李利利

(平?jīng)鍪修r(nóng)業(yè)科學(xué)院,甘肅平?jīng)?744000)

近年來(lái)，全膜雙壟溝播玉米在旱作農(nóng)業(yè)區(qū)的大面積推廣應(yīng)用，連年種植，大部分耕地有機(jī)質(zhì)投入不足，造成土壤有機(jī)質(zhì)含量降低，土壤理化性質(zhì)變劣，土壤肥力下降，影響了玉米增產(chǎn)潛力開(kāi)發(fā)，為此提高作物產(chǎn)量和水分生產(chǎn)率已成為旱作農(nóng)業(yè)區(qū)研究的重要內(nèi)容[1]。實(shí)施秸稈還田能改善土壤理化性狀，補(bǔ)充土壤養(yǎng)分，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量及非侵蝕性團(tuán)粒，改進(jìn)土壤滲水性，是作物生產(chǎn)中節(jié)水保墑、增加作物產(chǎn)量和提高水分利用率的有效措施[2-3]。農(nóng)作物秸稈還田可以增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力和作物產(chǎn)量[4-5]。全膜雙壟溝播膜下還田技術(shù)模式，就是將秸稈呈帶狀還于玉米非種植行之間，上面覆膜，此種還田模式將秸稈還田帶和種植帶進(jìn)行有效分離，避免了秸稈腐解期與作物生長(zhǎng)期同時(shí)同位而造成的爭(zhēng)水、爭(zhēng)養(yǎng)分矛盾。筆者研究全膜雙壟溝播玉米秸稈膜下帶狀還田模式對(duì)土壤水分、玉米生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響，以期為采用全膜雙壟溝播技術(shù)進(jìn)行秸稈還田提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況試驗(yàn)于2014年3—10月在平?jīng)鍪修r(nóng)業(yè)科學(xué)院高平試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行(107°30′E，35°16′N),海拔1 254 m，年均氣溫8 ℃，年均蒸發(fā)量1 384 mm，無(wú)霜期172 d，>10 ℃的積溫2 800 ℃持續(xù)150 d，正常年份年降水量540 mm。有限的降雨年度分配不均、季節(jié)分配不均，春旱嚴(yán)重，影響作物正常出苗，有的甚至不能播種。4—5月是夏播作物生長(zhǎng)需水的關(guān)鍵期，但降水少，不能滿足作物對(duì)水分需求。7—9月降雨集中，占全年降水的60%以上，且以暴雨為主，地表徑流嚴(yán)重，自然降雨不能被充分利用，屬甘肅省隴東地區(qū)典型的旱作農(nóng)業(yè)區(qū)。供試土壤為黑壚土類，肥力中等，前茬作物為玉米。

1.2試驗(yàn)材料供試玉米品種為長(zhǎng)城706。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)設(shè)6個(gè)處理(表1)，3次重復(fù)，小區(qū)面積40 m2(8 m×5 m)，小區(qū)間距50 cm，隨機(jī)區(qū)組排列。每小區(qū)播種5壟10行，株距35 cm，播種密度5.7萬(wàn)株/hm2，秸稈翻壓時(shí)間3月26日，秸稈還田全量3 750 kg/hm2，秸稈還田半量1 875 kg/hm2，施肥量為N 90 kg/hm2，P2O575 kg/hm2，全部肥料在春季整地時(shí)作為基肥一次性施入。秸稈被粉碎機(jī)打碎成5 cm左右，按不同處理要求人工翻埋25 cm左右土層。

1.4測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1土壤水分。在玉米播種期和收獲期測(cè)定不同處理0～100 cm土層含水量，在壟溝作物生長(zhǎng)區(qū)取樣，采用烘干法測(cè)定。

土壤耗水量ET(mm)=播種期貯水量(mm)-收獲期貯水量+玉米全生育期降雨量(mm)

