不同耕作方式与覆盖物对稻田土壤养分的影响

吴安军，郑华斌，陈立军，李迪秦，唐启源

（1.湖南农业大学理学院，湖南 长沙 410128；2.湖南农业大学农学院，湖南 长沙 410128）

长江流域地区既是中国的稻谷主产区，也是养殖业发达的地区，对玉米的需求量旺盛，但玉米的主产区在北方，因此长期以来主要靠从北方产区调入[1-3]，近年来由于需求和灌溉、以及运输费用等综合因素的影响，稻区玉米面积逐年扩大，玉米产量不断提高。而且，南方劳动力日趋紧张，研究适应于南方稻区的轻省高效栽培技术，已经成为发展南方稻区玉米面积和提高总产量的重要任务。

大量研究表明，免耕与覆盖既能减少劳动力的投入，又对作物生长及其环境产生重要作用。免耕能迅速改善土壤的理化性状，提高土壤的供肥、保肥能力[4]；覆盖可以调节土壤的温度[5-7]，在作物生育期具有改善作物生长所需要的农田小气候的作用[8-12]，且具有防止生态恶化、保护环境的功能[13]，近年在我国得到迅速推广。因此，结合中国南方双季稻区高温多雨的特点，研究和明确不同耕作方式与覆盖物对土壤养分的影响，有利于指导南方稻区进行玉米轻省高效栽培、实现稻田玉米高产稳产。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在湖南省醴陵市白兔潭镇觅溪村稻田进行，试验田土壤为冲积土，地势平坦，地力均匀，其土壤基本肥力为土壤容重1.163 g/cm3,有机质13.31 g/kg，速效氮156.98 mg/kg，速效磷 64.27 mg/kg，速效钾430.82 mg/kg，pH值5.63，属高肥力的河泥沙冲积土。

1.2 供试品种

供试品种两季均采用山东省莱州市农业科学院选育的杂交种登海11号。

1.3 试验设计

试验在春玉米季和秋玉米季进行，两季试验均采用随机区组设计，设不同的耕作方式（CT为翻耕、NT为免耕），不同覆盖物（A为空白、B为地膜、C为秸杆覆盖3 000 kg/hm2、D为秸杆覆盖6 000 kg/hm2），3次重复，共计24个小区，小区面积为60 m2。各处理小区施纯氮、纯磷和纯钾用量分别为225、37.5、225 kg/hm2。

春、秋玉米均采用打孔直播，即覆地膜后打孔再播种，覆盖细土3～4 cm，每穴播2～3粒，行距65 cm。春玉米于3月10号播种，播种密度为5.25万株/hm2；秋玉米于7月22号播种，播种密度为6.75万株/hm2。3叶期开始间苗，4叶期每蔸定苗1株。水分管理和病虫害防治按高产栽培进行。

1.4 测定项目与方法

玉米收获后分 0～5 cm、5～10 cm 和 10～20 cm 3层采取土样，放入室内自然风干，过筛，测定土壤养分，包括pH值、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量。pH值用电位法（水浸法）测定，有机质用水合热重络酸钾氧化-比色法，碱解氮用碱解扩散法，速效磷用Olsen法，速效钾用NH4OAc浸提-火焰光度法进行测定[14]。

1.5 数据处理

采用Excel2003进行数据处理和DPS11.0进行统计分析。

表1 耕作方式和覆盖物对春玉米收获后土壤酸碱度和土壤速效氮、磷、钾含量的影响

2 结果与分析

2.1 耕作方式和覆盖物对土壤养分含量的影响

2.1.1 有机质 由表1可知，春玉米季，地膜覆盖增加了土壤的有机质含量，0～20 cm免耕和翻耕分别比对照高16.7%、16.6%，翻耕地膜覆盖增加了0～5 cm的有机质，免耕地膜覆盖增加了5～10 cm、10～20 cm的有机质。稻草覆盖3 000 kg/hm2增加了土壤的有机质含量，0～20 cm免耕和翻耕分别比对照高21.0%、12.1%，土层有机质变化与地膜覆盖规律一致。稻草覆盖6 000 kg/hm2同样增加了土壤的有机质含量，0～20 cm免耕和翻耕分别比对照高7.4%、0.4%，有机质的表层富集明显，0～5 cm、5～10 cm都比对照高，10～20 cm则比对照低。

