秸稈與氮肥配施對冬小麥生長及養分吸收的影響

孟會生 ，王 靜 ，閆永康 ，殷海善 ，李 彬

（1.山西農業大學資源環境學院，山西太谷030801；2.山西省農業科學院農業資源與經濟研究所，山西太原030006）

農作物秸稈既含有相當數量作物必需的氮、磷、鉀等營養元素，又具有改善土壤理化性狀和生物性狀、提高土壤肥力、增加作物產量等重要作用[1-2]，所以它是重要的有機肥源之一[3]。在土地整理區，不適當的土地整理方式、方法和技術措施，可使農田生態系統穩定性下降，對農地生產力和土壤性狀構成潛在的不良影響，以致土地退化，具體表現為破壞表土熟化層，容易造成土壤板結，影響土壤養分循環[4]。近年來，在生產中秸稈還田已不再作為單項技術措施而運用，而是更加注意與其他技術措施相結合[5]。資料表明，與單施秸稈或化肥相比，秸稈還田與化肥配施對提高土壤有機質積累、改善土壤結構、培肥土壤、增加作物產量均有極其顯著的效果[6-9]。所以針對土地整理區的土壤理化性狀不良現象，采取合理有效的培肥改良措施具有十分重要的意義。

本試驗以聞喜縣土地整理區為例，研究在秸稈還田下不同施氮水平對土地整理區冬小麥生長發育及養分吸收的影響，以尋求適合當地生產高產優質冬小麥的合理施肥方案，旨在為增加當地冬小麥產量與提高其土壤肥力提供理論指導。

1 材料和方法

1.1 試驗地點

試驗于2011—2012年在運城市聞喜縣后宮鄉北陽村土地整理區進行。試驗地距聞喜縣城17 km，位于東經 111°20′59″～111°25′33″，北緯35°21′41″～35°24′17″，屬溫帶大陸性季風氣候，年均氣溫12.6℃，年均降水量507.0 mm，平均無霜期194 d。供試土壤類型為石灰性褐土，質地為重壤土，耕層土壤pH值8.72，有機質含量3.51 g/kg，全氮含量0.18 g/kg，速效磷含量2.05 mg/kg，速效鉀含量113 mg/kg，土壤容重1.31 g/cm3。

1.2 試驗設計

采取2因素隨機區組設計。氮肥用量設4個水平，即 N0.不施氮對照；N1.施純氮 135kg/hm2；N2.施純氮 180 kg/hm2；N3.施純氮225 kg/hm2。秸稈用量設2個水平，即M0.不施秸稈；M1.施用秸稈6 000 kg/hm2。每處理4次重復，共計32個小區，每小區面積為40 m2（5 m×8 m）。氮肥為尿素（N 46%）。每小區統一施用普通過磷酸鈣（P2O516%）450 kg/hm2，硫酸鉀（K2O 54%）100 kg/hm2。氮肥的70%、磷肥、鉀肥均采用播前撒施，然后整地翻入土壤。30%的氮肥在小麥拔節期結合灌溉施入土壤。2011年10月6日播種，試驗管理同大田。

1.3 測定項目與方法

在小麥的苗期、拔節期、抽穗期采集植物樣品，用新鮮葉片測定小麥葉綠素含量、根系活力。將植物樣品烘干，計算干物質累積量。粉碎后，分析測定全氮、全磷、全鉀含量。

葉綠素采用丙酮乙醇混合法測定；根系活力采用α-萘胺氧化法測定[10]。植物樣品中全氮、全磷、全鉀含量均采用H2SO4-H2O2消煮法，全氮用凱氏定氮法測定，全磷含量用釩鉬黃比色法測定，全鉀含量用火焰光度計法測定[11]。

1.4 數據處理分析

利用Excel 2003和DPS軟件分析試驗數據。

2 結果與分析

2.1 秸稈還田與氮肥配施對冬小麥葉綠素含量的影響

葉片是植物進行光合作用的主要器官，葉綠體是光合作用的重要細胞器，葉綠素則是葉綠體中最重要的色素。由于葉綠素具有接受和轉化能量的作用，在一定范圍內，葉綠素含量越多，光合能力越強，就能夠制造出更多的光合產物。由表1可知，秸稈還田處理各生育期的葉綠素含量均高于單施等量氮肥處理，比單施等量氮肥處理的葉綠素含量增加2.9%～6.9%；在秸稈還田處理下，隨著施氮水平的增加，葉綠素含量隨之增加。M1N3處理植株葉綠素含量最高，且與其他秸稈處理之間差異顯著，各生育期葉綠素含量分別比M1N0處理增加35.0%，27.9%，28.2%。

