鹽堿地開展“小麥秸稈還田+有機肥料”模式對張掖市制種玉米產量及耕地質量影響試驗

趙 霞，付忠衛，李文偉，王勤禮

（1.張掖市耕地質量建設管理站，甘肅張掖 734000；2.河西學院，甘肅張掖 734000）

張掖市位于甘肅省西部、河西走廊中段，東經97°20′～102°12′、北緯37°28′～39°57′，境內水土光熱資源豐富，耕種條件優越，灌溉農業發達，是全國重要的商品糧、瓜果蔬菜生產基地。自20世紀80 年代起，伴隨著人口快速增長和城鎮化發展加快，糧食剛性需求不斷增加，農作物播種面積迅速擴大，土地開發和耕地利用強度明顯增強。化肥剛性需求導致大量濫施化肥，水資源匱乏及地表水水量逐年減少導致農業灌溉使用地下水大幅增加，加之糧食緊平衡等因素的影響[1]，次生鹽堿化耕地面積不斷擴大。目前，全市鹽堿耕地面積達6.98 萬hm2，占耕地總面積的24.70%。主要鹽化類型有硫酸鹽、硫酸鹽氯化物、氯化物硫酸鹽、氯化物和碳酸鹽，耕層鹽堿障礙嚴重威脅到作物的生長、耕地質量和生態環境安全。

針對鹽堿耕地土壤鹽漬化嚴重、有機質含量低、地力退化明顯等問題，多年來張掖市致力推廣秸稈還田、增施有機肥、施用土壤改良劑、種植綠肥和耐鹽堿作物等技術措施，示范推廣新型肥料，因地施策，不斷改良提升耕地質量。2018 年，全市完成秸稈還田7.61 萬hm2，使用鹽堿土壤調理劑50 t、有機肥800 多t、磷石膏200 多t，推廣面積達0.47 萬多hm2。大量的研究表明：實施秸稈還田技術可以增加土壤有機質和微生物活性、蓄水保墑、減少水土流失、調節地溫、抑制雜草生長，從而達到培肥地力、增產增收和改善農業生態環境的作用[2]。據統計，小麥秸稈（風干重）氮、磷、鉀的含量是6.17 g/kg、1.8 g/kg、12.6 g/kg，在適宜的條件下長期還田可顯著提高土壤肥力，增產約5%～10%，鹽堿地增施商品有機肥能顯著提高土壤供應養分的能力，提高鹽堿土壤養分含量。為改良鹽堿地，提高耕地質量提供參考，張掖市進行了“小麥秸稈還田+商品有機肥”施肥模式對比試驗，研究該施肥模式對制種玉米產量和鹽堿地土壤肥力的影響。

1.1 試驗地概況

試驗地點位于張掖市甘州區烏江鎮賈寨村，海拔1 406 m，東經100.371 094、北緯39.027 719，氣候干燥，日照時間長，晝夜溫差大，常年多有風沙，屬典型溫帶大陸性氣候。年平均氣溫7.8℃，最高氣溫38.6℃，最低氣溫-28.7℃，6—10 月降水量占全年降水量70%以上，年蒸發量達2 000～2 350 mm，年無霜期79～138 d。

試驗地土壤類型為鹽化潮土，耕層土壤（0～20cm）的基礎理化性質平均值：土壤含鹽量3.86g/kg、pH8.7、有機質16.98 g/kg、堿解氮121.34 mg/kg、有效磷14.2 mg/kg、速效鉀186 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試作物：制種玉米（酒泉大漠種業有限公司提供）；供試肥料：尿素（N≥46.4%，心連心牌）、磷酸二銨（P2O542%，N15%，美農牌）、復合肥（16-18-6，澳佳牌）、商品有機肥（pH 值5.5～8.5，有機質含量≥45%，N+P2O5+K2O≥5%，旺達綠禾牌），秸稈腐熟劑（2 億CFU/kg）。

1.3 試驗設計

試驗設2 個處理，無重復，處理面積4 000 m2。處理1：農民常規施肥（418.5-117-18）。基施尿素200 kg/hm2、磷二銨150 kg/hm2、復合肥（16-18-6）300 kg/hm2，制種玉米大喇叭口期和抽雄期分別追施尿素275 kg/hm2。處理2：“小麥秸稈還田+有機肥料”施肥。2018 年小麥收獲后，去除雜草和病蟲害較嚴重秸稈，其余秸稈用500 倍百菌清混加1 000 倍辛硫磷藥劑進行消毒。秸稈粉碎成5～10 cm，并均勻覆蓋農田地表，兌水噴施秸稈腐熟劑（2 億CFU/kg），按120kg/hm2施尿素調節碳氮比，深翻18～20cm，加重鎮壓，視土壤墑情澆水腐解，還田量約5300 kg/hm2。2019年春播前，基施商品有機肥3 600 kg/hm2，其他肥料施用方法及用量同處理1。

2019 年4 月22 日試驗地采集土樣，噴灑除草劑，劃行、起壟、覆膜。母本、父本分別于5 月1日、5 月8 日播種。母本滾筒點播，行距50 cm，株距23 cm；父本滿天星配置，株距1 m。5 月20 日出苗，9 月18 日田間考種，9 月29 日收獲、采集耕層土樣、單收計產。全生育期中耕除草3 次，防治病蟲害2 次，灌水6 次。

