摘 要：【目的】研究干旱區(qū)不同秸稈還田方式與覆膜處理對農(nóng)田土壤水分和養(yǎng)分含量及春玉米產(chǎn)量和水分利用效率的影響，分析不同秸稈還田方式的農(nóng)田培肥和增產(chǎn)效應，篩選西北旱區(qū)綠色高效的秸稈資源化利用方式，為旱區(qū)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供科技支撐。

【方法】于2019～2020年在甘肅省會寧縣設計大田試驗，設置秸稈不還田+無膜（CK）、秸稈粉碎還田（SS）、秸稈發(fā)酵還田（FS）、秸稈不還田+覆膜（MK）、秸稈粉碎還田+覆膜（MS）和秸稈發(fā)酵還田+覆膜（MFS）6個處理，測定不同秸稈還田與覆膜處理下土壤水分含量、貯水量和耗水量、土壤碳氮磷鉀、作物水分利用效率、干物質(zhì)累積量和產(chǎn)量。

【結果】2種覆膜處理下，秸稈還田可使全生育期耕層貯水量增加7.33%～16.29%，水分利用效率提高10.73%～19.25%，其中，秸稈發(fā)酵還田的耕層貯水量和水分利用效率較秸稈粉碎還田平均增加了6.39%和7.38%。覆膜處理可進一步提高土壤貯水量和水分利用率，增幅分別為10.62%～16.29%、13.88%～18.87%；并增加了土壤養(yǎng)分含量，其中土壤有機碳、全氮、堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別增加0.70%～8.03%、1.63%～8.01%、7.75%～13.86%、9.19%～40.48%和4.06%～10.62%。與秸稈還田或覆膜相比，秸稈還田結合覆膜處理的干物質(zhì)量和產(chǎn)量分別增加3.10%～15.35%、11.02%～17.08%，1.84%～12.81%、8.94%～14.83%；其中秸稈發(fā)酵還田增加最多，平均為12.04%和10.08%。

【結論】秸稈還田和覆膜通過調(diào)控土壤水分和養(yǎng)分，提升了土壤供水供肥能力，進而促進作物干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量的同步增長。其中秸稈發(fā)酵還田（MFS）效果優(yōu)于粉碎還田（MS），有利于春玉米抗旱、增肥、增效和高產(chǎn)。

關鍵詞：秸稈還田；覆膜；土壤水分；土壤養(yǎng)分；產(chǎn)量；秸稈發(fā)酵

中圖分類號：S513 ""文獻標志碼：A ""文章編號：1001-4330（2024）08-1896-11

收稿日期（Received）：2024-01-11

基金項目：新疆維吾爾自治區(qū)重點研發(fā)專項（2021B02002-2）；甘肅省重點研發(fā)計劃項目（20YF8WA110）；白銀市科技計劃項目（2018-2-10N）

作者簡介：牛婷婷（1985-），女，甘肅會寧人，高級農(nóng)藝師，碩士，研究方向為旱區(qū)高效農(nóng)作制度與作物栽培，（E-mail）334297962@qq.com