由表2可知，秋玉米季，地膜覆盖减低了土壤的有机质含量，0～20 cm免耕和翻耕分别比对照低15.0%、6.9%。稻草覆盖3 000 kg/hm2减低了土壤的有机质含量，0～20 cm免耕和翻耕分别比对照高19.6%、4.3%。但稻草覆盖6 000 kg/hm2增加了土壤的有机质含量，0～20 cm免耕和翻耕分别比对照高1.6%、0.3%。

2.1.2 碱解氮 由表1可知，春玉米季，地膜覆盖减低了土壤的碱解氮含量，0～20 cm免耕和翻耕分别比对照低0.3%、0.2%。稻草覆盖能明显增加土壤碱解氮的含量，但随着稻草覆盖量的增加，碱解氮增加量减少，稻草覆盖3 000 kg/hm2，0～20 cm免耕和翻耕分别比对照高69.0%、50.0%，稻草覆盖6 000 kg/hm2，0～20 cm免耕和翻耕分别比对照只高0.2%、1.6%。

由表2可知，秋玉米季，地膜覆盖增加了土壤的碱解氮含量，0～20 cm免耕和翻耕分别比对照低4.6%、10.0%。稻草覆盖 3 000 kg/hm2，0～20 cm 免耕和翻耕分别比对照低2.5%、3.0%，稻草覆盖6 000 kg/hm2，0～20 cm免耕比对照低8.9%，而翻耕比对照高2.9%。

表2 耕作方式和覆盖物对秋玉米收获后土壤酸碱度和土壤速效氮、磷、钾含量的影响

2.1.3 速效磷 由表1可知，春玉米季，翻耕能增加耕作层速效磷的含量，0～20 cm地膜、稻草覆盖3 000、6 000 kg/hm2分别比对照高 26.4%、28.3%、44.3%。免耕下，地膜覆盖、稻草覆盖3 000 kg/hm2减低了6.2%、2.1%，稻草覆盖6 000 kg/hm2增加了6.1%。，不管免耕还是翻耕，稻草覆盖表现出随稻草覆盖量的增加而增加。

由表2可知，秋玉米季，翻耕能增加耕作层速效磷的含量，0～20 cm地膜、稻草覆盖3 000、6 000 kg/hm2分别比对照高30.5%、2.4%、20.1%。免耕下，与对照相比，地膜覆盖、稻草覆盖3 000、6 000 kg/hm2减低了8.0%、11.8%、25.3%。

2.1.4 速效钾 由表1可知，春玉米季，地膜覆盖减低了土壤的速效钾含量，0～20 cm免耕和翻耕分别比对照低2.7%、17.0%。免耕稻草覆盖能明显增加土壤速效钾的含量，但随着稻草覆盖量的增加而增加，稻草覆盖 3 000、6 000 kg/hm2，0～20 cm 免耕和翻耕分别比对照高28.5%、60.6%，而翻耕则正相反，稻草覆盖 3 000、6 000 kg/hm2，0～20 cm 免耕和翻耕分别比对照只高31.4%、13.7%。

由表2可知，秋玉米季，翻耕能减低了土层速效钾的含量，0～20 cm地膜、稻草覆盖3 000、6 000 kg/hm2分别比对照高40.9%、10.1%、16.4%。免耕下，与对照相比，地膜覆盖、稻草覆盖3 000、6 000 kg/hm2增加了35.4%、87.3%、24.9%。