水分利用效率(WUE)(kg/m3)=單位面積產(chǎn)量(kg/hm2)/[10×全生育期耗水量(mm)]。

1.4.2產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)性狀。每小區(qū)在中間2行隨機(jī)選取10株，用以考查玉米相關(guān)經(jīng)濟(jì)性狀，全區(qū)收獲進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，折算大田實(shí)際產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1全膜雙壟溝播秸稈還田對(duì)玉米農(nóng)藝性狀的影響由表2可知，秸稈地表覆蓋2 cm處理各個(gè)農(nóng)藝性狀顯著低于其他處理，株高降低62.34～72.00 cm，莖粗減少0.33～0.42 cm，穗長(zhǎng)減少1.38～2.44 cm，穗行數(shù)減少0.54～1.40，行粒數(shù)減少4.10～5.10,百粒重降低7.05～10.69 g。全膜雙壟溝播秸稈還田的株高、莖粗和穗行數(shù)較不還田呈降低趨勢(shì)，由此可知，全膜雙壟溝播秸稈還田處理對(duì)株高和莖粗的影響較大，在一定程度上會(huì)阻礙株高和莖粗的增長(zhǎng)。

表2 不同處理對(duì)玉米農(nóng)藝性狀的影響

2.2全膜雙壟溝播秸稈還田對(duì)玉米經(jīng)濟(jì)性狀的影響由表3可知，秸稈地表覆蓋2 cm處理籽粒產(chǎn)量、生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)系數(shù)顯著低于其他處理，表明覆膜對(duì)玉米產(chǎn)量的增產(chǎn)效果較秸稈地表覆蓋明顯。方差分析結(jié)果表明，全膜雙壟溝播玉米秸稈還田與不還田玉米產(chǎn)量差異不顯著。非種植帶全量5 cm和2 cm秸稈還田較不還田籽粒產(chǎn)量減產(chǎn)幅度最大，為845～948 kg/hm2，生物產(chǎn)量顯著下降，經(jīng)濟(jì)系數(shù)差異不顯著。而整區(qū)秸稈還田全量5 cm和非種植帶半量5 cm還田處理較不還田處理產(chǎn)量減產(chǎn)不明顯，這與秸稈還田后，秸稈在土壤中分布密度較小且還田量小，與玉米爭(zhēng)奪養(yǎng)分和水分少有關(guān)。

表3 不同處理對(duì)玉米籽粒產(chǎn)量的影響

注：同列不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(P<0.05)

Note：Different lowercases in the same column stand for significant differences between different treatments at 0.05 level

2.3全膜雙壟溝播秸稈還田對(duì)0～100cm土層水分利用效率的影響秸稈翻壓還田28 d至播種期，相同降雨和蒸發(fā)條件下，由于秸稈在腐爛過(guò)程中消耗大量的水分，全膜雙壟溝播玉米膜下帶狀秸稈還田較不還田土壤有降低趨勢(shì)，貯水量減少了4.32～13.60 mm，但貯水量減少不顯著。玉米拔節(jié)期至玉米灌漿初期是玉米生育期內(nèi)需水較多的時(shí)期，是玉米營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)同期發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期，也是玉米需水關(guān)鍵期[6]。至收獲期，玉米膜下還田各處理貯水量較不還田有明顯的恢復(fù)，說(shuō)明全膜雙壟溝播秸稈膜下帶狀還田減少了土壤水分的無(wú)效蒸發(fā)，玉米生長(zhǎng)期將全部降水1/3集中在作物種植區(qū)，加之玉米生長(zhǎng)后期，秸稈腐解緩慢，對(duì)土壤水分有部分的歸還補(bǔ)償作用，明顯增加了收獲期0～100 cm土層貯水量。

