秸稈氨化還田對(duì)農(nóng)田水分與夏玉米產(chǎn)量的影響

董勤各 李 悅 馮 浩 余 坤 董文俊 丁奠元

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西楊凌 712100； 2.中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所， 陜西楊凌 712100； 3.西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院， 陜西楊凌 712100； 4.中國(guó)電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司， 西安 710065； 5.揚(yáng)州大學(xué)水利與能源動(dòng)力工程學(xué)院， 揚(yáng)州 225009)

0 引言

水資源短缺嚴(yán)重威脅干旱半干旱地區(qū)作物生長(zhǎng)[1-2]，制約著我國(guó)易旱地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[3]。我國(guó)西北地區(qū)屬于干旱半干旱區(qū)，生態(tài)環(huán)境較為脆弱[4]，糧食產(chǎn)量易受干旱缺水、降雨年際分布不均影響。因此，如何提高自然降水利用效率，降低土壤水無(wú)效蒸發(fā)對(duì)該地區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[5]。

國(guó)內(nèi)外多采用覆蓋措施(秸稈覆蓋、砂石覆蓋、地膜覆蓋等)節(jié)水保墑，提高作物產(chǎn)量。HUANG等[6]研究表明，秸稈覆蓋物既能減少蒸散和土壤水分的消耗，又能提高水分利用效率。劉世平等[7]發(fā)現(xiàn)秸稈直接還田能有效改良土壤, 增加土壤有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分的含量, 改善土壤的透氣性, 增加水稻產(chǎn)量, 并能合理利用秸稈資源。趙亞麗等[8]提出秸稈覆蓋還田降低了夏玉米和休閑期農(nóng)田耗水量。秸稈還田也是提高土壤肥力和作物生產(chǎn)潛力的重要農(nóng)藝措施之一[9-11]。還有研究表明秸稈還田均能顯著改善土壤水熱狀況、提高作物產(chǎn)量和水分利用效率[12-13]。由于多年的耕作和種植習(xí)慣，秸稈覆蓋存在著諸多問(wèn)題，如農(nóng)田作物秸稈直接丟棄或焚燒造成資源浪費(fèi)及加劇環(huán)境污染，還造成土壤緊實(shí)、耕層變淺、地表裸露、土壤蓄水保墑能力降低，嚴(yán)重影響了該區(qū)糧食的穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn)[14]、秸稈分解較緩慢且分解過(guò)程中與作物爭(zhēng)氮、秸稈營(yíng)養(yǎng)不能快速為作物所用[15-17]。目前，國(guó)內(nèi)外已有不少關(guān)于秸稈還田措施[18-19]的研究，但相關(guān)研究的焦點(diǎn)多集中于秸稈直接覆蓋還田對(duì)于作物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響，并未深入考慮改變秸稈長(zhǎng)度與自身碳氮比如何影響夏玉米各生育期生長(zhǎng)與產(chǎn)量的問(wèn)題。

本文基于2年田間試驗(yàn)，分析秸稈長(zhǎng)度與氨化對(duì)夏玉米關(guān)鍵生育期土壤體積含水率、葉面積指數(shù)、冠層覆蓋度、產(chǎn)量和水分利用效率的影響，以期確定科學(xué)合理的秸稈還田方式，為優(yōu)化干旱半干旱地區(qū)的夏玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)及秸稈資源的合理利用提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2014年和2015年6—10月在西北農(nóng)林科技大學(xué)教育部旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室灌溉試驗(yàn)站(34°20′ N、108°24′ E，海拔521 m)開(kāi)展。該區(qū)平均無(wú)霜期為221 d，年平均氣溫為12.9℃，平均光日照時(shí)間為2 196 h，屬于暖溫帶季風(fēng)半濕潤(rùn)氣候區(qū)。降雨量年際變化較大且年內(nèi)分布不均，降水多集中在7—10月，易形成季節(jié)性干旱。供試土壤為中壤土(砂粒、粉粒和粘粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為8%、73%和19%)，0～100 cm土層的平均田間持水率為24%，凋萎含水率為8.5%(均為質(zhì)量含水率)，pH值為8.4。播前測(cè)定耕層土壤(0～20 cm)養(yǎng)分含量為：有機(jī)碳質(zhì)量比、全氮質(zhì)量比、全磷質(zhì)量比、全鉀質(zhì)量比、速效磷質(zhì)量比和速效鉀質(zhì)量比分別為8.14 g/kg、0.95 g/kg、0.83 g/kg、20.42 g/kg、20.91 mg/kg和287 mg/kg，地下水埋深較深，其向上補(bǔ)給量可忽略不計(jì)。氣象資料由灌溉試驗(yàn)站提供，2年夏玉米生育期內(nèi)當(dāng)?shù)貧鉁嘏c降雨動(dòng)態(tài)變化見(jiàn)圖1。

