不同耕作方式與覆蓋物對(duì)稻田土壤養(yǎng)分的影響

吳安軍，鄭華斌，陳立軍，李迪秦，唐啟源

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，湖南 長沙 410128；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南 長沙 410128）

長江流域地區(qū)既是中國的稻谷主產(chǎn)區(qū)，也是養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)，對(duì)玉米的需求量旺盛，但玉米的主產(chǎn)區(qū)在北方，因此長期以來主要靠從北方產(chǎn)區(qū)調(diào)入[1-3]，近年來由于需求和灌溉、以及運(yùn)輸費(fèi)用等綜合因素的影響，稻區(qū)玉米面積逐年擴(kuò)大，玉米產(chǎn)量不斷提高。而且，南方勞動(dòng)力日趨緊張，研究適應(yīng)于南方稻區(qū)的輕省高效栽培技術(shù)，已經(jīng)成為發(fā)展南方稻區(qū)玉米面積和提高總產(chǎn)量的重要任務(wù)。

大量研究表明，免耕與覆蓋既能減少勞動(dòng)力的投入，又對(duì)作物生長及其環(huán)境產(chǎn)生重要作用。免耕能迅速改善土壤的理化性狀，提高土壤的供肥、保肥能力[4]；覆蓋可以調(diào)節(jié)土壤的溫度[5-7]，在作物生育期具有改善作物生長所需要的農(nóng)田小氣候的作用[8-12]，且具有防止生態(tài)惡化、保護(hù)環(huán)境的功能[13]，近年在我國得到迅速推廣。因此，結(jié)合中國南方雙季稻區(qū)高溫多雨的特點(diǎn)，研究和明確不同耕作方式與覆蓋物對(duì)土壤養(yǎng)分的影響，有利于指導(dǎo)南方稻區(qū)進(jìn)行玉米輕省高效栽培、實(shí)現(xiàn)稻田玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在湖南省醴陵市白兔潭鎮(zhèn)覓溪村稻田進(jìn)行，試驗(yàn)田土壤為沖積土，地勢平坦，地力均勻，其土壤基本肥力為土壤容重1.163 g/cm3,有機(jī)質(zhì)13.31 g/kg，速效氮156.98 mg/kg，速效磷 64.27 mg/kg，速效鉀430.82 mg/kg，pH值5.63，屬高肥力的河泥沙沖積土。

1.2 供試品種

供試品種兩季均采用山東省萊州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的雜交種登海11號(hào)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在春玉米季和秋玉米季進(jìn)行，兩季試驗(yàn)均采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)不同的耕作方式（CT為翻耕、NT為免耕），不同覆蓋物（A為空白、B為地膜、C為秸桿覆蓋3 000 kg/hm2、D為秸桿覆蓋6 000 kg/hm2），3次重復(fù)，共計(jì)24個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為60 m2。各處理小區(qū)施純氮、純磷和純鉀用量分別為225、37.5、225 kg/hm2。

春、秋玉米均采用打孔直播，即覆地膜后打孔再播種，覆蓋細(xì)土3～4 cm，每穴播2～3粒，行距65 cm。春玉米于3月10號(hào)播種，播種密度為5.25萬株/hm2；秋玉米于7月22號(hào)播種，播種密度為6.75萬株/hm2。3葉期開始間苗，4葉期每蔸定苗1株。水分管理和病蟲害防治按高產(chǎn)栽培進(jìn)行。

1.4 測定項(xiàng)目與方法

玉米收獲后分 0～5 cm、5～10 cm 和 10～20 cm 3層采取土樣，放入室內(nèi)自然風(fēng)干，過篩，測定土壤養(yǎng)分，包括pH值、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀含量。pH值用電位法（水浸法）測定，有機(jī)質(zhì)用水合熱重絡(luò)酸鉀氧化-比色法，堿解氮用堿解擴(kuò)散法，速效磷用Olsen法，速效鉀用NH4OAc浸提-火焰光度法進(jìn)行測定[14]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和DPS11.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

表1 耕作方式和覆蓋物對(duì)春玉米收獲后土壤酸堿度和土壤速效氮、磷、鉀含量的影響

2 結(jié)果與分析

2.1 耕作方式和覆蓋物對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響

2.1.1 有機(jī)質(zhì) 由表1可知，春玉米季，地膜覆蓋增加了土壤的有機(jī)質(zhì)含量，0～20 cm免耕和翻耕分別比對(duì)照高16.7%、16.6%，翻耕地膜覆蓋增加了0～5 cm的有機(jī)質(zhì)，免耕地膜覆蓋增加了5～10 cm、10～20 cm的有機(jī)質(zhì)。稻草覆蓋3 000 kg/hm2增加了土壤的有機(jī)質(zhì)含量，0～20 cm免耕和翻耕分別比對(duì)照高21.0%、12.1%，土層有機(jī)質(zhì)變化與地膜覆蓋規(guī)律一致。稻草覆蓋6 000 kg/hm2同樣增加了土壤的有機(jī)質(zhì)含量，0～20 cm免耕和翻耕分別比對(duì)照高7.4%、0.4%，有機(jī)質(zhì)的表層富集明顯，0～5 cm、5～10 cm都比對(duì)照高，10～20 cm則比對(duì)照低。