通訊作者：馬明生（1983-），男，甘肅人，副研究員，研究方向為旱地高效農(nóng)作制與栽培生理，（E-mail）mamingsh@163.com

張軍高（1987-），男，甘肅天水人，助理研究員，碩士，研究方向為作物抗逆調(diào)控，（E-mail）1102985032@qq.com

0 引 言

【研究意義】甘肅省會寧縣是典型的旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，該區(qū)光照資源充足、土層深厚，是重要的旱作玉米生產(chǎn)基地。然而，降水季節(jié)分布不均、春秋季溫度較低、可利用水資源有限、土壤肥力（尤其是有機質(zhì)含量）低下等因素限制了該地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平和高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力［1］。因此，進一步提高水資源利用率和耕地質(zhì)量成為該區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)和高質(zhì)量發(fā)展的有效途徑［2］。秸稈還田和地膜覆蓋可以協(xié)同實現(xiàn)農(nóng)田培肥和作物增產(chǎn)［3，4］。【前人研究進展】作物秸稈是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中重要的可再生生物質(zhì)資源，其含有豐富的氮磷鉀等營養(yǎng)元素，具有改善土壤理化結構、增強土壤保墑能力和協(xié)調(diào)水肥關系的功能［5，6］。秸稈還田能夠提高土壤水分利用率，進而促進作物生長，增加物質(zhì)積累，顯著提高作物產(chǎn)量和種植效益［7］。不同的秸稈還田方式對土壤理化性質(zhì)改善的效果有所差異［8］。小麥秸稈翻壓還田可以提高貯水量，降低耗水量，顯著提高產(chǎn)量和水分利用效率［9］；草木灰還田可以增加土壤硝銨態(tài)氮含量和脲酶活性［10］；小麥秸稈發(fā)酵還田增大了土壤孔隙度和水穩(wěn)性團聚體含量，降低了土壤容重和pH值［11］。但是，西北旱區(qū)土壤含水量少、春秋溫度低的特點，導致秸稈腐解速率較慢，且秸稈養(yǎng)分不能在玉米關鍵生育期充分釋放，碳氮資源不能被作物有效利用，還田效果不佳［12］?！颈狙芯壳腥朦c】旱區(qū)覆膜技術能夠提高土壤水分和溫度，改善作物生長環(huán)境，提高作物對水熱和養(yǎng)分資源的利用效率［13-14］。單一覆膜種植會加劇土壤脫水、脫肥［15］，對作物生長后期的產(chǎn)量形成產(chǎn)生不利影響。目前，西北旱區(qū)針對單一覆膜、單一秸稈還田的試驗研究較多，對不同秸稈還田方式，尤其是秸稈發(fā)酵還田與覆膜對旱作雨前春小麥農(nóng)田土壤水肥狀況及作物產(chǎn)量影響的研究鮮有報道。需研究秸稈還田和覆膜對旱作雨養(yǎng)農(nóng)田土壤理化性質(zhì)及春玉米產(chǎn)量的影響?！緮M解決的關鍵問題】于2019～2020年在甘肅省會寧縣進行大田試驗，系統(tǒng)研究覆膜種植下秸稈粉碎還田和秸稈發(fā)酵還田對農(nóng)田土壤貯水量、土壤養(yǎng)分含量以及玉米生長發(fā)育指標、籽粒產(chǎn)量和水分利用效率等的影響，分析不同秸稈還田方式的農(nóng)田培肥和增產(chǎn)效應，為篩選西北旱區(qū)綠色高效的秸稈資源化利用方式提供科技支撐。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2019～2020年在甘肅省會寧縣中部韓集鎮(zhèn)茍峴村（35°86’N，105°14’E，海拔1 810 m）進行，該區(qū)域屬中溫帶半干旱氣候，年均降水量300 mm左右，年均蒸發(fā)量1 800 mm，年均氣溫6.3℃，日照時數(shù)2 200 h，無霜期120 d。試驗地類型為川地，土壤類型為黃綿土，基礎肥力偏低。試驗地0～20 cm土層土壤基礎理化性質(zhì)為容重1.1 g/cm3、有機質(zhì)10.31 g/kg、全氮1.02 g/kg、堿解氮65.84 mg/kg、速效磷11.4 mg/kg、速效鉀116.15 mg/kg和pH值8.3。氣象數(shù)據(jù)來自中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)，2019年和2020年玉米生育期降雨量分別為355.8和425.0 mm，平均氣溫分別為17.1和17.2℃。供試玉米品種為吉祥1號，由甘肅省農(nóng)業(yè)科學院提供，試驗用復合肥由金正大生態(tài)工程集團股份有限公司生產(chǎn)（含N：26%，P2O5：16%，K2O：5%，總養(yǎng)分含量≥47%）。雨養(yǎng)無灌溉，其他農(nóng)事操作同當?shù)卮筇?。圖1