圖1 2014年和2015 年夏玉米生育期內(nèi)降雨量和氣溫分布Fig.1 Distribution of precipitation and temperature during growth seasons of summer maize in 2014 and 2015

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和田間管理

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列布置，設(shè)置秸稈長(zhǎng)度與氨化2個(gè)因素，每個(gè)因素2個(gè)水平，具體見(jiàn)表1。每個(gè)處理重復(fù)3次，小區(qū)面積為20 m2(5 m×4 m)。種植作物為夏玉米(品種“秦龍11”)，采用人工穴播，株行距30 cm×60 cm。各處理施肥水平相同，且所有肥料均作為基肥在播種時(shí)施入，基肥施用量為：N120 kg/hm2(尿素)，P 54 kg/hm2(磷酸二銨)。秸稈還田量均為4 000 kg/hm2。2014年6月20日、2015年6月15日播種，2014年10月12日、2015年10月7日收獲。基肥與還田秸稈在播種前通過(guò)旋耕機(jī)一次性翻入耕層土壤內(nèi)，其他管理措施同當(dāng)?shù)胤N植習(xí)慣保持一致。

表1 夏玉米田間試驗(yàn)處理Tab.1 Experimental treatments for summer maize

注：A0:未氨化秸稈；A1:已氨化秸稈；L0:短秸稈；L1:長(zhǎng)秸稈(大于50 mm)。

1.3 氨化秸稈處理措施

試驗(yàn)用秸稈為上季冬小麥秸稈。試驗(yàn)前將冬小麥秸稈處理為長(zhǎng)秸稈(大于50 mm)與短秸稈(粉碎為短秸稈) 2個(gè)水平。將氫氧化鈣(4%)和氮素(1.3%秸稈干質(zhì)量)溶于水中(溶液總質(zhì)量為0.3乘以秸稈干質(zhì)量)，然后將水溶液均勻噴灑在秸稈上并混合，在常溫下(25℃)用塑料袋密封培養(yǎng)6～7 d備用[20]。

1.4 觀測(cè)項(xiàng)目和方法

1.4.1土壤含水率

使用時(shí)域反射儀Trim-TDR測(cè)定土壤體積含水率，在各小區(qū)中心部位安裝TDR管，測(cè)定土層深度為0～160 cm，其中0～100 cm土層每10 cm為一個(gè)測(cè)量深度間隔，100～160 cm土層每20 cm為一個(gè)測(cè)量深度間隔。所有小區(qū)每7 d測(cè)定一次土壤體積含水率，且每次降水前后加測(cè)1次。

土壤貯水量的計(jì)算公式為

(1)

式中θi——第i層土壤體積含水率，%

H——土壤貯水量，mm

hi——第i層土壤厚度，cm

n——所測(cè)土壤體積含水率時(shí)的層數(shù)，取13

1.4.2株高、葉面積及冠層覆蓋度

夏玉米生育期可劃分為苗期(ES)、拔節(jié)期(JS)、抽雄期(HS)、灌漿期(FS)和成熟期(MS)[21]。待夏玉米長(zhǎng)出3片真葉后定苗，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取5株具有代表性植株并掛牌定株，于關(guān)鍵生育期準(zhǔn)確觀測(cè)并記錄株高和植株所有綠葉的葉片長(zhǎng)度和寬度。

單株葉面積計(jì)算公式為[22-23]

(2)

式中LA——單株葉面積，m2

Lk——第k片葉片葉領(lǐng)到葉尖的長(zhǎng)度，m

Wk——第k片葉片最寬處的寬度，m

a——與葉片形狀有關(guān)的葉面積回歸系數(shù),取0.75

葉面積指數(shù)計(jì)算公式為

LAI=0.000 1ρLA

(3)

式中LAI——葉面積指數(shù)，m2/m2

ρ——種植密度，株/hm2

冠層覆蓋度計(jì)算公式為[24]

CC=1.005(1-exp(-0.6LAI))1.2

(4)

