栽培模式對土壤肥力和小麥產(chǎn)量的影響

胡根生

摘要 [目的]研究不同栽培模式對土壤肥力和小麥產(chǎn)量的影響。[方法]采用地膜覆蓋、秸稈還田和傳統(tǒng)栽培3種模式，對比分析3種模式下土壤有機(jī)質(zhì)、pH、有效磷、速效鉀和硝態(tài)氮含量以及小麥產(chǎn)量的差異。[結(jié)果]地膜覆蓋對土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響不顯著，各土層有機(jī)質(zhì)平均含量較傳統(tǒng)栽培均無顯著性差異。秸稈還田對土壤有機(jī)質(zhì)含量也未表現(xiàn)出顯著影響;地膜覆蓋和秸稈還田均能提高土壤pH;相對于傳統(tǒng)栽培，地膜覆蓋和秸稈還田均會不同程度降低土壤有效磷的的含量，尤其在25～45 cm土層降低幅度較為明顯，且3種模式對各土層土壤的速效鉀含量均未產(chǎn)生顯著影響;與傳統(tǒng)栽培模式比較，地膜覆蓋處理下2016年小麥產(chǎn)量降低超過15.0%。秸稈還田條件下小麥產(chǎn)量降低明顯，3年平均產(chǎn)量降低約11.2%。[結(jié)論]干旱條件下地膜覆蓋和秸稈還田不利于提升土壤肥力，且會在一定程度上限制小麥增產(chǎn)。

關(guān)鍵詞 栽培模式;土壤肥力;產(chǎn)量;小麥;影響

中圖分類號 S512.1 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2020）10-0024-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.10.007

Abstract [Objective]To study the effects of different cultivation modes on soil fertility and wheat yield.[Method]Three modes of mulching， straw return and traditional cultivation were adopted，comparative analysis of soil organic matter， pH， available phosphorus， available potassium， nitrate nitrogen content and wheat yield were carried out under three modes.[Result]The effect of plastic film mulching on soil organic matter content was not significant， and the average organic matter content of each soil layer was not significantly different from that of traditional cultivation.Returning straw to the field did not show significant effects on soil organic matter content，film mulch and straw return to the field could increase soil pH，compared with traditional cultivation， mulch mulching and straw return to the field will reduce the available phosphorus content in the soil to varying degrees， especially in the 25-45 cm soil layer，and the available potassium content in each soil layer under the three modes did not have significant effects，compared with the traditional cultivation mode， the wheat yield in 2016 under plastic mulch treatment decreased by more than 15.0%.Under the condition of returning straw to the field， the wheat yield decreased significantly， and the 3-year average yield decreased by about 11.2%.[Conclusion]Film mulching and returning straw to the field under drought conditions were not conducive to improving soil fertility， and could limit wheat yield increase to a certain extent.

Key words Cultivation mode;Soil fertility;Yield;Wheat;Influence

小麥作為世界主要種植作物之一，其高效和安全生產(chǎn)關(guān)系到人們的健康以及生態(tài)發(fā)展。小麥?zhǔn)前不帐≈饕Z食作物之一，春季低溫、干旱、降水與農(nóng)作物需求錯位以及不合理的耕作模式導(dǎo)致土壤貧瘠、肥力低下，限制了小麥產(chǎn)量的提升，嚴(yán)重制約了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的提高和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因此培肥土壤和合理的耕作模式顯得尤為重要。

