耕作方式與秸稈還田對(duì)土壤肥力的影響

陳麗 馬賢超 田寶庚

摘要 [目的]探討不同耕作方式與秸稈還田對(duì)土壤肥力影響。[方法]利用揚(yáng)州大學(xué)連續(xù)定位的稻麥兩熟保護(hù)性耕作試驗(yàn)平臺(tái)為主要技術(shù)，試驗(yàn)共設(shè)置6個(gè)處理（連續(xù)免耕秸稈覆蓋、輪耕1、輪耕2、翻耕秸稈全量還田、少耕秸稈半量還田、翻耕秸稈不還田）。[結(jié)果]秸稈還田，特別是翻耕秸稈全量還田（CTS）有助于提高土壤耕層有機(jī)質(zhì)的含量，但土壤有機(jī)質(zhì)含量受秸稈還田量的多少和翻耕程度影響不大。與其他處理相比，少耕（MTS）和翻耕秸稈還田（CTS）處理均能提高土壤全氮含量。[結(jié)論]連續(xù)免耕秸稈覆蓋處理顯著提高了土壤表層的堿解氮、速效磷、速效鉀含量。一定程度的秸稈還田也有助于土壤養(yǎng)分的提高。

關(guān)鍵詞 耕作方式;秸稈還田;土壤肥力;影響

中圖分類(lèi)號(hào) S158文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2019）10-0064-03

Abstract [Objective] The research aimed to explore the effects of different tillage methods and straw returning on soil fertility.[Method]Using Yangzhou Universitys continuously positioned rice and wheat twocrop conservation tillage test platform as the main technology，the experiment set up six treatments （notillage and straw mulching，rotation tillage 1，rotation tillage 2，convention tillage and full straw returning，minimum tillage and half straw returning and the convention tillage）.[Result]The straw returning to the field，especially the convention tillage and convention tillage and full straw returning （CTS），could improve the organic matter content of the soil，but the soil organic matter content was affected by the straw returning amount.The amount and the degree of tillage had little effect.Compared with other treatments，both minimum tillage （MTS） and tillage and straw returning （CTS） treatment could increase soil total nitrogen content.[Conclusion]Continuous notill straw mulching treatment significantly increased the content of alkali nitrogen，available phosphorus and available potassium in the soil surface.A certain degree of straw returning also contributes to the improvement of soil nutrients.

Key words Tillage methods;Straw returning;Soil fertility;Effect

保護(hù)性耕作最早起源于美國(guó)20世紀(jì)30年代，至今已有80多年的歷史[1]。美國(guó)保護(hù)性耕作信息中心將秸稈殘茬覆蓋至少30% 的耕作方式稱(chēng)為保護(hù)性耕作，如免耕、帶狀耕作、覆蓋耕作等[2]，對(duì)界定保護(hù)性耕作提出了一個(gè)量化指標(biāo)。2002 年，我國(guó)農(nóng)業(yè)部將保護(hù)性耕作定義為盡可能地對(duì)農(nóng)田減少耕作，只要保證種子發(fā)芽，并將農(nóng)作物秸稈及殘茬覆蓋地表，以減少風(fēng)蝕、水蝕的侵害，提高土壤和抗旱能力的一項(xiàng)先進(jìn)的農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)[3]。隨著研究的不斷深入，其內(nèi)涵也在不斷更新，目前綜合國(guó)內(nèi)外的研究認(rèn)為保護(hù)性耕作是能保護(hù)土壤結(jié)構(gòu)，改善耕地環(huán)境，將經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)協(xié)同發(fā)展，利用少免耕、適當(dāng)密植及改造技術(shù)的較完善的可持續(xù)農(nóng)業(yè)技術(shù)配套措施[4]。

作物秸稈是指農(nóng)作物收獲后殘留的不能食用的莖葉等副產(chǎn)品，含有豐富的氮、磷、鉀及微量元素，能彌補(bǔ)磷鉀化肥的不足[5]。對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有很大的利用價(jià)值[6-7]。作物秸稈的高效利用成為發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)的重要方向。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，秸稈資源豐富，隨著農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)大量過(guò)剩的秸稈資源問(wèn)題日趨突出，近幾年來(lái)受到了政府的關(guān)注及重視[8]。伴隨著作物產(chǎn)量的提高，秸稈量也在不斷地增加，據(jù)調(diào)查，2000年全國(guó)秸稈資源總量為5.541億t[9]，2009年秸稈資源量達(dá)8.2億t[10]，但利用率卻不高，如何有效利用秸稈資源，杜絕環(huán)境污染成了一個(gè)問(wèn)題。而秸稈還田是解決秸稈浪費(fèi)的重要措施之一[6]，大量研究均表明，秸稈還田能改善土壤物理性狀、增加土壤肥力、提高作物產(chǎn)量，因此推廣秸稈還田技術(shù)[11]、優(yōu)化還田方式具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