式中CC——冠層覆蓋度

1.4.3考種測(cè)產(chǎn)及地上部干物質(zhì)量

夏玉米成熟后，每個(gè)小區(qū)選取中間兩行植株并考種，風(fēng)干后手動(dòng)脫粒，測(cè)定百粒質(zhì)量和果穗長(zhǎng)等產(chǎn)量性狀。

夏玉米關(guān)鍵生育期，每個(gè)小區(qū)分別選取5株生長(zhǎng)狀況良好、代表平均長(zhǎng)勢(shì)的植株，齊地切斷得完整植株，將植株莖、葉等器官分開(kāi)，干燥法殺青(105℃)30 min，然后干燥(70℃)至恒定質(zhì)量并稱(chēng)量，記錄其地上部干物質(zhì)量為各部分之和。

1.4.4蒸散量和水分利用效率

夏玉米耗水量(ET)采用農(nóng)田水量平衡公式計(jì)算。作物實(shí)際蒸散發(fā)量(ETc)依據(jù)參考作物蒸發(fā)蒸騰量(ET0)和作物系數(shù)(Kc)而定[25-27]。

本文將降水量與作物蒸騰量之差稱(chēng)為土壤水分平衡量，其計(jì)算公式為

B=P-ETc

(5)

式中B——土壤水分平衡量，mm

P——降雨量，mm

夏玉米水分利用效率(Water use efficiency, WUE)計(jì)算公式為

WUE=Y/ETc

(6)

式中WUE——水分利用效率，kg/(hm2·mm)

Y——產(chǎn)量，kg/hm2

1.5 統(tǒng)計(jì)分析方法

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和處理，所有數(shù)據(jù)均為各重復(fù)測(cè)定的平均值，SigmaPlot 12.5軟件作圖，運(yùn)用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，采用LSD法檢驗(yàn)差異顯著性(P<0.05)。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 土壤水分動(dòng)態(tài)變化

2.1.1土壤水分平衡

夏玉米生育期內(nèi)(2014年和2015年)，土壤水分整體不足(圖2)。2014年夏玉米實(shí)際蒸散發(fā)量在6—8月3個(gè)月高于降雨量，土壤水分平衡量呈現(xiàn)不足，至夏玉米生育后期(9月)降雨量高于實(shí)際蒸散發(fā)量；相比于2015年夏玉米整個(gè)生育期間，僅7月和8月土壤水分平衡量呈現(xiàn)不足，而6、9、10月降雨量較實(shí)際蒸散發(fā)量相差不大，土壤水分平衡量充足。

圖2 2014年和2015年夏玉米生長(zhǎng)季作物實(shí)際蒸散發(fā)量與降雨量的變化Fig.2 Changes of crop evapotranspiration and precipitation in summer maize growing periods during 2014 and 2015

2.1.2各處理對(duì)土壤體積含水率的影響

圖3為不同生育期土壤體積含水率的分布特征。2014年和2015年夏玉米生育期降雨量分別為379.5 mm和277.5 mm (圖1)。2014年夏玉米拔節(jié)期A1L0處理0～40 cm土層的土壤體積含水率比A0L0、A0L1和A1L1分別高5.30%、4.54% 和2.06%，40～160 cm土層土壤體積含水率比A0L0、A0L1分別高6.62%、7.07%，但比A1L1低2.73%。2015年夏玉米生育期降水量較均勻，各處理0～160 cm土壤貯水量變化趨勢(shì)與2014年基本趨勢(shì)相似。拔節(jié)期各處理0～40 cm土層平均土壤體積含水率均有相同變化趨勢(shì)，A1L0處理0～40 cm土層土壤體積含水率比A0L0、A0L1和A1L1分別高6.01%、10.39% 和4.59%；40～160 cm土層平均土壤體積含水率比A0L0、A0L1和A1L1分別高2.87%、6.46%和1.20%。成熟期，不同處理0～160 cm土層土壤貯水量由大到小依次為A1L0、A1L1、A0L0、A0L1。2年夏玉米A1L0平均土壤體積含水率較A0L1分別提高了10.7%和6.4%。

