高光效栽培和秸稈還田對玉米產量及土壤理化性質的影響

吳東升

摘 要：玉米高光效栽培通過調整栽培行向、栽培株行距等方式最大程度的利用了光熱資源，達到增產增效的目的，將收獲后的部分秸稈還田對改善土壤結構，提高土壤養分有極大的促進作用。該研究通過對玉米高光效栽培和秸稈還田研究，結果表明：高光效及秸稈還田能顯著提升玉米產量，秸稈還田收獲后土壤有機質含量相比種植前提高了198.47%，秸稈還田處理速效鉀的含量相比對照提高了59.18%，說明秸稈還田有助于提高有機質含量，有效改善土壤結構，增加肥力，為作物高產優質提供良好的土壤條件。

關鍵詞：高光效；秸稈還田；玉米；土壤理化性質

中圖分類號 S513 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）17-0036-04

多年來寧夏的玉米種植一直沿用傳統的0.5～0.6m 壟距和無規律壟向的栽培方式，學者們也一直圍繞這種栽培方式開展提高玉米產量有關的育種技術、新肥料研制與配施技術以及水分管理技術等方面的研究工作，并取得了許多成果，為玉米產量的不斷提高做出了重大貢獻[1]。玉米是高光效C4植物，喜溫、光，按光溫條件計算，寧夏玉米產量可達30000～33000kg/hm2，而目前玉米平均產量只達到光溫條件生產產量的1/3左右，平均產量徘徊在8250～9750kg/hm2。研究表明，玉米目前的栽培方式存在著植株相互遮陰，群體內部通風、透光不好，病蟲害發生頻率高等問題，這些影響作物產量的因素還沒有得到解決。根據寧夏的土壤肥力、水資源量、品種性狀、肥料以及管理等方面的條件，繼續穩定增產的難度較大[2-5]。只有通過新型種植模式，挖掘提高光能利用率的技術，才能實現增產增收。

秸稈還田技術可以大面積以地養地，是低耗持續的農業生產方式，對提高土壤有機質的含量和質量，改善土壤的物理性狀，培肥土壤，增加土壤微生物活性，提高農作物增產的潛力，防止農田土壤沙化和改善農業生態環境有重要的作用[6-8]。秸稈還田是秸稈肥料化利用最主要的途徑，也是農作物秸稈最經濟可行、最易于推廣操作的綜合利用方式，有利于農業可持續發展。在我國主要農區秸稈還田，雖然在還田的數量、方式和方法不同，但都能取得較好的增產效果，都有改良土壤、培肥地力的作用，覆蓋還田還有蓄水保墑、調節地溫、抑制雜草生長等作用[9-12]，廢棄的秸稈是寶貴的可再生資源，但是這些秸稈一直處于利用率很低的狀況。為此，本研究通過玉米高光效栽培和秸稈還田結合的方式，以期為玉米的高產及土壤的可持續利用提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況 試驗基地位于寧夏平羅縣，該區域屬大陸性氣候，日照充足，溫差大，蒸發強烈，平均日照時數達3008h，年均蒸發量1755mm，年均氣溫2.8～16.0℃，年均降水量為173mm，無霜期為171d，土壤為次生鹽化土。

1.2 試驗材料 供試玉米品種為“登海608”，秸稈腐熟劑為自主開發的秸稈復合發酵菌劑，配合尿素施用。

1.3 試驗設計 試驗共設3個處理，T1：對照，以農戶常規種植為對照（非秸稈還田+非高光效）；T2：高光效處理，采用利于通光通氣的寬窄行設計，寬行行距70cm，窄行行距40cm，株距20cm；T3：秸稈還田處理，采用高光效+秸稈還田共同處理。每處理3次重復，每個小區長17.3m，寬5.5m，小區面積95.2m2，種10行玉米，試驗地四周設計4行保護行。

1.4 測定指標及方法 土壤物理性質的測定：含水量、土壤容重、田間持水量、飽和含水量用環刀法測定。

1.4.1 土壤化學性質的測量 pH值（水土比為5∶1）用PHS-25精密酸度計測量；全鹽使用DDS-11電導率儀測定；土壤有機質采用重鉻酸鉀氧化-硫酸亞鐵滴定法測定；全氮測量采用凱氏消解-蒸餾滴定法；堿解氮使用堿解擴散法測定；全磷測量用NaOH熔融—鉬銻抗銻抗比色，有效磷用0.5mol/L NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法；速鉀測量用1mol/L醋酸銨溶液浸提—火焰光度法。

1.4.2 生理指標的測量 用CI-340手持光合測量儀測定植株凈光合速率（Pn），在晴朗、光照充足一天內9：30—11：00、13：00—14：00兩個時間段測量2次，每次測量速度要快，才能保證各小區光強的相似性。測定部位為葉片中部。氣孔導度E值、葉片蒸騰速率C值、細胞間二氧化碳濃度IntCO2。

1.4.3 考種 產量測定采用測產計產，每個小區隨機抽取15株玉米，測定它們的株高、莖粗、果穗長、果穗粗、穗行數、穗粒數、禿尖、籽粒鮮重、百粒重（鮮）、百粒重（干）。株高用卷尺測量，莖粗用游標卡尺，質量用電子天平，籽粒含水量用水分儀測量。

