鹽堿地開展“小麥秸稈還田+有機肥料”模式對張掖市制種玉米產(chǎn)量及耕地質(zhì)量影響試驗

趙 霞，付忠衛(wèi)，李文偉，王勤禮

（1.張掖市耕地質(zhì)量建設(shè)管理站，甘肅張掖 734000；2.河西學(xué)院，甘肅張掖 734000）

張掖市位于甘肅省西部、河西走廊中段，東經(jīng)97°20′～102°12′、北緯37°28′～39°57′，境內(nèi)水土光熱資源豐富，耕種條件優(yōu)越，灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)達，是全國重要的商品糧、瓜果蔬菜生產(chǎn)基地。自20世紀80 年代起，伴隨著人口快速增長和城鎮(zhèn)化發(fā)展加快，糧食剛性需求不斷增加，農(nóng)作物播種面積迅速擴大，土地開發(fā)和耕地利用強度明顯增強?；蕜傂孕枨髮?dǎo)致大量濫施化肥，水資源匱乏及地表水水量逐年減少導(dǎo)致農(nóng)業(yè)灌溉使用地下水大幅增加，加之糧食緊平衡等因素的影響[1]，次生鹽堿化耕地面積不斷擴大。目前，全市鹽堿耕地面積達6.98 萬hm2，占耕地總面積的24.70%。主要鹽化類型有硫酸鹽、硫酸鹽氯化物、氯化物硫酸鹽、氯化物和碳酸鹽，耕層鹽堿障礙嚴重威脅到作物的生長、耕地質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境安全。

針對鹽堿耕地土壤鹽漬化嚴重、有機質(zhì)含量低、地力退化明顯等問題，多年來張掖市致力推廣秸稈還田、增施有機肥、施用土壤改良劑、種植綠肥和耐鹽堿作物等技術(shù)措施，示范推廣新型肥料，因地施策，不斷改良提升耕地質(zhì)量。2018 年，全市完成秸稈還田7.61 萬hm2，使用鹽堿土壤調(diào)理劑50 t、有機肥800 多t、磷石膏200 多t，推廣面積達0.47 萬多hm2。大量的研究表明：實施秸稈還田技術(shù)可以增加土壤有機質(zhì)和微生物活性、蓄水保墑、減少水土流失、調(diào)節(jié)地溫、抑制雜草生長，從而達到培肥地力、增產(chǎn)增收和改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的作用[2]。據(jù)統(tǒng)計，小麥秸稈（風(fēng)干重）氮、磷、鉀的含量是6.17 g/kg、1.8 g/kg、12.6 g/kg，在適宜的條件下長期還田可顯著提高土壤肥力，增產(chǎn)約5%～10%，鹽堿地增施商品有機肥能顯著提高土壤供應(yīng)養(yǎng)分的能力，提高鹽堿土壤養(yǎng)分含量。為改良鹽堿地，提高耕地質(zhì)量提供參考，張掖市進行了“小麥秸稈還田+商品有機肥”施肥模式對比試驗，研究該施肥模式對制種玉米產(chǎn)量和鹽堿地土壤肥力的影響。

1.1 試驗地概況

試驗地點位于張掖市甘州區(qū)烏江鎮(zhèn)賈寨村，海拔1 406 m，東經(jīng)100.371 094、北緯39.027 719，氣候干燥，日照時間長，晝夜溫差大，常年多有風(fēng)沙，屬典型溫帶大陸性氣候。年平均氣溫7.8℃，最高氣溫38.6℃，最低氣溫-28.7℃，6—10 月降水量占全年降水量70%以上，年蒸發(fā)量達2 000～2 350 mm，年無霜期79～138 d。