2.2 夏玉米生長(zhǎng)發(fā)育動(dòng)態(tài)變化

2.2.1夏玉米株高和葉面積指數(shù)動(dòng)態(tài)特征

2014年和2015年夏玉米株高和葉面積指數(shù)動(dòng)態(tài)變化見(jiàn)圖4。株高和葉面積指數(shù)動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)總體先迅速增大然后呈平緩的趨勢(shì)，且葉面積指數(shù)變化趨勢(shì)大致呈倒“L”型，均為拔節(jié)期至抽雄期迅速增長(zhǎng)，抽雄期至成熟期變化平緩且有下降。2014年各處理株高迅速生長(zhǎng)發(fā)生在拔節(jié)期至抽雄期之間，且所有處理中A1L0株高均最高，整個(gè)生育期間A0L0、A0L1、A1L0和A1L1各處理株高平均增高速率為14.78、16.0、16.08、16.01 mm/d；相比于2015年夏玉米整個(gè)生育期間A0L0、A0L1、A1L0和A1L1各處理株高平均增高速率為20.99、20.55、21.11、21.01 mm/d。

2014年和2015年2年試驗(yàn)中，前期的LAI從苗期到抽雄期各處理A0L0、A0L1、A1L0、A1L1增長(zhǎng)速率約為0.039、0.042、0.041、0.034 d-1和0.011、0.012、0.015、0.011 d-1。而后期的 LAI 從抽雄期到成熟期的各處理A0L0、A0L1、A1L0、A1L1衰減速率分別為0.030、0.027、0.032、0.029 d-1和0.008、0.014、0.015、0.014 d-1。2年的夏玉米灌漿期平均葉面積指數(shù)A1L0較A0L1和A0L0增加13.3%、8.0%。

圖3 2014年和2015年不同處理夏玉米不同生育期0～160 cm土壤體積含水率動(dòng)態(tài)變化Fig.3 Dynamics of soil water content of 0～160 cm soil layers at different growth stages of summer maize under different treatments in 2014 and 2015

圖4 不同處理夏玉米株高和葉面積指數(shù)隨生育期的動(dòng)態(tài)變化Fig.4 Dynamics of summer maize plant height and leaf area index (LAI) under different treatments at different growth stages

2.2.2夏玉米冠層覆蓋度

2014年和2015年夏玉米各處理生育期冠層覆蓋度動(dòng)態(tài)變化呈先增高后略有下降的趨勢(shì)(圖5)。各處理冠層覆蓋度差異顯著，其中A1L0冠層覆蓋度較A1L1、A0L0、A0L1大，2014年夏玉米成熟期冠層覆蓋度由小到大依次為A0L0、A0L1、A1L1、A1L0；相比于2015年夏玉米各處理冠層覆蓋度動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)也是呈先增加后減少的“廠”型，至成熟期有所下降；2年平均冠層覆蓋度A1L0較A0L0、A0L1、A1L1分別增加6.2%、4.8%、4.4%，A1L0和A1L1之間無(wú)顯著差異。夏玉米灌漿期氨化短秸稈翻壓還田處理(A1L0)的平均冠層覆蓋度(CC)比其他處理高3.7%～10.7%。

2.3 不同處理夏玉米產(chǎn)量與水分利用效率

2.3.1不同處理夏玉米產(chǎn)量構(gòu)成

各處理對(duì)2年的夏玉米果穗長(zhǎng)、果穗粗和百粒質(zhì)量有顯著影響(圖6)。在相同的秸稈長(zhǎng)度水平下，A1處理夏玉米的果穗長(zhǎng)、果穗粗和百粒質(zhì)量均大于A0處理。在短秸稈(L0)水平下，A1處理夏玉米的產(chǎn)量構(gòu)成顯著大于A0處理，且夏玉米A1處理的果穗長(zhǎng)、果穗粗和百粒質(zhì)量較A0增加4.6%、9.9%、1.1%和2.2%、4.5%、5.1%。氨化水平(A1)下L0處理夏玉米產(chǎn)量構(gòu)成均大于L1，2014年夏玉米L0處理果穗粗、果穗長(zhǎng)和百粒質(zhì)量較L1增加1.2%、1.1%和2.6%;2015年夏玉米L0處理果穗粗、果穗長(zhǎng)和百粒質(zhì)量較L1增加2.9%、1.4%和2.8%。

2.3.2不同處理夏玉米產(chǎn)量、生物量和水分利用效率

不同處理夏玉米的產(chǎn)量、生物量和水分利用效率如表2所示。A0L1 處理的夏玉米產(chǎn)量、生物量和水分利用效率均低于A1L0處理和A1L1處理，A1L0處理產(chǎn)量較高，A0L0處理耗水量較高，A1L1處理水分利用效率較高。

