減氮條件下耕作方式和施用秸稈腐熟劑對麥田土壤結構及產量的影響

曾輝，孟自力

（商丘市農林科學院，河南商丘 476000）

農田管理措施直接影響土壤團聚體的穩定性，秸稈腐熟后作為有機物肥料施入，可增加微團聚體的團聚性能，促成小粒徑團聚體相互聚合成大團聚體，使得土壤中＞0.25 mm團聚體含量升高[1-3]；同時，有研究表明翻耕處理的鏵式犁對農田土壤結構破壞性大，促使了土壤有機碳礦化，不利于水穩性土壤團聚體的形成，進而影響了農田土壤結構的穩定[4-6]。合理的耕作和秸稈處理方式可以增加微團聚體的團聚性能和土壤有機碳含量，然而不合理的耕地方式導致土壤結構被嚴重破壞，土壤養分流失，產量下降[7-9]。因此，研究減氮條件下不同耕作方式和施用秸稈腐熟劑處理下土壤特性變化，對認識土壤理化性質、改進耕作措施和秸稈利用方式、提高土壤質量具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2019年10月至2020年6月在河南省商丘市城鄉一體化示范區賈寨鎮保衛村進行。該地區屬于暖溫帶亞濕潤季風氣候，年平均氣溫為14℃，年降水量達到700 mm。供試土壤為兩合土。試驗區土層深度0～20 cm，全氮77.8 mg/kg，有機質2.2 mg/kg，速效鉀93.37 mg/kg，速效磷35.31 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試小麥品種為‘商優1號’；秸稈腐熟劑采用禾盛生物生產的HB有機物料腐熟劑，用量30 kg/hm2。

1.3 試驗設計

試驗采用裂區設計，主區為翻耕（PT）、深松（ST）和旋耕（RT）3種耕作處理，副區為秸稈腐熟和無秸稈腐熟處理。試驗設置3次重復，小區面積為60 m2（15 m×4 m）。于2019年10月8日播種，2020年6月6日收獲，播種量為150 kg/hm2。施肥：基肥純氮110 kg/hm2，P2O5150 kg/hm2，K2O 105 kg/hm2，起身拔節期追肥30 kg/hm2。小麥播種前具體土壤耕作處理見表1。

表1 試驗處理

1.4 測定項目及方法

1.4.1取樣方法。分別于2020年的小麥收獲期，S形5點每10 cm一層取0～100 cm土層的土壤樣品，一部分置于鋁盒中測定土壤含水量，剩余部分置于陰涼處，風干后待用。另外于各處理每10 cm一層取0～20 cm土層的原狀土壤樣品，置于15 cm×10 cm×8 cm的飯盒中，于室內風干后掰成7～8 mm大小的土塊，過8 mm的篩，除去其中較大雜質待用。

1.4.2小麥產量測定。分別于2020年小麥收獲期測定產量，重復3次。小麥成熟后取各處理小麥1 m×5行，計算公頃穗數，每樣點隨機取30穗帶回實驗室測其穗粒數、千粒重，計算小麥理論產量。

1.4.3土壤水穩性團聚體測定方法。采用QT-WSI021型土壤團粒分析儀測定土壤水穩性團聚體。稱取處理好的土樣約50 g，置于孔徑自上而下為2、1、0.5、0.25和0.106 mm的套篩上，浸泡蒸餾水5 min，然后以40 r/min的速度振蕩10 min。最后將各篩上滯留的土粒分別沖洗至鋁盒中，于烘箱中105℃烘干至恒重后稱重。試驗時各處理均重復4次，分別計算＞0.25 mm的土壤大團聚體含量（R0.25）、幾何平均直徑（GMD）和平均質量直徑（MWD）。

1.4.4土壤含水量（SWC）測定。采用烘干稱重法。

1.4.5土壤有機碳含量（SOC）測定。采用重鉻酸鉀外加熱氧化法。

1.5 數據分析方法

采用Excel進行數據處理。

2 結果與分析

2.1 耕作方式與秸稈腐熟對土壤團聚體的影響

由表2可以看出，小麥收獲期各處理的R＞0.25 mm大團聚體質量百分比差異不顯著。各處理在0～10 cm和10～20 cm土層的R＞0.25 mm大團聚體質量百分比差異不顯著，且各處理的變化規律表現一致，表現為深松秸稈腐熟處理（STF）顯著高于其他處理，翻耕處理顯著低于其他處理。翻耕處理的土壤在0～20 cm土層MWD值差異不顯著，深松和旋耕處理的MWD隨著土層深度增加呈減小趨勢；秸稈腐熟處理下0～20 cm土層中，深松處理MWD顯著高于其他處理，翻耕處理的MWD顯著低于深松和旋耕處理；各耕作處理的MWD差異不顯著，同時秸稈腐熟因素對MWD影響不顯著。GMD的變化趨勢與MWD的變化趨勢相似。

2.2 耕作方式與秸稈腐熟對土壤有機碳的影響

由表2可以看出，翻耕處理0～10 cm與10～20 cm表層土壤SOC差異小；深松和旋耕各處理在10～20 cm土層SOC顯著低于0～10 cm土層。秸稈腐熟顯著提高了SOC；在10～20 cm土層內，翻耕和深松處理的SOC相近；旋耕處理顯著低于其他處理。在0～20 cm土層內SOC與＞0.25 mm大團聚體質量MWD百分比、MWD、GMD均呈現顯著正相關的關系（P＜0.001）。SOC越高，大團聚體含量、MWD和GMD值越大，土壤結構越穩定。

2.3 耕作措施與秸稈腐熟對土壤水分的影響

隨著土層的加深，SWC表現為先降低然后逐漸升高，在30 cm土層附近達到最低值。在0～30 cm土層內，各處理的SWC差異顯著，主要表現為旋耕處理最高，翻耕處理最低，秸稈腐熟處理顯著高于無秸稈腐熟，深耕腐熟處理在0～10 cm土層內的SWC最高。

2.4 耕作措施與秸稈腐熟對小麥產量的影響

由表2可以看出，深松腐熟處理的小麥產量平均值達到9.20 t/hm2，高于其他處理，旋耕無腐熟處理的小麥產量為7.80 t/hm2，顯著低于其他處理，比深松腐熟處理降低了15.22%。翻耕秸稈腐熟處理和翻耕無秸稈腐熟處理的小麥產量分別為8.70、8.35 t/hm2，小麥產量秸稈腐熟處理較無秸稈腐熟處理平均提高了4.19%。

表2 不同處理的土壤成分和小麥產量

3 結論

耕作措施與秸稈還田通過影響土壤團聚體的穩定性，深松和旋耕處理表層土壤的MWD和GMD顯著高于翻耕處理，有利于雨水的下滲和不利于徑流的發生，同時防止風蝕的發生，翻耕處理使濕潤的土壤翻到土壤表面，不利于土壤水分保護，因此深松和旋耕處理的土壤含水量顯著高于翻耕，同時秸稈還田能防止土壤水分散失，導致深松和旋耕秸稈還田處理的土壤含水量較高。另外深松和秸稈還田顯著增加了土壤有機碳含量，而旋耕處理降低了土壤有機碳含量。土壤水分和土壤有機碳最后影響作物產量，小麥產量表現為深松秸桿還田處理較高，而旋耕無秸稈還田處理的小麥產量均較低。因此，深松秸稈還田處理是商丘地區提高作物產量的農田耕作管理方式。