作物秸稈配施腐熟劑還田對小麥產量及其物質生產的影響

李文紅， 曹 丹， 張朝顯， 強承魁

(1.徐州生物工程職業技術學院/徐州市現代農業生物技術重點實驗室，江蘇徐州 221006；2.江蘇省沛縣農業技術推廣中心，江蘇沛縣 221600)

小麥是江蘇省淮北地區種植面積最大的作物，常年播種面積在100萬hm2左右，其產量高低對當地農業生產的可持續發展具有重大影響。小麥前茬作物主要有水稻、玉米、大豆和花生等。近年來，隨著人們資源利用意識的增強，作物秸稈還田面積呈逐年增長趨勢。有關小麥前茬秸稈還田的研究報道并不少見，但大多側重于秸稈還田改良土壤[1-4]和作物對土壤養分吸收[5-7]的影響等方面，也有研究認為，秸稈對小麥產量的效應有增有減，且減產的主要原因在于秸稈與小麥爭奪氮肥，只要通過增施氮量或增加腐熟劑等技術使氮素得到補充，這一影響不僅可以消除，還能促進小麥吸收更多的氮素從而實現增產[4，6]。本研究立足于江蘇徐淮地區小麥大面積種植模式，以2個主推小麥品種為材料，探討不同前茬作物秸稈配施腐熟劑還田對小麥生長發育、產量和干物質積累的影響，以期為合理利用生物資源和農業可持續發展提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗品種

選用徐淮地區大面積種植的2個不同品質和生育類型的小麥品種徐麥33[8]和鄭麥7698[9]作為試驗材料。

1.2 試驗設計

試驗于2015—2016年在徐州生物工程職業技術學院試驗田進行，土壤質地是沙壤土，0～20 cm耕層有機質含量為14.8 g/kg，堿解氮含量為78.8 mg/kg，速效磷含量為 22.5 mg/kg，速效鉀含量為89.2 mg/kg。2016年9月下旬在夏大豆收獲后，去掉根茬清理田面，以保證各處理秸稈使用量的準確性，耙地前撒施尿素375 kg/hm2、磷酸二銨 240 kg/hm2。施后用手扶拖拉機耙地整平，然后劃分小區。

試驗設置：分2個小麥品種3種類型秸稈加腐熟劑還田方式。每個品種設置玉米秸稈(Y)、水稻秸稈(S)、花生秸稈(H)分別按新鮮秸稈6 000 kg/hm2+微力特秸稈腐熟劑(江蘇天象生物科技有限公司生產)75 kg/hm23種還田處理，以常規生產為對照(CK)。隨機區組排列，重復3次。小區面積18 m2(長4.5 m，寬4 m)。玉米、花生、水稻秸稈先用秸稈粉碎機鍘成 5 cm 長后，按25 cm開溝翻壓掩埋于20 cm土層下，同時施入秸稈腐熟劑，然后在2行埋秸稈行間開溝播種小麥。10月11日播種，播種量210 kg/hm2，按行稱種播種，行距 25 cm。試驗地四周留1 m 3行保護行。播后第4天下雨，雨量23.8 mm，利于出苗，其余時間沒有灌溉。小麥生長期間正常追施拔節肥250 kg/hm2尿素+磷酸二銨150 kg/hm2，抽穗開花后噴施吡蟲啉和辛硫磷防治蚜蟲1次。按小麥成熟日期收獲測產。

1.3 測定項目

1.3.2 莖蘗數測定 出苗后開始定點調查，1葉1心期調查基本苗，4葉期、分蘗期、春季返青期、拔節期、抽穗期調查總莖蘗數。并按下式計算莖蘗成穗率：

莖蘗成穗率=(莖蘗成穗數/最高莖蘗數)×100%。

1.3.3 葉面積指數(LAI)測定 在越冬始期、拔節期、抽穗期、成熟期，分別選取生長均勻、具有代表性的10個單株，剪下10株上全部綠葉，選取其中有代表性綠葉30張作為小樣，分別測定其長度和寬度，然后烘干，再把余下的葉片作為大樣，烘干[10]。按下式計算單株葉面積：

