秸稈還田不同耕作模式對種床墑情及地溫的影響

劉鴻雁，龐玉艷，王華澤，張沖

（吉林省農業機械研究院，吉林長春 130022）

北方旱作農區連續多年單一的耕作方式，使土壤存在耕層變淺、容重增大、持水保肥能力減弱、抗逆緩沖能力變差等問題。采用不同的秸稈還田模式，對農田實行免耕、少耕，使用作物秸稈覆蓋地表，減少風蝕、水蝕，是提高土壤肥力和抗旱能力的先進農業耕作技術。該技術也被稱為保護性耕作技術。不同的作物秸稈還田模式，會對農業生產帶來不同的影響。尤其是秸稈產量較高的玉米，全量還田時會帶來一些相應的問題。為此，本文針對吉林省農機院不同玉米秸稈全量還田模式，對種床墑情及地溫影響的試驗研究進行分析。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗地位于農安縣開安鎮的吉林省農業機械研究院的試驗基地。農安縣位于吉林省中部，是玉米生產大縣，玉米播種面積約占糧食播種面積的90%。農安縣屬溫帶大陸性氣候，年降水量507.7mm，有效積溫2800℃。自2000年以來，農安縣旱情嚴重，春旱頻繁發生，給農業生產帶來很大影響。

1.2 試驗設計

試驗采用完全隨機設計，設5個處理，大區設計，每區面積0.05hm2。處理編號設計：Ⅰ秋季混埋——秋季玉米機收后，玉米秸稈粉碎為10cm長左右，均勻拋灑在地表，耙地機秋季作業后部分秸稈混入土壤，地表秸稈覆蓋率＞30%；Ⅱ秋春混埋——秋季玉米機收后，玉米秸稈粉碎為10cm長左右，均勻拋灑在地表，耙地機秋季作業后，春季再次作業使部分秸稈混入土壤，地表秸稈覆蓋率＞30%；Ⅲ春季混埋——秋季玉米機收后，玉米秸稈粉碎為10cm長左右，均勻拋灑在地表，秋季不進行作業，耙地機春季作業使部分秸稈混入土壤，地表秸稈覆蓋率＞30%；Ⅳ秸稈覆蓋——秋季玉米機收后，玉米秸稈粉碎為 10cm長左右，均勻拋灑在地表，秋春季不作業，地表秸稈覆蓋率約為100%；Ⅴ根茬還田——秋季玉米機收后，玉米秸稈粉碎為10cm長左右，均勻拋灑在地表，打包離田，根茬留田。春季旋耕滅茬起壟，地表秸稈覆蓋率＜10%（農民對照）。

1.3 樣品采集與測定

數據采集時間為2019年的4月15日～5月16日，即土壤基本解凍期至播種后出苗期。每隔一天測量一次，如遇降雨，不測量。

土壤含水量采用烘干法測定。取樣時，每區分3點取樣，取樣深度分別為 0～10cm、10～20cm。

地溫采用地溫計進行測量。測量時，每區分3點測溫，測溫深度分別為5cm、10cm、15cm、20cm。

2 結果與分析

2.1 種床墑情變化情況

2019年春季，吉林省中部春旱嚴重。處于開安鎮的試驗基地在試驗期間總降水量不足15mm，比常年同期平均減少80%左右。期間有3次降水，降水量最大一次為8.3mm，只能浸潤入地表土層3～4cm，對10cm深處土壤墑情影響較小。在溫度、風速等條件相同的情況下，種床墑情不同主要是由秸稈還田不同模式，也即秋收后到播種前整地模式不同造成的。

由如圖1可知，Ⅳ秸稈覆蓋和Ⅰ秋季混埋含水率明顯較Ⅱ秋春混埋、Ⅲ春季混埋、Ⅴ根茬還田高，可知春季動土作業較春季不動土作業，對土壤墑情破壞嚴重；Ⅰ秋季混埋較Ⅱ秋春混埋、Ⅲ春季混埋含水率明顯偏高，可知同樣采用秸稈混埋還田作業模式，作業季節不同對土壤墑情影響區別很大；Ⅱ秋春混埋、Ⅲ春季混埋和Ⅴ根茬還田（當地農民傳統種地模式）跑墑情況嚴重，可知春季種床跑墑情況與是否秸稈還田作業關系不大，主要與作業次數和作業方法有關。

由圖2可知，Ⅳ秸稈覆蓋和Ⅰ秋季混埋兩種春季作業模式含水率變化很小，在3%范圍內波動；Ⅱ秋春混埋、Ⅲ春季混埋和Ⅴ根茬還田春季進行秸稈還田作業后，地表干土與地底濕土混合在一起，含水率下降明顯（對應圖上橫坐標4），最后由于毛細現象，深層水向上移動，最終含水量穩定在一定位置；同時，也表明在當前旱情下，地表下20cm深處土壤墑情變化不大。

圖1 0～10cm土壤含水率

圖2 10～20cm土壤含水率

2.2 地溫變化情況

地溫測量時測量了四個深度的地溫變化情況，在分析和繪制圖表中發現，四個深度的地溫變化情況和平均地表變化具有高度相似性，為行文簡單和節省篇幅，本文僅通過平均地溫變化進行探討。

由圖3可知，Ⅳ秸稈覆蓋和Ⅰ秋季混埋兩種春季不作業模式地溫變化情況一致，初期地表剛升溫時溫度稍有波動，隨天氣轉暖升溫緩慢，與地溫平均較高的Ⅲ春季混埋約有8℃的溫差；Ⅱ秋春混埋、Ⅲ春季混埋和Ⅴ根茬還田三種春季作業模式地溫較高；在5月中旬，試驗將結束時，不同秸稈還田耕作模式對地溫的影響漸趨消失，地溫趨于一致。

圖3 平均地溫變化圖

3 結論與討論

3.1 秋季混埋全量還田和秸稈覆蓋全量還田兩種春季不作業

秸稈還田模式有利于春季保墑；秋春混埋全量還田、春季混埋全量還田和春季旋耕起壟春季作業模式不利于春季保墑。

3.2 秋春混埋全量還田、春季混埋全量還田和春季旋耕起壟

春季作業模式有利于地溫提升，秋季混埋全量還田和秸稈覆蓋全量還田兩種春季不作業秸稈還田模式，不利于地溫提升。

3.3 同為秸稈混埋全量還田模式

秋、春季作業時間不同，土壤墑情和地溫差異很大。說明秸稈混埋全量還田對地溫、土壤墑情影響不顯著；秋、春季作業時間不同對地溫、土壤墑情影響顯著。