盐碱地开展“小麦秸秆还田+有机肥料”模式对张掖市制种玉米产量及耕地质量影响试验

赵 霞，付忠卫，李文伟，王勤礼

（1.张掖市耕地质量建设管理站，甘肃张掖 734000；2.河西学院，甘肃张掖 734000）

张掖市位于甘肃省西部、河西走廊中段，东经97°20′～102°12′、北纬37°28′～39°57′，境内水土光热资源丰富，耕种条件优越，灌溉农业发达，是全国重要的商品粮、瓜果蔬菜生产基地。自20世纪80 年代起，伴随着人口快速增长和城镇化发展加快，粮食刚性需求不断增加，农作物播种面积迅速扩大，土地开发和耕地利用强度明显增强。化肥刚性需求导致大量滥施化肥，水资源匮乏及地表水水量逐年减少导致农业灌溉使用地下水大幅增加，加之粮食紧平衡等因素的影响[1]，次生盐碱化耕地面积不断扩大。目前，全市盐碱耕地面积达6.98 万hm2，占耕地总面积的24.70%。主要盐化类型有硫酸盐、硫酸盐氯化物、氯化物硫酸盐、氯化物和碳酸盐，耕层盐碱障碍严重威胁到作物的生长、耕地质量和生态环境安全。

针对盐碱耕地土壤盐渍化严重、有机质含量低、地力退化明显等问题，多年来张掖市致力推广秸秆还田、增施有机肥、施用土壤改良剂、种植绿肥和耐盐碱作物等技术措施，示范推广新型肥料，因地施策，不断改良提升耕地质量。2018 年，全市完成秸秆还田7.61 万hm2，使用盐碱土壤调理剂50 t、有机肥800 多t、磷石膏200 多t，推广面积达0.47 万多hm2。大量的研究表明：实施秸秆还田技术可以增加土壤有机质和微生物活性、蓄水保墒、减少水土流失、调节地温、抑制杂草生长，从而达到培肥地力、增产增收和改善农业生态环境的作用[2]。据统计，小麦秸秆（风干重）氮、磷、钾的含量是6.17 g/kg、1.8 g/kg、12.6 g/kg，在适宜的条件下长期还田可显著提高土壤肥力，增产约5%～10%，盐碱地增施商品有机肥能显著提高土壤供应养分的能力，提高盐碱土壤养分含量。为改良盐碱地，提高耕地质量提供参考，张掖市进行了“小麦秸秆还田+商品有机肥”施肥模式对比试验，研究该施肥模式对制种玉米产量和盐碱地土壤肥力的影响。

1.1 试验地概况

试验地点位于张掖市甘州区乌江镇贾寨村，海拔1 406 m，东经100.371 094、北纬39.027 719，气候干燥，日照时间长，昼夜温差大，常年多有风沙，属典型温带大陆性气候。年平均气温7.8℃，最高气温38.6℃，最低气温-28.7℃，6—10 月降水量占全年降水量70%以上，年蒸发量达2 000～2 350 mm，年无霜期79～138 d。

试验地土壤类型为盐化潮土，耕层土壤（0～20cm）的基础理化性质平均值：土壤含盐量3.86g/kg、pH8.7、有机质16.98 g/kg、碱解氮121.34 mg/kg、有效磷14.2 mg/kg、速效钾186 mg/kg。

1.2 试验材料

供试作物：制种玉米（酒泉大漠种业有限公司提供）；供试肥料：尿素（N≥46.4%，心连心牌）、磷酸二铵（P2O542%，N15%，美农牌）、复合肥（16-18-6，澳佳牌）、商品有机肥（pH 值5.5～8.5，有机质含量≥45%，N+P2O5+K2O≥5%，旺达绿禾牌），秸秆腐熟剂（2 亿CFU/kg）。

1.3 试验设计

试验设2 个处理，无重复，处理面积4 000 m2。处理1：农民常规施肥（418.5-117-18）。基施尿素200 kg/hm2、磷二铵150 kg/hm2、复合肥（16-18-6）300 kg/hm2，制种玉米大喇叭口期和抽雄期分别追施尿素275 kg/hm2。处理2：“小麦秸秆还田+有机肥料”施肥。2018 年小麦收获后，去除杂草和病虫害较严重秸秆，其余秸秆用500 倍百菌清混加1 000 倍辛硫磷药剂进行消毒。秸秆粉碎成5～10 cm，并均匀覆盖农田地表，兑水喷施秸秆腐熟剂（2 亿CFU/kg），按120kg/hm2施尿素调节碳氮比，深翻18～20cm，加重镇压，视土壤墒情浇水腐解，还田量约5300 kg/hm2。2019年春播前，基施商品有机肥3 600 kg/hm2，其他肥料施用方法及用量同处理1。

2019 年4 月22 日试验地采集土样，喷洒除草剂，划行、起垄、覆膜。母本、父本分别于5 月1日、5 月8 日播种。母本滚筒点播，行距50 cm，株距23 cm；父本满天星配置，株距1 m。5 月20 日出苗，9 月18 日田间考种，9 月29 日收获、采集耕层土样、单收计产。全生育期中耕除草3 次，防治病虫害2 次，灌水6 次。

