粮豆轮作对土壤水分利用效率分析

杨扬 王蛟洋 杨剑虹

东北地区粮食生产面临农业供给侧结构性改革，推广大豆玉米轮作，合理的粮豆轮作能改善土壤结构，提高土壤肥力，平衡土壤养分，减少杂草生长，减轻病虫害发生，提高水分利用率，增加粮食产量。研究不同大豆玉米轮作方式，结果表明营养生长期土壤重量含水量均呈现增高趋势。生殖生长期土壤重量含水量为降低趋势。大豆耗水量低于玉米，粮豆轮作耗水量低于玉米连作。

我国是农业大国，东北地区是我国的粮食主要产区之一，玉米、大豆、水稻是东北地区主要粮食作物。东北地区光热资源充足，利于提高作物产量和品质，但水资源不足，属于半干旱地区，典型的雨养农业，传统耕作方式中，玉米和大豆的连作使土壤肥力下降，水土流失严重，粮食产量下降，加剧了农药化肥的使用。

在提高产量的同时提高水资源利用效率是农业生产的研究重点。目前正面临着农业供给侧结构性改革，农业部提出在镰刀弯地区进行玉米种植结构调整，提出种地养地相结合结合型，恢复东北地区大豆玉米轮作以及玉米和杂粮杂豆轮作。合理的粮豆轮作能改善土壤结构，提高土壤肥力，平衡土壤养分，减少杂草生长，减轻病虫害发生，提高水分利用率，增加粮食产量。

1、材料与方法

试验在中国气象局锦州农业气象试验站（41°09′N，121°10′E，海拔27.4m）进行，位于辽宁省西南部，属典型温带季风型气候，年平均气温9.5℃，1月平均气温-8.0℃，7月平均气温24.4℃，年均降水量568mm，试验地点地势平坦，土壤种类属平地淤黄土，土层较厚，土壤颜色为淡黄棕色。土质不沙不粘，其透水性和保水性较好。上层0-30cm为中壤土，40-70cm为重壤土，80-100cm为粘土，酸碱度为中性，地下水位为2-6m，土壤pH6.38，土壤养分有机质23.59g/kg、硝态氮4.04mg/kg、氨态氮22.34mg/kg、速效磷94.58mg/kg和速效钾0.09g/kg。

同时播种玉米和大豆，播种方式为机播，分别利用前茬种植的玉米和大豆地块，形成玉米—玉米、玉米—大豆、大豆—大豆、大豆—玉米、裸地对照等五种轮作方式，采用相同施肥量，与大田相同的田间管理方式。每隔10天利用人工土钻烘干称重法分别测量五个地段分层次的土壤含水量。生物量测定按照玉米和大豆的发育期，分别在三叶、七叶、拔节、抽雄、乳熟、成熟和三真叶、分枝、开花、鼓粒、成熟测定叶面积和分器官干鲜重。考种按照农业气象观测规范玉米和大豆分别测定果穗长、果穗粗、秃尖比、株籽粒重、百粒重、理论产量、茎秆重、籽粒与茎秆比和株荚数、空秕荚率、株结实粒数、株籽粒重、百粒重、理论产量、茎秆重、籽粒与茎秆比等项目。

2、结果与分析

播种时5种轮作方式土壤重量含水量接近，大豆茬口略高于玉米茬口，出苗前不同轮作方式土壤重量含水量变化一致，玉米三叶期和大豆三真叶期之后，出现明显差异性变化。营养生长期降水量较多，作物耗水量较小，土壤重量含水量均呈現增高趋势;8月中上旬出现阶段性干旱，土壤重量含水量急剧下降;生殖生长期降水量偏少，作物需水量增加，土壤重量含水量为降低趋势。玉米由于根系较深，能够吸收深层水分，尽管出现阶段性干旱，但土壤重量含水量变化不过于激烈，玉米连作在生育期内土壤重量含水量变化最为平缓。大豆相对玉米根系较浅，生长耗水吸收浅层土壤水分较多，出现阶段性干旱时，大量消耗土壤水分，造成土壤重量含水量急剧降低。总体来看大豆种植地段土壤重量含水量高于玉米种植地段，生育期结束后土壤重量含水量为大豆—大豆>玉米—大豆>大豆—玉米>玉米—玉米。

3、结论

大豆生长耗水量低于玉米耗水量，大豆根系较玉米浅，消耗浅层土壤水分和降水多于玉米，玉米消耗深层土壤水分多于大豆，同等情况下抗旱能力强于大豆。

大豆不适宜连作，可能造成病虫害增加并造成减产。玉米可以连作，对产量影响不大。但玉米连作序列中加入大豆种植能够增加土壤水分蓄存，并能提高作物产量。

综合农业生产投入产出比和土壤水分利用率考虑，两茬玉米一茬大豆轮作方式是本区域的最佳轮作方式。

（作者单位：1.121000辽宁省锦州市生态与农业气象中心;2.121000辽宁省锦州市气象局）