1.5 統計分析 對所測定的數據用Excel2003計算處理。方差分析由DPS7.05軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 高光效及秸稈還田對成熟期玉米光合指標的影響 從表1可以看出，高光效及秸稈還田顯著提高了玉米凈光合速率，充足的光照田間以及良好的土壤基礎促進了作物氣孔張開程度，加快光合作用進程，同時，也增加氣孔導度以及細胞間CO2濃度，在一定基礎上提高光合產物形成。再者，充足的光源更有利于葉綠素合成所需的N、Mg、Fe、Mn、P等礦質元素的吸收利用，反之少光條件下使葉片淀粉水解加強，糖類堆積，光合產物輸出緩慢，導致光合速率下降，營養物質的運輸效率也因缺光降低。秸稈還田處理葉片蒸騰速率較大，這是由于土壤質地良好，葉片從土壤中所獲的水分也越多，蒸騰量自然越大。水分利用率WUE在秸稈還田處理下表現為最大狀態，相比對照增加了157.14%，說明該處理有助于增加土壤保水保墑的能力，主要由于秸稈在腐解過程中，促進土壤團粒機構的改善，將微團聚體逐漸向大團聚體過渡。

2.2 高光效及秸稈還田對干物質積累的影響 由圖1可知，根系中干物質所占百分比隨著生育進程的加快而總體呈逐步上升的趨勢，玉米幼苗期促進根系生長發育顯得尤為重要；秸稈還田干物質積累量明顯高于對照，平均提高了16.7%左右，而高光效相比常規處理變化不大，主要由于高光效集中表現在葉片光合作用進程中，對葉片養分的積累起到積極作用；莖部養分積累表現在秸稈還田處理上，玉米莖干物質百分比總體上隨著生育進程呈先升高后降低的趨勢，在大叭口期莖中干物質占到了60%，拔節期植株通過從土壤中獲取養分而迅速促進莖稈健壯發育；葉片干物質累積量總體隨著生育進程而逐步降低，在灌漿期前期合成的干物質開始轉入籽粒中，苗期供足氮、鎂、鐵、錳、鋅等營養元素對于促進葉片發育，進一步為后期干物質轉運到籽粒創造前提條件，同樣也是重要的生產手段，葉片干物質積累增加主要表現在播種120d后，高光效處理下植株葉片累較多的光合產物，進一步將營養物質輸送至籽粒器官中，為后期作物高產創造良好條件；籽粒在播種100d開始形成，秸稈還田處理下籽粒干物質積累較快，明顯高于對照，高光效處理與常規處理變化不大。endprint

2.3 高光效及秸稈還田對玉米果穗發育的影響 表2可知：秸稈還田的穗長最長，為20.72cm，相比對照增加了17.85%；就穗粗而言秸稈還田比對照高出18.37%；高光效和秸稈還田穗行數相當，都為16.33；高光效的穗粒數高于其他3個處理，為560.09，比對照高出26.12%；常規處理、高光效和秸稈還田3個處理的禿尖長均小于對照處理，常規處理的禿尖長最短，為2.83cm；秸稈還田的百粒重最大，比對照處理高出了46.88%。

2.4 高光效及秸稈還田對玉米產量與經濟效益的影響 由表3可知，高光效及秸稈還田對玉米產量有顯著的增產效果，其中秸稈還田處理的產量最高，為18983.4kg/hm2，較對照處理增產了67.09%，但是相應的秸稈還田處理投入值也最高，產投比為3.62，經濟效益不佳；高光效的產量與秸稈還田的產量相差不大，都有顯著提高產量的效果，但是高光效技術投入值小，產投比最高，為5.30，經濟效益最好。

2.5 高光效及秸稈還田對收獲后土壤理化性質的影響 表4可得：高光效處理相比常規處理來說，容重變化不大，秸稈還田相比對照來說顯著降低了容重，有助于玉米根系靈活伸長與穿插，進而從土壤中獲取更多的營養物質；同時，有助于保持土壤水分，田間持水量達到18.75，相比對照增加了21.20%，此外，秸稈還田增加土壤孔隙度，有助于好養微生物活動，改良土壤結構，使土壤疏松，促進玉米作物根系的發育。機械組成方面，土壤質地以粉粒壤土為主，粉粒含量高于砂粒與粘粒，通氣透水、保水保溫性能都較好，是較理想的農業土壤，秸稈還田增加了粉粒含量，相比對照增加了25.13%，因此，秸稈還田更好的改善土壤環境，為作物生長奠定良好的土壤基礎。

表5可得：通過實驗室常規方法分析0～40cm土層混合樣，結果顯示：土壤pH>8，為堿性土壤，并且高光效以及秸稈還田相比對照和常規處理降低土壤pH，同時，秸稈還田降低土壤全鹽含量，相比對照降低了26.92%；高光效處理相比常規處理變化不大，秸稈還田收獲后土壤有機質含量相比種植前提高了198.47%，說明秸稈還田有助于提高有機質含量，并且增幅較大，可有效改善土壤結構，增加肥力，為作物高產優質提供良好的土壤條件；此外，高光效處理相比常規處理增加了土壤堿解氮以及有效磷、速效鉀含量，但增幅不大，秸稈還田處理顯著增加了速效鉀的含量，達到了二級稍豐水平，相比對照提高59.18%，主要由于秸稈中含有大量的新鮮有機物料，在歸還于農田之后，經過一段時間的腐解作用，就可以轉化成有機質和速效養分；高光效處理下全氮含量相比常規處理變化不大，秸稈還田相比對照增加了33.33%，全磷表現為相同趨勢，秸稈還田全磷含量達到三級中等水平。

3 結論

玉米高光效及秸稈生物還田能顯著促進農業節本、增產、增效，高光效種植具有產量高、成本低、效應高等特點，秸稈還田技術可以補充土壤養分、促進微生物活動、減少化肥使用量以及改善生態環境。

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（責編：張宏民）endprint