試驗地土壤類型為鹽化潮土，耕層土壤（0～20cm）的基礎(chǔ)理化性質(zhì)平均值：土壤含鹽量3.86g/kg、pH8.7、有機質(zhì)16.98 g/kg、堿解氮121.34 mg/kg、有效磷14.2 mg/kg、速效鉀186 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試作物：制種玉米（酒泉大漠種業(yè)有限公司提供）；供試肥料：尿素（N≥46.4%，心連心牌）、磷酸二銨（P2O542%，N15%，美農(nóng)牌）、復(fù)合肥（16-18-6，澳佳牌）、商品有機肥（pH 值5.5～8.5，有機質(zhì)含量≥45%，N+P2O5+K2O≥5%，旺達綠禾牌），秸稈腐熟劑（2 億CFU/kg）。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)2 個處理，無重復(fù)，處理面積4 000 m2。處理1：農(nóng)民常規(guī)施肥（418.5-117-18）?；┠蛩?00 kg/hm2、磷二銨150 kg/hm2、復(fù)合肥（16-18-6）300 kg/hm2，制種玉米大喇叭口期和抽雄期分別追施尿素275 kg/hm2。處理2：“小麥秸稈還田+有機肥料”施肥。2018 年小麥收獲后，去除雜草和病蟲害較嚴重秸稈，其余秸稈用500 倍百菌清混加1 000 倍辛硫磷藥劑進行消毒。秸稈粉碎成5～10 cm，并均勻覆蓋農(nóng)田地表，兌水噴施秸稈腐熟劑（2 億CFU/kg），按120kg/hm2施尿素調(diào)節(jié)碳氮比，深翻18～20cm，加重鎮(zhèn)壓，視土壤墑情澆水腐解，還田量約5300 kg/hm2。2019年春播前，基施商品有機肥3 600 kg/hm2，其他肥料施用方法及用量同處理1。

2019 年4 月22 日試驗地采集土樣，噴灑除草劑，劃行、起壟、覆膜。母本、父本分別于5 月1日、5 月8 日播種。母本滾筒點播，行距50 cm，株距23 cm；父本滿天星配置，株距1 m。5 月20 日出苗，9 月18 日田間考種，9 月29 日收獲、采集耕層土樣、單收計產(chǎn)。全生育期中耕除草3 次，防治病蟲害2 次，灌水6 次。

1.4 樣品采集及測定

采集方法：“S”形法，采集0～20 cm 耕層的土壤樣品4 kg，四分法混合1 kg 后，室內(nèi)風(fēng)干化驗分析。田間考種每處理隨機選取3 點，每點連取10 株，共30 株。測定株高、莖粗、穗長、穗粗、禿尖、穗粒數(shù)和行粒數(shù)，果穗室內(nèi)風(fēng)干后測定千粒重。

測定方法：容重采用環(huán)刀法，含水量采用烘干法，團聚體采用濕篩法；pH 采用電位計法（水土比2.5∶1），有機質(zhì)采用油浴加熱重鉻酸鉀氧化容量法，堿解氮采用堿解擴散法，有效磷采用鉬銻抗比色法，速效鉀采用火焰光度法，水溶性鹽采用二氧化碳浸提法。

計算方法[3]：

1.5 統(tǒng)計分析

采用Excel 軟件進行統(tǒng)計分析。

2.1 不同施肥模式對土壤物理性質(zhì)的影響

表1 顯示，與播種前相比，處理2 容重降低了0.13 g/cm3，自然含水量、總孔隙度、毛管孔隙度、＞0.25 mm 團聚體分別增加了1.28 個百分點、4.91個百分點、0.06 個百分點、8.27 個百分點；與處理1相比，處理2 容重降低了0.14 g/cm3，自然含水量、總孔隙度、毛管孔隙度、＞0.25 mm 團聚體分別增加了1.39 個百分點、5.29 個百分點、0.1 個百分點、8.54 個百分點。說明處理2 的施肥模式能夠疏松土壤，促進土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成[3]。

