黃淮地區適宜秸稈腐熟劑的篩選及其應用效果

2024-09-03 00:00:00朱金英魏龍雪屈磊裴艷婷

安徽農業科學 2024年16期

摘要［目的］探究配施不同腐熟劑對玉米秸稈還田下冬小麥群體、干物質積累和產量的影響。［方法］在德州市德城區黃河涯鎮倪莊村進行大田試驗，試驗采用單因素隨機區組，以冬小麥播種前玉米秸稈還田不配施腐熟劑處理為對照（CK），以玉米秸稈單季還田配施7種不同腐熟劑為處理，研究配施不同腐熟劑對玉米秸稈還田后冬小麥生長和產量的影響。［結果］隨著生育期的推移，T（阿姆斯生物發酵劑）、T（沃土天地VT有機物料腐熟劑）和T（還田寶）處理的群體總莖數、干物質積累量和籽粒干物重占比均高于其他處理，且開花期—成熟期（T為8.13％、T為8.29％、T為12.75％）小麥群體總莖數降幅較低，且與其他處理間呈顯著差異。T、T和T 處理籽粒產量均高于其他處理，與其他處理間差異均達顯著性。［結論］玉米秸稈還田配施腐熟劑可有效促進冬小麥生長發育，顯著提高作物產量與效益，以T、T和T 3個處理效果最佳。

關鍵詞秸稈還田;腐熟劑;群體；干物質積累；產量

中圖分類號 S 141.4 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2024）16-0163-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.16.036

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Screening and Application Effect Study of Suitable Straw Compositing Agent in Huanghuai Region

ZHU Jin-ying¹，WEI Long-xue¹，QU Lei² et al

（1.Dezhou Agricultural Science Research Institute， Dezhou， Shandong 253000;2.Shandong Luyan Agricultural Co.，Ltd.，Jinan，Shandong 250100）

Abstract ［Objective］To investigate the effects of different composting agents on the population， dry matter accumulation， and yield of winter wheat under corn straw returning to the field.［Method］A field experiment was conducted in Nizhuang Village， Huangheya Town， Decheng District， Dezhou City.The experiment used a single factor randomized block method， with corn straw returning to the field without applying composting agents before winter wheat sowing as the control （CK）， and corn straw returning to the field in a single season with 7 different composting agents as the treatment，the effect of different composting agents on the growth and yield of winter wheat after returning corn straw to the field was studied.［Result］The results showed that with the passage of growth period， the total stem number， dry matter accumulation， and grain dry matter weight of the T，T， and T treatments were higher than those of other treatments. Moreover， the decrease in total stem number of the wheat population from flowering to maturity （T 8.13%，T 8.29%，T 12.75%） was relatively low， and there was a certain significant difference compared to other treatments. The grain yield of T，T， and T treatments was higher than that of other treatments， and the differences between them were significant.［Conclusion］It can be seen that returning corn straw to the field with the application of ripening agents can effectively promote the growth and development of winter wheat， significantly improve crop yield and efficiency， with T，T， and T being the best treatments.

Key words Returning straw to the field;Maturing agent;Group;Dry matter accumulation;Yield

基金項目德州市科技研發計劃項目“秸稈高量還田下德州市潮土秸稈腐熟劑的篩選研究與應用”；德州市農業科學研究院課題“黃淮海地區玉米秸稈直接全量腐熟還田技術研究示范”；德州市農業科學研究院重大成果培育計劃項目“農用功能性生物菌劑（肥）的研究與應用”。

作者簡介朱金英（1977—），女，山東德州人，正高級農藝師，碩士，從事作物高產優質栽培與推廣研究。

收稿日期 2023-10-07；修回日期 2023-11-06

農作物秸稈是農業生產重要的有機肥源之一，含有氮、磷、鉀及微量元素等營養成分，是一種可持續的生物資源，秸稈還田是作物秸稈肥料化利用簡單有效的途徑^［1^］。近年來，隨著玉米秸稈還田量的逐年加大，還田的秸稈不能及時腐熟分解，造成土壤有機酸積累，直接影響小麥的正常生長，出現出苗慢、燒苗等情況，同時秸稈攜帶的病原體、蟲卵、草籽等可使小麥病、蟲、草害加重，嚴重時會造成減產^［2-3^］。由于秸稈自然還田所需年限較長，秸稈腐解速率較慢，為了使作物秸稈中的氮、磷、鉀等營養元素更快地歸還土壤，常采取配施腐熟劑等措施^［4^］。