1.4 样品采集及测定

采集方法：“S”形法，采集0～20 cm 耕层的土壤样品4 kg，四分法混合1 kg 后，室内风干化验分析。田间考种每处理随机选取3 点，每点连取10 株，共30 株。测定株高、茎粗、穗长、穗粗、秃尖、穗粒数和行粒数，果穗室内风干后测定千粒重。

测定方法：容重采用环刀法，含水量采用烘干法，团聚体采用湿筛法；pH 采用电位计法（水土比2.5∶1），有机质采用油浴加热重铬酸钾氧化容量法，碱解氮采用碱解扩散法，有效磷采用钼锑抗比色法，速效钾采用火焰光度法，水溶性盐采用二氧化碳浸提法。

计算方法[3]：

1.5 统计分析

采用Excel 软件进行统计分析。

2.1 不同施肥模式对土壤物理性质的影响

表1 显示，与播种前相比，处理2 容重降低了0.13 g/cm3，自然含水量、总孔隙度、毛管孔隙度、＞0.25 mm 团聚体分别增加了1.28 个百分点、4.91个百分点、0.06 个百分点、8.27 个百分点；与处理1相比，处理2 容重降低了0.14 g/cm3，自然含水量、总孔隙度、毛管孔隙度、＞0.25 mm 团聚体分别增加了1.39 个百分点、5.29 个百分点、0.1 个百分点、8.54 个百分点。说明处理2 的施肥模式能够疏松土壤，促进土壤团粒结构的形成[3]。

2.2 不同施肥模式对土壤化学性质的影响

表2 显示，处理2 与试验前相比，碱解氮、有效磷、速效钾、有机质分别增加10.26 mg/kg、0.86 mg/kg、20 mg/kg、2.87 g/kg，pH 降低0.29，水溶性盐减少0.25 g/kg，脱盐率6.48%；处理2 与处理1 相比，碱解氮、有效磷、速效钾、有机质分别增加11.1 mg/kg、0.14 mg/kg、38 mg/kg、1.2 g/kg，pH 降低0.32，水溶性盐减少了0.24 g/kg，脱盐率6.23%。说明处理2 施肥模式能提升有机质、碱解氮、有效磷、速效钾的含量，降低土壤的pH 值、水溶性盐的含量。

2.3 不同施肥模式对制种玉米植物学性状的影响

表3 显示，处理2 与处理1 相比，株高、茎粗、穗长、穗粗、穗粒数和千粒重方面均有提高，分别增加5.7 cm、0.88 cm、1.18 cm、0.55 cm、7 粒、7.9 g；秃尖比处理1 减小0.03 cm。说明处理2 施肥模式有效改善玉米产量构成因子，从而增加玉米产量。

2.4 不同施肥模式制种玉米产量及T 分析

按照收获要求，分别选取5 个100 m2的地块作为一个样方单元进行多点取样实际测算鲜穗产量。表4 数据表明：处理1 平均产量12 732 kg/hm2，处理2 平均产量13 774 kg/hm2，处理2 比处理1 增产1 042 kg/hm2，增产率8.18%，增产效果明显。实测T值为13.88＞T8（0.01），说明“小麦秸秆还田+有机肥料”模式下施肥与常规施肥对制种玉米的肥效有极显著差异，“小麦秸秆还田+有机肥料”模式施肥肥效明显好于农民常规施肥。

2.5 经济效益分析

表5 表明，处理2 产值达31 680.2 元/hm2，较处理1 增产2 396.6 元/hm2，由于处理2 秸秆还田增加了人工费用，增施商品有机肥增加了肥料成本，产投比低于处理1。

注：产量以收获后的鲜穗重量计，T8（0.05）=2.306，T8（0.01）=3.355。

注：尿素2 元/kg，磷二铵3.0 元/kg，复合肥4.0 元/kg，有机肥0.4 元/kg（张掖市山水林田湖生态保护修复工程有机肥替代化肥示范推广奖补项目买一补二价格），制种玉米2.3 元/kg。

盐碱地进行小麦秸秆还田和增施商品有机肥料，可增加土壤有机质含量，同时促进土壤有益微生物大量繁殖，加速土壤团粒结构的形成，改善土壤物理性质，减少蒸发，抑制返盐，增加土壤缓冲性，降低土壤pH 值、容重和水溶性盐含量。大量的微生物一定程度上减缓了土壤有机质的消耗，同时促进土壤不断释放出迟效态氮、磷、钾,有效减缓土壤速效氮、有效磷和速效钾的消耗，从而提高土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾的含量[3]。由于小麦秸秆含钾丰富，而玉米生长发育对钾肥的需求量并不大，造成土壤速效钾的含量提高较明显。

在盐碱地开展“小麦秸秆还田+有机肥料”施肥模式种植，可降低pH 值、容重和水溶性盐的含量，增加自然含水量、总孔隙度、毛管孔隙度和＞0.25 mm团粒结构数量，提高土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾的含量，从而有效改善玉米穗部性状和产量构成，比农民常规施肥增产1 042 kg/hm2，增产率8.18%。相关研究表明：长期开展小麦秸秆还田，增施有机肥料，可显著改善盐碱地土壤物理性质和化学性质，明显提高耕地地力和作物产量。