進農業(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程中，能夠促進土壤微粒的團聚，有效改善土壤結構，增強通氣與保水能力。研究表明秸稈還田與氮肥配施能夠提高作物產量[8-11]。本研究通過探討同一施肥水平下不同秸稈還田量對玉米產量和水分利用效率的影響，既保證玉米產量，又合理利用資源、改善土壤環(huán)境，為促進該地區(qū)農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2010年在遼寧省清原縣北三家鄉(xiāng)押虎溝進行，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氣候。供試土壤類型為草甸土，試驗土壤基礎地力為pH 5.2，有機質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 試驗設計

試驗設4個處理組，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3次重復，單個試驗小區(qū)面積為66.55 m2，小區(qū)隨機排列。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，每個小區(qū)隨機取5個點，混合制樣，樣品混合均勻后烘干法測定土壤水分含量。收獲期田間小區(qū)取樣，每個小區(qū)取樣株10株，測定株高以及與產量相關的性狀。

土壤貯水量的計算公式：

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為作物籽粒產量（kg/hm2）

2 結果與分析

2.1 不同量秸稈還田對土壤貯水量的影響

玉米生育期不同量秸稈還田處理對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。從播前到苗期，受少量降雨入滲補充的影響，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，該時期降雨較少，植物生長又消耗大量的土壤水分，土壤貯水量呈下降趨勢，各處理0～100 cm土層土壤貯水量無明顯差異。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，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 不同量秸稈還田對玉米產量及產量性狀的影響

不同量秸稈還田對玉米產量及產量性狀的影響見表1。從表1可以看出，秸稈還田處理的產量均顯著高于CK，分別增加了4.21%、7.50%和4.73%，其中MS處理產量最高，達到8 704.66 kg/hm2。從產量構成因素看，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；秸稈還田處理穗長值相近，均略高于CK；穗行數(shù)、行粒數(shù)各處理無明顯差異，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%?？梢娊斩掃€田處理主要是通過提高子粒飽滿度、增加粒重達到增產的效果。

2.3 不同量秸稈還田對水分利用效率的影響

不同量秸稈還田處理對水分利用效率的影響見表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 結論與討論

秸稈還田可以形成有良好團聚體結構的土壤，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質，改良土壤結構[12-14]。本研究結果表明，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），當秸稈還田量達到9 000 kg/hm2時，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，通過秸稈還田的保墑、增墑和擴蓄增容作用[18，19]，提高了0～100 cm土層土壤貯水量。

前人研究結果表明，秸稈還田配施氮肥可以提高作物產量[20-24]。本研究進一步證實了前人的研究成果，秸稈還田配施氮肥增加了作物產量。試驗表明，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量。隨著秸稈還田量的增加，玉米產量較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，土壤礦質養(yǎng)分和土壤有機質養(yǎng)分的分解利用加快，這樣就保證了玉米生長發(fā)育所需養(yǎng)分的供應，使得作物產量增加。

本試驗區(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量。最適秸稈還田量約為9 000 kg/hm2，可見，秸稈還田配施氮肥不僅改良了土壤結構，提高了土壤貯水量，而且在增加作物產量的同時，實現(xiàn)了資源的優(yōu)化利用、生態(tài)環(huán)境的改善，從而可促進農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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