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

試驗于2019～2020年進行，種植體系為春小麥、春玉米雙序列輪作設計（序列1：春小麥-春玉米-春小麥，序列2：春玉米-春小麥-春玉米）。試驗采用二因素隨機區(qū)組設計，因素1為覆膜，設置雙壟溝覆膜和無膜兩種方式；因素2為秸稈還田方式，分別為秸稈不還田（K）、秸稈粉碎還田（S）和秸稈發(fā)酵還田（FS），共6個處理：秸稈不還田無膜（CK）、無膜+秸稈粉碎還田（SS）、無膜+秸稈發(fā)酵還田（FS）、覆膜+秸稈不還田（MK）、覆膜+秸稈粉碎還田（MS）和覆膜+秸稈發(fā)酵還田（MFS）。小區(qū)面積為每個處理40 m2（5 m×8 m），每個處理重復3次。秸稈粉碎還田是在小麥收獲后將秸稈全部粉碎后旋耕翻埋，粉碎長度約為5 cm，旋耕深度為25 cm。秸稈發(fā)酵還田是將風干小麥秸稈全量移出粉碎，加入1%的尿素，調(diào)解碳氮比至25∶1［16］，加入發(fā)酵劑，用水澆透，含水量控制在60%左右。堆成寬2 m、高1.5 m，長5 m的草堆，用草席覆蓋，進行發(fā)酵，待秸稈變成褐色或黑褐色，濕時用手握之柔軟有彈性時，進行風干后還田。秸稈粉碎還田量與秸稈發(fā)酵還田量一致，還田量為4 750 kg/hm 2。秸稈粉碎還田處理和秸稈不還田處理在施肥時增施與秸稈發(fā)酵還田調(diào)節(jié)碳氮比所用量相同的尿素。2019年在春小麥-春玉米-春小麥輪作序列下進行，2018年種植春小麥，2019年種植春玉米，4月26日覆膜種植玉米，9月27日收獲。2020年在春玉米-春小麥-春玉米輪作序列下進行，2019年種植春小麥，2020年種植春玉米，玉米播種日期為4月26日，9月25日收獲。兩年玉米種植密度為67 500株/hm2。播種前施入復合肥975 kg/hm2。拔節(jié)期和吐絲期分別追施氮肥（N）60 kg/hm2。

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 玉米干物質(zhì)

分別在苗期（V3）、拔節(jié)期（V6）、抽雄期（VT）、灌漿初期（R2）、乳熟期（R3）、生理成熟期（R6）進行取樣，每個處理隨機選擇5株玉米植株，將植株按莖、葉、穗分開，于105℃下殺青30 min，80℃下烘干至恒重，進行稱重，并計算花后單株干物質(zhì)積累量和花后單株干物質(zhì)貢獻率［17］。

花后單株干物質(zhì)積累量=成熟期單株干物質(zhì)積累量－抽雄期單株干物質(zhì)積累量；

花后單株干物質(zhì)貢獻率=花后單株干物質(zhì)積累量/成熟期單株干物質(zhì)積累量。

1.2.2.2 玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因素

每個小區(qū)選擇中間兩行收獲玉米，每個處理選擇10穗玉米考種，測定玉米穗行數(shù)、穗粒數(shù)，收獲后的所有玉米脫粒，測定含水率，并測定百粒重和小區(qū)產(chǎn)量，折合為14%水分計算單產(chǎn)（kg/hm2）。

1.2.2.3 土壤含水率和水分利用狀況

分別在播種前、9片葉展葉期（V9），抽雄期（VT）、乳熟期（R3）、生理成熟期（R6）和收獲后，采用土鉆法測定沿玉米種植行兩株之間2 m土層（每20 cm為一個層），取出后保存在密封袋中帶回實驗室測定土壤含水率。

土壤貯水量（mm）=土壤含水量×土層深度×土壤容重×10；

耗水量（mm）=播前200 cm土壤貯水量-收獲期200 cm土壤貯水量+生育期降雨量；

水分利用效率（kg/（hm2·mm））=玉米籽粒產(chǎn)量/耗水量。

1.2.2.4 土壤耕層養(yǎng)分

在玉米收獲后，每個小區(qū)采用5點取樣法取0～20 cm土樣，取混合樣帶回實驗室，放在陰涼通風處風干，研磨過篩后使用高溫外熱重鉻酸鉀氧化法測定有機質(zhì)，用凱氏定氮法測定土壤全氮，用堿解蒸餾法測定堿解氮，用鉬銻抗比色法測定速效磷，用火焰光度計法測定速效鉀。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2010統(tǒng)計和計算數(shù)據(jù)，采用Origin 2023作圖，采用SPSS 24.0進行方差分析，選擇LSD法進行多重比較，檢驗差異顯著性（Plt;0.05和0.01）。

