全膜雙壟溝播玉米秸稈膜下帶狀還田模式對土壤水分和玉米產量的影響

李利利

(平涼市農業科學院,甘肅平涼 744000)

近年來，全膜雙壟溝播玉米在旱作農業區的大面積推廣應用，連年種植，大部分耕地有機質投入不足，造成土壤有機質含量降低，土壤理化性質變劣，土壤肥力下降，影響了玉米增產潛力開發，為此提高作物產量和水分生產率已成為旱作農業區研究的重要內容[1]。實施秸稈還田能改善土壤理化性狀，補充土壤養分，增加土壤有機質含量及非侵蝕性團粒，改進土壤滲水性，是作物生產中節水保墑、增加作物產量和提高水分利用率的有效措施[2-3]。農作物秸稈還田可以增加土壤有機質含量，改善土壤結構，提高土壤肥力和作物產量[4-5]。全膜雙壟溝播膜下還田技術模式，就是將秸稈呈帶狀還于玉米非種植行之間，上面覆膜，此種還田模式將秸稈還田帶和種植帶進行有效分離，避免了秸稈腐解期與作物生長期同時同位而造成的爭水、爭養分矛盾。筆者研究全膜雙壟溝播玉米秸稈膜下帶狀還田模式對土壤水分、玉米生長發育及產量的影響，以期為采用全膜雙壟溝播技術進行秸稈還田提供理論依據。

1 材料與方法

1.1試驗地概況試驗于2014年3—10月在平涼市農業科學院高平試驗場進行(107°30′E，35°16′N),海拔1 254 m，年均氣溫8 ℃，年均蒸發量1 384 mm，無霜期172 d，>10 ℃的積溫2 800 ℃持續150 d，正常年份年降水量540 mm。有限的降雨年度分配不均、季節分配不均，春旱嚴重，影響作物正常出苗，有的甚至不能播種。4—5月是夏播作物生長需水的關鍵期，但降水少，不能滿足作物對水分需求。7—9月降雨集中，占全年降水的60%以上，且以暴雨為主，地表徑流嚴重，自然降雨不能被充分利用，屬甘肅省隴東地區典型的旱作農業區。供試土壤為黑壚土類，肥力中等，前茬作物為玉米。

1.2試驗材料供試玉米品種為長城706。

1.3試驗設計試驗設6個處理(表1)，3次重復，小區面積40 m2(8 m×5 m)，小區間距50 cm，隨機區組排列。每小區播種5壟10行，株距35 cm，播種密度5.7萬株/hm2，秸稈翻壓時間3月26日，秸稈還田全量3 750 kg/hm2，秸稈還田半量1 875 kg/hm2，施肥量為N 90 kg/hm2，P2O575 kg/hm2，全部肥料在春季整地時作為基肥一次性施入。秸稈被粉碎機打碎成5 cm左右，按不同處理要求人工翻埋25 cm左右土層。

1.4測定項目與方法

1.4.1土壤水分。在玉米播種期和收獲期測定不同處理0～100 cm土層含水量，在壟溝作物生長區取樣，采用烘干法測定。

土壤耗水量ET(mm)=播種期貯水量(mm)-收獲期貯水量+玉米全生育期降雨量(mm)

水分利用效率(WUE)(kg/m3)=單位面積產量(kg/hm2)/[10×全生育期耗水量(mm)]。

1.4.2產量及經濟性狀。每小區在中間2行隨機選取10株，用以考查玉米相關經濟性狀，全區收獲進行測產，折算大田實際產量。

2 結果與分析

2.1全膜雙壟溝播秸稈還田對玉米農藝性狀的影響由表2可知，秸稈地表覆蓋2 cm處理各個農藝性狀顯著低于其他處理，株高降低62.34～72.00 cm，莖粗減少0.33～0.42 cm，穗長減少1.38～2.44 cm，穗行數減少0.54～1.40，行粒數減少4.10～5.10,百粒重降低7.05～10.69 g。全膜雙壟溝播秸稈還田的株高、莖粗和穗行數較不還田呈降低趨勢，由此可知，全膜雙壟溝播秸稈還田處理對株高和莖粗的影響較大，在一定程度上會阻礙株高和莖粗的增長。

