全膜双垄沟播玉米秸秆膜下带状还田模式对土壤水分和玉米产量的影响

李利利

(平凉市农业科学院,甘肃平凉 744000)

近年来，全膜双垄沟播玉米在旱作农业区的大面积推广应用，连年种植，大部分耕地有机质投入不足，造成土壤有机质含量降低，土壤理化性质变劣，土壤肥力下降，影响了玉米增产潜力开发，为此提高作物产量和水分生产率已成为旱作农业区研究的重要内容[1]。实施秸秆还田能改善土壤理化性状，补充土壤养分，增加土壤有机质含量及非侵蚀性团粒，改进土壤渗水性，是作物生产中节水保墒、增加作物产量和提高水分利用率的有效措施[2-3]。农作物秸秆还田可以增加土壤有机质含量，改善土壤结构，提高土壤肥力和作物产量[4-5]。全膜双垄沟播膜下还田技术模式，就是将秸秆呈带状还于玉米非种植行之间，上面覆膜，此种还田模式将秸秆还田带和种植带进行有效分离，避免了秸秆腐解期与作物生长期同时同位而造成的争水、争养分矛盾。笔者研究全膜双垄沟播玉米秸秆膜下带状还田模式对土壤水分、玉米生长发育及产量的影响，以期为采用全膜双垄沟播技术进行秸秆还田提供理论依据。

1 材料与方法

1.1试验地概况试验于2014年3—10月在平凉市农业科学院高平试验场进行(107°30′E，35°16′N),海拔1 254 m，年均气温8 ℃，年均蒸发量1 384 mm，无霜期172 d，>10 ℃的积温2 800 ℃持续150 d，正常年份年降水量540 mm。有限的降雨年度分配不均、季节分配不均，春旱严重，影响作物正常出苗，有的甚至不能播种。4—5月是夏播作物生长需水的关键期，但降水少，不能满足作物对水分需求。7—9月降雨集中，占全年降水的60%以上，且以暴雨为主，地表径流严重，自然降雨不能被充分利用，属甘肃省陇东地区典型的旱作农业区。供试土壤为黑垆土类，肥力中等，前茬作物为玉米。

1.2试验材料供试玉米品种为长城706。

1.3试验设计试验设6个处理(表1)，3次重复，小区面积40 m2(8 m×5 m)，小区间距50 cm，随机区组排列。每小区播种5垄10行，株距35 cm，播种密度5.7万株/hm2，秸秆翻压时间3月26日，秸秆还田全量3 750 kg/hm2，秸秆还田半量1 875 kg/hm2，施肥量为N 90 kg/hm2，P2O575 kg/hm2，全部肥料在春季整地时作为基肥一次性施入。秸秆被粉碎机打碎成5 cm左右，按不同处理要求人工翻埋25 cm左右土层。

1.4测定项目与方法

1.4.1土壤水分。在玉米播种期和收获期测定不同处理0～100 cm土层含水量，在垄沟作物生长区取样，采用烘干法测定。

土壤耗水量ET(mm)=播种期贮水量(mm)-收获期贮水量+玉米全生育期降雨量(mm)

水分利用效率(WUE)(kg/m3)=单位面积产量(kg/hm2)/[10×全生育期耗水量(mm)]。

1.4.2产量及经济性状。每小区在中间2行随机选取10株，用以考查玉米相关经济性状，全区收获进行测产，折算大田实际产量。

2 结果与分析

2.1全膜双垄沟播秸秆还田对玉米农艺性状的影响由表2可知，秸秆地表覆盖2 cm处理各个农艺性状显著低于其他处理，株高降低62.34～72.00 cm，茎粗减少0.33～0.42 cm，穗长减少1.38～2.44 cm，穗行数减少0.54～1.40，行粒数减少4.10～5.10,百粒重降低7.05～10.69 g。全膜双垄沟播秸秆还田的株高、茎粗和穗行数较不还田呈降低趋势，由此可知，全膜双垄沟播秸秆还田处理对株高和茎粗的影响较大，在一定程度上会阻碍株高和茎粗的增长。