由表2可知，秋玉米季，地膜覆蓋減低了土壤的有機(jī)質(zhì)含量，0～20 cm免耕和翻耕分別比對(duì)照低15.0%、6.9%。稻草覆蓋3 000 kg/hm2減低了土壤的有機(jī)質(zhì)含量，0～20 cm免耕和翻耕分別比對(duì)照高19.6%、4.3%。但稻草覆蓋6 000 kg/hm2增加了土壤的有機(jī)質(zhì)含量，0～20 cm免耕和翻耕分別比對(duì)照高1.6%、0.3%。

2.1.2 堿解氮 由表1可知，春玉米季，地膜覆蓋減低了土壤的堿解氮含量，0～20 cm免耕和翻耕分別比對(duì)照低0.3%、0.2%。稻草覆蓋能明顯增加土壤堿解氮的含量，但隨著稻草覆蓋量的增加，堿解氮增加量減少，稻草覆蓋3 000 kg/hm2，0～20 cm免耕和翻耕分別比對(duì)照高69.0%、50.0%，稻草覆蓋6 000 kg/hm2，0～20 cm免耕和翻耕分別比對(duì)照只高0.2%、1.6%。

由表2可知，秋玉米季，地膜覆蓋增加了土壤的堿解氮含量，0～20 cm免耕和翻耕分別比對(duì)照低4.6%、10.0%。稻草覆蓋 3 000 kg/hm2，0～20 cm 免耕和翻耕分別比對(duì)照低2.5%、3.0%，稻草覆蓋6 000 kg/hm2，0～20 cm免耕比對(duì)照低8.9%，而翻耕比對(duì)照高2.9%。

表2 耕作方式和覆蓋物對(duì)秋玉米收獲后土壤酸堿度和土壤速效氮、磷、鉀含量的影響

2.1.3 速效磷 由表1可知，春玉米季，翻耕能增加耕作層速效磷的含量，0～20 cm地膜、稻草覆蓋3 000、6 000 kg/hm2分別比對(duì)照高 26.4%、28.3%、44.3%。免耕下，地膜覆蓋、稻草覆蓋3 000 kg/hm2減低了6.2%、2.1%，稻草覆蓋6 000 kg/hm2增加了6.1%。，不管免耕還是翻耕，稻草覆蓋表現(xiàn)出隨稻草覆蓋量的增加而增加。

由表2可知，秋玉米季，翻耕能增加耕作層速效磷的含量，0～20 cm地膜、稻草覆蓋3 000、6 000 kg/hm2分別比對(duì)照高30.5%、2.4%、20.1%。免耕下，與對(duì)照相比，地膜覆蓋、稻草覆蓋3 000、6 000 kg/hm2減低了8.0%、11.8%、25.3%。

2.1.4 速效鉀 由表1可知，春玉米季，地膜覆蓋減低了土壤的速效鉀含量，0～20 cm免耕和翻耕分別比對(duì)照低2.7%、17.0%。免耕稻草覆蓋能明顯增加土壤速效鉀的含量，但隨著稻草覆蓋量的增加而增加，稻草覆蓋 3 000、6 000 kg/hm2，0～20 cm 免耕和翻耕分別比對(duì)照高28.5%、60.6%，而翻耕則正相反，稻草覆蓋 3 000、6 000 kg/hm2，0～20 cm 免耕和翻耕分別比對(duì)照只高31.4%、13.7%。

由表2可知，秋玉米季，翻耕能減低了土層速效鉀的含量，0～20 cm地膜、稻草覆蓋3 000、6 000 kg/hm2分別比對(duì)照高40.9%、10.1%、16.4%。免耕下，與對(duì)照相比，地膜覆蓋、稻草覆蓋3 000、6 000 kg/hm2增加了35.4%、87.3%、24.9%。

2.2 耕作方式與覆蓋物對(duì)土壤酸堿度的影響

由表1可知，不論免耕和翻耕，春玉米季地膜覆蓋處理的0～5 cm土層pH值比對(duì)照要高，稻草覆蓋3 000 kg/hm2處理的0～20 cm pH值比對(duì)照要低，而稻草覆蓋6 000 kg/hm2處理的0～20 cm土層pH值則比對(duì)照要高。稻草覆蓋的矛盾，有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

