辽西旱农区秸秆还田保水效果及对玉米生长的影响

2012-06-22王静，黄毅

山西农业科学 2012年2期

王静，黄毅

（沈阳农业大学土地与环境学院，辽宁沈阳 110866）

在我国，随着农村生活水平的逐步提高和现代农民经济意识的解放，传统的秸秆利用方式效益低、费工、费时、劳动强度大，而秸秆利用的现代科技手段滞后，造成部分地区，尤其在一些城郊地区农作物秸秆被大量无效焚烧。1996年，我国秸秆还田面积达0.33亿hm2，还田秸秆1亿t。目前，我国秸秆还田的方式主要有直接还田与过腹还田两大类。其中，过腹还田与饲料化加工密切联系，全国通过加工处理的秸秆约1 000万t；秸秆直接还田有机械粉碎还田、覆盖栽培还田、堆沤腐解还田、机械旋耕翻埋还田、烧灰还田等多种方式。不同的秸秆还田方式有着不同的环境和经济效果，特别是在辽西干旱地区，大面积浅旋还田不仅起不到保墒培肥的效果，而且会造成土壤表层孔隙过大，漏风、跑墒，尤其是干旱年份，更加剧了土壤表层的干旱，延误播种，且影响播种质量[1-7]，因此，在我国北方干旱、半干旱地区，用科学的方法选择适宜的秸秆还田方式具有重要的理论与实践意义。

干旱是辽西地区最主要的自然灾害，其对农、林、牧业生产和国民经济可持续发展构成很大的威胁[4]。辽宁省朝阳县是农业大县，每年能够收获数十万吨的农作物秸秆。研究表明，农作物光合作用后的产物有50%以上存储于秸秆中，因此，农作物秸秆是一种具有多种用途的可再生生物资源。土壤水分是作物需水的直接来源[8]。作物的播种出苗、生长发育与耕层土壤水分含量关系密切。结合辽宁省朝阳县农民科技水平和经济发展现状，笔者认为，对现有的农作物秸秆利用途径非常值得推广。

本试验通过进一步对辽西地区现有的整秆深还、春季旋耕、秋季旋耕和过腹还田4种还田方式进行理化性状的分析、评价、优选，研究不同秸秆还田方式对土壤水分的保持与持续利用的影响，旨在为辽西干旱地区推荐一种可持续生产能力强的秸秆还田方式提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

试验地位于辽宁省西部朝阳市双塔区桃花吐乡。辽西地区属温带半干旱性气候[9]，朝阳是北温带大陆性季风气候，虽然东南部受到海洋暖湿气候影响，但是由于北部蒙古高原的干燥冷空气经常侵入，形成了半干燥半湿润易干燥区，气候特点为四季分明，雨热同季，日照充足，日温差较大，降水偏少，年平均气温约在5.4～8.7℃之间，年平均日照时数为2 850～2 950 h，年降水量为450～580 mm，无霜期为 122～155 d，春秋两季多风，易旱，风力一般为2～3级，冬季盛行西北风，风力较强。试验区土壤为碱性褐土，地形为山前扇裙地前的一块平地，周围无河流，临界马路。

1.2 试验设计

试验于2010—2011年进行，共设5个处理，3次重复，采用随机排列，小区面积33 m2（5.5 m×6 m），共15个小区。小区与小区之间有50 cm间隔，小区周围设有2 m宽的保护行。5个处理分别为：（1）对照（CK，不施有机肥，无秸秆还田，种植方式按当地常规方式进行）；（2）春旋还田（将667 m2秸秆于春季整地前粉碎后旋耕进667 m2土壤中，旋耕深度18 cm，直接播种或春灌后播种。种植方式按当地常规方式进行）；（3）秋旋还田（将667 m2秸秆于秋季粉碎后旋耕进667 m2土壤中，旋耕深度18 cm，然后耙压，春季直接播种或春灌后播种。种植方式按当地常规方式进行）；（4）过腹还田（施用骡马粪、牛粪或羊粪60 m3/hm2。按常规施用化肥）；（5）整秆深还田（在秋季，将667 m2秸秆粉碎或整秸深还于40 cm深的沟槽中，然后施入45%的复混肥600 kg/hm2、46%尿素375 kg/hm2，最后覆土并在上面做成宽1 m的垄台覆膜，台间距为0.5 m，春季扎孔种植）（表1）。

