長(zhǎng)期秸稈直接還田對(duì)小麥生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響

高杰軍 于豪杰 王家嘉 汪霄 吳萍萍 李虹穎 李錄久

摘要 [目的]研究不同玉米秸稈還田量對(duì)砂姜黑土區(qū)小麥生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響，探討長(zhǎng)期秸稈還田適宜用量。[方法]采用田間小區(qū)定位試驗(yàn)，設(shè)置0、1 500、3 000、4 500和6 000 kg/hm2共5個(gè)玉米干秸稈還田量，小麥?zhǔn)斋@期考察產(chǎn)量結(jié)構(gòu)性狀，測(cè)定籽粒產(chǎn)量。[結(jié)果]實(shí)施玉米秸稈粉碎直接還田對(duì)后季小麥生長(zhǎng)發(fā)育有促進(jìn)作用，第一個(gè)試驗(yàn)?zāi)甓犬a(chǎn)量提高3.50%～7.10%，平均增長(zhǎng)4.95%，3 000 kg/hm2的中等秸稈量處理小麥產(chǎn)量最高。長(zhǎng)期玉米秸稈直接還田對(duì)后季小麥籽粒產(chǎn)量有重要影響。與對(duì)照相比，4個(gè)年度試驗(yàn)，4個(gè)秸稈還田量處理的增產(chǎn)幅度分別為1.96%～6.31%、1.87%～5.87%、0.76%～8.70%和 2.27%～8.58%，平均增產(chǎn)5.12%、3.63%、4.31%和6.27%，幅度逐漸增大，后2個(gè)年度的增產(chǎn)效應(yīng)達(dá)顯著水平，顯示了穩(wěn)定的增產(chǎn)效果。[結(jié)論] 當(dāng)前生產(chǎn)條件下，淮北平原砂姜黑土地區(qū)，玉米長(zhǎng)期秸稈適宜還田量為4 500 kg/hm2左右。

關(guān)鍵詞 秸稈長(zhǎng)期直接還田;小麥產(chǎn)量;淮北砂姜黑土

中圖分類(lèi)號(hào) S 141.4;S 512.1 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2021）14-0143-03

Abstract [Objective]To explore the effects of different amounts of corn straw returning on wheat growth and yield planting in lime concretion black soil，field positioning experiments were conducted，so as to explore the suitable amounts of corn straw returned to the field for the long term.[Method] A located field experiment was conducted in Linquan County of Anhui Province during 2012-2017.Five treatments of different amounts of corn straw returning were set up，including 0 kg/hm2 （S0），1 500 kg/hm2 （S1500），3 000 kg/hm2 （S3000），4 500 kg/hm2 （S4500） and 6 000 kg/hm2 （S6000）.After harvest each year，the wheat grain and yield component traits were measured.[Result]Corn straw returning could promote the growth and development of wheat following corn.The wheat yield under treatments with different amounts of corn straw returning increased 3.50%-7.10% than S0 treatment in 2012-2013，and the average yield increased 4.94%.The wheat yield was the highest under the treatment of 3 000 kg/hm2 corn straw returning amounts after one season.Compared with S0 treatment，the yields were increased by 1.96%-6.31%， 1.87%-5.87%，0.76%-8.70% and 2.27%-8.58% in 2012-2017，and the average yield increased 5.12%，3.63%，4.31% and 6.27%.The longterm corn straw returning agricultural strategies was confirmed to have a stable yieldimprovement effect in winter wheat production and the yield increased significantly in the later 2 years.[Conclusion]Under the current wheat production conditions，the suitable longterm corn straw returning amount which could increase wheat growth and yield significantly was about 4 500 kg/hm2 in lime concretion black soil of Huaibei Plain.

