高光效栽培和秸稈還田對(duì)玉米產(chǎn)量及土壤理化性質(zhì)的影響

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(dá)到增產(chǎn)增效的目的，將收獲后的部分秸稈還田對(duì)改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤養(yǎng)分有極大的促進(jìn)作用。該研究通過對(duì)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(jī)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(duì)照提高了59.18%，說明秸稈還田有助于提高有機(jī)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(guān)鍵詞：高光效；秸稈還田；玉米；土壤理化性質(zhì)

中圖分類號(hào) S513 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 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(xué)者們也一直圍繞這種栽培方式開展提高玉米產(chǎn)量有關(guān)的育種技術(shù)、新肥料研制與配施技術(shù)以及水分管理技術(shù)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(xiàn)[1]。玉米是高光效C4植物，喜溫、光，按光溫條件計(jì)算，寧夏玉米產(chǎn)量可達(dá)30000～33000kg/hm2，而目前玉米平均產(chǎn)量只達(dá)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(fēng)、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(shù)，才能實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收。

秸稈還田技術(shù)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(duì)提高土壤有機(jī)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(jì)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(zhǎng)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(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)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(qiáng)烈，平均日照時(shí)數(shù)達(dá)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(yàn)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(fù)合發(fā)酵菌劑，配合尿素施用。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)處理，T1：對(duì)照，以農(nóng)戶常規(guī)種植為對(duì)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(shè)計(jì)，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(fù)，每個(gè)小區(qū)長(zhǎng)17.3m，寬5.5m，小區(qū)面積95.2m2，種10行玉米，試驗(yàn)地四周設(shè)計(jì)4行保護(hù)行。

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

1.4.1 土壤化學(xué)性質(zhì)的測(cè)量 pH值（水土比為5∶1）用PHS-25精密酸度計(jì)測(cè)量；全鹽使用DDS-11電導(dǎo)率儀測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化-硫酸亞鐵滴定法測(cè)定；全氮測(cè)量采用凱氏消解-蒸餾滴定法；堿解氮使用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；全磷測(cè)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(cè)量用1mol/L醋酸銨溶液浸提—火焰光度法。

1.4.2 生理指標(biāo)的測(cè)量 用CI-340手持光合測(cè)量?jī)x測(cè)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(gè)時(shí)間段測(cè)量2次，每次測(cè)量速度要快，才能保證各小區(qū)光強(qiáng)的相似性。測(cè)定部位為葉片中部。氣孔導(dǎo)度E值、葉片蒸騰速率C值、細(xì)胞間二氧化碳濃度IntCO2。

1.4.3 考種 產(chǎn)量測(cè)定采用測(cè)產(chǎn)計(jì)產(chǎn)，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)抽取15株玉米，測(cè)定它們的株高、莖粗、果穗長(zhǎng)、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(cè)量，莖粗用游標(biāo)卡尺，質(zhì)量用電子天平，籽粒含水量用水分儀測(cè)量。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析 對(duì)所測(cè)定的數(shù)據(jù)用Excel2003計(jì)算處理。方差分析由DPS7.05軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 高光效及秸稈還田對(duì)成熟期玉米光合指標(biāo)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(chǔ)促進(jìn)了作物氣孔張開程度，加快光合作用進(jìn)程，同時(shí)，也增加氣孔導(dǎo)度以及細(xì)胞間CO2濃度，在一定基礎(chǔ)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(qiáng)，糖類堆積，光合產(chǎn)物輸出緩慢，導(dǎo)致光合速率下降，營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)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(duì)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(jìn)土壤團(tuán)粒機(jī)構(gòu)的改善，將微團(tuán)聚體逐漸向大團(tuán)聚體過渡。

2.2 高光效及秸稈還田對(duì)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(jìn)程的加快而總體呈逐步上升的趨勢(shì)，玉米幼苗期促進(jìn)根系生長(zhǎng)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(duì)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(jìn)程中，對(duì)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(jìn)程呈先升高后降低的趨勢(shì)，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(jìn)莖稈健壯發(fā)育；葉片干物質(zhì)累積量總體隨著生育進(jìn)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(duì)于促進(jìn)葉片發(fā)育，進(jìn)一步為后期干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)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(jìn)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(duì)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(duì)玉米果穗發(fā)育的影響 表2可知：秸稈還田的穗長(zhǎng)最長(zhǎng)，為20.72cm，相比對(duì)照增加了17.85%；就穗粗而言秸稈還田比對(duì)照高出18.37%；高光效和秸稈還田穗行數(shù)相當(dāng)，都為16.33；高光效的穗粒數(shù)高于其他3個(gè)處理，為560.09，比對(duì)照高出26.12%；常規(guī)處理、高光效和秸稈還田3個(gè)處理的禿尖長(zhǎng)均小于對(duì)照處理，常規(guī)處理的禿尖長(zhǎng)最短，為2.83cm；秸稈還田的百粒重最大，比對(duì)照處理高出了46.88%。

2.4 高光效及秸稈還田對(duì)玉米產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益的影響 由表3可知，高光效及秸稈還田對(duì)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(duì)照處理增產(chǎn)了67.09%，但是相應(yīng)的秸稈還田處理投入值也最高，產(chǎn)投比為3.62，經(jīng)濟(jì)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(shù)投入值小，產(chǎn)投比最高，為5.30，經(jīng)濟(jì)效益最好。

2.5 高光效及秸稈還田對(duì)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(duì)照來說顯著降低了容重，有助于玉米根系靈活伸長(zhǎng)與穿插，進(jìn)而從土壤中獲取更多的營養(yǎng)物質(zhì)；同時(shí)，有助于保持土壤水分，田間持水量達(dá)到18.75，相比對(duì)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(dòng)，改良土壤結(jié)構(gòu)，使土壤疏松，促進(jìn)玉米作物根系的發(fā)育。機(jī)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(duì)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(zhǎng)奠定良好的土壤基礎(chǔ)。

表5可得：通過實(shí)驗(yàn)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(duì)照和常規(guī)處理降低土壤pH，同時(shí)，秸稈還田降低土壤全鹽含量，相比對(duì)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(jī)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(jī)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(dá)到了二級(jí)稍豐水平，相比對(duì)照提高59.18%，主要由于秸稈中含有大量的新鮮有機(jī)物料，在歸還于農(nóng)田之后，經(jīng)過一段時(shí)間的腐解作用，就可以轉(zhuǎn)化成有機(jī)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(duì)照增加了33.33%，全磷表現(xiàn)為相同趨勢(shì)，秸稈還田全磷含量達(dá)到三級(jí)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(jìn)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(yīng)高等特點(diǎn)，秸稈還田技術(shù)可以補(bǔ)充土壤養(yǎng)分、促進(jìn)微生物活動(dòng)、減少化肥使用量以及改善生態(tài)環(huán)境。

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（責(zé)編：張宏民）endprint