土壤耕作的目的是為作物提供一個(gè)良好的生長(zhǎng)環(huán)境并較好地維持農(nóng)田的生產(chǎn)力，近幾年來(lái)以免耕為主要措施的保護(hù)性耕作大受歡迎。目前，關(guān)于免耕與秸稈還田對(duì)土壤質(zhì)量的影響研究較多，結(jié)果也大同小異，但對(duì)土壤肥力還缺乏長(zhǎng)期定位試驗(yàn)和一套總體的評(píng)價(jià)體系[12-15]，為此，筆者選擇揚(yáng)州大學(xué)試驗(yàn)田（稻麥兩熟區(qū)）進(jìn)行連續(xù)定位試驗(yàn)，目的是進(jìn)一步說(shuō)明免耕與秸稈還田對(duì)土壤肥力的影響，從而進(jìn)一步推廣正確的免耕與秸稈還田技術(shù)，為促進(jìn)該區(qū)域生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 供試土壤理化性質(zhì)

該試驗(yàn)在揚(yáng)州大學(xué)試驗(yàn)田進(jìn)行，試驗(yàn)田土壤為砂壤土，有機(jī)質(zhì)17.66 g/kg、全氮1.07 g/kg、堿解氮80.6 mg/kg、速效磷22.6 mg/kg、速效鉀95.5 mg/kg;采用稻麥兩熟的種植制度。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，共設(shè)置6個(gè)處理（表1），3次重復(fù)，分布在18個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積為50 m2，每個(gè)小區(qū)間筑埂隔離。

1.3 測(cè)定方法及內(nèi)容

在2016—2017年，稻后和麥后按5點(diǎn)取樣法取0～7、7～14、14～21 cm 3層土壤，風(fēng)干后測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和速效氮磷鉀含量。用半微量開(kāi)氏法測(cè)定土壤全氮;用重鉻酸鉀-外加熱法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì);用堿解擴(kuò)散法測(cè)定土壤堿解氮;用NaHCO3法測(cè)定土壤速效磷的含量;用NH4OAc浸提-火焰光度計(jì)法測(cè)定土壤速效鉀的含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)結(jié)果用EXCEL進(jìn)行記錄和匯總，用SPSS數(shù)據(jù)分析工具獲取試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)的方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤的重要組成部分，也是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)之一，對(duì)土壤水肥氣熱、物理性狀上也有著重要影響。在水稻收獲后和小麥?zhǔn)斋@后對(duì)不同處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量進(jìn)行測(cè)定，土壤有機(jī)質(zhì)含量在耕層之間有一定差異性，中上層有機(jī)質(zhì)含量較高，各處理土壤有機(jī)質(zhì)含量隨耕層不斷降低，其中NTS處理有機(jī)質(zhì)含量主要富集于耕作上層（0～7 cm），CT處理和RT1處理在土壤上層（0～7 cm）顯著低于其他處理，其中CT與CTS、MTS差異顯著。翻耕處理（CTS、MTS）以及輪耕處理（RT1、RT2）在土壤底層（14～21 cm）的有機(jī)質(zhì)含量較免耕處理（NTS）略高。其原因可能是因?yàn)槊飧麤](méi)有人為地對(duì)土壤進(jìn)行翻動(dòng)，施用的肥料及植物殘?jiān)苌俚剡M(jìn)入底層土壤，而翻耕可以使土肥融合，下層有機(jī)物質(zhì)進(jìn)入較多。秸稈還田處理（NTS、RT1、RT2、CTS、MTS）的有機(jī)質(zhì)含量均高于無(wú)秸稈還田處理（CT）。