Key words Longterm corn straw returning;Wheat yield;Lime concretion black soil in Huaibei Area

基金項(xiàng)目

國(guó)家重大研發(fā)專(zhuān)項(xiàng)“長(zhǎng)江流域小麥化肥減施增效技術(shù)”（2018YFD0200505）;國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2012BAD05B02）。

作者簡(jiǎn)介 高杰軍（1966—），男，安徽臨泉人，高級(jí)農(nóng)藝師，從事試驗(yàn)研究和農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。*通信作者，研究員，從事土壤肥料研究。

收稿日期 2021-02-08

臨泉縣位于安徽省西北部，北、南、西3面均與河南省接壤，是全國(guó)第一的人口大縣。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2019年末，全縣總?cè)丝跒?30.7萬(wàn)。全縣國(guó)土總面積為1 838.8 km2，其中耕地面積約為12.34萬(wàn)hm2[1]，人均耕地面積僅有0.053 hm2，遠(yuǎn)低于全國(guó)人均耕地面積0.093 hm2的水平，人多地少的矛盾極為突出。發(fā)展糧食生產(chǎn)、保障糧食穩(wěn)定供應(yīng)任重道遠(yuǎn)，糧食生產(chǎn)在臨泉縣占有極為重要的地位。小麥?zhǔn)桥R泉縣主要糧食作物，全縣近3年平均播種面積達(dá)10.70萬(wàn)hm2，總產(chǎn)量65.57萬(wàn)t，播種面積和總產(chǎn)量分別占阜陽(yáng)市小麥播種面積和總產(chǎn)量的21.32%和20.69%，位于阜陽(yáng)市前列[2]，發(fā)展小麥生產(chǎn)對(duì)臨泉縣農(nóng)業(yè)豐產(chǎn)豐收具有重要作用。

臨泉縣地處我國(guó)黃淮海平原南部、淮北平原的西南端，土壤類(lèi)型主要是砂姜黑土，占全縣土壤總面積的91.6%。砂姜黑土是一種中低產(chǎn)類(lèi)型土壤，砂姜多，黏土礦物以蒙脫石為主，質(zhì)地黏重，濕時(shí)泥濘、干旱時(shí)堅(jiān)硬，耕作性狀差，物理性狀不良，土壤肥力低下，保肥和供肥能力均較弱[3-4]。改良砂姜黑土不良物理性狀、提高土壤保肥供肥能力對(duì)小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)有重要作用。研究表明，適宜的秸稈還田能改善土壤物理性狀，提高土壤肥力[5-11]。然而這些研究多是短期和分散的試驗(yàn)，缺乏長(zhǎng)期和系統(tǒng)研究。為此，筆者探討長(zhǎng)期秸稈還田下不同秸稈還田量對(duì)小麥生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)在安徽省臨泉縣進(jìn)行，是在固定的地點(diǎn)開(kāi)展的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)。供試土壤為普通砂姜黑土，為臨泉縣農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)用地，肥力中等，灌溉條件良好。2012年小麥播種前采集耕作層0～20 cm土壤，采用常規(guī)法分析，養(yǎng)分狀況：有機(jī)質(zhì)15.93 g/kg，pH 6.23，全氮1.09 g/kg，全磷0.23 g/kg，堿解氮78.28 mg/kg，有效磷13.65 mg/kg，速效鉀115.2 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)在施用等量氮磷鉀化肥（N- P2O5- K2O 施用量200-90-90 kg/hm2）的基礎(chǔ)上進(jìn)行，設(shè)置4個(gè)不同玉米秸稈還田用量，以無(wú)秸稈還田的處理作為對(duì)照（CK），共5個(gè)處理：①S0（CK，不實(shí)施秸稈還田）;② S1500（玉米干秸稈還田量1 500 kg/hm2）;③S3000（玉米干秸稈還田量3 000 kg/hm2）;④ S4500（玉米干秸稈還田量4 500 kg/hm2）;⑤ S6000（玉米干秸稈還田量6 000 kg/hm2）。所用肥料：氮-尿素、磷-磷酸二銨、鉀-氯化鉀。小區(qū)面積20.0 m2，3次重復(fù)，完全隨機(jī)區(qū)組排列。肥料施用方法，70%的氮肥和全部磷鉀肥作基肥，一次性施用;剩下的30%氮肥作追肥，于第二年3月小麥拔節(jié)期追施。玉米秸稈先機(jī)械粉碎，再于小區(qū)人工開(kāi)溝后翻埋于15 cm土壤溝內(nèi)。供試小麥為煙農(nóng)19等主栽品種，每年10月下旬人工播種，次年6月初收獲。其他栽培管理措施如病蟲(chóng)草害防治同當(dāng)?shù)匾话愦筇镄←湣?/p>