1.4 樣品采集及測定

采集方法：“S”形法，采集0～20 cm 耕層的土壤樣品4 kg，四分法混合1 kg 后，室內風干化驗分析。田間考種每處理隨機選取3 點，每點連取10 株，共30 株。測定株高、莖粗、穗長、穗粗、禿尖、穗粒數和行粒數，果穗室內風干后測定千粒重。

測定方法：容重采用環刀法，含水量采用烘干法，團聚體采用濕篩法；pH 采用電位計法（水土比2.5∶1），有機質采用油浴加熱重鉻酸鉀氧化容量法，堿解氮采用堿解擴散法，有效磷采用鉬銻抗比色法，速效鉀采用火焰光度法，水溶性鹽采用二氧化碳浸提法。

計算方法[3]：

1.5 統計分析

采用Excel 軟件進行統計分析。

2.1 不同施肥模式對土壤物理性質的影響

表1 顯示，與播種前相比，處理2 容重降低了0.13 g/cm3，自然含水量、總孔隙度、毛管孔隙度、＞0.25 mm 團聚體分別增加了1.28 個百分點、4.91個百分點、0.06 個百分點、8.27 個百分點；與處理1相比，處理2 容重降低了0.14 g/cm3，自然含水量、總孔隙度、毛管孔隙度、＞0.25 mm 團聚體分別增加了1.39 個百分點、5.29 個百分點、0.1 個百分點、8.54 個百分點。說明處理2 的施肥模式能夠疏松土壤，促進土壤團粒結構的形成[3]。

2.2 不同施肥模式對土壤化學性質的影響

表2 顯示，處理2 與試驗前相比，堿解氮、有效磷、速效鉀、有機質分別增加10.26 mg/kg、0.86 mg/kg、20 mg/kg、2.87 g/kg，pH 降低0.29，水溶性鹽減少0.25 g/kg，脫鹽率6.48%；處理2 與處理1 相比，堿解氮、有效磷、速效鉀、有機質分別增加11.1 mg/kg、0.14 mg/kg、38 mg/kg、1.2 g/kg，pH 降低0.32，水溶性鹽減少了0.24 g/kg，脫鹽率6.23%。說明處理2 施肥模式能提升有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀的含量，降低土壤的pH 值、水溶性鹽的含量。

2.3 不同施肥模式對制種玉米植物學性狀的影響

表3 顯示，處理2 與處理1 相比，株高、莖粗、穗長、穗粗、穗粒數和千粒重方面均有提高，分別增加5.7 cm、0.88 cm、1.18 cm、0.55 cm、7 粒、7.9 g；禿尖比處理1 減小0.03 cm。說明處理2 施肥模式有效改善玉米產量構成因子，從而增加玉米產量。

2.4 不同施肥模式制種玉米產量及T 分析

按照收獲要求，分別選取5 個100 m2的地塊作為一個樣方單元進行多點取樣實際測算鮮穗產量。表4 數據表明：處理1 平均產量12 732 kg/hm2，處理2 平均產量13 774 kg/hm2，處理2 比處理1 增產1 042 kg/hm2，增產率8.18%，增產效果明顯。實測T值為13.88＞T8（0.01），說明“小麥秸稈還田+有機肥料”模式下施肥與常規施肥對制種玉米的肥效有極顯著差異，“小麥秸稈還田+有機肥料”模式施肥肥效明顯好于農民常規施肥。

2.5 經濟效益分析

表5 表明，處理2 產值達31 680.2 元/hm2，較處理1 增產2 396.6 元/hm2，由于處理2 秸稈還田增加了人工費用，增施商品有機肥增加了肥料成本，產投比低于處理1。

注：產量以收獲后的鮮穗重量計，T8（0.05）=2.306，T8（0.01）=3.355。

注：尿素2 元/kg，磷二銨3.0 元/kg，復合肥4.0 元/kg，有機肥0.4 元/kg（張掖市山水林田湖生態保護修復工程有機肥替代化肥示范推廣獎補項目買一補二價格），制種玉米2.3 元/kg。

鹽堿地進行小麥秸稈還田和增施商品有機肥料，可增加土壤有機質含量，同時促進土壤有益微生物大量繁殖，加速土壤團粒結構的形成，改善土壤物理性質，減少蒸發，抑制返鹽，增加土壤緩沖性，降低土壤pH 值、容重和水溶性鹽含量。大量的微生物一定程度上減緩了土壤有機質的消耗，同時促進土壤不斷釋放出遲效態氮、磷、鉀,有效減緩土壤速效氮、有效磷和速效鉀的消耗，從而提高土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀的含量[3]。由于小麥秸稈含鉀豐富，而玉米生長發育對鉀肥的需求量并不大，造成土壤速效鉀的含量提高較明顯。

在鹽堿地開展“小麥秸稈還田+有機肥料”施肥模式種植，可降低pH 值、容重和水溶性鹽的含量，增加自然含水量、總孔隙度、毛管孔隙度和＞0.25 mm團粒結構數量，提高土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀的含量，從而有效改善玉米穗部性狀和產量構成，比農民常規施肥增產1 042 kg/hm2，增產率8.18%。相關研究表明：長期開展小麥秸稈還田，增施有機肥料，可顯著改善鹽堿地土壤物理性質和化學性質，明顯提高耕地地力和作物產量。