糧豆輪作對土壤水分利用效率分析

楊揚 王蛟洋 楊劍虹

東北地區糧食生產面臨農業供給側結構性改革，推廣大豆玉米輪作，合理的糧豆輪作能改善土壤結構，提高土壤肥力，平衡土壤養分，減少雜草生長，減輕病蟲害發生，提高水分利用率，增加糧食產量。研究不同大豆玉米輪作方式，結果表明營養生長期土壤重量含水量均呈現增高趨勢。生殖生長期土壤重量含水量為降低趨勢。大豆耗水量低于玉米，糧豆輪作耗水量低于玉米連作。

我國是農業大國，東北地區是我國的糧食主要產區之一，玉米、大豆、水稻是東北地區主要糧食作物。東北地區光熱資源充足，利于提高作物產量和品質，但水資源不足，屬于半干旱地區，典型的雨養農業，傳統耕作方式中，玉米和大豆的連作使土壤肥力下降，水土流失嚴重，糧食產量下降，加劇了農藥化肥的使用。

在提高產量的同時提高水資源利用效率是農業生產的研究重點。目前正面臨著農業供給側結構性改革，農業部提出在鐮刀彎地區進行玉米種植結構調整，提出種地養地相結合結合型，恢復東北地區大豆玉米輪作以及玉米和雜糧雜豆輪作。合理的糧豆輪作能改善土壤結構，提高土壤肥力，平衡土壤養分，減少雜草生長，減輕病蟲害發生，提高水分利用率，增加糧食產量。

1、材料與方法

試驗在中國氣象局錦州農業氣象試驗站（41°09′N，121°10′E，海拔27.4m）進行，位于遼寧省西南部，屬典型溫帶季風型氣候，年平均氣溫9.5℃，1月平均氣溫-8.0℃，7月平均氣溫24.4℃，年均降水量568mm，試驗地點地勢平坦，土壤種類屬平地淤黃土，土層較厚，土壤顏色為淡黃棕色。土質不沙不粘，其透水性和保水性較好。上層0-30cm為中壤土，40-70cm為重壤土，80-100cm為粘土，酸堿度為中性，地下水位為2-6m，土壤pH6.38，土壤養分有機質23.59g/kg、硝態氮4.04mg/kg、氨態氮22.34mg/kg、速效磷94.58mg/kg和速效鉀0.09g/kg。

同時播種玉米和大豆，播種方式為機播，分別利用前茬種植的玉米和大豆地塊，形成玉米—玉米、玉米—大豆、大豆—大豆、大豆—玉米、裸地對照等五種輪作方式，采用相同施肥量，與大田相同的田間管理方式。每隔10天利用人工土鉆烘干稱重法分別測量五個地段分層次的土壤含水量。生物量測定按照玉米和大豆的發育期，分別在三葉、七葉、拔節、抽雄、乳熟、成熟和三真葉、分枝、開花、鼓粒、成熟測定葉面積和分器官干鮮重。考種按照農業氣象觀測規范玉米和大豆分別測定果穗長、果穗粗、禿尖比、株籽粒重、百粒重、理論產量、莖稈重、籽粒與莖稈比和株莢數、空秕莢率、株結實粒數、株籽粒重、百粒重、理論產量、莖稈重、籽粒與莖稈比等項目。

2、結果與分析

播種時5種輪作方式土壤重量含水量接近，大豆茬口略高于玉米茬口，出苗前不同輪作方式土壤重量含水量變化一致，玉米三葉期和大豆三真葉期之后，出現明顯差異性變化。營養生長期降水量較多，作物耗水量較小，土壤重量含水量均呈現增高趨勢;8月中上旬出現階段性干旱，土壤重量含水量急劇下降;生殖生長期降水量偏少，作物需水量增加，土壤重量含水量為降低趨勢。玉米由于根系較深，能夠吸收深層水分，盡管出現階段性干旱，但土壤重量含水量變化不過于激烈，玉米連作在生育期內土壤重量含水量變化最為平緩。大豆相對玉米根系較淺，生長耗水吸收淺層土壤水分較多，出現階段性干旱時，大量消耗土壤水分，造成土壤重量含水量急劇降低。總體來看大豆種植地段土壤重量含水量高于玉米種植地段，生育期結束后土壤重量含水量為大豆—大豆>玉米—大豆>大豆—玉米>玉米—玉米。

3、結論

大豆生長耗水量低于玉米耗水量，大豆根系較玉米淺，消耗淺層土壤水分和降水多于玉米，玉米消耗深層土壤水分多于大豆，同等情況下抗旱能力強于大豆。

大豆不適宜連作，可能造成病蟲害增加并造成減產。玉米可以連作，對產量影響不大。但玉米連作序列中加入大豆種植能夠增加土壤水分蓄存，并能提高作物產量。

綜合農業生產投入產出比和土壤水分利用率考慮，兩茬玉米一茬大豆輪作方式是本區域的最佳輪作方式。

（作者單位：1.121000遼寧省錦州市生態與農業氣象中心;2.121000遼寧省錦州市氣象局）