2 結果與分析

2.1 不同處理下的土壤水分含量及水分利用效率

研究表明，各處理的土壤水分含量在時空動態(tài)變化方面呈現(xiàn)差異性，2020年春玉米生育時期內(nèi)土層含水量高于2019年，平均高出7.06%～16.19%。2年間80～200 cm土層土壤含水量均小于0～80 cm土層；各處理的土壤水分含量在VT時期時達到最高值；其中MFS處理的土壤水分含量最高，較其他處理在2019和2020年分別提高了4.58%～22.73%和8.36%～33.19%。圖2

秸稈還田方式對收獲后的土壤貯水量有極顯著影響（P＜0.01）。秸稈還田均能提高土壤貯水量，無膜處理下，秸稈還田處理的土壤貯水量在2019年和2020年分別增加了2.40%～9.62%和11.59%～16.26%，而覆膜處理下，增幅分別為6.54%～12.56%和14.15%～19.52%。春玉米生育期內(nèi)的耗水量與貯水量的變化表現(xiàn)出相反的趨勢，秸稈還田處理的耗水量均低于秸稈不還田處理，覆膜處理的耗水量低于無膜處理，2019年春玉米的耗水量低于2020年，降低幅度為5.88%～20.48%。

2個試驗年份的水分利用效率為25.56～40.86 kg/（mm·hm2）。年份、覆膜和秸稈還田均極顯著影響了水分利用效率（P＜0.01）。同一覆膜處理下，2個試驗年份的水分利用效率均表現(xiàn)為秸稈發(fā)酵還田＞秸稈粉碎還田＞秸稈不還田，秸稈發(fā)酵還田處理較粉碎還田處理和不還田處理平均增加了1.97%～5.62%。而相同還田處理下則表現(xiàn)為覆膜＞無膜。表1

2.2 不同處理下的土壤養(yǎng)分含量

研究表明，無膜處理下，秸稈還田使土壤有機碳含量在2019和2020年分別增加了8.46%～9.20%和11.74%～19.47%，而覆膜處理下，分別增加了18.84%～27.73%。相較兩種秸稈還田處理，秸稈發(fā)酵還田對土壤有機碳含量提升的貢獻最大，較秸稈粉碎還田處理平均增加了4.24%～5.95%。覆膜對土壤有機碳含量的影響

次于秸稈還田，較不覆膜處理平均增加了1.95%～13.34%。覆膜提高了土壤全氮含量，相較秸稈還田或覆膜處理，秸稈還田結合覆膜處理平均顯著增加了6.57%～6.87%和9.58%～13.70%。

秸稈還田處理中，MFS處理與MS處理、FS與SS處理的堿解氮含量差異達到顯著水平（Plt;0.05）。各處理的速效磷含量的差異在2019年較小，而在2020年差異增加。年份、年份與秸稈及年份與覆膜對堿解氮含量均有顯著影響。秸稈還田處理的速效鉀含量較不還田處理在無膜和覆膜處理下分別平均增加了9.61%～17.27%和16.55%～24.32%，而覆膜處理較無膜處理平均增加了3.66%～10.24%。表2

2.3 不同處理下的春玉米干物質(zhì)積累量

研究表明，隨著春玉米生育時期的推進，各處理的干物質(zhì)累積量逐漸增加，增速呈“慢-快-慢-快-慢”的趨勢。秸稈還田、覆膜極顯著影響了春玉米全生育期的干物質(zhì)積累（Plt;0.01），而二者的互作顯著影響了后期干物質(zhì)的積累（Plt;0.05）。同一覆膜處理下，秸稈還田可提高7.83%～17.67%的干物質(zhì)量，而同一秸稈還田處理下，覆膜可提高6.54%～9.39%的干物質(zhì)量。MFS處理的花后干物質(zhì)積累量最高，較其他處理在2019年和2020年分別高出9.91～38.97和7.09～47.44 g/株。圖3

