吳東升

摘 要：玉米高光效栽培通過調(diào)整栽培行向、栽培株行距等方式最大程度的利用了光熱資源，達到增產(chǎn)增效的目的，將收獲后的部分秸稈還田對改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤養(yǎng)分有極大的促進作用。該研究通過對玉米高光效栽培和秸稈還田研究，結(jié)果表明：高光效及秸稈還田能顯著提升玉米產(chǎn)量，秸稈還田收獲后土壤有機質(zhì)含量相比種植前提高了198.47%，秸稈還田處理速效鉀的含量相比對照提高了59.18%，說明秸稈還田有助于提高有機質(zhì)含量，有效改善土壤結(jié)構(gòu)，增加肥力，為作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)提供良好的土壤條件。

關鍵詞：高光效；秸稈還田；玉米；土壤理化性質(zhì)

中圖分類號 S513 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）17-0036-04

多年來寧夏的玉米種植一直沿用傳統(tǒng)的0.5～0.6m 壟距和無規(guī)律壟向的栽培方式，學者們也一直圍繞這種栽培方式開展提高玉米產(chǎn)量有關的育種技術、新肥料研制與配施技術以及水分管理技術等方面的研究工作，并取得了許多成果，為玉米產(chǎn)量的不斷提高做出了重大貢獻[1]。玉米是高光效C4植物，喜溫、光，按光溫條件計算，寧夏玉米產(chǎn)量可達30000～33000kg/hm2，而目前玉米平均產(chǎn)量只達到光溫條件生產(chǎn)產(chǎn)量的1/3左右，平均產(chǎn)量徘徊在8250～9750kg/hm2。研究表明，玉米目前的栽培方式存在著植株相互遮陰，群體內(nèi)部通風、透光不好，病蟲害發(fā)生頻率高等問題，這些影響作物產(chǎn)量的因素還沒有得到解決。根據(jù)寧夏的土壤肥力、水資源量、品種性狀、肥料以及管理等方面的條件，繼續(xù)穩(wěn)定增產(chǎn)的難度較大[2-5]。只有通過新型種植模式，挖掘提高光能利用率的技術，才能實現(xiàn)增產(chǎn)增收。

秸稈還田技術可以大面積以地養(yǎng)地，是低耗持續(xù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，對提高土壤有機質(zhì)的含量和質(zhì)量，改善土壤的物理性狀，培肥土壤，增加土壤微生物活性，提高農(nóng)作物增產(chǎn)的潛力，防止農(nóng)田土壤沙化和改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境有重要的作用[6-8]。秸稈還田是秸稈肥料化利用最主要的途徑，也是農(nóng)作物秸稈最經(jīng)濟可行、最易于推廣操作的綜合利用方式，有利于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。在我國主要農(nóng)區(qū)秸稈還田，雖然在還田的數(shù)量、方式和方法不同，但都能取得較好的增產(chǎn)效果，都有改良土壤、培肥地力的作用，覆蓋還田還有蓄水保墑、調(diào)節(jié)地溫、抑制雜草生長等作用[9-12]，廢棄的秸稈是寶貴的可再生資源，但是這些秸稈一直處于利用率很低的狀況。為此，本研究通過玉米高光效栽培和秸稈還田結(jié)合的方式，以期為玉米的高產(chǎn)及土壤的可持續(xù)利用提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況 試驗基地位于寧夏平羅縣，該區(qū)域?qū)俅箨懶詺夂?，日照充足，溫差大，蒸發(fā)強烈，平均日照時數(shù)達3008h，年均蒸發(fā)量1755mm，年均氣溫2.8～16.0℃，年均降水量為173mm，無霜期為171d，土壤為次生鹽化土。

1.2 試驗材料 供試玉米品種為“登海608”，秸稈腐熟劑為自主開發(fā)的秸稈復合發(fā)酵菌劑，配合尿素施用。

1.3 試驗設計 試驗共設3個處理，T1：對照，以農(nóng)戶常規(guī)種植為對照（非秸稈還田+非高光效）；T2：高光效處理，采用利于通光通氣的寬窄行設計，寬行行距70cm，窄行行距40cm，株距20cm；T3：秸稈還田處理，采用高光效+秸稈還田共同處理。每處理3次重復，每個小區(qū)長17.3m，寬5.5m，小區(qū)面積95.2m2，種10行玉米，試驗地四周設計4行保護行。

1.4 測定指標及方法 土壤物理性質(zhì)的測定：含水量、土壤容重、田間持水量、飽和含水量用環(huán)刀法測定。

1.4.1 土壤化學性質(zhì)的測量 pH值（水土比為5∶1）用PHS-25精密酸度計測量；全鹽使用DDS-11電導率儀測定；土壤有機質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化-硫酸亞鐵滴定法測定；全氮測量采用凱氏消解-蒸餾滴定法；堿解氮使用堿解擴散法測定；全磷測量用NaOH熔融—鉬銻抗銻抗比色，有效磷用0.5mol/L NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法；速鉀測量用1mol/L醋酸銨溶液浸提—火焰光度法。