表1 各处理田间施肥

1.3 观测项目和田间取样方法

1.3.1 田间施肥情况各处理的田间施肥情况如表1所示。

1.3.2 取样时间分别在2011年6月，7月中旬，8月，9月下旬对试验区进行取土。几个时期分别是玉米的拔节期、孕穗期、灌浆期和收获期。取土时期小区内的降雨量如图1所示。

1.3.3 测定指标与测定方法

测定指标与测定方法如表2所示。

表2 测定指标与测定方法

2 结果与分析

2.1 不同秸秆还田方式对土壤水分的影响

试验前各层土壤含水量测定结果如图2所示。由图2可知，0～40 cm深的各层土壤含水量均不足10%，墒情处于干旱状态。由图3可知，整秆深还田的土壤含水量高于对照土壤含水量的0.16%～0.25%。由图4可知，各土层整秆深还的土壤含水量高于对照土壤含水量的0.26%～0.40%。

由图5可知，整秆深还田与过腹还田的各土层土壤含水量分别高于空白对照土壤含水量的0.32%～0.50%。

从图3，4，5可以看出，各个时期整秆深还田处理的土壤含水量都是最高的，其次为过腹还田，秋旋、春旋与空白对照基本相同。秸秆还田对土壤保水效果并不是很明显。这是因为玉米呈新鲜状态还田时，秸秆本身储水量大，因此，在秸秆还田初期，还田与不还田处理的土壤含水量差别并不明显；而在后期还田与对照差别增大，主要是此时秸秆已基本上分解完毕，水分也都释放出来，再加上土壤有机质增加，孔隙度增加，蓄水保水能力增强，使得土壤含水量高于对照。试验证明，随着秸秆的长时间腐烂，秸秆的储水能力会越来越强，对土壤保水能力有很大的作用。

图6为试验区内2011年收获期不同秸秆还田方式下各土层土壤含水量。从图6可以看出，经过1 a的秸秆还田改良，各个秸秆还田方式对土壤的保水效果在一定程度上都有影响，但其影响程度不一样。

将不同秸秆还田方式对土壤不同层次的改良数据经方差分析后结果列入表3。由表3可知，在各个土层不同处理间，整秆深还和过腹还田都与对照、春旋、秋旋之间达到5%显著性差异；在耕层以下，整秆深还与过腹还田、对照、春旋、秋旋之间均达到5%显著性差异。这说明，整秆深还在土壤保水效果上好于其他秸秆还田方式。

表3 收获期不同处理间土壤含水量分析 %

2.2 不同秸秆还田方式下玉米的出苗率、穗长与直径比较[10]

每个小区内随机取10株玉米进行穗长、直径和出苗率的调查，最后取平均值，结果列于表4。从表4可以看出，整秆深还处理的穗长、直径和出苗率都是最好的。

表4 不同秸秆还田方式下玉米生长发育指标调查结果

2.3 不同秸秆还田方式对玉米产量的影响[11-14]

从图7可以看出，对照组的产量最低。不同秸秆还田方式下产量排序为：整秆深还＞过腹还田＞春旋还田＞秋旋还田＞对照。秋旋与对照组基本持平，没有达到显著水平，而春旋、整秆深还与过腹还田这3个处理的产量与对照组相比，差异都达到显著水平。与对照组相比，春旋与过腹还田的产量分别增加7%和16%。不同秸秆还田方式下，整秆深还产量最高，高于对照组24.7%。整秆还田方式下的玉米产量相对较高，可增产2 037.19 kg/hm2。