2.4 不同處理下的春玉米產(chǎn)量及其構成因素

研究表明，秸稈與覆膜均對春玉米的穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重和產(chǎn)量有極顯著的影響（Plt;0.01），但秸稈與覆膜的互作效應不顯著。處理之間的穗行數(shù)和行粒數(shù)差異較小，但均表現(xiàn)為秸稈還田和覆膜提高了穗行數(shù)和行粒數(shù)。MFS處理的百粒重最高，較其他處理平均增加了2.30%～10.50%。

相同覆膜處理下，秸稈還田提高了春玉米產(chǎn)量，在2019年，SS和FS處理較CK處理提高了玉米產(chǎn)量5.11%、9.87%，MS處理和MFS處理較MK處理提高7.33%、9.49%，而在2020年分別提高了玉米產(chǎn)量10.61%、16.24%和8.94%、14.83%。相同還田處理下，覆膜較不覆膜處理在2019年和2020年分別提高了玉米產(chǎn)量4.26%～6.47%和7.02%～8.66%。2020年春玉米產(chǎn)量和2019年相比降低，降幅為0.51%～8.98%，其中CK處理的降幅最大，MFS處理的降幅最小。表3

3 討 論

3.1 秸稈還田與覆膜對土壤水分及水分利用效率的影響

水分是限制旱地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要因素，也是影響土壤結構變化的重要驅動力，直接影響作物生長發(fā)育［17］。秸稈還田和覆膜是提高土壤含水量的有效措施［18，19］。試驗中，覆膜處理0～200 cm土層土壤的播前與收獲后的貯水量均顯著高于無膜處理，是因為覆膜可以將土壤與空氣隔離，減少水分的蒸發(fā)和流失。土壤中貯水量增加的同時，作物生育期內(nèi)的耗水量卻減少，秸稈還田和覆膜可以有效改善土壤水環(huán)境，提供充足的水分供應給作物，從而提高作物的生長發(fā)育并降低耗水量。研究結果發(fā)現(xiàn)，覆膜與秸稈還田互作后，不僅可以改善土壤耕層含水量，同時利于土壤水分下滲，增加了深層土壤含水量，與覆膜提高的土壤水分含量及秸稈還田改善的土壤孔隙度有關［20］。此外，秸稈還田和覆膜可以有效收集并利用雨水，減少徑流，達到集水保水的雙重目的，進而提高水分利用效率［21］。在覆膜與秸稈還田互作處理中，秸稈發(fā)酵還田處理的土壤水分含量和水分利用效率在生育期間總體高于秸稈粉碎還田處理：一是由于秸稈發(fā)酵還田后在土壤中合成的腐殖質(zhì)是親水膠體，因而提高了持水量；二是因為發(fā)酵還田的秸稈腐解更加徹底，耕層土壤與秸稈接觸充分，有助于土壤團聚體的形成和穩(wěn)定，從而有效抑制土壤水分的蒸發(fā)，使保水優(yōu)勢轉為作物增產(chǎn)優(yōu)勢［22］；三是秸稈發(fā)酵還田與覆膜互作較秸稈粉碎還田增加了作物產(chǎn)量，且最大限度地減少作物生育期內(nèi)耗水量，實現(xiàn)較高地水分利用效率，使其更適合在干旱區(qū)提高作物產(chǎn)量［23］。