表1 不同處理對冬小麥葉綠素含量的影響 mg/g

2.2 秸稈還田與氮肥配施對冬小麥根系活力的影響

根系具有吸收養分、水分、支撐植株和合成有機物的能力，它是作物賴以生存的基礎。根系活力是指根系新陳代謝活動的強弱，是反映根系吸收功能的一項綜合指標[12-13]。由表2可知，同一施氮水平下，秸稈還田處理不同生育期小麥根系活力均明顯高于單施氮肥處理，且根系活力呈現出從苗期到拔節期不斷增加，抽穗期開始下降。秸稈還田處理與單施氮肥處理的根系活力相比，增加幅度為1.25%～22.96%。秸稈還田處理下，隨著氮肥用量增加，根系活力逐漸增強，氮肥用量超過一定水平時，根系活力開始下降，表現為M1N2水平根系活力最高。M1N2處理與不施氮處理（M1N0）差異顯著，而與M1N1處理之間差異不顯著。這是由于土地整理區的土壤容重過大，其通氣性差，導致水肥利用率低且機械阻力大，限制了根系的生長。而秸稈還田后，土壤變得疏松，土壤容重隨之降低，增加了土壤的孔隙度，提高了土壤的通透性能，有效地改善了土壤的物理性狀，促進了根系的生長和根系活力的提高。

表2 不同處理對冬小麥根系活力的影響μg/（g·h）

2.3 秸稈還田與氮肥配施對冬小麥干物質累積量的影響

冬小麥干物質積累是形成經濟產量的基礎，開花后的干物質積累與分配是決定小麥產量的重要因素，干物質積累反映了小麥光合產物的積累性能。從表3可以看出，同一施氮水平下，秸稈還田處理不同生育期冬小麥干物質累積量均明顯高于單施氮肥處理，比單施氮肥處理的干物質累積量增加0.71%～19.77%。秸稈還田處理下，冬小麥干物質累積量隨施氮水平的提高而增加；在各生育期的干物質累積量均以M1N3處理最高，且與 M1N0，M1N1，M1N2處理間差異均達顯著水平。相同施氮水平下，秸稈還田處理與單施氮肥處理植株干物質累積量在苗期有顯著差異，而在中后期無明顯差異。

表3 不同處理對冬小麥干物質累積量的影響 kg/hm2

2.4 秸稈還田與氮肥配施對冬小麥氮磷鉀含量的影響

2.4.1 秸稈還田與氮肥配施對冬小麥植株全氮含量的影響 由表4可知，同一施氮水平下，秸稈還田處理各生育期冬小麥植株全氮含量均明顯高于單施氮肥處理，比單施氮肥處理提高0.15～3.65 g/kg。秸稈還田各處理的全氮含量隨施氮水平的增加而增加，說明冬小麥植株全氮含量與氮肥用量呈正相關。秸稈還田各處理的全氮含量差異顯著，全氮含量以M1N3處理最高，苗期、拔節期和抽穗期分別比M1N0處理增加了56.8%，36.4%和35.8%，說明秸稈還田與氮肥配合施用促進了冬小麥植株對氮素的吸收與積累。

表4 不同處理對冬小麥植株全氮含量的影響 g/kg

2.4.2 秸稈還田與氮肥配施對冬小麥植株全磷含量的影響 由表5可知，冬小麥植株全磷含量在苗期較高，隨著生育期的推移，全磷含量在不斷降低。同一施氮水平下，秸稈還田處理不同生育期冬小麥全磷含量均明顯高于單施氮肥處理，比單施氮肥處理提高0.06～0.99 g/kg。隨著施氮水平的提高，秸稈還田各處理的全磷含量呈增加趨勢，M1N3處理全磷含量最高，且與M1N0處理差異顯著，苗期、拔節期和抽穗期分別比M1N0分別增加43.3%，44.2%，72.8%。而在單施氮肥條件下，當氮肥用量達到一定水平時，全磷含量呈降低的趨勢，在N2水平下，全磷含量最高。說明秸稈還田處理促進了對磷素的吸收。