2.2 對(duì)土壤全氮的影響

由表3可見(jiàn)，各處理土層全氮含量變化趨勢(shì)基本與有機(jī)質(zhì)一致。NTS處理下土壤全氮含量主要集中于土壤表層（0～14 cm），且呈明顯的層次性分布。翻耕條件下，土壤全氮含量均以CT處理較低，但差異不顯著，說(shuō)明秸稈還田能提高土壤全氮含量。秸稈還田處理下，翻耕（CTS、MTS）以及輪耕處理（RT1、RT2）上下層全氮含量差距較小，分布比較均勻，原因是翻耕過(guò)程中來(lái)回交替了上下層土壤，后期施用的肥料可以更好地溶入土層。CTS處理在中下層（7～21 cm）土壤全氮含量略小于MTS處理。綜上所述，相較于其他處理，少耕（CTS）和翻耕秸稈還田處理（MTS）均能提高土壤全氮含量，連續(xù)免耕影響全耕層土壤全氮含量的提高。

2.3 對(duì)土壤速效養(yǎng)分的影響

2.3.1 對(duì)土壤堿解氮的影響。

由表4可知，各處理土壤堿解氮含量均隨耕層的加深而降低。土壤上層（0～7 cm）CT處理下堿解氮含量最低，NTS處理最大。下層（14～21 cm）土壤堿解氮含量在NTS處理下最低，進(jìn)一步說(shuō)明免耕條件下土壤養(yǎng)分存在于土壤表面，不利于土肥相融。稻后輪耕（RT1）及翻耕處理（CTS、MTS）在7～21 cm土層中堿解氮含量大于NTS處理和CT處理，說(shuō)明適當(dāng)?shù)妮喐蚍约敖斩掃€田能夠提高堿解氮含量。水稻收后堿解氮含量都低于麥后，其原因可能是水稻吸收氮素較多，而小麥相對(duì)較少。

2.3.2 對(duì)土壤速效磷的影響。

土壤速效磷含量的結(jié)果表明（表5），水稻收后連續(xù)免耕秸稈覆蓋還田（NTS）與CT中下層速效磷含量較低，但各處理的速效磷在土壤上層沒(méi)有顯著差異;小麥?zhǔn)蘸驝TS和MTS處理中下土層（7～21 cm）的速效磷含量顯著高于CT處理，耕作表層各處理間沒(méi)有明顯的差異。各處理不同層次之間基本上呈下降趨勢(shì)，但翻耕處理下降幅度不大，各處理耕層間差異幅度也較小。因此，在土壤速效磷方面，適當(dāng)翻耕和輪耕及秸稈還田可提高速效磷含量。

2.3.3 對(duì)土壤速效鉀的影響。

在水稻收后和小麥?zhǔn)蘸髮?duì)土壤速效鉀含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)（表6），速效鉀含量在免耕處理（NTS）下，在土層0～7 cm處有明顯的富集現(xiàn)象，各層次之間有較大差異，中下層速效鉀含量?jī)H高于CT處理。無(wú)論是水稻收獲后還是小麥?zhǔn)斋@后， CT處理下土壤速效磷含量均最低，這也進(jìn)一步地說(shuō)明秸稈還田都能增加耕層土壤中的速效鉀含量。

3 小結(jié)與討論

經(jīng)過(guò)多年連續(xù)定位試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，連續(xù)免耕秸稈還田處理中下層緊實(shí)度高，會(huì)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀產(chǎn)生富集于表層土壤的影響，提高了土壤上層養(yǎng)分含量。

而在翻耕或輪耕條件下，秸稈還田可以最大程度地提高土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的含量。連續(xù)免耕（NTS）、輪耕（RT1、RT2）和翻（少）耕秸稈還田處理（CTS、MTS）的土壤有機(jī)質(zhì)含量，無(wú)論在稻后還是麥后都維持在較高水平，較CT相比有很大程度的提高。在連續(xù)翻（少）耕的條件下，不同的秸稈還田量對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮的影響不大，而秸稈半量還田處理有利于速效磷、速效鉀含量的提高。

正確的耕作方式可以使土地利用趨于合理，從而提高土壤肥力。長(zhǎng)期使用單一的耕作方式容易惡化土壤理化性質(zhì)，流失土壤養(yǎng)分，不利于作物產(chǎn)量提高。適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)變不同的耕作方式能節(jié)省成本，提高土壤養(yǎng)分含量。但如何將耕作方式與秸稈還田措施具體化以及如何與肥料結(jié)合利用，使其發(fā)揮最佳效果，仍需要做進(jìn)一步更深層次的研究。

參考文獻(xiàn)

[1] 李安寧，范學(xué)民，吳傳云，等.保護(hù)性耕作現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2006，37（10）：177-180.