1.4.2 生理指標的測量 用CI-340手持光合測量儀測定植株凈光合速率（Pn），在晴朗、光照充足一天內(nèi)9：30—11：00、13：00—14：00兩個時間段測量2次，每次測量速度要快，才能保證各小區(qū)光強的相似性。測定部位為葉片中部。氣孔導度E值、葉片蒸騰速率C值、細胞間二氧化碳濃度IntCO2。

1.4.3 考種 產(chǎn)量測定采用測產(chǎn)計產(chǎn)，每個小區(qū)隨機抽取15株玉米，測定它們的株高、莖粗、果穗長、果穗粗、穗行數(shù)、穗粒數(shù)、禿尖、籽粒鮮重、百粒重（鮮）、百粒重（干）。株高用卷尺測量，莖粗用游標卡尺，質(zhì)量用電子天平，籽粒含水量用水分儀測量。

1.5 統(tǒng)計分析 對所測定的數(shù)據(jù)用Excel2003計算處理。方差分析由DPS7.05軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 高光效及秸稈還田對成熟期玉米光合指標的影響 從表1可以看出，高光效及秸稈還田顯著提高了玉米凈光合速率，充足的光照田間以及良好的土壤基礎促進了作物氣孔張開程度，加快光合作用進程，同時，也增加氣孔導度以及細胞間CO2濃度，在一定基礎上提高光合產(chǎn)物形成。再者，充足的光源更有利于葉綠素合成所需的N、Mg、Fe、Mn、P等礦質(zhì)元素的吸收利用，反之少光條件下使葉片淀粉水解加強，糖類堆積，光合產(chǎn)物輸出緩慢，導致光合速率下降，營養(yǎng)物質(zhì)的運輸效率也因缺光降低。秸稈還田處理葉片蒸騰速率較大，這是由于土壤質(zhì)地良好，葉片從土壤中所獲的水分也越多，蒸騰量自然越大。水分利用率WUE在秸稈還田處理下表現(xiàn)為最大狀態(tài)，相比對照增加了157.14%，說明該處理有助于增加土壤保水保墑的能力，主要由于秸稈在腐解過程中，促進土壤團粒機構(gòu)的改善，將微團聚體逐漸向大團聚體過渡。

2.2 高光效及秸稈還田對干物質(zhì)積累的影響 由圖1可知，根系中干物質(zhì)所占百分比隨著生育進程的加快而總體呈逐步上升的趨勢，玉米幼苗期促進根系生長發(fā)育顯得尤為重要；秸稈還田干物質(zhì)積累量明顯高于對照，平均提高了16.7%左右，而高光效相比常規(guī)處理變化不大，主要由于高光效集中表現(xiàn)在葉片光合作用進程中，對葉片養(yǎng)分的積累起到積極作用；莖部養(yǎng)分積累表現(xiàn)在秸稈還田處理上，玉米莖干物質(zhì)百分比總體上隨著生育進程呈先升高后降低的趨勢，在大叭口期莖中干物質(zhì)占到了60%，拔節(jié)期植株通過從土壤中獲取養(yǎng)分而迅速促進莖稈健壯發(fā)育；葉片干物質(zhì)累積量總體隨著生育進程而逐步降低，在灌漿期前期合成的干物質(zhì)開始轉(zhuǎn)入籽粒中，苗期供足氮、鎂、鐵、錳、鋅等營養(yǎng)元素對于促進葉片發(fā)育，進一步為后期干物質(zhì)轉(zhuǎn)運到籽粒創(chuàng)造前提條件，同樣也是重要的生產(chǎn)手段，葉片干物質(zhì)積累增加主要表現(xiàn)在播種120d后，高光效處理下植株葉片累較多的光合產(chǎn)物，進一步將營養(yǎng)物質(zhì)輸送至籽粒器官中，為后期作物高產(chǎn)創(chuàng)造良好條件；籽粒在播種100d開始形成，秸稈還田處理下籽粒干物質(zhì)積累較快，明顯高于對照，高光效處理與常規(guī)處理變化不大。endprint

2.3 高光效及秸稈還田對玉米果穗發(fā)育的影響 表2可知：秸稈還田的穗長最長，為20.72cm，相比對照增加了17.85%；就穗粗而言秸稈還田比對照高出18.37%；高光效和秸稈還田穗行數(shù)相當，都為16.33；高光效的穗粒數(shù)高于其他3個處理，為560.09，比對照高出26.12%；常規(guī)處理、高光效和秸稈還田3個處理的禿尖長均小于對照處理，常規(guī)處理的禿尖長最短，為2.83cm；秸稈還田的百粒重最大，比對照處理高出了46.88%。

2.4 高光效及秸稈還田對玉米產(chǎn)量與經(jīng)濟效益的影響 由表3可知，高光效及秸稈還田對玉米產(chǎn)量有顯著的增產(chǎn)效果，其中秸稈還田處理的產(chǎn)量最高，為18983.4kg/hm2，較對照處理增產(chǎn)了67.09%，但是相應的秸稈還田處理投入值也最高，產(chǎn)投比為3.62，經(jīng)濟效益不佳；高光效的產(chǎn)量與秸稈還田的產(chǎn)量相差不大，都有顯著提高產(chǎn)量的效果，但是高光效技術投入值小，產(chǎn)投比最高，為5.30，經(jīng)濟效益最好。