方差分析結(jié)果表明，全膜雙壟溝播玉米秸稈還田不同處理對(duì)水分利用效率、0～100 cm土層耗水量的影響差異不顯著，但水分利用效率顯著高于地表覆蓋2 cm處理。全膜雙壟溝播玉米秸稈還田處理與不還田處理間水分利用效率差異不顯著，非種植帶全量2 cm處理有降低水分利用效率的趨勢(shì)，可能是由于在秸稈還田初期，秸稈的腐解需要一定的水分，秸稈相同還田量下，2 cm較5 cm的秸稈與土壤接觸面積大，需水量更大，造成水分生產(chǎn)率下降。隨著玉米逐漸進(jìn)入生長(zhǎng)后期，秸稈腐解過(guò)程中秸稈自身的水分和前期吸收的土壤水分開(kāi)始?xì)w還到土壤中，起到一個(gè)后期補(bǔ)償?shù)淖饔肹7]。

表4不同處理對(duì)0～100cm土層水分利用效率的影響

Table4Effectsofdifferenttreatmentsonwaterutilizationefficiencyin0-100cmsoillayer

處理Treatments0～100cm土層貯水量Mreservoircapacityin0-100cmmm播種期收獲期0～100cm土層耗水量Waterconsu?mptionin0-100cmmm水分利用效率Wateruseefficiencykg/m3①(CK)299．32a307．70ab457．62a2．79a②311．20a290．50b468．58a1．48b③287．57a301．51ab452．06a2．83a④285．94a326．24a449．27a2．80a⑤323．36a310．13ab479．23a2．50a⑥295．00a307．94ab453．06a2．74a

注：同列不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(P<0.05)

Note：Different lowercases in the same column stand for significant differences between different treatments at 0.05 level

3 結(jié)論與討論

該研究結(jié)果表明，秸稈還田初期對(duì)作物生長(zhǎng)水分的競(jìng)爭(zhēng)會(huì)影響玉米前期的生長(zhǎng)，影響玉米的農(nóng)藝性狀，尤其是玉米的株高和莖粗，從而進(jìn)一步影響產(chǎn)量和生物產(chǎn)量形成。秸稈還田是一個(gè)相對(duì)漫長(zhǎng)的過(guò)程，改善土壤的理化性質(zhì)也需要較長(zhǎng)時(shí)間，采用全膜雙壟溝播栽培技術(shù)結(jié)合秸稈還田技術(shù)，對(duì)當(dāng)季玉米產(chǎn)量影響不大[8-9]。在甘肅半干旱區(qū)采用全膜雙壟溝播連續(xù)多年還田對(duì)作物生長(zhǎng)、土壤水熱、養(yǎng)分狀況的影響還有待進(jìn)一步研究。

[1] 牛芬菊,張雷,李小燕,等.旱地全膜雙壟溝播玉米秸稈還田對(duì)玉米生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)究,2014,32(3):161-165,188.

[2] 武志杰,張海軍,許廣山,等.玉米秸稈還田培肥土壤的效果[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2002,13(5):539-542.

[3] 陳尚洪,朱鐘麟,吳婕,等.紫色土丘陵區(qū)秸稈還田的腐解特征及對(duì)土壤肥力的影響[J].水土保持學(xué)報(bào)，2006,20(6):141-144.

[4] 朱玉芹,岳玉蘭.玉米秸稈還田培肥地力研究綜述[J].玉米科學(xué),2004,12(3):106-108.

[5] 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.

[6] 楊松,陳強(qiáng),劉俊林,等.超噸糧田中玉米植株性狀與穗粒重的關(guān)系[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),1994,9(3):112-116.

[7] 張雷，牛芬菊，李小燕,等.旱地全膜雙壟溝播秋覆膜對(duì)玉米產(chǎn)量和水分利用率的影響[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010,26(22):142-145.

[8] 徐文強(qiáng),楊祁峰,牛芬菊,等.秸稈還田與覆膜對(duì)土壤理化特性及玉米生長(zhǎng)發(fā)育的影響[J].玉米科學(xué),2013,21(3):87-93，99.

[9] 徐國(guó)偉,常二華,蔡建.秸稈還田的效應(yīng)及影響因素[J].耕作與栽培,2005(1):6-9.