1.3.4 小麥產量及其構成因素測定 收獲前每小區計數 1 m2穗數，在1 m2范圍內取10穗，測定每穗粒數。每小區實收計產，小麥曬干至籽粒含水量為13%時稱質量計產，并測定千粒種子質量，重復3次。

1.3.5 數據計算與統計分析 相關計算公式：

產量貢獻率=(成熟期干質量-抽穗期干質量)/生物學產量(籽粒產量)×100%；

葉面積衰減率=(LAI2-LAI1)/(t2-t1)。

式中：LAI1和LAI2為前后2次測定的葉面積指數，t1、t2為前后2次的測定時間[11]。

運用Microsoft Excel進行數據計算與作圖，采用DAS 1.0版軟件進行統計分析。

比如《第一朵杏花》中有一段竺可楨爺爺與孩子的對話，是沒有提示語的，我讓學生加上提示語，體會沒有提示語的對話表達了雙方語言的急促，進而感悟竺爺爺聽說第一朵杏花開放后興奮的心情，表現了他醉心于科學研究的精神。《船長》一課中也有一段哈爾威與洛克機械師的對話沒有提示語，表現了兩人沉著冷靜、熟悉業務、關心弱小的美德。

2 結果與分析

2.1 不同種類秸稈還田的小麥產量及其構成

由表1可知，不同作物秸稈還田對不同類型小麥品種產量的影響效應是一致的，表現為3種處理均能顯著提高小麥產量。對于鄭麥7698，玉米秸稈處理的產量顯著高于對照 40.05%，比水稻、花生秸稈處理的分別顯著提高7.45%、13.23%；水稻和花生秸稈處理間小麥產量差異不顯著，但兩者分別顯著高于對照30.34%、23.69%。對于徐麥33，玉米秸稈處理的產量顯著高于對照26.27%，比水稻、花生秸稈處理的分別顯著提高15.82%、8.89%；水稻和花生秸稈處理間小麥產量差異不顯著，但兩者分別顯著高于對照9.02%、15.97%。在相同的作物秸稈還田方式下，鄭麥7698的產量高于徐麥33，但整體差異不顯著。

鄭麥7698產量構成因素表現如下：3種秸稈處理的穗數與對照無顯著差異；玉米、水稻、花生秸稈處理間的每穗粒數無顯著差異，但分別顯著高于對照40.84%、40.10%、38.17%；玉米秸稈處理的千粒質量分別顯著高于花生秸稈處理和對照2.74%、3.69%；水稻秸稈處理的千粒質量比對照高2.43%。結果表明，秸稈還田后鄭麥7698高產，主要是每穗粒數和粒質量的增加所致。

徐麥33產量構成因素表現如下：3種處理間穗數差異顯著，且均顯著高于對照；玉米秸稈處理的穗數分別顯著高于水稻、花生秸稈處理和對照15.93%、8.05%、32.07%；花生秸稈處理的穗數顯著高于水稻秸稈和對照7.29%、22.23%；玉米、水稻、花生3種秸稈處理間每穗粒數差異不顯著，但分別顯著高于對照8.50%、8.28%、4.94%；花生秸稈處理的千粒質量分別顯著高于玉米、水稻秸稈處理和對照3.07%、3.74%、4.82%，玉米和水稻秸稈處理與對照的千粒質量差異不顯著。由此分析，花生秸稈處理后徐麥33產量的增加，主要依靠穗數、每穗粒數和千粒質量的顯著提高來實現；玉米和水稻秸稈還田后徐麥33產量的增加，主要通過穗數、每穗粒數的顯著提高來實現。