在相同氨化水平下，2014年和2015年各處理夏玉米成熟期的地上部干物質(zhì)積累量隨秸稈長(zhǎng)度的增加而減少(表2)。A1條件下具體表現(xiàn)為：L0處理夏玉米成熟期均顯著大于L1處理，L0處理夏玉米的地上部干物質(zhì)量與L1相比，成熟期增加 1.2%和3.0%；在相同的秸稈長(zhǎng)度水平下，A1處理夏玉米成熟期的地上部干物質(zhì)量明顯大于A0處理，L0條件下A1處理夏玉米地上部干物質(zhì)量與A0處理相比，成熟期分別增加了7.7%和11.3%。由表2分析可知，氨化秸稈處理夏玉米能有效增加地上部干物質(zhì)積累，各處理存在顯著差異。

2014年和2015年夏玉米A1L0處理產(chǎn)量較A0L0處理、A1L0處理及A1L1處理分別增加6.2%和9.4%，8.1%和10.0%，1.7%和3.9%；2年的夏玉米平均水分利用效率(WUE)A1L0處理較A0L0處理、A1L0處理及A1L1處理分別增加7.4%和6.6%，4.6%和7.3%，2.0%和1.4%。夏玉米成熟期氨化短秸稈翻壓還田處理(A1L0)的平均地上部干物質(zhì)量比其他處理高 2.1%～9.5%，平均產(chǎn)量比其他處理增加2.8%～9.1%，平均水分利用效率比其他處理增加1.7%～7.4%。

3 討論

3.1 不同處理?xiàng)l件下土壤體積含水率動(dòng)態(tài)變化

農(nóng)田水分是決定夏玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵因素之一[28-29]。本研究2年夏玉米對(duì)不同處理?xiàng)l件下農(nóng)田水分動(dòng)態(tài)變化表現(xiàn)出一定的階段性和層次性，秸稈翻壓還田下(A0和A1)，L0較L1土壤體積含水率大，特別是在夏玉米生育后期。這說(shuō)明粉碎秸稈施入土壤后增大了土壤與秸稈的接觸面積，土壤團(tuán)聚體內(nèi)部孔隙得到了改善，使土壤持水能力顯著提高。粉碎秸稈施入土壤降低了土壤容重，改善了土壤的含水率，與孫榮國(guó)等[30]和盧金偉等[31]的研究結(jié)果一致。王珍等[32]認(rèn)為秸稈粉碎后還田較秸稈直接還田具有更好的節(jié)水效果。本研究2年夏玉米秸稈氨化處理還田0～160 cm土壤體積含水率在夏玉米苗期較低，而在灌漿期之后較高，說(shuō)明氨化秸稈還田后分解速率較快，秸稈分解過(guò)程中消耗水分較多，灌漿期自然降雨較多，氨化秸稈施入土壤能有效改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤持水能力，綜合表現(xiàn)為土壤蓄水量有所增加。秸稈氨化可促使秸稈角質(zhì)層外層的酯類(lèi)化合物分解，增加粗蛋白含量，作物秸稈的碳氮比隨之降低[20,33]。YU等[34]認(rèn)為，在秸稈還田后氨化措施能降低土壤的蒸發(fā)強(qiáng)度，有效促進(jìn)秸稈的分解，結(jié)合粉碎措施后效果更加顯著。有研究表明，秸稈還田可以明顯調(diào)節(jié)土壤水分，且隨土壤深度的增加調(diào)節(jié)作用有所減弱[35]。周新國(guó)等[36]和李榮等[37]認(rèn)為土壤水分是影響作物生長(zhǎng)發(fā)育以及提高作物產(chǎn)量和水分利用效率的重要因素，不同的處理可不同程度地改變土壤水分狀況從而影響作物的生長(zhǎng)。

圖5 2014年和2015年夏玉米生育期內(nèi)不同處理冠層覆蓋度的動(dòng)態(tài)變化Fig.5 Dynamics of canopy cover (CC) under different treatments during growing seasons in 2014 and 2015

圖6 2014年和2015年不同處理下夏玉米產(chǎn)量構(gòu)成Fig.6 Yield composition of summer maize under different treatments in 2014 and 2015