2.5 高光效及秸稈還田對收獲后土壤理化性質(zhì)的影響 表4可得：高光效處理相比常規(guī)處理來說，容重變化不大，秸稈還田相比對照來說顯著降低了容重，有助于玉米根系靈活伸長與穿插，進而從土壤中獲取更多的營養(yǎng)物質(zhì)；同時，有助于保持土壤水分，田間持水量達到18.75，相比對照增加了21.20%，此外，秸稈還田增加土壤孔隙度，有助于好養(yǎng)微生物活動，改良土壤結(jié)構(gòu)，使土壤疏松，促進玉米作物根系的發(fā)育。機械組成方面，土壤質(zhì)地以粉粒壤土為主，粉粒含量高于砂粒與粘粒，通氣透水、保水保溫性能都較好，是較理想的農(nóng)業(yè)土壤，秸稈還田增加了粉粒含量，相比對照增加了25.13%，因此，秸稈還田更好的改善土壤環(huán)境，為作物生長奠定良好的土壤基礎。

表5可得：通過實驗室常規(guī)方法分析0～40cm土層混合樣，結(jié)果顯示：土壤pH>8，為堿性土壤，并且高光效以及秸稈還田相比對照和常規(guī)處理降低土壤pH，同時，秸稈還田降低土壤全鹽含量，相比對照降低了26.92%；高光效處理相比常規(guī)處理變化不大，秸稈還田收獲后土壤有機質(zhì)含量相比種植前提高了198.47%，說明秸稈還田有助于提高有機質(zhì)含量，并且增幅較大，可有效改善土壤結(jié)構(gòu)，增加肥力，為作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)提供良好的土壤條件；此外，高光效處理相比常規(guī)處理增加了土壤堿解氮以及有效磷、速效鉀含量，但增幅不大，秸稈還田處理顯著增加了速效鉀的含量，達到了二級稍豐水平，相比對照提高59.18%，主要由于秸稈中含有大量的新鮮有機物料，在歸還于農(nóng)田之后，經(jīng)過一段時間的腐解作用，就可以轉(zhuǎn)化成有機質(zhì)和速效養(yǎng)分；高光效處理下全氮含量相比常規(guī)處理變化不大，秸稈還田相比對照增加了33.33%，全磷表現(xiàn)為相同趨勢，秸稈還田全磷含量達到三級中等水平。

3 結(jié)論

玉米高光效及秸稈生物還田能顯著促進農(nóng)業(yè)節(jié)本、增產(chǎn)、增效，高光效種植具有產(chǎn)量高、成本低、效應高等特點，秸稈還田技術可以補充土壤養(yǎng)分、促進微生物活動、減少化肥使用量以及改善生態(tài)環(huán)境。

參考文獻

[1]劉遠和.玉米高光效休耕輪作土壤含水量和光分布特征[J].農(nóng)業(yè)工程，2014，4（4）：162-166.

[2]郝宇佳，張含思，張磊，等.高光效休耕玉米輪作技術對土壤的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2015（8）：1829-1831.

[3]郝宇佳，張含思，張磊，等.高光效玉米休耕輪作對比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)應用技術研究[J].山西農(nóng)業(yè)科學，2015（4）：419-421.

[4]李哲帥.玉米高光效新型栽培技術示范效果分析[J].農(nóng)業(yè)與技術，2016，36（9）：92-93.

[5]李懷慶，劉英杰，周高飛，等.玉米高光效保護性耕作栽培技術[J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2011（9）：10-11.

[6]孟龍.玉米秸稈還田技術的推廣應用[J].農(nóng)機使用與維修，2014（8）：49-49.

[7]崔新衛(wèi)，張楊珠，吳金水，等.秸稈還田對土壤質(zhì)量與作物生長的影響研究進展[J].土壤通報，2014，45（6）：001527-1532.

[8]高飛，崔增團，孫淑梅，等.甘肅中東部旱區(qū)秸稈還田量對土壤水分、玉米生物性狀及產(chǎn)量的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2016，34（5）：74-78.

[9]李世忠，馮海東，解倩，等.寧夏引黃灌區(qū)土壤物理性狀對玉米秸稈還田的響應[J].農(nóng)業(yè)科學研究，2017（2）.

[10]趙亞麗，薛志偉，郭海斌，等.耕作方式與秸稈還田對冬小麥-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2014，47（17）：3359-3371.

[11]慕平，張恩和，王漢寧，等.不同年限全量玉米秸稈還田對玉米生長發(fā)育及土壤理化性狀的影響[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2012，20（3）：291-296.

[12]周懷平，解文艷，關春林，等.長期秸稈還田對旱地玉米產(chǎn)量、效益及水分利用的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，2013，19（2）：321-330.

（責編：張宏民）endprint