秸秆深翻还田对吉林省东部玉米幼苗生长的影响

刘胜群，高士波，王小影，宋凤斌

(1.中国科学院 东北地理与农业生态研究所，吉林 长春 130102；2.敦化市官地镇农业技术推广站,吉林 敦化 133700；3.榆树市土桥镇农业技术推广站,吉林 榆树 130400)

0 引 言

吉林省地处世界“三大黄金玉米带”，是我国重要的商品粮基地[1]。玉米是吉林省的第一大粮食作物，种植优势明显，玉米年均产量及品质均居于我国前列[2]。

玉米对土壤养分消耗较大。近年来，我国玉米产量的增加很大程度上依赖化肥用量的增加。化肥的过量使用，不仅直接导致种植玉米生产成本的增加，而且还会导致地下水污染、土壤板结等一系列环境问题。另外，长期以来对耕地“重用轻养”，导致土壤有机质减少，土壤耕层结构日趋劣化[3-5]。因此，需要恢复和提升土壤肥力，在兼顾玉米产量的同时实现资源的可持续利用。

作为一种可再生资源，玉米秸秆中含有丰富的碳、氮、磷、钾及多种微量营养元素。从秸秆利用的国际经验看，秸秆还田既是发达国家的成熟做法，又是秸秆利用的不可替代的主渠道。研究显示，玉米秸秆还田后逐渐腐解，增加了土壤中氮、磷、钾养分的含量。秸秆还田能使0～30 cm土壤中全氮、全磷含量明显增加，从而为玉米创造了良好的生长发育条件[6]，还可以提高生育后期植株根系活力[7]，提高土壤微生物数量，为土壤微生物提供充足的碳源[8]。此外，秸秆还田还可以减少秸秆的露天焚烧，具有一定的生态效应[9]。因此，秸秆还田是实现提升土壤肥力和资源可持续利用的有效手段。但在实际应用过程中，秸秆还田仍存在一些问题。例如在气候湿润冷凉地区[10]，冬季漫长、寒冷[11]，早春土壤温度较低。加之玉米对低温较敏感，早春温度过低会影响玉米出苗和幼苗质量。

因此，本文选择吉林省东部冷凉地区，研究玉米秸秆深翻还田条件下的玉米幼苗生长状况，用以明确吉林省东部地区玉米秸秆深翻还田对玉米幼苗素质的影响，为湿润冷凉地区玉米秸秆深翻还田条件下的玉米生产提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验地点位于吉林省敦化市沙河沿镇鸿发现代生态农场(128°21′E,43°25′N)，试验地土壤为白浆土。2016年在供试田间种植玉米，秋季用凯斯大型玉米子粒联合收割机收获玉米子粒。收获后，玉米秸秆被粉碎且均匀分布于田间。而后，借助翻转犁进行深翻作业，将秸秆耕翻入土，深度为20～30 cm。秸秆离田的地块作为对照，整地方法相同。秸秆深翻还田处理用“ST”表示，离田对照用“CK”表示。试验为大区试验，每个大区面积500 m2。2017年选用玉米品种鸿福玉1号(记为“HFY1”)、德美亚1号(记为“DMY1”)、先达101(记为“XD101”)和先玉1219(记为“XY1219”)，种植密度为65 000株·hm-2。肥料用量为N 200 kg·hm-2，P2O5100 kg·hm-2，K2O 100 kg·hm-2，播前一次性施入。其他田间管理措施同常规生产田。

1.2 测定项目及方法

在玉米V3时期采用“S”取样法取样。取样时，选取有代表性的植株，用直尺测定株高、用叶面积仪测定绿叶面积、用SPAD 502叶绿素仪测量玉米第二片全展叶的SPAD值。根系取自地表至30 cm深，根系数量为初生根和长度大于1 cm的节根之和。根系和地上部干物质质量用烘干称重法测定，供试材料放入鼓风干燥箱中，105 ℃烘干30 min，而后70 ℃烘干至恒重，用天平称其干质量。

1.3 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2007软件作图，用SPSS 16.0软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 株高

图1为秸秆还田对4个玉米品种株高的影响。从图中可见，秸秆深翻还田处理影响玉米株高。秸秆深翻还田条件下，玉米株高显著增加。与对照相比较，鸿福玉1号、德美亚1号、先达101和先玉1219的株高分别显著提高了3.89%、8.71%、4.44%和14.4%(P<0.05)。

2.2 根条数

秸秆深翻还田对玉米幼苗根系数量的影响见图2。从图中可见秸秆深翻还田处理对根系数量的影响与品种有关。其中德美亚1号幼苗的根系在深翻还田条件下显著高于对照(P<0.05)，而秸秆深翻还田条件下鸿福玉1号、先达101和先玉1219的幼苗根系与对照差异未达到显著水平。

2.3 绿叶面积

图3为秸秆深翻还田条件下4个品种玉米的幼苗绿叶面积。从图中可见，秸秆深翻还田处理对玉米幼苗绿叶面积的影响较小。秸秆深翻还田条件下4个供试品种玉米幼苗绿叶面积与对照的差异均未达到显著水平。

2.4 叶片SPAD值

图4为秸秆深翻还田条件下4个供试品种玉米幼苗第二片全展叶的SPAD值。从图中可以看出，与对照相比，秸秆深翻还田处理下玉米幼苗的第二片全展叶的SPAD值略有不同，但差异均未达到显著水平。

2.5 地上部干物质

4个供试玉米幼苗地上部干物重见图5，与对照相比，秸秆深翻还田处理对玉米幼苗鸿福玉1号和德美亚1号地上部干物质质量与对照差异未达到显著水平，而先达101和先玉1219的幼苗地上部干物质质量显著高于对照(P<0.05)。

3 讨 论

株高能直观表现植物长势的好坏[12]。本文研究结果显示，吉林省东部地区秸秆深翻还田处理增加了玉米幼苗株高。秸秆还田作为改良土壤的重要手段，研究者对此开展了诸多研究[13-14]。研究结果显示，秸秆还田显著降低土壤容重[15]，改善土壤结构，提高有机质含量，促进大团聚体形成[16]。秸秆还田可以调蓄水资源、调节土壤温度、改善微生物活动条件。因此推测，秸秆深翻还田条件下玉米幼苗株高的改变可能与土壤理化性状的改变有关。

许菁等[17]发现，秸秆还田结合深松能显著增强小麦玉米光合能力。但在本研究中，与对照相比，秸秆深翻还田处理玉米幼苗叶片的SPAD值并未发生显著增加。但不同品种玉米相比较，幼苗的绿叶面积、第二片全展叶的SPAD值和地上部干物质质量而言，先玉1219表现较好。这一结果可能与玉米品种特性有关。

根系是玉米的重要器官，在吸收水分和养分过程中起着重要作用，对玉米生长发育和产量形成至关重要[18-19]。本研究结果显示，与对照相比，秸秆深翻还田条件下玉米品种德美亚一号在根系数量上占有优势。这一结果可能与玉米品种特性有关。

由于秸秆还田效应与特定生态区的自然条件、秸秆还田量、耕作方式及肥料运筹方式等措施密切相关。因此，还需要进一步深入研究吉林省东部地区有利于玉米秸秆还田的耕作方式和肥料运筹等农艺措施的研究，以其为吉林省东部地区玉米秸秆还田的农业生产提供理论依据。