秸稈深翻還田對(duì)吉林省東部玉米幼苗生長(zhǎng)的影響

劉勝群，高士波，王小影，宋鳳斌

(1.中國(guó)科學(xué)院 東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，吉林 長(zhǎng)春 130102；2.敦化市官地鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站,吉林 敦化 133700；3.榆樹市土橋鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站,吉林 榆樹 130400)

0 引 言

吉林省地處世界“三大黃金玉米帶”，是我國(guó)重要的商品糧基地[1]。玉米是吉林省的第一大糧食作物，種植優(yōu)勢(shì)明顯，玉米年均產(chǎn)量及品質(zhì)均居于我國(guó)前列[2]。

玉米對(duì)土壤養(yǎng)分消耗較大。近年來(lái)，我國(guó)玉米產(chǎn)量的增加很大程度上依賴化肥用量的增加?；实倪^量使用，不僅直接導(dǎo)致種植玉米生產(chǎn)成本的增加，而且還會(huì)導(dǎo)致地下水污染、土壤板結(jié)等一系列環(huán)境問題。另外，長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)耕地“重用輕養(yǎng)”，導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)減少，土壤耕層結(jié)構(gòu)日趨劣化[3-5]。因此，需要恢復(fù)和提升土壤肥力，在兼顧玉米產(chǎn)量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)利用。

作為一種可再生資源，玉米秸稈中含有豐富的碳、氮、磷、鉀及多種微量營(yíng)養(yǎng)元素。從秸稈利用的國(guó)際經(jīng)驗(yàn)看，秸稈還田既是發(fā)達(dá)國(guó)家的成熟做法，又是秸稈利用的不可替代的主渠道。研究顯示，玉米秸稈還田后逐漸腐解，增加了土壤中氮、磷、鉀養(yǎng)分的含量。秸稈還田能使0～30 cm土壤中全氮、全磷含量明顯增加，從而為玉米創(chuàng)造了良好的生長(zhǎng)發(fā)育條件[6]，還可以提高生育后期植株根系活力[7]，提高土壤微生物數(shù)量，為土壤微生物提供充足的碳源[8]。此外，秸稈還田還可以減少秸稈的露天焚燒，具有一定的生態(tài)效應(yīng)[9]。因此，秸稈還田是實(shí)現(xiàn)提升土壤肥力和資源可持續(xù)利用的有效手段。但在實(shí)際應(yīng)用過程中，秸稈還田仍存在一些問題。例如在氣候濕潤(rùn)冷涼地區(qū)[10]，冬季漫長(zhǎng)、寒冷[11]，早春土壤溫度較低。加之玉米對(duì)低溫較敏感，早春溫度過低會(huì)影響玉米出苗和幼苗質(zhì)量。

因此，本文選擇吉林省東部冷涼地區(qū)，研究玉米秸稈深翻還田條件下的玉米幼苗生長(zhǎng)狀況，用以明確吉林省東部地區(qū)玉米秸稈深翻還田對(duì)玉米幼苗素質(zhì)的影響，為濕潤(rùn)冷涼地區(qū)玉米秸稈深翻還田條件下的玉米生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地點(diǎn)位于吉林省敦化市沙河沿鎮(zhèn)鴻發(fā)現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)場(chǎng)(128°21′E,43°25′N)，試驗(yàn)地土壤為白漿土。2016年在供試田間種植玉米，秋季用凱斯大型玉米子粒聯(lián)合收割機(jī)收獲玉米子粒。收獲后，玉米秸稈被粉碎且均勻分布于田間。而后，借助翻轉(zhuǎn)犁進(jìn)行深翻作業(yè)，將秸稈耕翻入土，深度為20～30 cm。秸稈離田的地塊作為對(duì)照，整地方法相同。秸稈深翻還田處理用“ST”表示，離田對(duì)照用“CK”表示。試驗(yàn)為大區(qū)試驗(yàn)，每個(gè)大區(qū)面積500 m2。2017年選用玉米品種鴻福玉1號(hào)(記為“HFY1”)、德美亞1號(hào)(記為“DMY1”)、先達(dá)101(記為“XD101”)和先玉1219(記為“XY1219”)，種植密度為65 000株·hm-2。肥料用量為N 200 kg·hm-2，P2O5100 kg·hm-2，K2O 100 kg·hm-2，播前一次性施入。其他田間管理措施同常規(guī)生產(chǎn)田。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