地膜覆蓋是一種農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)，因其具有保水、保肥和增溫的作用，可有效改善土壤的理化性質(zhì)，提高土壤肥力和作物產(chǎn)量，目前已得到廣泛應(yīng)用。近年來，隨著地膜覆蓋技術(shù)的成熟和完善，很多研究者開展了地膜覆蓋對土壤水肥和作物產(chǎn)量方面的影響研究。黃燦等[1]開展了地膜覆蓋對農(nóng)作物產(chǎn)量和水熱資源利用的影響研究，結(jié)果顯示地膜覆蓋可以顯著影響冬小麥和夏玉米在播種-拔節(jié)時期的水熱資源利用效率，同時可以增產(chǎn)326和972 kg/hm2。白雪等[2]研究了地膜覆蓋對玉米農(nóng)田土壤酶活性產(chǎn)生的影響，結(jié)果表明生物降解地膜在玉米生育前期具有明顯的保溫保墑作用，且玉米產(chǎn)量較高，硝酸還原酶和堿性磷酸酶的活性也較高，并得出生物降解地膜具有降解特性、可緩解農(nóng)田殘膜污染的結(jié)論。秸稈是一種重要的養(yǎng)分資源，眾多研究表明，秸稈還田可起到改良土壤結(jié)構(gòu)、減少水土流失和提升土壤肥力的重要作用。鄭欣榮等[3]對秸稈還田方式下灌水量對土壤水分運移特性的影響研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)秸稈還田量的增加使土壤的保水能力增強，且在灌水量相同的情況下，秸稈含量越高，同一土層土壤含水率越高，同時增大了土壤的導(dǎo)水率能力，促進(jìn)水分移動，可顯著改善土壤的入滲能力。類似的研究還有很多[4-6]，結(jié)果均表明，地膜覆蓋和秸稈還田均會不同程度地對土壤的肥力和作物的產(chǎn)量產(chǎn)生一定的影響。鑒于此，筆者基于田間定位試驗，比較分析了地膜覆蓋、秸稈還田和傳統(tǒng)栽培3種模式對土壤肥力和小麥產(chǎn)量的影響，以期為優(yōu)化土壤培肥管理提供技術(shù)依據(jù)，同時為地膜覆蓋和秸稈還田方式提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況 試驗于2016、2017和2018年3個年度在安徽省桐城市金神鎮(zhèn)周邊村莊農(nóng)田進(jìn)行，該地區(qū)多年平均降雨量1 100.7 mm，年均蒸發(fā)量875.5 mm，年均氣溫16.8 ℃，全年氣候溫暖濕潤，日照充足，雨熱同季，無霜期長，土壤類型為棕壤。試驗前采樣測定結(jié)果為土壤pH 5.20，有機(jī)質(zhì)含量最小值為5.82 g/kg，最大值為152.7 g/kg，平均值為22.29 g/kg。

1.2 試驗設(shè)計 試驗分為地膜覆蓋、秸稈還田和傳統(tǒng)模式3個處理，分別記為處理①、②和對照（CK）。其中，地膜覆蓋處理采用播前起壟、壟上覆膜、溝內(nèi)播種，壟高設(shè)置為5.0 cm、寬為25.0 cm，壟間溝寬設(shè)置為25.0 cm，溝內(nèi)播種小麥2行，行寬設(shè)置為15.0 cm;小麥?zhǔn)斋@后不揭膜，于下季播種前將地膜清理，深翻土壤。秸稈還田處理設(shè)置行寬10 cm，小麥?zhǔn)斋@后將秸稈覆蓋于麥茬行間，下季播種前深翻土壤。傳統(tǒng)模式處理采用常規(guī)平作，行寬設(shè)置為10 cm，小麥?zhǔn)斋@后移走秸稈，14 d后深翻土壤1次，閑期地表保持裸露。3個處理氮肥和磷肥施用量相同，均全部作為基肥，于播種前施入。試驗隨機(jī)區(qū)組，設(shè)計3次重復(fù)，試驗地面積為150 m2，小麥品種為煙農(nóng)19，小麥播量為160 kg/hm2。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品采集。于小麥?zhǔn)斋@期采集0～25、25～45 cm土壤樣品，各小區(qū)選取6個采樣點，同層樣品混合后裝入塑料袋，作為1個樣品。地膜覆蓋處理于行間和壟上取樣，以平均值為測定值;秸稈還田和傳統(tǒng)模式處理均于行間取樣。樣品風(fēng)干后過1.0 mm尼龍網(wǎng)篩。

1.3.2 樣品測定。土壤有機(jī)質(zhì)含量測定采用重鉻酸鉀容量法和加熱法;土壤pH測定采用pH計法;有效磷測定采用NaHCO3浸提法，用連續(xù)流動分析儀測定;速效鉀測定采用NH4OAc浸提法，用火焰光度計測定;硝態(tài)氮測定采用KCl浸提法，用連續(xù)流動分析儀測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析與處理 采用Excel 2007和SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培模式對土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響 由表1可知，2016、2017和2018年3個年度處理①對土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響不顯著，各土層的有機(jī)質(zhì)平均含量與CK均無顯著性差異。與CK相比，處理②對土壤有機(jī)質(zhì)含量也未表現(xiàn)出顯著影響。

2.2 不同栽培模式對土壤pH的影響 由表2可知，與CK相比，處理①在0～25 cm土層有提高pH的趨勢，2016—2018年平均約增加0.98%，而且在2016和2017年增加幅度達(dá)到顯著水平;處理②在0～25 cm土層3年pH平均提高0.58%。

