免耕秸稈覆蓋對大豆田土壤含水量的影響

張敬濤 劉婧琦 趙桂范 蓋志佳 蔡麗君 張偉 郭偉 李春華 劉秀芝 鄭海燕 孟凡祥 張茂明 李奧翔 李敏 柴麗麗 徐寶臣

摘要：試驗采用微區定位方法，研究免耕栽培條件下不同秸稈覆蓋量對大豆田土壤含水量的影響。結果表明：隨著秸稈覆蓋量的增加，不同生育時期各處理不同土層的土壤含水量變化均呈增加趨勢，0%、30%、60%、100%秸稈覆蓋免耕處理平均土壤含水量均顯著高于常規壟作處理，平均增幅0.99%～3.77%，其中以100%秸稈覆蓋處理保水效果最佳；秸稈覆蓋后，免耕大豆在前期表層土壤水分富集現象顯著，不同秸稈覆蓋處理5 cm土層土壤含水量在播種至出苗期分別較常規壟作處理增加4.81%～9.43%。因此，秸稈覆蓋地表還田應因地而異，干旱區適宜，而低濕易澇區則不適宜應用秸稈覆蓋地表還田技術。

關鍵詞：免耕；秸稈覆蓋；大豆；土壤含水量

中圖分類號：S359.1 文獻標志碼：A 論文編號：cias15030018

0 引言

黑龍江省地處世界上最珍貴的黑土、草甸土帶。但近年來，長期犁耕造成風蝕、水蝕及土壤養分下降等現象日趨嚴重。免耕條件下秸稈覆蓋是當前乃至今后農業生產上秸稈資源利用的最主要方式之一，是促進農業可持續性生產發展的有效措施。

目前關于秸稈覆蓋對土壤性狀、作物生長發育、產量及其構成因素的研究較多。實行免耕，秸稈覆蓋，具有保護農田、減少揚塵、抗旱節水、培肥地力、提高單產、降低成本、增加收入等多種功效，可降低農田揚塵60%以上，減少地表徑流量50%～60%、減少土壤流失80%左右、增加土壤含水量，提高水分利用效率，同時大量作物秸稈、殘茬覆蓋農田，秸稈、殘茬腐爛后，年增加土壤有機質含量可達0.01～0.06個百分點，增產幅度5%-15%。覆蓋措施成本低廉，又能抑制土壤水分的無效蒸發，提高作物的水分利用效率。秸稈覆蓋后土壤0～30 cm土壤含水率比常規耕作高1～5個百分點。另有研究結果認為，免耕秸稈覆蓋和傳統耕作秸稈覆蓋土壤貯水少，但水分利用效率較高n。一。前人對小麥、玉米等農作物土壤水分變化研究較多，而對高緯度地區免耕栽培條件下秸稈覆蓋對玉米大豆輪作耕作土壤水分變化研究較少。筆者研究免耕栽培條件下不同玉米秸稈覆蓋量的土壤水分變化規律，旨在為窄行免耕栽培大豆農田水管理技術研究提供理論依據。

1 材料與方法

試驗于2013—2014年在黑龍江省農業科學院佳木斯分院試驗地進行。試驗地土壤為粘質草甸土。試驗采用微區定位方法，定位試驗始于2010年。

1.1 試驗設計

試驗共設5個處理，隨機排列，3次重復。各處理為：①45 cm行距，平播，0%秸稈覆蓋量；②45 cm行距，平播，30%秸稈覆蓋量；③45 cm行距，平播，60%秸稈覆蓋量；④45 cm行距，平播，100%秸稈覆蓋量；⑤70 cm壟作，0%秸稈覆蓋量。小區行長6 m，行距0.45 m，9行區，小區面積24.3 m²。施肥量：N 45 kg/rm²，P₂O₅75 kg/tm²，K₂O 60 kg/hm²。5月5日播種，品種選用‘佳2329-26，土壤封閉化學除草，生育期間免耕管理。

秸稈處理：2013年大豆秸稈還田，2014年玉米秸稈還田，按秸稈干重的0%、30%、60%、100%秸稈覆蓋還田。

1.2 測定項目和方法

1.2.1 測定時期在播種前、苗期（Ve）、花期（R1）、鼓粒期（R5）進行測定。土壤水分每處理取3點，每點分4層，即5、10、20、30 cm取樣測定土壤含水量，取樣后的土樣采用烘干法測定。