對小麥品種間產量構成因素的比較發現，鄭麥7698的穗數顯著高于徐麥33，平均高出22.08%，而每穗粒數較徐麥33低9.45%，粒質量較徐麥33低39.36%。

表1 秸稈還田對小麥產量及其構成的影響

注：同列數據后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下表同。

2.2 不同種類秸稈還田的小麥莖蘗動態和成穗率

由圖1可以看出，秸稈還田處理的群體莖蘗動態均呈單峰形曲線，但峰值及出現時期與對照存在較大差異。玉米和水稻2個秸稈處理的莖蘗動態在2個小麥品種上的表現是一致的，越冬前的群體莖蘗數一直低于對照，至拔節期出現高峰苗，顯著高于對照，并保持至抽穗期，且在徐麥33成熟期形成顯著差異，鄭麥7698差異不顯著。花生秸稈處理在2個小麥品種上的表現有一定差異，對于鄭麥7698，該處理的群體莖蘗數在整個生育階段都低于對照，高峰苗出現越冬始期，但與對照無顯著差異；對于徐麥33，花生秸稈處理的總苗數與對照相比總體呈現出先低后高的趨勢，苗期生長陡增，至越冬始期高峰苗數顯著高于對照9.21%，拔節期與對照持平，抽穗至成熟期一直顯著高于對照。說明花生秸稈處理對2個品種小麥生長的影響是不同的，這可能與花生秸稈的養分含量與釋放以及不同小麥品種的分蘗和吸肥特性有關。

2個品種小麥齊苗期3個處理的苗數均低于對照，以花生秸稈還田的影響最為顯著，鄭麥7698和徐麥33分別平均減少15.04%和19.27%；其次是玉米秸稈處理，分別減少12.66%和15.10%；水稻秸稈處理分別減少11.87%和2.34%。說明秸稈還田會對小麥全苗產生一定影響。

通過對表1和圖1相關數據的分析可知，鄭麥7698的莖蘗成穗率(穗數/最高莖蘗數×100%)顯著高于徐麥33，不同秸稈處理間差異較大。對于鄭麥7698，花生、玉米、水稻秸稈處理的小麥成穗率分別為60.37%、56.94%、56.55%，花生秸稈處理(56.30%)顯著高于對照7.23%，其余處理與對照無顯著差異。對于徐麥33，玉米、水稻、花生秸稈處理的小麥成穗率分別為53.12%、45.37%、43.98%，分別顯著高于對照(39.29%)35.20%、15.47%、11.94%，玉米秸稈處理分別顯著高于水稻、花生秸稈處理17.08%、20.78%。

2.3 不同種類秸稈還田的小麥葉面積指數變化動態

由表2可知，2個類型品種小麥3種秸稈處理的LAI增減趨勢基本一致，與對照相比均表現為先減后增，峰值均出現在抽穗期，在6.54～8.25之間，至成熟期降至6.05～7.29。不同生育階段各處理的小麥LAI表現存在差異，在越冬始期，花生秸稈處理的徐麥33的LAI顯著高于對照，玉米秸稈處理的2個小麥品種的LAI均低于對照，水稻秸稈處理的鄭麥7698的LAI低于對照；在拔節期，玉米秸稈處理的徐麥33的LAI顯著高于對照；抽穗期至成熟期各處理的小麥LAI均顯著高于對照。

2.4 不同種類秸稈還田的小麥干物質生產與積累特點

2.4.1 小麥主要生育時期干物質積累 由表3可知，對鄭麥7698而言，3種處理在越冬始期、抽穗期和成熟期的干物質積累量均存在顯著差異。越冬始期花生秸稈處理的干物質積累量顯著高于對照14.42%，玉米秸稈處理的顯著低于對照10.15%；抽穗期玉米、水稻秸稈處理分別顯著高于對照13.64%、7.29%；成熟期玉米、水稻、花生秸稈處理分別顯著高于對照25.46%、14.72%、7.03%。對于徐麥33，越冬始期花生、水稻秸稈處理的干物質積累量分別顯著高于對照15.18%、7.45%，玉米秸稈處理的顯著低于對照25.19%；抽穗期花生、玉米、水稻秸稈處理分別顯著高于對照46.31%、34.65%、30.60%，成熟分別顯著高于對照52.81%、54.40%、35.97%。

