不同農作物秸稈直接還田及其還田量對大豆生長的影響

李建輝，劉麗麗，石子建，陳潤興

(衢州市農業科學研究院 作物研究所，浙江 衢州 324000)

我國是農業大國，農作物秸稈資源非常豐富，如何將其進行資源化利用是當前亟需解決的重要問題[1-2]。農作物秸稈直接還田是將其不進行堆積腐熟而直接翻壓于土壤中的一種方法，也是農業生產上普遍采取的一種資源化利用方式，具有還田數量大且省時省工等優點[3]。從近年來已有的研究結果來看，采用這種方式在杜絕了秸稈焚燒所造成的大氣污染的同時，還可起到提高農作物產量和提升農作物品質等效果[4-6]。同時，有關研究結果還表明，有規律的持續的秸稈還田能夠改善土壤理化性質，提升土壤細菌物種豐富度和微生物群落多樣性，并可在一定條件下影響根際酶活性，從而為土壤創建良好的生態環境體系[7-10]。然而，已有關于農作物秸稈直接還田的研究大多僅針對某一種秸稈，對不同農作物秸稈及其不同還田量的比較研究相對較少。為此，本文以當前農業生產中秸稈資源較為豐富的水稻、大豆、玉米等為試材，通過盆栽試驗系統研究其直接還田對種植大豆的影響，以期為農作物秸稈直接還田提供科學指導。

1 材料與方法

1.1 材料

研究地點選擇在浙江省衢州市農業科學研究院梨園基地進行。采用盆栽試驗，以當地種植面積較大的水稻、大豆、玉米等農作物秸稈為試材，以衢鮮5號大豆為對象。盆栽容器為長×寬×高60 cm×35 cm×28 cm的聚乙烯塑料種植箱，在試驗基地中挖取同一地塊的稻田耕作層土壤作為供試土壤，去除石子和植物根莖雜物，稍干后混勻，用電子天平稱取60 kg土壤裝入各個種植箱中。秸稈和大豆均由衢州市農業科學研究院梨園基地提供。

1.2 方法

農作物秸稈均以翻壓方式還田，設置3個還田量水平，分別為700、1 400、2 100 g·m-2。同時設置無還田量的空白對照處理，每個處理重復3次。將用作翻壓的農作物秸稈剪為2 cm長，稱量后裝入對應編號的塑料種植箱中，與土壤混勻。于2018年8月10日開始種植大豆，在每個塑料種植箱中均勻播種大豆2穴，每穴播4粒種子，最后留苗2株，試驗中人工去除雜草，定期適量澆水，并確保每個塑料種植箱子中澆水量相同。定期記錄大豆的生長情況并拍照保存，2018年10月成熟后采集大豆樣品，分別測量植株總鮮質量、植株株高、豆莢數、豆莢質量、種子數、種子質量。

1.3 數據處理

試驗數據先在Excel數據表中匯總，然后采用SPSS 17.0軟件進行統計分析，單因素方差分析用最小顯著差數法(LSD)檢驗差異顯著性水平。

2 結果與分析

2.1 農作物秸稈還田對種植大豆的影響

在相同還田量處理的情況下，不同農作物秸稈還田對種植大豆的影響各不相同。從表1可以看出，秸稈還田量為700 g·m-2時，與空白對照相比，除株高外，大豆地上部生物量、豆莢數、豆莢質量、種子數、種子質量均得到極顯著提高，且均以玉米秸稈處理最大，大豆秸稈處理次之，水稻秸稈處理最小；當秸稈還田量為1 400 g·m-2時，與空白對照相比，除株高外，大豆地上部分生物量、豆莢數、豆莢質量、種子數、種子質量均得到極顯著提高，均以玉米秸稈處理最大，水稻秸稈處理次之，大豆秸稈處理最小；當秸稈還田量為2 100 g·m-2時，大豆株高、地上部生物量、豆莢數、豆莢質量、種子數、種子質量均顯著高于空白對照，均以玉米秸稈處理最大，大豆秸稈處理次之，水稻秸稈處理最小。綜合來看，玉米秸稈還田對大豆產量的提高作用最大。

表1 不同秸稈還田對種植大豆的影響

注：處理1-1、1-2、1-3分別為水稻秸稈、大豆秸稈、玉米秸稈700 g·m-2還田量；處理2-1、2-2、2-3分別為水稻秸稈、大豆秸稈、玉米秸稈1 400 g·m-2還田量；處理3-1、3-2、3-3分別為水稻秸稈、大豆秸稈、玉米秸稈2 100 g·m-2還田量；CK為空白對照；同列數據后無相同小寫英文字母表示相同還田量下差異顯著(P<0.05)，不同大寫英文字母表示相同還田量下差異極顯著(P<0.05)。

2.2 農作物秸稈還田量對種植大豆的影響

在同一種農作物秸稈還田的情況下，不同還田量處理對種植大豆存在不同影響。由表1可知，水稻秸稈還田量為700、1 400、2 100 g·m-2時，與空白對照相比，大豆地上部生物量、豆莢數、豆莢質量、種子數、種子質量等指標值均有顯著提高，部分達到極顯著水平；水稻秸稈還田量為1 400 g·m-2時各指標最大，2 100 g·m-2還田量次之，700 g·m-2還田量最小。大豆秸稈還田量為700、1 400、2 100 g·m-2時，與空白對照相比，大豆地上部生物量、株高、豆莢數、豆莢質量、種子數、種子質量等指標值均有顯著提高，部分達到極顯著水平，大豆秸稈還田量為2 100 g·m-2時各指標最大，1 400 g·m-2還田量次之，700 g·m-2還田量最小。然而，大豆秸稈還田量為700、1 400 g·m-2時，大豆株高較低，2 100 g·m-2還田量時大豆株高較高。玉米秸稈還田量為700、1 400、2 100 g·m-2時，與空白對照相比，大豆地上部生物量、株高、豆莢數、豆莢質量、種子數、種子質量等指標值均有顯著提高，部分達到極顯著水平，其中玉米秸稈還田量為1 400 g·m-2時各指標最大，2 100 g·m-2還田量次之，700 g·m-2還田量最小。

此外，考慮到豆莢質量和種子質量這2個指標最能反映大豆的產量。針對這2個指標，水稻秸稈和玉米秸稈在1 400 g·m-2還田量時大豆產量提高的幅度最大，2 100 g·m-2還田量次之，7 00 g·m-2還田量最小；大豆秸稈在2 100 g·m-2還田量時大豆產量提高的幅度最大，1 400 g·m-2還田量次之，700 g·m-2還田量最小。

3 討論

當前，在提倡低碳、高效和生態農業的需求下，農作物秸稈還田作為一項簡單有效的措施已得到了大力推廣。對于農作物秸稈而言，因其含有大量的生物質，在翻壓還于農田之后，經過一段時間的腐解作用，就可以轉化為有機質和速效養分提供給農作物吸收。綜合來看，農作物秸稈直接還田能夠有效地將農業廢棄物資源進行循環利用，減少化肥施用量，并達到改良土壤和提高農作物產量的目的。

從本文研究結果來看，農作物秸稈直接還田能夠促進大豆的生長，增加其產量。本研究中玉米秸稈還田對大豆產量的提高作用最大。總體而言，不同種農作物秸稈或不同還田量對大豆產量的促進效果不同，其中，以玉米秸稈1 400 g·m-2還田量最佳。