表5 不同處理對冬小麥植株全磷含量的影響 g/kg

2.4.3 秸稈還田與氮肥配施對冬小麥植株全鉀含量的影響 從表6可以看出，隨著生育期的推移，冬小麥體內的全鉀含量呈現先增加后減少的趨勢。同一施氮水平下，秸稈還田處理冬小麥各生育期全鉀含量均高于單施氮肥處理，比單施氮肥處理提高0.17～1.17 g/kg。隨著氮肥用量的增加，秸稈還田處理冬小麥植株全鉀含量呈增加的趨勢，但增加幅度較小。這可能是由于氮肥用量的增加，增強了冬小麥根系活力，從而促進了它對鉀的吸收，但對其影響不大。M1N3處理植株全鉀含量最高，與M1N0處理之間差異顯著，苗期、拔節期和抽穗期分別比M1N0增加了11.9%，7.0%和11.2%。而M1N2處理與M1N1處理無明顯差異。

表6 不同處理對冬小麥植株全鉀含量的影響 g/kg

3 結論

與單施氮肥處理相比，秸稈還田與氮肥配施可明顯增加葉綠素含量，施氮量為225 kg/hm2時，冬小麥的葉綠素含量最高，光合作用最強。秸稈還田與氮肥配施可以有效地改善土地整理區土壤的理化性狀，提高冬小麥的根系活力。秸稈還田與氮肥合理配施可解決土壤微生物與作物競爭土壤中氮源的問題，改善土壤-作物體內氮素轉化，增加冬小麥干物質積累，有利于獲得較高的經濟產量。這與江曉東等[14]研究結果基本一致。

秸稈還田與氮肥配施可促進冬小麥對氮、磷、鉀的吸收與積累，隨著施肥水平的提高，冬小麥植株中的全氮、全磷含量呈增加趨勢，而全鉀含量無顯著影響。采用秸稈還田與氮肥配施技術可促進冬小麥生長發育和營養元素的吸收，進而提高冬小麥產量。增產的同時也增加了秸稈的生成量，其成為下季作物的有機肥源和土壤培肥的手段，可以有效地改善土地整理區土壤的理化性狀，培肥土壤。

［1］徐國偉，段驊，王志琴，等.麥秸還田對土壤理化性質及酶活性的影響[J].中國農業科學，2009，42（3）：934-942.

［2］勞秀榮，孫偉紅，王真，等.秸稈還田和化肥配合施用對土壤肥力的影響[J].土壤學報，2003，40（4）：618-623.

［3］徐庭梅.秸稈還田的培肥效果及技術要點 [J].天津農業科學，1992（3）：21-22.

［4］孟志興.山西省聞喜縣土地整理項目綜合效益分析[J].山西農業科學，2010，38（3）：71-73.

［5］蔣向，任洪志，賀德先.玉米秸稈還田對土壤理化性狀與小麥生長發育和產量的影響研究進展 [J].麥類作物學報，2011，31（3）：569-574.

［6］王海景，康曉東.秸稈還田對土壤有機質含量的影響[J].山西農業科學，2009，37（10）：42-45．

［7］劉義國，林琪.秸稈還田與氮肥耦合對冬小麥光合特性及產量形成的影響[J].中國生態農業學報，2007，15（1）：42-44.

［8］閆春麗，孫峰，張權峰.渭南市農作物秸稈直接還田培肥增產技術研究[J].天津農業科學，2010，16（6）：147-148.

［9］霍竹，王璞，付晉峰.秸稈還田與氮肥施用對夏玉米物質生產的影響研究[J].中國生態農業學報，2006，14（2）：95-98.

［10］張志良，瞿偉菁，李小方，等.植物生理學實驗指導[M].北京：高等教育出版社，2009.

［11］鮑士旦.土壤農化分析[M].北京：中國農業出版社，2000.

［12］熊明彪，羅茂盛，田應兵，等.小麥生長期土壤養分與根系活力變化及其相關性研究[J].土壤肥料，2005（3）：8-11.

［13］李潮海，李勝利，王群.下層土壤容重對玉米根系生長及吸收活力的影響[J].中國農業科學，2005，38（8）：1706-1711.

［14］江曉東，李增嘉，侯連濤，等.少免耕對灌溉農田冬小麥/夏玉米作物水、肥利用的影響[J].農業工程學報，2005，21（7）：20-24.