1.2.2 測定方法新鮮土樣水分的測定：將盛有新鮮土樣的大型鋁盒在分析天平上稱重，精確至0.01 g。將鋁蓋傾斜放在鋁盒上，置于已預熱至（105±2）℃的恒溫干燥箱中烘6～8 h（一般樣品烘6 h，含水量較多、質地黏重的樣品烘8 h）。取出，蓋好，在干燥器中冷卻至室溫（約30 min），立即稱重，精確至0.01 g。將烘干后鋁盒及土樣質量除以烘干前鋁盒及土樣質量來計算新鮮土樣水分含量。

1.3 數據統計分析

應用Excel 2003軟件進行數據處理和繪圖。

2 結果與分析

2.1 播前不同秸稈覆蓋處理對土壤含水量的影響

4月28日大豆播種前調查結果顯示（圖1），隨著秸稈覆蓋量的增加，各處理不同土層的土壤含水量變化均呈增加趨勢，其中，以各處理表層5 cm土壤含水量差異最大，且秸稈覆蓋的免耕處理顯著高于常規壟作處理，即免耕0%、30%、60%、100%秸稈覆蓋處理5 cm土層土壤含水量較分別壟作高5.27%、6.28%、6.66%、8.27%其次是處理10 cm土層，各處理土壤含水量較分別較常規壟作高0.81%、1.24%、1.65%、2.74%120 cm和30 cm土層各處理間土壤含水量差異相對較小。

2.2 出苗期不同秸稈覆蓋處理對土壤含水量的影響

圖2可見，隨著秸稈覆蓋量的增加，各處理不同土層的土壤含水量變化與播種前規律相似，仍以表層5 cm各處理間土壤水分差異較大，且免耕0%、30%、60%、100%秸稈覆蓋處理土壤含水量顯著高于常規壟作處理，各處理分別較常規壟作處理高4.81%、6.1%、8.43%、9.43%其次是處理10、20、30 cm土層各處理間土壤含水量差異較小。

2.3 初花期不同秸稈覆蓋處理對土壤含水量的影響

大豆初花期土壤水分調查結果，與播種前和苗期相比，各處理不同土層間土壤含水量差異變小，尤其表層5 cm表現更為明顯，但秸稈覆蓋的免耕處理土壤含水量仍顯著高于常規壟作處理，即免耕0%、30%、60%、100%秸稈覆蓋處理0～30 cm平均土壤含水量分別為11.57%、12.35%、12.62%、13.09%，分別較常規壟作處理高0.99%、1.77%、2.04%、2.51%。其中，以100%秸稈覆蓋處理平均土壤含水量較高，這為大豆花期生長提供良好的水分保障（圖3）。

2.4 鼓粒期不同秸稈覆蓋處理對土壤含水量的影響

隨著生育時期推進，大豆冠層越來越繁茂，一方面繁茂的冠層影響各處理土壤水分蒸發量下降，也導致大豆群體葉片的蒸騰作用加強，這使各處理不同土層間水分差異相對生育前期逐漸變小（圖4）。分析0～30 cm土層平均土壤含水量，0%、30%、60%、100%秸稈覆蓋處理土壤含水量分別為9.49%、9.55%、10.33%、10.60%，分別較常規壟作處理高1.45%、1.51%、2.29%、2.56%。免耕秸稈覆蓋處理在大豆開花到鼓粒期始終保持各土層相對較高的土壤含水量，為大豆產量形成奠定了良好基礎。

3 結論與討論

（1）隨著免耕秸稈覆蓋量的增加，土壤保水效果增強。播種前、苗期、開花期和鼓粒期0%、30%、60%、100%處理秸稈覆蓋0～30 cm土壤平均含水量分別較常規壟作處理增加1.51%～3.27%、2.05%～3.77%、0.99%～2.51%、1.45%～2.56%，證明秸稈覆蓋的免耕栽培具有很好的土壤保水、儲水效果，這為免耕大豆保苗及后期的生長發育、產量形成提供良好的水分保障，研究結果與寧夏南部半干旱區作物播前一定秸稈覆蓋量處理有較好的保水效果的結果基本一致。

（2）由于秸稈覆蓋，免耕大豆在前期存在表層土壤水分富集現象顯著。即播種前、苗期、開花期和鼓粒期0%、30%、60%、100%處理秸稈覆蓋5 cm土層土壤含水量分別較常規壟作處理增加5.27%～7.25%、4.81%～9.43%、2.51%～5.40%、3.02%～6.16%，這在干旱區域或年份利于大豆出苗，但在黑龍江省東部低濕易澇區春澇年份，由于地表秸稈阻礙土壤水分散失，影響作物播種，因此，在低濕易澇區不宜采用全量秸稈地表還田。

（3）免耕秸稈覆蓋對表層土壤水分含量影響較大，在作物播種期可以減少表層水分蒸發，顯著增加表層土壤含水量，但隨著生育進程的推進，秸稈覆蓋的效果逐漸減弱。