免耕秸稈覆蓋對(duì)大豆田土壤含水量的影響

張敬濤 劉婧琦 趙桂范 蓋志佳 蔡麗君 張偉 郭偉 李春華 劉秀芝 鄭海燕 孟凡祥 張茂明 李?yuàn)W翔 李敏 柴麗麗 徐寶臣

摘要：試驗(yàn)采用微區(qū)定位方法，研究免耕栽培條件下不同秸稈覆蓋量對(duì)大豆田土壤含水量的影響。結(jié)果表明：隨著秸稈覆蓋量的增加，不同生育時(shí)期各處理不同土層的土壤含水量變化均呈增加趨勢(shì)，0%、30%、60%、100%秸稈覆蓋免耕處理平均土壤含水量均顯著高于常規(guī)壟作處理，平均增幅0.99%～3.77%，其中以100%秸稈覆蓋處理保水效果最佳；秸稈覆蓋后，免耕大豆在前期表層土壤水分富集現(xiàn)象顯著，不同秸稈覆蓋處理5 cm土層土壤含水量在播種至出苗期分別較常規(guī)壟作處理增加4.81%～9.43%。因此，秸稈覆蓋地表還田應(yīng)因地而異，干旱區(qū)適宜，而低濕易澇區(qū)則不適宜應(yīng)用秸稈覆蓋地表還田技術(shù)。

關(guān)鍵詞：免耕；秸稈覆蓋；大豆；土壤含水量

中圖分類號(hào)：S359.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 論文編號(hào)：cias15030018

0 引言

黑龍江省地處世界上最珍貴的黑土、草甸土帶。但近年來(lái)，長(zhǎng)期犁耕造成風(fēng)蝕、水蝕及土壤養(yǎng)分下降等現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。免耕條件下秸稈覆蓋是當(dāng)前乃至今后農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上秸稈資源利用的最主要方式之一，是促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)性生產(chǎn)發(fā)展的有效措施。

目前關(guān)于秸稈覆蓋對(duì)土壤性狀、作物生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的研究較多。實(shí)行免耕，秸稈覆蓋，具有保護(hù)農(nóng)田、減少揚(yáng)塵、抗旱節(jié)水、培肥地力、提高單產(chǎn)、降低成本、增加收入等多種功效，可降低農(nóng)田揚(yáng)塵60%以上，減少地表徑流量50%～60%、減少土壤流失80%左右、增加土壤含水量，提高水分利用效率，同時(shí)大量作物秸稈、殘茬覆蓋農(nóng)田，秸稈、殘茬腐爛后，年增加土壤有機(jī)質(zhì)含量可達(dá)0.01～0.06個(gè)百分點(diǎn)，增產(chǎn)幅度5%-15%。覆蓋措施成本低廉，又能抑制土壤水分的無(wú)效蒸發(fā)，提高作物的水分利用效率。秸稈覆蓋后土壤0～30 cm土壤含水率比常規(guī)耕作高1～5個(gè)百分點(diǎn)。另有研究結(jié)果認(rèn)為，免耕秸稈覆蓋和傳統(tǒng)耕作秸稈覆蓋土壤貯水少，但水分利用效率較高n。一。前人對(duì)小麥、玉米等農(nóng)作物土壤水分變化研究較多，而對(duì)高緯度地區(qū)免耕栽培條件下秸稈覆蓋對(duì)玉米大豆輪作耕作土壤水分變化研究較少。筆者研究免耕栽培條件下不同玉米秸稈覆蓋量的土壤水分變化規(guī)律，旨在為窄行免耕栽培大豆農(nóng)田水管理技術(shù)研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

試驗(yàn)于2013—2014年在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院佳木斯分院試驗(yàn)地進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤為粘質(zhì)草甸土。試驗(yàn)采用微區(qū)定位方法，定位試驗(yàn)始于2010年。

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理，隨機(jī)排列，3次重復(fù)。各處理為：①45 cm行距，平播，0%秸稈覆蓋量；②45 cm行距，平播，30%秸稈覆蓋量；③45 cm行距，平播，60%秸稈覆蓋量；④45 cm行距，平播，100%秸稈覆蓋量；⑤70 cm壟作，0%秸稈覆蓋量。小區(qū)行長(zhǎng)6 m，行距0.45 m，9行區(qū)，小區(qū)面積24.3 m²。施肥量：N 45 kg/rm²，P₂O₅75 kg/tm²，K₂O 60 kg/hm²。5月5日播種，品種選用‘佳2329-26，土壤封閉化學(xué)除草，生育期間免耕管理。

秸稈處理：2013年大豆秸稈還田，2014年玉米秸稈還田，按秸稈干重的0%、30%、60%、100%秸稈覆蓋還田。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目和方法

1.2.1 測(cè)定時(shí)期在播種前、苗期（Ve）、花期（R1）、鼓粒期（R5）進(jìn)行測(cè)定。土壤水分每處理取3點(diǎn)，每點(diǎn)分4層，即5、10、20、30 cm取樣測(cè)定土壤含水量，取樣后的土樣采用烘干法測(cè)定。