2.2 耕作方式与覆盖物对土壤酸碱度的影响

由表1可知，不论免耕和翻耕，春玉米季地膜覆盖处理的0～5 cm土层pH值比对照要高，稻草覆盖3 000 kg/hm2处理的0～20 cm pH值比对照要低，而稻草覆盖6 000 kg/hm2处理的0～20 cm土层pH值则比对照要高。稻草覆盖的矛盾，有待进一步验证。

表2是秋玉米季的结果，不论免耕和翻耕，地膜覆盖0～5cm土层pH值比对照要低，与春玉米季相反；稻草覆盖3 000 kg/hm2处理的0～20 cm土层pH值比对照要低，覆盖6 000 kg/hm2处理的则比对照pH值要高，与春玉米季表现一致。

3 讨论与结论

作物秸秆本身含有各种营养元素和丰富的有机质，是土壤养分和有机质的主要补给源。据测算，每100 kg干稻草腐解后可为土壤提供有机质22 kg、氮 0.60 kg、磷 0.044 kg、钾 1.99 kg 和丰富的微量元素，作物秸秆进入土壤并参与土壤生态系统的物质循环，这是保持土壤自然肥力的重要因素。

张锡洲研究[15]表明在免耕覆盖下，0～15 cm的耕层增加了土壤有机质（SOM）的含量。长期秸秆覆盖免耕可增加土壤氮素的含量，提高磷素的有效性，减轻磷素的固定。张树梅试验[16]指出，0～10 cm表土的全氮含量以免耕覆盖高于常规耕作，0～15 cm土层速效磷含量随着免耕年限的增加而逐渐增加，但15～30 cm土层速效磷含量则略有下降，甚至有时会出现负增长；免耕覆盖0～20 cm土层的速效钾的含量明显高于常规耕作。这与秸秆分解大量的钾有关。秸秆覆盖能增加土壤氮、磷含量，尤其是有机质和速效钾的含量，改善土壤结构和物理性质，促进土壤团粒结构的形成，既可为作物生长提供养分来源，有利于土壤水分的保蓄，既可提高产量，又有利于培肥地力[17]。

地膜覆盖由于显著影响土壤水、热状况，必然会影响到土壤养分的有效性。覆膜能提高地温，保持适宜的水分和气体环境，促进微生物的活动，从而加速了有机质的分解和土壤的矿化，把不可给态的氮、磷、钾转化成速效态，为作物的生长提供了较多的速效养分[18]。

但汪景宽等[19]研究了地膜覆盖对土壤有机质转化的影响，指出覆膜降低了有机物料的腐解残留率，使土壤有机质数量下降，品质恶化。张继宏等[20-21]在辽宁省黄土性母质发育的壤质棕壤上研究了覆膜栽培和不覆膜栽培条件下，有机肥及有机肥与化肥配合施用时土壤氮素的转化状况，以及对玉米生物量积累的影响，结果表明覆膜玉米比不覆膜增产30%～50%，是以消耗地力为代价的，尤以耗氮为甚。陈丽芳等[22]经过17 a的耕作，无论是施有机肥还是磷肥均能显著增加土壤中速效磷以及全磷的含量；覆膜栽培与裸地栽培比较结果，覆膜对于土壤中速效磷以及全磷含量的变化影响不大。

稻草覆盖有明显的土壤培肥效应，且速效养分有富集趋势；地膜覆盖处理加快了土壤有机质的分解和磷的矿化。免耕与翻耕下不同覆盖物措施由于影响了地表的覆盖状况以及土壤结构，从而影响着土壤的水分、温度状况，进一步影响了土壤养分的转化。本试验结果表明，稻草覆盖有明显的土壤培肥效应，不仅明显增加了土壤有机质和速效养分含量，且速效养分有在土壤表层富集的趋势，有利于作物的生长发育。地膜覆盖加快了土壤有机质的分解及速效养分的转化和释放，尤其明显增加了速效磷的含量，这一结果与陈丽芳等[22]的报道是一致的。

翻耕有利于增加速效养分的含量。翻耕对土壤速效养分的影响要大于免耕，翻耕的速效氮、磷、钾比免耕高 4.22%～7.16%、4.84%～33.78%、0.73%～19.41%，但有机质含量在春秋玉米季表现不一，春玉米季翻耕高于免耕6.07%，秋玉米季免耕则高于翻耕1.54%。

[1] 巩 杰，黄高宝，陈利顶，等.旱作麦田秸秆覆盖的生态综合效应研究[J].干旱地区农业研究，2003，21（3）：69-73.