處理2014年2015年ET/mm生物量/(kg·hm-2)產(chǎn)量/(kg·hm-2)WUE/(kg·hm-2·mm-1)ET/mm生物量/(kg·hm-2)產(chǎn)量/(kg·hm-2)WUE/(kg·hm-2·mm-1)A0L0304.7a13421c5791b19.0a249.6b11485b8641c34.6bA0L1292.5b13894b5691b19.5a249.9b11620b8596c34.4bA1L0300.8a14456a6150a20.0a256.6a12788a9456a36.9aA1L1301.6a14288a6049a20.4a249.2b12412a9094b36.4a

注：同一年度中，每列不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

3.2 不同處理?xiàng)l件下夏玉米生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)和產(chǎn)量

葉片是夏玉米進(jìn)行光合作用的主要器官，而葉面積指數(shù)是影響光合速率的重要因子之一，其大小直接決定了產(chǎn)量[38]。為調(diào)節(jié)土壤碳氮比，促進(jìn)秸稈較快分解，本研究對(duì)秸稈進(jìn)行氨化處理，發(fā)現(xiàn)各生育期夏玉米株高、葉面積指數(shù)和冠層覆蓋度變化趨勢(shì)相似，即先增大后平緩或稍有降低的趨勢(shì)。由此可見(jiàn)，氨化秸稈還田施入土壤中對(duì)于微生物的活性和生長(zhǎng)繁殖起到了促進(jìn)作用，降低了土壤碳氮比，緩解了作物與微生物之間爭(zhēng)奪氮素；同時(shí)氨化秸稈還田后能夠分解釋放一定量的營(yíng)養(yǎng)元素，從而促進(jìn)夏玉米生長(zhǎng)[39-40]。本研究發(fā)現(xiàn)，氨化秸稈翻壓還田較未氨化秸稈翻壓還田增加了夏玉米株高、葉面積指數(shù)和冠層覆蓋度，并促進(jìn)地上部干物質(zhì)積累，說(shuō)明氨化秸稈還田措施提高土壤貯水量的效果主要體現(xiàn)在作物生長(zhǎng)后期，可保證作物生長(zhǎng)后期干物質(zhì)的積累及轉(zhuǎn)化，進(jìn)而為提高作物產(chǎn)量及水分利用效率奠定基礎(chǔ)。有研究表明秸稈還田能改善作物生長(zhǎng)環(huán)境[41]、提高作物水分利用效率和產(chǎn)量[42-44]。高茂盛等[45]和趙四申等[46]研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田能夠促進(jìn)作物后期的光合作用并降低作物葉綠素的降解，從而提高了作物后期的葉面積指數(shù)。王兆偉等[47]、CAI等[48]和白偉等[49]認(rèn)為秸稈還田導(dǎo)致土壤溫度降低、作物物候期推遲并影響作物產(chǎn)量。本研究表明，氨化短秸稈翻壓還田較未氨化秸稈翻壓還田分別增產(chǎn)8.7%～10.1%。氨化秸稈還田較傳統(tǒng)秸稈還田方式能有效促進(jìn)夏玉米生長(zhǎng)，能較快地改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤持水能力，粉碎后還田效果更好，與余坤等[50]和王增麗等[51]研究結(jié)果一致。說(shuō)明在夏玉米生育后期秸稈氨化和秸稈粉碎結(jié)合(A1L0)還田措施使得土壤有較高的水分，有利于植物生長(zhǎng)，從而提高籽粒質(zhì)量。

4 結(jié)論

(1)氨化秸稈翻壓還田處理具有良好的蓄水保墑能力，能顯著增加0～160 cm土層的土壤體積含水率。氨化短秸稈處理2年夏玉米生長(zhǎng)季平均土壤體積含水率較未氨化長(zhǎng)秸稈處理分別提高了10.7%和6.4%，但氨化長(zhǎng)短秸稈之間差異不顯著。

(2)增產(chǎn)的主要途徑是增加夏玉米葉面積指數(shù)和提高地上部干物質(zhì)量。氨化短秸稈翻壓還田處理能有效提高夏玉米葉面積指數(shù)，2年的夏玉米灌漿期平均葉面積指數(shù)A1L0處理較A0L1處理增加13.3%，較A0L0處理增加8.0%。

(3)氨化短秸稈翻壓還田能夠提高土壤貯水量，促進(jìn)夏玉米生長(zhǎng)，提高了水分利用效率和產(chǎn)量，為夏玉米的生長(zhǎng)提供了較好的條件，氨化短秸稈處理為本研究條件下較優(yōu)的夏玉米秸稈還田措施。