1.2.2 測(cè)定方法新鮮土樣水分的測(cè)定：將盛有新鮮土樣的大型鋁盒在分析天平上稱重，精確至0.01 g。將鋁蓋傾斜放在鋁盒上，置于已預(yù)熱至（105±2）℃的恒溫干燥箱中烘6～8 h（一般樣品烘6 h，含水量較多、質(zhì)地黏重的樣品烘8 h）。取出，蓋好，在干燥器中冷卻至室溫（約30 min），立即稱重，精確至0.01 g。將烘干后鋁盒及土樣質(zhì)量除以烘干前鋁盒及土樣質(zhì)量來(lái)計(jì)算新鮮土樣水分含量。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

應(yīng)用Excel 2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 播前不同秸稈覆蓋處理對(duì)土壤含水量的影響

4月28日大豆播種前調(diào)查結(jié)果顯示（圖1），隨著秸稈覆蓋量的增加，各處理不同土層的土壤含水量變化均呈增加趨勢(shì)，其中，以各處理表層5 cm土壤含水量差異最大，且秸稈覆蓋的免耕處理顯著高于常規(guī)壟作處理，即免耕0%、30%、60%、100%秸稈覆蓋處理5 cm土層土壤含水量較分別壟作高5.27%、6.28%、6.66%、8.27%其次是處理10 cm土層，各處理土壤含水量較分別較常規(guī)壟作高0.81%、1.24%、1.65%、2.74%120 cm和30 cm土層各處理間土壤含水量差異相對(duì)較小。

2.2 出苗期不同秸稈覆蓋處理對(duì)土壤含水量的影響

圖2可見(jiàn)，隨著秸稈覆蓋量的增加，各處理不同土層的土壤含水量變化與播種前規(guī)律相似，仍以表層5 cm各處理間土壤水分差異較大，且免耕0%、30%、60%、100%秸稈覆蓋處理土壤含水量顯著高于常規(guī)壟作處理，各處理分別較常規(guī)壟作處理高4.81%、6.1%、8.43%、9.43%其次是處理10、20、30 cm土層各處理間土壤含水量差異較小。

2.3 初花期不同秸稈覆蓋處理對(duì)土壤含水量的影響

大豆初花期土壤水分調(diào)查結(jié)果，與播種前和苗期相比，各處理不同土層間土壤含水量差異變小，尤其表層5 cm表現(xiàn)更為明顯，但秸稈覆蓋的免耕處理土壤含水量仍顯著高于常規(guī)壟作處理，即免耕0%、30%、60%、100%秸稈覆蓋處理0～30 cm平均土壤含水量分別為11.57%、12.35%、12.62%、13.09%，分別較常規(guī)壟作處理高0.99%、1.77%、2.04%、2.51%。其中，以100%秸稈覆蓋處理平均土壤含水量較高，這為大豆花期生長(zhǎng)提供良好的水分保障（圖3）。

2.4 鼓粒期不同秸稈覆蓋處理對(duì)土壤含水量的影響

隨著生育時(shí)期推進(jìn)，大豆冠層越來(lái)越繁茂，一方面繁茂的冠層影響各處理土壤水分蒸發(fā)量下降，也導(dǎo)致大豆群體葉片的蒸騰作用加強(qiáng)，這使各處理不同土層間水分差異相對(duì)生育前期逐漸變?。▓D4）。分析0～30 cm土層平均土壤含水量，0%、30%、60%、100%秸稈覆蓋處理土壤含水量分別為9.49%、9.55%、10.33%、10.60%，分別較常規(guī)壟作處理高1.45%、1.51%、2.29%、2.56%。免耕秸稈覆蓋處理在大豆開(kāi)花到鼓粒期始終保持各土層相對(duì)較高的土壤含水量，為大豆產(chǎn)量形成奠定了良好基礎(chǔ)。

3 結(jié)論與討論

（1）隨著免耕秸稈覆蓋量的增加，土壤保水效果增強(qiáng)。播種前、苗期、開(kāi)花期和鼓粒期0%、30%、60%、100%處理秸稈覆蓋0～30 cm土壤平均含水量分別較常規(guī)壟作處理增加1.51%～3.27%、2.05%～3.77%、0.99%～2.51%、1.45%～2.56%，證明秸稈覆蓋的免耕栽培具有很好的土壤保水、儲(chǔ)水效果，這為免耕大豆保苗及后期的生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量形成提供良好的水分保障，研究結(jié)果與寧夏南部半干旱區(qū)作物播前一定秸稈覆蓋量處理有較好的保水效果的結(jié)果基本一致。

（2）由于秸稈覆蓋，免耕大豆在前期存在表層土壤水分富集現(xiàn)象顯著。即播種前、苗期、開(kāi)花期和鼓粒期0%、30%、60%、100%處理秸稈覆蓋5 cm土層土壤含水量分別較常規(guī)壟作處理增加5.27%～7.25%、4.81%～9.43%、2.51%～5.40%、3.02%～6.16%，這在干旱區(qū)域或年份利于大豆出苗，但在黑龍江省東部低濕易澇區(qū)春澇年份，由于地表秸稈阻礙土壤水分散失，影響作物播種，因此，在低濕易澇區(qū)不宜采用全量秸稈地表還田。

（3）免耕秸稈覆蓋對(duì)表層土壤水分含量影響較大，在作物播種期可以減少表層水分蒸發(fā)，顯著增加表層土壤含水量，但隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，秸稈覆蓋的效果逐漸減弱。