表2 不同種類秸稈還田小麥主要生育時期LAI

表3 不同種類秸稈還田小麥主要生育時期干物質積累量

鄭麥7698的干物質積累量高于徐麥33，越冬始期、抽穗期和成熟期分別提高3.89%、12.86%、18.26%，表現出較高的光合物質生產和積累優勢。

2.4.2 小麥抽穗至成熟期光合物質生產特征 對不同處理小麥抽穗至成熟期光合物質生產特征(表4)分析表明，不同小麥品種抽穗至成熟期干物質凈積累量表現一致，玉米、花生、水稻秸稈3個處理均顯著高于對照，鄭麥7698分別高于對照106.06%、57.38%、65.40%，徐麥33分別高于對照260.71%、120.72%、92.04%。玉米秸稈處理顯著高于其他2個處理，花生和水稻秸稈處理間差異不顯著，表明玉米秸稈還田處理小麥后期物質生產能力較強。

表4 不同種類秸稈還田小麥抽穗至成熟期光合物質生產特征

抽穗至成熟期干物質凈積累量對小麥生物學產量和籽粒產量的貢獻率同樣是玉米秸稈處理最高，花生和水稻秸稈處理差異不顯著，且均顯著高于對照。

抽穗后玉米秸稈還田小麥葉面積衰減較慢，其次是花生和水稻秸稈處理，對照衰減最快，則進一步說明前茬作物秸稈還田有利于提高小麥抽穗至成熟期的物質生產能力，有利于干物質的高積累。

3 結論與討論

3.1 不同秸稈還田下小麥的產量構成與物質生產特征

本研究表明，不同作物秸稈配施腐熟劑還田均能顯著提高小麥籽粒產量，但其相互間存在較大差異。玉米秸稈還田的小麥產量最高，可達到9 121.25 kg/hm2以上，其次為花生秸稈和水稻秸稈還田。秸稈還田下鄭麥7698的增產作用主要通過增粒、增質量(千粒質量)來實現，而徐麥33的產量優勢主要表現出穗多、粒多的特點，由此可見，增加每穗粒數是秸稈還田獲得小麥增產的關鍵。雖然秸稈還田的小麥越冬前群體數量、LAI及干物質積累量低于常規栽培，但抽穗至成熟期的物質生產能力(葉面積指數、干物質積累量和對產量的貢獻等)均有顯著提高，從而實現了高產。

3.2 不同秸稈還田下小麥的發苗特征

秸稈還田會影響到小麥的全苗狀況，保苗率偏低。3種作物秸稈還田對小麥生長均有前期抑制、后期促進的作用，花生秸稈“發早苗”，水稻秸稈“發中苗”，玉米秸稈“發晚苗”。這種表現與不同秸稈的腐熟時期和腐熟速度有一定關系(3種類型作物秸稈以花生秸稈腐熟最快，其次是水稻秸稈，玉米秸稈腐熟最慢)。這種苗期生長特征可能與播種過淺或秸稈物理阻礙等有關[12]，與玉米秸稈還田的前50～80 d不釋放礦化氮[13]有一定聯系；中后期麥苗生長迅速的原因是，配施腐熟劑促進了秸稈中有機物質的分解，加速秸稈中有機碳、氮、磷等營養物質的釋放[14]。因此，在秸稈還田的小麥生產中，要盡可能選擇分蘗力強、分蘗成穗率高的品種，前期應注重播前整地，秸稈掩埋徹底并配合鎮壓[15-16]。

3.3 秸稈還田小麥高產的生態基礎

秸稈還田配施腐熟劑，在小麥生長前期增加了土壤微生物的數量。微生物在分解秸稈的過程中，需要同化土壤氮素和吸收速效氮素，使得土壤氮素供應量有所下降，從而影響小麥的前期生長，使群體數量和生物產量有所減少，而高峰苗的降低和分蘗成穗率的提高，對小麥生育后期的生長有較好的促進作用。伴隨著小麥的生長，還田秸稈逐漸腐爛，明顯提高了土壤的供氮能力，尤其提高了土壤的供鉀水平和作物的吸鉀能力。還可提高土壤有機碳的積累，改善土壤結構[17]，小麥根系活力增強，更多地從土壤中吸收養分輸送至葉片，提高了小麥后期光合葉面積指數，并最終優化群體質量，促進光合物質快速轉移至穗部，源庫關系協調而增加產量。