[2] 王 维，郑曙峰，路曦结，等.农田秸秆覆盖技术研究进展[J].安徽农业科学，2009，（18）：8343-8346.

[3] 王长生，王遵义，苏成贵，等.保护性耕作技术的发展现状[J].农业机械学报，2004，35（1）：167-169.

[4] Vance E D,Brooks P C,Jenkinson D S.An extraction method for measuring soil microbial biomass C[J].Soil Biol Biochem,1987,19（6）:703-707.

[5] Willis W O,Larson W E,Kirkham D.Corn growth as afected by soil temperature and mulch[J].Agronomy Journal,1957,（49）:323-328.

[6] Beyaert R P,Schott J W.Tillage efects on corn production in a coarse-textured soil in southern Ontario[J].Agronomy Journal,2002,（94）:767-774.

[7] 窦学诚.陇中黄土高原旱地覆盖耕作效益的初步研究[J].甘肃农业大学学报，1994，29（1）：56-60.

[8] 韩思明，扬春峰，史俊通，等.旱地残茬覆盖耕作法的研究[J].干旱地区农业研究，1988，（3）：1-l2.

[9] 黄晓刚，罗世随，邱承剑，等.不同覆盖方法对稻田免耕种植马铃薯产量的影响[J].湖南农业科学，2009，（4）：13-14.

[10] 肖国滨，黄天宝，叶 川，等.丘陵红壤旱地鲜食红薯稻草全程覆盖栽培技术初探[J].江西农业学报，2009，21（8）：35-37.

[11] 白振杰，张聪智，杨光仙，等.夏玉米地秸秆覆盖的节水调温效应[J].中国农业气象，1998，（6）：21-23.

[12] 陈素英，张喜英，刘孟雨.玉米秸秆覆盖麦田下的土壤温度和土壤水分动态规律[J].中国农业气象，2002，23（4）：34-37.

[13] 施炯林，赵运德.秸秆覆盖储水灌溉研究[J].甘肃农业大学，2002，（37）：126-128.

[14] 鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京：中国农业科技出版社.

[15] 张锡洲，李廷轩，余海英，等.水旱轮作条件下长期自然免耕对土壤理化性质的影响[J].水土保持学报，2006，12（6）：145-147.

[16] 张树梅，籍增顺.旱地玉米免耕覆盖系统对土壤氮、磷、钾的影响[J].科技情报开发与经济，2000，（4）：48-49.

[17] 沈裕唬，黄相国，王海庆.秸秆覆盖的农田效应[J].干旱地区农业研究，1998，16（1）：45-50.

[18] 邢恩荣.地膜覆盖及土壤理化性质对玉米产量的效应[J].沈阳农业大学学报，1989，20（1）：81 一 84.

[19] 汪景宽，张继宏，须相成，等.地膜覆盖对土壤肥力影响的研究[J].沈阳农业大学学报，1992，23（专辑）：32-37.

[20] 张继宏，汪景宽，须相成，等.覆膜栽培条件下有机肥对土壤氮和玉米生物量的影响[J].土壤通报，1990，21（4）：162-166.

[21] 闰根海，杨晓军，王 斌，等.地膜覆盖对玉米产量及其土壤状况的影响[J].安徽农业科学，2010，（12）：6405-6406，6413.

[22] 陈丽芳，王 莹，汪帚宽.长期地膜覆盖与施肥对土壤磷素和玉米吸磷量的影响[J].土壤通报，2006，37（1）：76-79.