2.2 不同施肥模式對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

表2 顯示，處理2 與試驗前相比，堿解氮、有效磷、速效鉀、有機質(zhì)分別增加10.26 mg/kg、0.86 mg/kg、20 mg/kg、2.87 g/kg，pH 降低0.29，水溶性鹽減少0.25 g/kg，脫鹽率6.48%；處理2 與處理1 相比，堿解氮、有效磷、速效鉀、有機質(zhì)分別增加11.1 mg/kg、0.14 mg/kg、38 mg/kg、1.2 g/kg，pH 降低0.32，水溶性鹽減少了0.24 g/kg，脫鹽率6.23%。說明處理2 施肥模式能提升有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀的含量，降低土壤的pH 值、水溶性鹽的含量。

2.3 不同施肥模式對制種玉米植物學(xué)性狀的影響

表3 顯示，處理2 與處理1 相比，株高、莖粗、穗長、穗粗、穗粒數(shù)和千粒重方面均有提高，分別增加5.7 cm、0.88 cm、1.18 cm、0.55 cm、7 粒、7.9 g；禿尖比處理1 減小0.03 cm。說明處理2 施肥模式有效改善玉米產(chǎn)量構(gòu)成因子，從而增加玉米產(chǎn)量。

2.4 不同施肥模式制種玉米產(chǎn)量及T 分析

按照收獲要求，分別選取5 個100 m2的地塊作為一個樣方單元進行多點取樣實際測算鮮穗產(chǎn)量。表4 數(shù)據(jù)表明：處理1 平均產(chǎn)量12 732 kg/hm2，處理2 平均產(chǎn)量13 774 kg/hm2，處理2 比處理1 增產(chǎn)1 042 kg/hm2，增產(chǎn)率8.18%，增產(chǎn)效果明顯。實測T值為13.88＞T8（0.01），說明“小麥秸稈還田+有機肥料”模式下施肥與常規(guī)施肥對制種玉米的肥效有極顯著差異，“小麥秸稈還田+有機肥料”模式施肥肥效明顯好于農(nóng)民常規(guī)施肥。

2.5 經(jīng)濟效益分析

表5 表明，處理2 產(chǎn)值達31 680.2 元/hm2，較處理1 增產(chǎn)2 396.6 元/hm2，由于處理2 秸稈還田增加了人工費用，增施商品有機肥增加了肥料成本，產(chǎn)投比低于處理1。

注：產(chǎn)量以收獲后的鮮穗重量計，T8（0.05）=2.306，T8（0.01）=3.355。

注：尿素2 元/kg，磷二銨3.0 元/kg，復(fù)合肥4.0 元/kg，有機肥0.4 元/kg（張掖市山水林田湖生態(tài)保護修復(fù)工程有機肥替代化肥示范推廣獎補項目買一補二價格），制種玉米2.3 元/kg。

鹽堿地進行小麥秸稈還田和增施商品有機肥料，可增加土壤有機質(zhì)含量，同時促進土壤有益微生物大量繁殖，加速土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成，改善土壤物理性質(zhì)，減少蒸發(fā)，抑制返鹽，增加土壤緩沖性，降低土壤pH 值、容重和水溶性鹽含量。大量的微生物一定程度上減緩了土壤有機質(zhì)的消耗，同時促進土壤不斷釋放出遲效態(tài)氮、磷、鉀,有效減緩?fù)寥浪傩У?、有效磷和速效鉀的消耗，從而提高土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀的含量[3]。由于小麥秸稈含鉀豐富，而玉米生長發(fā)育對鉀肥的需求量并不大，造成土壤速效鉀的含量提高較明顯。

在鹽堿地開展“小麥秸稈還田+有機肥料”施肥模式種植，可降低pH 值、容重和水溶性鹽的含量，增加自然含水量、總孔隙度、毛管孔隙度和＞0.25 mm團粒結(jié)構(gòu)數(shù)量，提高土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀的含量，從而有效改善玉米穗部性狀和產(chǎn)量構(gòu)成，比農(nóng)民常規(guī)施肥增產(chǎn)1 042 kg/hm2，增產(chǎn)率8.18%。相關(guān)研究表明：長期開展小麥秸稈還田，增施有機肥料，可顯著改善鹽堿地土壤物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，明顯提高耕地地力和作物產(chǎn)量。