3.2 秸稈還田與覆膜對土壤養(yǎng)分含量的影響

秸稈還田后進入土壤發(fā)生腐解，創(chuàng)造適宜的微環(huán)境，可促進有機物分解和養(yǎng)分釋放，增加土壤微生物數(shù)量和活性，提高土壤中碳、氮、鉀、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，有利于作物生長和產(chǎn)量的提高［24］。在西北干旱地區(qū)，秸稈腐解受到溫度低、水分不足的影響，導致養(yǎng)分釋放緩慢，從而造成養(yǎng)分供給與作物生長的時間錯位，而地膜覆蓋可以促進土壤增溫增濕，但單一覆蓋也會導致作物生育后期的脫肥問題［25］。研究中，MS和MFS處理的土壤有機碳含量顯著高于SS處理和FS處理，表明地膜覆蓋有利于促進秸稈還田的腐解率［26］。秸稈還田與覆膜處理的土壤全氮含量均高于其他處理，是因為秸稈還田與覆膜可以減少氮肥的揮發(fā)損失和淋溶損失［27］。此外，土壤中堿解氮、速效磷和速效鉀的含量在秸稈還田和覆膜處理中也大幅增加，一方面秸稈本身含有的氮磷鉀養(yǎng)分的釋放，另一方面覆膜降低了氮磷鉀的揮發(fā)損耗。研究表明，秸稈發(fā)酵還田與覆膜處理的土壤養(yǎng)分含量顯著高于秸稈粉碎還田。原因一是發(fā)酵還田秸稈降解更加充分，能夠增加土壤有機碳含量，有效促進微生物的繁衍；二是發(fā)酵還田提高了土壤有機碳含量為土壤酶創(chuàng)造了良好的土壤生態(tài)環(huán)境條件，提高了土壤酶的活性，從而有利于土壤養(yǎng)分的活化和轉化［28］；三是秸稈發(fā)酵還田對養(yǎng)分釋放的速度更快，可以及時補充和均衡玉米生長發(fā)育過程中對養(yǎng)分的需求。

3.3 秸稈還田與覆膜對春玉米干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量的影響

干物質(zhì)是光合作用的產(chǎn)物［29］，其積累量與產(chǎn)量密切相關，相關研究表明花后光合產(chǎn)物對產(chǎn)量的貢獻率達到70％以上［30］。秸稈還田顯著提高了春玉米的干物質(zhì)積累［31］，而與覆膜互作后，干物質(zhì)積累量更多，與研究的結果一致。主要原因一是秸稈還田與覆膜可提高保水能力以及水分利用效率；二是秸稈還田為作物生長提供了充足的碳氮磷鉀等養(yǎng)分含量。

秸稈還田與地膜覆蓋相結合顯著促進玉米產(chǎn)量［32］，穗行數(shù)、行粒數(shù)和百粒重構成玉米產(chǎn)量的基礎，與單作處理相比，秸稈還田與覆膜處理的春玉米穗行數(shù)、行粒數(shù)和百粒重均增加，雖然穗行數(shù)和行粒數(shù)沒有達到顯著水平，但結果表明通過增加產(chǎn)量構成中的某個或某些因素均可增加作物產(chǎn)量。研究結果還表明，和秸稈粉碎還田相比，秸稈發(fā)酵還田能夠促進干物質(zhì)的積累，進而增加玉米產(chǎn)量。一方面發(fā)酵還田可以加速秸稈腐解速度，有效分解殘茬，促進有機質(zhì)的轉化；此外，通過提高土壤中有效養(yǎng)分含量，增加土壤中氮元素的儲存量，為玉米根系對養(yǎng)分吸收奠定基礎，從而促進作物對土壤中氮素的吸收效率［16］。另一方面秸稈發(fā)酵還田后翻入土壤可以提高土壤孔隙度，增加水分入滲能力并減少蒸發(fā)，提升了土壤蓄水保墑能力，有利于土壤微生物繁殖，進而促進玉米根系下扎，更好地協(xié)調(diào)土壤、根系和地上部的關系［33］，提高了玉米產(chǎn)量。秸稈還田與覆膜優(yōu)化利用了大氣和土壤中的水分條件，充足的水分供應促進了春玉米的生長發(fā)育，進而促進干物質(zhì)的積累，最終實現(xiàn)增產(chǎn)的目的［22］。

4 結 論

秸稈還田結合覆膜處理增強了秸稈還田培肥土壤與覆膜集水保水的良好效應，通過改善土壤中水分利用狀況，增加了作物收獲后9.35%～16.29%的土壤貯水量，減少2.25%～3.53%的耗水量，進一步提高了作物8.93%～11.14%的水分利用效率；并且通過加速秸稈還田的分解速率，促進秸稈養(yǎng)分向土壤中的釋放，提高土壤的供肥能力，增加5.59%～6.74%的作物產(chǎn)量。相較兩種還田處理，秸稈發(fā)酵還田的水分利用效率和作物產(chǎn)量較秸稈粉碎還田平均增加了5.55%和3.68%，因此在干旱區(qū)采用秸稈發(fā)酵還田結合覆膜技術（MFS）是一種最佳管理技術，可以緩解干旱條件下水資源短缺與高產(chǎn)、培肥地力與高產(chǎn)之間的矛盾。