表2是秋玉米季的結(jié)果，不論免耕和翻耕，地膜覆蓋0～5cm土層pH值比對(duì)照要低，與春玉米季相反；稻草覆蓋3 000 kg/hm2處理的0～20 cm土層pH值比對(duì)照要低，覆蓋6 000 kg/hm2處理的則比對(duì)照pH值要高，與春玉米季表現(xiàn)一致。

3 討論與結(jié)論

作物秸稈本身含有各種營養(yǎng)元素和豐富的有機(jī)質(zhì)，是土壤養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)的主要補(bǔ)給源。據(jù)測算，每100 kg干稻草腐解后可為土壤提供有機(jī)質(zhì)22 kg、氮 0.60 kg、磷 0.044 kg、鉀 1.99 kg 和豐富的微量元素，作物秸稈進(jìn)入土壤并參與土壤生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，這是保持土壤自然肥力的重要因素。

張錫洲研究[15]表明在免耕覆蓋下，0～15 cm的耕層增加了土壤有機(jī)質(zhì)（SOM）的含量。長期秸稈覆蓋免耕可增加土壤氮素的含量，提高磷素的有效性，減輕磷素的固定。張樹梅試驗(yàn)[16]指出，0～10 cm表土的全氮含量以免耕覆蓋高于常規(guī)耕作，0～15 cm土層速效磷含量隨著免耕年限的增加而逐漸增加，但15～30 cm土層速效磷含量則略有下降，甚至有時(shí)會(huì)出現(xiàn)負(fù)增長；免耕覆蓋0～20 cm土層的速效鉀的含量明顯高于常規(guī)耕作。這與秸稈分解大量的鉀有關(guān)。秸稈覆蓋能增加土壤氮、磷含量，尤其是有機(jī)質(zhì)和速效鉀的含量，改善土壤結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，既可為作物生長提供養(yǎng)分來源，有利于土壤水分的保蓄，既可提高產(chǎn)量，又有利于培肥地力[17]。

地膜覆蓋由于顯著影響土壤水、熱狀況，必然會(huì)影響到土壤養(yǎng)分的有效性。覆膜能提高地溫，保持適宜的水分和氣體環(huán)境，促進(jìn)微生物的活動(dòng)，從而加速了有機(jī)質(zhì)的分解和土壤的礦化，把不可給態(tài)的氮、磷、鉀轉(zhuǎn)化成速效態(tài)，為作物的生長提供了較多的速效養(yǎng)分[18]。

但汪景寬等[19]研究了地膜覆蓋對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的影響，指出覆膜降低了有機(jī)物料的腐解殘留率，使土壤有機(jī)質(zhì)數(shù)量下降，品質(zhì)惡化。張繼宏等[20-21]在遼寧省黃土性母質(zhì)發(fā)育的壤質(zhì)棕壤上研究了覆膜栽培和不覆膜栽培條件下，有機(jī)肥及有機(jī)肥與化肥配合施用時(shí)土壤氮素的轉(zhuǎn)化狀況，以及對(duì)玉米生物量積累的影響，結(jié)果表明覆膜玉米比不覆膜增產(chǎn)30%～50%，是以消耗地力為代價(jià)的，尤以耗氮為甚。陳麗芳等[22]經(jīng)過17 a的耕作，無論是施有機(jī)肥還是磷肥均能顯著增加土壤中速效磷以及全磷的含量；覆膜栽培與裸地栽培比較結(jié)果，覆膜對(duì)于土壤中速效磷以及全磷含量的變化影響不大。

稻草覆蓋有明顯的土壤培肥效應(yīng)，且速效養(yǎng)分有富集趨勢；地膜覆蓋處理加快了土壤有機(jī)質(zhì)的分解和磷的礦化。免耕與翻耕下不同覆蓋物措施由于影響了地表的覆蓋狀況以及土壤結(jié)構(gòu)，從而影響著土壤的水分、溫度狀況，進(jìn)一步影響了土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化。本試驗(yàn)結(jié)果表明，稻草覆蓋有明顯的土壤培肥效應(yīng)，不僅明顯增加了土壤有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分含量，且速效養(yǎng)分有在土壤表層富集的趨勢，有利于作物的生長發(fā)育。地膜覆蓋加快了土壤有機(jī)質(zhì)的分解及速效養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和釋放，尤其明顯增加了速效磷的含量，這一結(jié)果與陳麗芳等[22]的報(bào)道是一致的。

翻耕有利于增加速效養(yǎng)分的含量。翻耕對(duì)土壤速效養(yǎng)分的影響要大于免耕，翻耕的速效氮、磷、鉀比免耕高 4.22%～7.16%、4.84%～33.78%、0.73%～19.41%，但有機(jī)質(zhì)含量在春秋玉米季表現(xiàn)不一，春玉米季翻耕高于免耕6.07%，秋玉米季免耕則高于翻耕1.54%。

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