1.3 小麥植株樣品采集和數(shù)據(jù)處理 小麥成熟期，每小區(qū)采集代表性的小麥植株樣品30株，帶回室內(nèi)選擇完整的25株考種，考察項(xiàng)目包括穗長(zhǎng)、小穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重等指標(biāo)。采樣后，人工收割全部小區(qū)的小麥，采用小型脫粒機(jī)人工脫粒、晾曬，計(jì)實(shí)產(chǎn)。數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS軟件進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析，用最小差異顯著LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米秸稈直接還田對(duì)小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

從表1可以看出，淮北平原砂姜黑土地區(qū)，在氮磷鉀化肥配合施用的基礎(chǔ)上，實(shí)施適量的玉米秸稈粉碎直接還田，對(duì)后季小麥生長(zhǎng)發(fā)育具有一定的促進(jìn)作用。與無(wú)秸稈還田的對(duì)照相比，施用1 500、3 000和4 500 kg/hm2等中等數(shù)量的玉米秸稈后，小麥穗長(zhǎng)增加，結(jié)實(shí)小穗數(shù)和總小穗數(shù)有所增加，不孕小穗數(shù)減少，穗粒數(shù)和千粒重增加，經(jīng)濟(jì)性狀改善，為籽粒產(chǎn)量的提高打下了初步的基礎(chǔ)。

2.2 玉米秸稈直接還田對(duì)小麥產(chǎn)量的影響

2.2.1 玉米秸稈直接還田對(duì)當(dāng)季小麥產(chǎn)量的影響。由圖1可知，淮北砂姜黑土地區(qū)，在氮磷鉀化肥配合施用的基礎(chǔ)上，實(shí)施不同數(shù)量的玉米秸稈直接還田，對(duì)后季小麥生長(zhǎng)發(fā)育有明顯的影響。試驗(yàn)開(kāi)始的第一年即2012—2013年，相比無(wú)秸稈還田的對(duì)照，實(shí)施1 500～6 000 kg/hm2的玉米秸稈直接還田后，4個(gè)不同還田量處理，小麥產(chǎn)量增長(zhǎng)3.49%～7.09%，平均提高4.94%，增產(chǎn)作用較為明顯。小麥產(chǎn)量隨秸稈還田量的加大先增加后降低，3 000 kg/hm2的中等秸稈還田量處理S3000小麥籽粒產(chǎn)量最高，增產(chǎn)幅度超過(guò)7%;其次是中高量的S4500處理，較對(duì)照增產(chǎn)5.93%，增產(chǎn)效應(yīng)也很明顯，但增產(chǎn)效果均未達(dá)到5%的顯著水平;低量和高量秸稈還田處理S1500和S6000增產(chǎn)3%左右，幅度較低，與對(duì)照相比，產(chǎn)量基本持平。小麥籽粒產(chǎn)量順序依次為S3000> S4500>S1500>S6000>S0，即中量>中高量>低量>高量>對(duì)照。說(shuō)明適量的秸稈還田，不僅不會(huì)對(duì)當(dāng)季小麥生長(zhǎng)發(fā)育造成不利影響，施用得當(dāng)還有一定的增產(chǎn)作用，其原因是秸稈還田處理增加了開(kāi)花期田間土壤含水量，緩解了土壤旱情，促進(jìn)了小麥生長(zhǎng)發(fā)育[12]。這一結(jié)果與該試驗(yàn)所采用的開(kāi)溝條施深埋粉碎的玉米秸稈這一還田方式有關(guān)，若還田方式不當(dāng)，如僅采用機(jī)械旋耕，玉米秸稈可能覆蓋于土壤上層或表面，就會(huì)影響小麥的播種和出苗率，甚至造成土壤漏風(fēng)跑墑，導(dǎo)致小麥吊死，進(jìn)而還會(huì)減產(chǎn)。