在玉米V3時(shí)期采用“S”取樣法取樣。取樣時(shí)，選取有代表性的植株，用直尺測(cè)定株高、用葉面積儀測(cè)定綠葉面積、用SPAD 502葉綠素儀測(cè)量玉米第二片全展葉的SPAD值。根系取自地表至30 cm深，根系數(shù)量為初生根和長(zhǎng)度大于1 cm的節(jié)根之和。根系和地上部干物質(zhì)質(zhì)量用烘干稱重法測(cè)定，供試材料放入鼓風(fēng)干燥箱中，105 ℃烘干30 min，而后70 ℃烘干至恒重，用天平稱其干質(zhì)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2007軟件作圖，用SPSS 16.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 株高

圖1為秸稈還田對(duì)4個(gè)玉米品種株高的影響。從圖中可見，秸稈深翻還田處理影響玉米株高。秸稈深翻還田條件下，玉米株高顯著增加。與對(duì)照相比較，鴻福玉1號(hào)、德美亞1號(hào)、先達(dá)101和先玉1219的株高分別顯著提高了3.89%、8.71%、4.44%和14.4%(P<0.05)。

2.2 根條數(shù)

秸稈深翻還田對(duì)玉米幼苗根系數(shù)量的影響見圖2。從圖中可見秸稈深翻還田處理對(duì)根系數(shù)量的影響與品種有關(guān)。其中德美亞1號(hào)幼苗的根系在深翻還田條件下顯著高于對(duì)照(P<0.05)，而秸稈深翻還田條件下鴻福玉1號(hào)、先達(dá)101和先玉1219的幼苗根系與對(duì)照差異未達(dá)到顯著水平。

2.3 綠葉面積

圖3為秸稈深翻還田條件下4個(gè)品種玉米的幼苗綠葉面積。從圖中可見，秸稈深翻還田處理對(duì)玉米幼苗綠葉面積的影響較小。秸稈深翻還田條件下4個(gè)供試品種玉米幼苗綠葉面積與對(duì)照的差異均未達(dá)到顯著水平。

2.4 葉片SPAD值

圖4為秸稈深翻還田條件下4個(gè)供試品種玉米幼苗第二片全展葉的SPAD值。從圖中可以看出，與對(duì)照相比，秸稈深翻還田處理下玉米幼苗的第二片全展葉的SPAD值略有不同，但差異均未達(dá)到顯著水平。

2.5 地上部干物質(zhì)

4個(gè)供試玉米幼苗地上部干物重見圖5，與對(duì)照相比，秸稈深翻還田處理對(duì)玉米幼苗鴻福玉1號(hào)和德美亞1號(hào)地上部干物質(zhì)質(zhì)量與對(duì)照差異未達(dá)到顯著水平，而先達(dá)101和先玉1219的幼苗地上部干物質(zhì)質(zhì)量顯著高于對(duì)照(P<0.05)。

3 討 論

株高能直觀表現(xiàn)植物長(zhǎng)勢(shì)的好壞[12]。本文研究結(jié)果顯示，吉林省東部地區(qū)秸稈深翻還田處理增加了玉米幼苗株高。秸稈還田作為改良土壤的重要手段，研究者對(duì)此開展了諸多研究[13-14]。研究結(jié)果顯示，秸稈還田顯著降低土壤容重[15]，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高有機(jī)質(zhì)含量，促進(jìn)大團(tuán)聚體形成[16]。秸稈還田可以調(diào)蓄水資源、調(diào)節(jié)土壤溫度、改善微生物活動(dòng)條件。因此推測(cè)，秸稈深翻還田條件下玉米幼苗株高的改變可能與土壤理化性狀的改變有關(guān)。

許菁等[17]發(fā)現(xiàn)，秸稈還田結(jié)合深松能顯著增強(qiáng)小麥玉米光合能力。但在本研究中，與對(duì)照相比，秸稈深翻還田處理玉米幼苗葉片的SPAD值并未發(fā)生顯著增加。但不同品種玉米相比較，幼苗的綠葉面積、第二片全展葉的SPAD值和地上部干物質(zhì)質(zhì)量而言，先玉1219表現(xiàn)較好。這一結(jié)果可能與玉米品種特性有關(guān)。

根系是玉米的重要器官，在吸收水分和養(yǎng)分過程中起著重要作用，對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成至關(guān)重要[18-19]。本研究結(jié)果顯示，與對(duì)照相比，秸稈深翻還田條件下玉米品種德美亞一號(hào)在根系數(shù)量上占有優(yōu)勢(shì)。這一結(jié)果可能與玉米品種特性有關(guān)。

由于秸稈還田效應(yīng)與特定生態(tài)區(qū)的自然條件、秸稈還田量、耕作方式及肥料運(yùn)籌方式等措施密切相關(guān)。因此，還需要進(jìn)一步深入研究吉林省東部地區(qū)有利于玉米秸稈還田的耕作方式和肥料運(yùn)籌等農(nóng)藝措施的研究，以其為吉林省東部地區(qū)玉米秸稈還田的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。