表2 不同处理对玉米农艺性状的影响

2.2全膜双垄沟播秸秆还田对玉米经济性状的影响由表3可知，秸秆地表覆盖2 cm处理籽粒产量、生物产量和经济系数显著低于其他处理，表明覆膜对玉米产量的增产效果较秸秆地表覆盖明显。方差分析结果表明，全膜双垄沟播玉米秸秆还田与不还田玉米产量差异不显著。非种植带全量5 cm和2 cm秸秆还田较不还田籽粒产量减产幅度最大，为845～948 kg/hm2，生物产量显著下降，经济系数差异不显著。而整区秸秆还田全量5 cm和非种植带半量5 cm还田处理较不还田处理产量减产不明显，这与秸秆还田后，秸秆在土壤中分布密度较小且还田量小，与玉米争夺养分和水分少有关。

表3 不同处理对玉米籽粒产量的影响

注：同列不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)

Note：Different lowercases in the same column stand for significant differences between different treatments at 0.05 level

2.3全膜双垄沟播秸秆还田对0～100cm土层水分利用效率的影响秸秆翻压还田28 d至播种期，相同降雨和蒸发条件下，由于秸秆在腐烂过程中消耗大量的水分，全膜双垄沟播玉米膜下带状秸秆还田较不还田土壤有降低趋势，贮水量减少了4.32～13.60 mm，但贮水量减少不显著。玉米拔节期至玉米灌浆初期是玉米生育期内需水较多的时期，是玉米营养生长和生殖生长同期发育的关键时期，也是玉米需水关键期[6]。至收获期，玉米膜下还田各处理贮水量较不还田有明显的恢复，说明全膜双垄沟播秸秆膜下带状还田减少了土壤水分的无效蒸发，玉米生长期将全部降水1/3集中在作物种植区，加之玉米生长后期，秸秆腐解缓慢，对土壤水分有部分的归还补偿作用，明显增加了收获期0～100 cm土层贮水量。

方差分析结果表明，全膜双垄沟播玉米秸秆还田不同处理对水分利用效率、0～100 cm土层耗水量的影响差异不显著，但水分利用效率显著高于地表覆盖2 cm处理。全膜双垄沟播玉米秸秆还田处理与不还田处理间水分利用效率差异不显著，非种植带全量2 cm处理有降低水分利用效率的趋势，可能是由于在秸秆还田初期，秸秆的腐解需要一定的水分，秸秆相同还田量下，2 cm较5 cm的秸秆与土壤接触面积大，需水量更大，造成水分生产率下降。随着玉米逐渐进入生长后期，秸秆腐解过程中秸秆自身的水分和前期吸收的土壤水分开始归还到土壤中，起到一个后期补偿的作用[7]。

表4不同处理对0～100cm土层水分利用效率的影响

Table4Effectsofdifferenttreatmentsonwaterutilizationefficiencyin0-100cmsoillayer

处理Treatments0～100cm土层贮水量Mreservoircapacityin0-100cmmm播种期收获期0～100cm土层耗水量Waterconsu⁃mptionin0-100cmmm水分利用效率Wateruseefficiencykg/m3①(CK)299．32a307．70ab457．62a2．79a②311．20a290．50b468．58a1．48b③287．57a301．51ab452．06a2．83a④285．94a326．24a449．27a2．80a⑤323．36a310．13ab479．23a2．50a⑥295．00a307．94ab453．06a2．74a

注：同列不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)

Note：Different lowercases in the same column stand for significant differences between different treatments at 0.05 level

3 结论与讨论

该研究结果表明，秸秆还田初期对作物生长水分的竞争会影响玉米前期的生长，影响玉米的农艺性状，尤其是玉米的株高和茎粗，从而进一步影响产量和生物产量形成。秸秆还田是一个相对漫长的过程，改善土壤的理化性质也需要较长时间，采用全膜双垄沟播栽培技术结合秸秆还田技术，对当季玉米产量影响不大[8-9]。在甘肃半干旱区采用全膜双垄沟播连续多年还田对作物生长、土壤水热、养分状况的影响还有待进一步研究。

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[6] 杨松,陈强,刘俊林,等.超吨粮田中玉米植株性状与穗粒重的关系[J].华北农学报,1994,9(3):112-116.

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