2.2.2 玉米秸稈直接還田對(duì)小麥產(chǎn)量的影響。

從圖1可以看出，不同數(shù)量的秸稈長(zhǎng)期直接還田對(duì)淮北砂姜黑土地區(qū)小麥籽粒產(chǎn)量有重要影響。從試驗(yàn)的第2個(gè)年即2013—2014年開(kāi)始，到第5個(gè)試驗(yàn)?zāi)甑?016—2017年，與無(wú)秸稈還田的對(duì)照S0相比，4個(gè)年度試驗(yàn)，實(shí)施不同數(shù)量秸稈還田處理的增產(chǎn)幅度分別為1.96%～6.31%、1.87%～5.87%、0.76%～8.70%和 2.27%～8.58%，平均增產(chǎn)5.12%、3.63%、4.31%和6.27%，盡管年度間平均增產(chǎn)率的差別不是很大，但從2014—2015年開(kāi)始，最高增產(chǎn)量則表現(xiàn)出逐漸增大的趨勢(shì)，不同秸稈還田量處理間也呈顯著差異，小麥最高產(chǎn)量從前3個(gè)試驗(yàn)?zāi)甓燃?012—2015年的中低秸稈還田量處理S3000逐漸演變?yōu)楹?個(gè)年度即2015—2017年的中高秸稈用量的S4500處理，且相比前3個(gè)年度最高產(chǎn)量處理S3000與其他處理間的差異不顯著，后2個(gè)年度小麥最高產(chǎn)量S4500處理與對(duì)照S0間差異達(dá)5%的顯著水平。這至少說(shuō)明了2個(gè)問(wèn)題：一是秸稈直接還田要連續(xù)實(shí)施幾個(gè)年度才能達(dá)到較為明顯的穩(wěn)定增產(chǎn)效果;二是當(dāng)?shù)刈匀粭l件下，長(zhǎng)期秸稈直接還田，以4 500 kg/hm2的中高量玉米秸稈S4500處理是較為適宜的還田用量，其原因可能是長(zhǎng)期實(shí)施中高量的秸稈直接還田，較好地培肥改良了砂姜黑土，提高了地力水平，促進(jìn)了小麥生長(zhǎng)發(fā)育;還田的秸稈量過(guò)少不能起到培肥改土作用;反之，秸稈過(guò)多又難于及時(shí)分解，不僅不能釋放養(yǎng)分供小麥吸收利用，還會(huì)造成土壤微生物與小麥爭(zhēng)奪養(yǎng)分，影響小麥正常生長(zhǎng)發(fā)育。5個(gè)年度平均，不同玉米秸稈直接還田處理，小麥平均增產(chǎn)2.66%～6.56%，平均增產(chǎn)4.56%，小麥籽粒產(chǎn)量順序依次為S4500>S3000>S6000>S1500>S0，即中高量>中量>高量>低量>對(duì)照，這也間接說(shuō)明長(zhǎng)期秸稈還田以中高量為好，還田的秸稈數(shù)量過(guò)少，起不到明顯的改土培肥和增產(chǎn)作用。

3 小結(jié)

（1）淮北砂姜黑土地區(qū)，實(shí)施玉米秸稈粉碎直接還田，對(duì)后季小麥生長(zhǎng)發(fā)育有促進(jìn)作用。小麥穗長(zhǎng)增加，結(jié)實(shí)小穗數(shù)和總小穗數(shù)有所增多，不孕小穗數(shù)減少，穗粒數(shù)和千粒重增長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)性狀改善，為籽粒產(chǎn)量的提高打下了初步的基礎(chǔ)。

（2）不同數(shù)量的玉米秸稈粉碎后，人工開(kāi)溝直接還田，對(duì)當(dāng)季小麥有一定的增產(chǎn)作用。實(shí)施1 500～6 000 kg/hm2不同數(shù)量秸稈還田后，小麥籽粒產(chǎn)量提高3.49%～7.09%，平均增產(chǎn)4.94%，中等秸稈還田量3 000 kg/hm2的中量秸稈處理小麥籽粒產(chǎn)量最高。

（3）實(shí)施長(zhǎng)期玉米秸稈直接還田，對(duì)淮北砂姜黑土區(qū)后季小麥籽粒產(chǎn)量有重要影響。與無(wú)秸稈還田的對(duì)照S0相比，4個(gè)年度試驗(yàn)，4個(gè)秸稈還田量處理的增產(chǎn)幅度分別為1.96%～6.31%、1.87%～5.87%、0.76%～8.70%和 2.27%～8.58%，平均增產(chǎn)5.12%、3.63%、4.31%和6.27%，增產(chǎn)幅度逐漸增大，小麥最高產(chǎn)量從前3個(gè)年度的中低秸稈還田量處理S3000逐漸演變?yōu)楹?個(gè)年度的S4500處理，且這2個(gè)年度S4500與S0間產(chǎn)量差異達(dá)5%的顯著水平，顯示了穩(wěn)定的增產(chǎn)效果;中高量的4 500 kg/hm2是較為適宜的玉米秸稈長(zhǎng)期還田用量。

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