在腐熟秸稈中添加秸稈腐解劑可以改變幼苗基質的理化性質，提高酶活性，改變微生物群落結構，促進植物生長；腐熟秸稈的添加改變了土壤功能菌的生物量和種類，增加了養分循環菌、有益菌和致病菌的數量^［5^］。從提高地上部作物產量、干物質積累量來看，增施有機肥、配施秸稈腐熟劑可增加小麥-玉米產量，促進籽粒氮素吸收和轉運，改善土壤結構和培肥地力，減少玉米秸稈的碳投入量，促進碳效率和經濟效益的協同提高^［6-7^］；配施秸稈腐熟劑及減氮能縮短作物生長發育周期；對葉面積指數、干物質量積累量和籽粒蛋白質和游離氨基酸含量、產量和氮肥利用率提高均有一定促進作用^［8-9^］。筆者從7個不同腐熟劑入手，對比對玉米秸稈單季還田后小麥群體、干物質積累量和產量的影響，篩選黃淮海地區玉米秸稈單季還田地區適宜腐熟劑。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

于2021年10月至2022年6月在山東省德州市德城區黃河涯鎮倪莊村（106°51′E，37°40′N）進行，試驗點土壤類型為壤土，屬中溫帶大陸性季風氣候，降雨多集中在7—9月，試驗地前茬作物為玉米，一年兩熟種植，多年秸稈還田。水肥等其他田間管理同當地高產地塊。土壤0～40 cm土層基本情況見表1。

1.2 試驗材料供試小麥品種為濟麥22。

供試腐熟劑種類：T阿姆斯生物發酵劑;T復合微生物菌劑;T金葵子腐稈劑;T沃土天地VT有機物料腐熟劑;T中農綠康綠地康腐熟劑;T蔚藍生物源秸寶;T還田寶。7種腐熟劑施用量15 000 mL/hm²，對水225 kg/hm²噴于秸稈表面后配施60 kg/hm²尿素還田入土;7種微生物菌劑均購自當地農資經營店。供試肥料為尿素（尿素N≥46%，由中國石油天然氣股份有限公司生產），磷酸二銨（N≥18%，PO≥46%，由云南云天化股份有限公司生產）和硫酸鉀（KSO≥50%，由鄭州華興化工產品有限公司生產）。

1.3 試驗設計

試驗采用單因素隨機區組設計，共設8個處理：以玉米秸稈還田不配施腐熟劑處理為對照（CK），設玉米秸稈還田與不同腐熟劑配施（T、T、T、T、T、T、T）共24個小區，小區面積30 m²（2 m×15 m），3次重復。試驗于2021年10月5日將前茬收獲的玉米秸稈粉碎3～5 cm長度，并配施腐熟劑全量還田（還田量9 000 kg/hm²，深度25 cm）。

播種前基施純氮105 kg/hm²，PO 150 kg/hm²，KO 150 kg/hm²，拔節期追施純氮135 kg/hm²，氮、磷、鉀肥料種類為尿素、磷酸二銨、硫酸鉀。2021年10月5日播種，留苗密度為210萬株/hm²，收獲日期為2022年6月15日，其他管理措施同當地其他常規高產田。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 農藝性狀的測定。

采用卷尺以小麥穗頂部至根基部的高度為基準測定株高，以小麥穗頂部至穗基部的高度為基準測定穗長；半米單行連續觀察記數不孕小穗數、小穗數；小區中間部分一米雙行測植株群體。

1.4.2 產量及產量構成因素。

成熟期選取長勢均勻2.0 m×1.5 m區域調查單位面積穗數，從中選取連續的30個單莖調查穗粒數和粒重;選取長勢均勻的2.0 m×1.5 m的區域進行人工收割、脫粒，風干后調整含水量為13%得到籽粒產量。

1.4.3 地上部干物質積累量的測定。

在小麥越冬期、返青期、拔節期、開花期和成熟期隨機選取連續的30個單莖，人工分為莖、葉、穗（開花期分為葉、莖、穗；成熟期分為葉、莖、籽粒和穗軸+穎殼），于105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒重，電子天平稱重。

1.5 統計分析采用Excel 2007和DPS 17.0數據分析軟件整理分析數據，采用LSD判別法進行差異顯著性檢驗，WPS表格制圖。

2 結果與分析

2.1 秸稈腐熟劑對小麥群體總莖數的影響由圖１可知，隨生育期的推移，小麥群體總莖數呈先增加后下降趨勢，其中拔節期為群體總莖數最高時期；成熟期小麥群體總莖數以T處理最高，T、T處理次之，且T、T處理間差異不顯著，且與其他處理間差異達顯著水平，ＣＫ小麥群體總莖數最低，T處理次之，且二者間差異顯著；開花期—成熟期不同處理小麥群體總莖數降幅不同，其中CK降幅為21.51％，T處理降幅為8.13％，T處理降幅為8.29％，T處理降幅為12.75％。