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Effects of straw returning and plastic film mulching on soil physical and

chemical properties and spring maize yield in rain-fed upland farmland

NIU Tingting1，MA Mingsheng2， ZHANG Jungao3

（1.Huining Agricultural Technology Extension Center， Baiyin" Gansu 730700， China; 2.Institute of Dry Land Agriculture， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou 730070， China; 3.Scientific and Technological Achievements Transformation Center of Xinjiang Academy of Agricultural Sciences / The Pesticide Trial Production Center of Xinjiang Academy of Agricultural Sciences / Institute of Nuclear Technology and Biotechnology，Xinjiang Academy of Agricultural Sciences / Xinjiang Crop Chemical Control Engineering Technology Research Center / Key Laboratory of Desert-Oasis Crop Physiology， Ecology and Cultivation， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Urumqi 830091， China）

Abstract：【Objective】 Study the effects of different straw returning methods and plastic film mulching on soil water and nutrient contents， yield and water use efficiency of spring maize （Zea mays L.） in arid areas in order to find out the effects of different straw returning methods on fertility and yield， and to seek a green and efficient way of straw utilization in the hope of providing scientific and technological support for high-quality agricultural development in arid areas of Northwest China.

【Methods】 A field experiment was conducted in Huining County， Gansu Province from 2019 to 2020， six treatments were set up， namely straw returning to the field without plastic film （CK） ， straw comminution returning to the field （SS） ， straw fermenting returning to the field （FS） ， straw returning to the field without plastic film mulching （Mk） ， straw comminution returning to the field + plastic film mulching （MS） ， and straw fermenting returning to the field + plastic film mulching （MFS） ， soil water content， water storage and water consumption， soil carbon， nitrogen， phosphorus and potassium， crop water use efficiency， dry matter accumulation and yield were measured.

【Results】 Under the two treatments of plastic film mulching， the water storage and water use efficiency of plough layer increased by 7.33%-16.29% and 10.73%-19.25% ， respectively， the water storage and water use efficiency of plough layer increased by 6.39% and 7.38% compared with that of straw comminution. Plastic film mulching could further increase soil water storage and water use efficiency by 10.62%-16.29% and 13.88%-18.87%， respectively， and increase soil nutrient content， the contents of soil organic carbon， total nitrogen， available phosphorus and available potassium increased by 0.70%-8.03% ， 1.63%-8.01% ， 7.75%-13.86% ， 9.19%-40.48% and 4.06%-10.62% ， respectively. Compared with straw returning or film mulching， the dry matter quality and yield increased by 3.10%-15.35% ， 11.02%-17.08% ， 1.84%-12.81% ， 8.94%-14.83% ， respectively， the average was 12.04% and 10.08%.

【Conclusion】 Straw returning and plastic film mulching can improve soil water supply and fertilizer supply by regulating soil moisture and nutrients， and then promote the synchronous increase of crop dry matter accumulation and yield. The effect of MFS is better than that of MS， which was beneficial to the multiple objectives of drought resistance， fertilizer increase， efficiency increase and high yield of spring maize.

Key words：straw returning; plastic film mulching; soil moisture; soil nutrients; yield; straw fermentation

Fund projects：Key R amp; D Special Project of Xinjiang Uyghur Autonomous Region （2021B02002-2） ；Key R amp; D Program Project of Gansu Province （20YF8WA110）；Baiyin City Science and Technology Program Project（2018-2-10N）

Correspondence author：MA Mingsheng （1983-）， male， from Gansu，associate researcher， research direction： efficient farming system and cultivation physiology in dry land，（E-mail）mamingsh@163.com

ZHANG Jungao （1987-）， male， from Tianshui Gansu， assistant researcher， master's degree， research direction： crop stress resistance regulation technology，（E-mail）1102985032@qq.com