半干旱區(qū)秸稈覆蓋免耕對(duì)土壤性狀及玉米產(chǎn)量的影響

孫善文

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院齊齊哈爾分院，黑龍江齊齊哈爾 161006）

黑龍江省西部半干旱區(qū)為玉米主產(chǎn)區(qū)，每年都會(huì)產(chǎn)生大量的玉米秸稈。傳統(tǒng)壟作在玉米收獲后秸稈多被直接焚燒或清除[1-2]，不僅對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，也造成大量秸稈資源的浪費(fèi)。秸稈覆蓋還田對(duì)降低土壤風(fēng)蝕、水蝕風(fēng)險(xiǎn)，改善土壤環(huán)境、保持土壤水分、保護(hù)大氣環(huán)境具有重要意義。播種前對(duì)土壤進(jìn)行翻、旋耕起壟作業(yè)，過度擾動(dòng)土壤會(huì)導(dǎo)致土壤含水量降低，且冬春季節(jié)多大風(fēng)，土壤風(fēng)蝕嚴(yán)重[3-5]。本研究以秸稈還田利用為切入點(diǎn)，分析不同秸稈覆蓋還田方式對(duì)土壤容重、水分和溫度等的影響以及對(duì)玉米產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響，旨在解決土壤退化和秸稈焚燒帶來的資源浪費(fèi)、環(huán)境污染等問題，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2021 年在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院齊齊哈爾分院試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行。該地區(qū)屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年降水量415 mm，年平均氣溫3.2 ℃，活動(dòng)積溫2 900 ℃。土壤為碳酸鹽黑鈣土，0～20 cm 耕層土壤有機(jī)質(zhì)7.82 g/kg，堿解氮0.50 mg/kg，有效磷100 mg/kg，速效鉀16.90 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

供試玉米品種為嫩單19，肥料為玉米專用復(fù)合肥，含量為氮-磷-鉀（28-12-14）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用大區(qū)對(duì)比設(shè)計(jì)，設(shè)置3個(gè)處理，每個(gè)處理面積0.4 hm2，種植密度6.0 萬株/hm2，一次性深施復(fù)合肥750 kg/hm2。試驗(yàn)設(shè)置詳見表1。

表1 試驗(yàn)設(shè)置

1.4 測(cè)定項(xiàng)目

產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素：出苗率、穗長(zhǎng)、穗粗、百粒重、水分、單位面積產(chǎn)量（以含水量14%計(jì)）。土壤指標(biāo)：土壤溫度（全生育期）、土壤容重（成熟期）、土壤水分（全生育期）、有機(jī)質(zhì)等。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)土壤溫度的影響

由圖1可知，秸稈覆蓋還田和秸稈歸行覆蓋還田的0～40 cm耕層日平均溫度皆低于常規(guī)壟作，分別平均低1.3、0.4 ℃，耕層深度10 cm處溫差最大，分別低2.3、1.2 ℃，隨著耕層深度的增加，差異逐漸縮小；秸稈歸行還田的0～40 cm耕層日平均溫度皆高于秸稈覆蓋還田，平均高0.9 ℃，耕層深度10 cm處溫差最大，高1.1 ℃，隨著耕層深度的增加，差異逐漸縮小。由此可見，秸稈覆蓋遮擋陽光照射，造成土壤溫度下降，淺層土壤溫度差異較大，隨著耕層深度的增加，土壤溫度受陽光照射的影響逐漸降低，耕層溫差逐漸縮小。

圖1 不同處理對(duì)土壤溫度影響

2.2 不同處理對(duì)土壤含水量的影響

由圖2 可知，耕層土壤含水量表現(xiàn)為秸稈覆蓋還田>秸稈歸行覆蓋還田>常規(guī)壟作，秸稈覆蓋還田和秸稈歸行還田在整個(gè)生育期均保持較高的土壤含水量，各生育期平均土壤含水量秸稈覆蓋還田較常規(guī)壟作平均高出20.1%，秸稈歸行覆蓋還田較常規(guī)壟作平均高出16.5%，秸稈覆蓋還田較秸稈歸行覆蓋還田高出3.6%。播種期的土壤含水量各處理差異最大，秸稈覆蓋還田較常規(guī)壟作高出61.1%，秸稈歸行覆蓋還田較常規(guī)壟作高出54.2%，秸稈覆蓋還田較秸稈歸行覆蓋還田高出6.9%。隨著生育期的推進(jìn)，土壤含水量差異逐漸縮小。以上分析表明，秸稈覆蓋還田具有土壤保墑的作用。