表2 不同處理對玉米農藝性狀的影響

2.2全膜雙壟溝播秸稈還田對玉米經濟性狀的影響由表3可知，秸稈地表覆蓋2 cm處理籽粒產量、生物產量和經濟系數顯著低于其他處理，表明覆膜對玉米產量的增產效果較秸稈地表覆蓋明顯。方差分析結果表明，全膜雙壟溝播玉米秸稈還田與不還田玉米產量差異不顯著。非種植帶全量5 cm和2 cm秸稈還田較不還田籽粒產量減產幅度最大，為845～948 kg/hm2，生物產量顯著下降，經濟系數差異不顯著。而整區秸稈還田全量5 cm和非種植帶半量5 cm還田處理較不還田處理產量減產不明顯，這與秸稈還田后，秸稈在土壤中分布密度較小且還田量小，與玉米爭奪養分和水分少有關。

表3 不同處理對玉米籽粒產量的影響

注：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)

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

2.3全膜雙壟溝播秸稈還田對0～100cm土層水分利用效率的影響秸稈翻壓還田28 d至播種期，相同降雨和蒸發條件下，由于秸稈在腐爛過程中消耗大量的水分，全膜雙壟溝播玉米膜下帶狀秸稈還田較不還田土壤有降低趨勢，貯水量減少了4.32～13.60 mm，但貯水量減少不顯著。玉米拔節期至玉米灌漿初期是玉米生育期內需水較多的時期，是玉米營養生長和生殖生長同期發育的關鍵時期，也是玉米需水關鍵期[6]。至收獲期，玉米膜下還田各處理貯水量較不還田有明顯的恢復，說明全膜雙壟溝播秸稈膜下帶狀還田減少了土壤水分的無效蒸發，玉米生長期將全部降水1/3集中在作物種植區，加之玉米生長后期，秸稈腐解緩慢，對土壤水分有部分的歸還補償作用，明顯增加了收獲期0～100 cm土層貯水量。

方差分析結果表明，全膜雙壟溝播玉米秸稈還田不同處理對水分利用效率、0～100 cm土層耗水量的影響差異不顯著，但水分利用效率顯著高于地表覆蓋2 cm處理。全膜雙壟溝播玉米秸稈還田處理與不還田處理間水分利用效率差異不顯著，非種植帶全量2 cm處理有降低水分利用效率的趨勢，可能是由于在秸稈還田初期，秸稈的腐解需要一定的水分，秸稈相同還田量下，2 cm較5 cm的秸稈與土壤接觸面積大，需水量更大，造成水分生產率下降。隨著玉米逐漸進入生長后期，秸稈腐解過程中秸稈自身的水分和前期吸收的土壤水分開始歸還到土壤中，起到一個后期補償的作用[7]。

表4不同處理對0～100cm土層水分利用效率的影響

Table4Effectsofdifferenttreatmentsonwaterutilizationefficiencyin0-100cmsoillayer

處理Treatments0～100cm土層貯水量Mreservoircapacityin0-100cmmm播種期收獲期0～100cm土層耗水量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：同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)

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

3 結論與討論

該研究結果表明，秸稈還田初期對作物生長水分的競爭會影響玉米前期的生長，影響玉米的農藝性狀，尤其是玉米的株高和莖粗，從而進一步影響產量和生物產量形成。秸稈還田是一個相對漫長的過程，改善土壤的理化性質也需要較長時間，采用全膜雙壟溝播栽培技術結合秸稈還田技術，對當季玉米產量影響不大[8-9]。在甘肅半干旱區采用全膜雙壟溝播連續多年還田對作物生長、土壤水熱、養分狀況的影響還有待進一步研究。

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