2.2 秸稈腐熟劑對小麥干物質積累量的影響由圖２可知，隨著生育期的推移，各處理小麥干物質積累量均呈現逐漸遞增趨勢，且拔節期—開花期小麥干物質積累量增長迅速，開花期—成熟期次之；越冬期T、T、T 3個處理間的小麥干物質積累量差異不顯著；返青期T、T處理間的小麥干物質積累量差異不顯著，且與T、T處理間差異達顯著水平；拔節期T、T處理間的小麥干物質積累量差異不顯著，干物質積累量高于其他處理，且與T處理除外的其他處理間差異達顯著水平，T、T、T處理干物質積累量分別比ＣＫ高39.19％、36.31％和37.68％；開花期T、T、T處理干物質積累量分別比ＣＫ高20.87％、23.59％和23.51％；成熟期T、T、T處理間的小麥干物質積累量差異不顯著，干物質積累量高于其他處理，且與CK、T和T處理間差異達顯著水平，T、T、T處理干物質積累量分別比ＣＫ高22.80％、20.19％和19.87％。

2.3 秸稈腐熟劑對小麥植株地上部各部分干物重占比的影響

由圖３可知，各處理成熟期小麥植株地上部各部分干物重占比各不相同，分別表現為ＣＫ的葉、莖＋葉鞘和穎殼＋穗軸3部分干物重占比均較高，籽粒干物重占比最低，葉、莖＋葉鞘和籽粒干物重占比與其他處理間差異均達顯著水平（P<0.05）；就籽粒干物重占比而言，所有處理小麥籽粒干物重占比均占地上部植株干物重的５０％以上，T、T和T處理的籽粒干物重占比較高，T和T處理的籽粒干物重占比與其他處理間顯著差異（P<0.05），且T、T和T處理間無顯著差異（P>0.05）;除籽粒外，其他地上部（葉、莖＋葉鞘和穎殼＋穗軸）干物重占比之和最高的為CK，其次為T、T處理，其三者占比和分別為48.76%、48.75%和48.73%。

2.4 秸稈腐熟劑對小麥產量及其構成因素的影響

由表2可知，小麥產量及其構成因素之間的相關關系不盡相同，其中小麥產量與株高之間呈負相關，未達顯著水平；產量與穗長、有效穗數、穗粒數和千粒重之間均呈正相關，尤其是與有效穗數間呈顯著正相關關系；有效穗數與穗粒數和千粒重均呈顯著相關。由圖4可知，籽粒產量在8個處理間各不相同，T、T和T處理籽粒產量高于其他處理，分別比CK高1535%、13.75%和13.17%。

3 討論

秸稈還田配施腐熟劑能縮短秸稈腐熟時間，對植株生長具有促進作用^［10^］。馬煜春等^［¹¹^］研究指出，秸稈還田配施腐熟劑可促進小麥株高增加，這與該研究結果一致，分析原因可能是與生物秸稈速腐劑含有可促進植株生長的有益活性菌群，可以更好地改善土壤微環境，進而提高微生物活性，加速秸稈腐解，增強對土壤養分的補充^［5^，12-15^］。該研究中，成熟期T、T、T處理間的小麥干物質積累量差異不顯著，干物質積累量高于其他處理，且與ＣＫ、T和T處理間差異達顯著差異，T、T、T處理干物質積累量分別比ＣＫ高22.80％、20.19％和19.87％，并且T、T和T處理籽粒產量、氮素吸收效率、氮素利用效率和氮肥偏生產力4個指標項目均高于其他處理，該4個指標項目與其他處理間差異均達顯著，且4個指標項目，該3個處理間差異均不顯著，T、T和T處理的氮素吸收效率分別比CK高42.86%、37.66%和36.36%；氮素利用效率分別比CK高16.28%、17.09%和15.63%;氮素收獲指數分別比CK高17.39%、20.27%和15.94%;氮氮肥偏生產力分別比CK高16.82%、15.46%和16.75%。這與陳娟等^［16^］得出的纖維素分解菌大量生長并作用于秸稈韌皮部，表現為蠟質層脫落、秸稈纖維素松軟、營養源大量消耗并轉化為代謝產物的結論一致，也與于宗波等^［17^］研究得出，秸稈還田配施腐熟劑根系膜質過氧化程度較輕，清除自由基，具有較強的抗衰老能力，為植株生育后期根系的吸收能力提供保障的研究結論是一致。

秸稈還田腐熟劑的使用，尤其T、T和T處理的干物質積累量與其他處理呈現一定顯著差異，這應該是秸稈碳在土壤中輸入、轉化、分配及周轉過程的因子都直接或間接影響了秸稈還田效果。這些因子很多，包括自然因子（氣候、秸稈本身特性）、土壤性質和農業管理措施。自然因子一般不可調控，土壤理化性質決定了秸稈腐解的環境，土壤微生物則驅動了秸稈腐解^［18^］。

4 結論

與玉米秸稈全量還田相比，配施秸稈腐熟劑，提高了小麥籽粒產量，尤其T（阿姆斯）、T（還田寶）和T（沃土天地）３個處理群體總莖數、干物質積累量和籽粒干物質積累量占比均較高，而籽粒產量也較高，因此玉米秸稈單季還田后配施阿姆斯、還田寶和沃土天地３個腐熟劑利于冬小麥獲得高產。

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