圖2 不同處理對(duì)土壤含水量的影響

2.3 不同處理對(duì)土壤容重的影響

由表1 可知，相同處理土壤容重隨耕層深度的增加而增加。秸稈覆蓋還田和秸稈歸行覆蓋還田的土壤容重均低于常規(guī)壟作，隨著耕層深度的增加，土壤容重差異逐漸縮小。在耕層深度0～10 cm處，秸稈覆蓋還田和秸稈歸行覆蓋還田處理的土壤容重顯著高于常規(guī)壟作，分別高出7.7%、6.9%；在耕層深度11～20 cm處，秸稈覆蓋還田和秸稈歸行覆蓋還田處理的土壤容重顯著高于常規(guī)壟作，分別高出5.3%、6.8%；不同處理其他深度耕層的土壤容重差異不顯著。以上分析可知，秸稈還田具有降低土壤容重的趨勢(shì)。

表1 不同秸稈覆蓋還田方式對(duì)土壤容重的影響

2.4 不同處理對(duì)有機(jī)質(zhì)含量的影響

由圖3 可知，秸稈覆蓋還田和秸稈歸行覆蓋還田處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于常規(guī)壟作，分別平均高出15.7%、14.1%，秸稈覆蓋還田和秸稈歸行覆蓋還田處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量差異不顯著。同一耕層秸稈覆蓋還田和秸稈歸行覆蓋還田處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于常規(guī)壟作，覆蓋還田和秸稈歸行覆蓋還田處理的土壤有機(jī)質(zhì)含量差異不顯著；相同處理在11～20 cm耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量最高。

圖3 不同處理對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

2.5 不同處理玉米產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益分析

由表2可知，出苗率秸稈歸行覆蓋還田>常規(guī)壟作>秸稈覆蓋還田；百粒重秸稈歸行覆蓋還田最大，達(dá)到38.4 g，秸稈覆蓋還田最小，為37.3 g；籽粒含水量秸稈歸行覆蓋還田和秸稈覆蓋還田處理方式均高于常規(guī)壟作，分別高出1.8%、2.8%；秸稈歸行覆蓋還田處理的產(chǎn)量高于常規(guī)壟作，增產(chǎn)2.1%，秸稈覆蓋還田的產(chǎn)量較常規(guī)壟作減產(chǎn)，減產(chǎn)0.8%；2種覆蓋還田處理方式的穗長(zhǎng)和穗粗均高于常規(guī)壟作，但差異不顯著。

表2 不同處理的產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀

由表3 可知，不同處理的種子、化肥、農(nóng)藥等農(nóng)資投入成本無差別，但秸稈歸行覆蓋還田和秸稈覆蓋還田有效降低了機(jī)耕費(fèi)，較常規(guī)壟作分別降低8.9%、13.3%，因此，純收益歸行覆蓋還田較常規(guī)壟作增收9.6%，覆蓋還田較常規(guī)壟作增收7.8 %。

表3 不同處理的經(jīng)濟(jì)效益

3 結(jié)論與討論

土壤含水量和土壤溫度是影響玉米生產(chǎn)的重要因素，秸稈覆蓋免耕有效隱蔽陽光輻射，降低土壤水分的蒸騰，具有保墑作用，可最大限度地保持耕層土壤含水量，對(duì)于干旱地區(qū)的玉米保出苗尤為重要[6-7]。本研究結(jié)果表明，與常規(guī)壟作相比，2種秸稈覆蓋方式可有效增加耕層土壤含水量，與以往研究結(jié)果相同[6-8]。與此同時(shí)，玉米秸稈覆蓋在土壤表層，攔截太陽輻射，阻礙了土壤與大氣之間的熱交換，造成秸稈覆蓋處理的田塊土壤溫度上升緩慢，對(duì)春季適時(shí)播種有一定的影響[8-10]。相比較而言，秸稈歸行覆蓋還田方式對(duì)土壤溫度的影響較小，且與常規(guī)壟作差異不顯著，在保證較好的土壤墑情條件和熟期的前提下可適當(dāng)晚播。

秸稈覆蓋還田，經(jīng)過秸稈腐解增加了表層土壤有機(jī)質(zhì)，改善了土壤的理化性質(zhì)，使容重有所下降，有效增加了土壤肥力[9-10]。秸稈還田結(jié)合免耕覆蓋耕作方式減少了農(nóng)機(jī)作業(yè)次數(shù)，在保水提墑的同時(shí)減少了對(duì)土壤的擾動(dòng)，有效遏制了犁底層的形成。

秸稈歸行覆蓋耕作方式經(jīng)濟(jì)效益提高的主要因素是秸稈還田改善土壤肥力，秸稈覆蓋減少土壤水分的散失，歸行覆蓋降低了因秸稈覆蓋對(duì)土壤溫度的影響，進(jìn)而增加產(chǎn)量；同時(shí)，免耕播種有效降低了機(jī)械作業(yè)成本。