2.3 不同栽培模式對土壤有效磷、速效鉀和硝態(tài)氮含量的影響 由表3可知，相對于CK而言，處理①、②均會不同程度降低土壤有效磷的的含量，尤其在25～45 cm土層處理①、②的土壤有效磷含量分別降低約39.96%和35.57%，且在2016和2017年降低幅度達(dá)到顯著水平，2018年0～25 cm土層有效磷含量也有降低。綜合3年數(shù)據(jù)可以看出，處理①、②和CK對各土層土壤的速效鉀含量均未產(chǎn)生顯著影響，且僅處理①在25～45 cm土層上速效鉀含量出現(xiàn)小幅度降低。

2.4 不同栽培模式對小麥產(chǎn)量的影響 由圖1可知，處理①對小麥的3年平均產(chǎn)量均未產(chǎn)生顯著影響。與CK相比較，處理①僅在2016年使小麥產(chǎn)量降低超過15.0%;處理②條件下小麥產(chǎn)量降低明顯，3年平均產(chǎn)量降低約11.2%，且在 2016和2018年產(chǎn)量降低幅度達(dá)到顯著水平。由此可知，長時間的地膜覆蓋處理條件下并不能持續(xù)增加小麥的產(chǎn)量，且秸稈還田會一定程度上降低小麥的產(chǎn)量。

3 討論該研究結(jié)果顯示，長期地膜覆蓋會降低土壤中25～45 cm土層有效磷和速效鉀的含量，而對硝態(tài)氮的含量不會產(chǎn)生明顯影響。夏冬等[7]研究了覆蓋方式對土壤肥力和番茄產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明隨著土層加深，地膜覆蓋下土壤的速效養(yǎng)分含量均呈下降趨勢。卜玉山等[8]的研究結(jié)果也表明，秸稈覆蓋可不同程度增加土壤有機(jī)質(zhì)和速效氮等養(yǎng)分的含量，而地膜覆蓋無此作用，甚至降低了表層土壤有機(jī)質(zhì)含量。這與該研究結(jié)果均一致，原因主要是地膜覆蓋可以促進(jìn)作物對養(yǎng)分的吸收，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分含量降低，也改變了土壤pH。

該研究結(jié)果還顯示，秸稈還田處理下土壤的有效磷、速效鉀和硝態(tài)氮含量均未發(fā)生明顯變化。胡心意等[9]研究指出，秸稈還田能增加土壤堿解氮和有效磷等含量，但耕深和秸稈還田對土壤pH、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量均無顯著影響。梅楠等[10]的研究也指出，秸稈還田可以顯著增加10～20 cm土層土壤中速效養(yǎng)分的含量，同時可以有效提高土壤中有機(jī)質(zhì)含量。該研究的試驗區(qū)土壤肥力低下，微生物活性較低，加上試驗地的秸稈是在地表腐解，秸稈腐解速度慢，對土壤有機(jī)質(zhì)的增加非常不利，這說明秸稈還田的培肥效果與秸稈還田的方式具有一定的相關(guān)性。

有研究表明，地膜覆蓋可有效提高水分的利用率，顯著增加作物的產(chǎn)量[11-12]。但筆者研究發(fā)現(xiàn)，地膜覆蓋處理小麥的產(chǎn)量反而降低，分析認(rèn)為這主要是由于試驗期間小麥生育期內(nèi)降水量少，遠(yuǎn)低于常年平均降雨量，且大部分降雨發(fā)生在灌漿期后期導(dǎo)致的。因此，在實際生產(chǎn)中要考慮到地膜覆蓋的風(fēng)險性，尤其要考慮試驗區(qū)作物生育期的降雨情況。該研究結(jié)果還表明，秸稈還田處理模式下小麥在試驗期間的平均產(chǎn)量也出現(xiàn)降低，這可能是由于小麥播種前氮磷肥全部作為基肥，且于播種前一次性施入有關(guān)，這使得小麥生育關(guān)鍵期的養(yǎng)分供應(yīng)不足，從而影響到小麥的生長，最終導(dǎo)致產(chǎn)量降低。

4 結(jié)論

該研究結(jié)果表明，不同栽培模式可對土壤肥力和小麥產(chǎn)量產(chǎn)生一定影響，地膜覆蓋會改變土壤pH，降低土壤有效磷含量;秸稈還田無法有效提升土壤中有效磷、速效鉀和硝態(tài)氮的含量。長時間地膜覆蓋并不能持續(xù)增加小麥的產(chǎn)量，秸稈還田會降低小麥的產(chǎn)量。

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