麦秸还田量和还田方式对砂姜黑土地玉米播种出苗质量及光合的影响

郭 静，周可金

(1.宿州职业技术学院 农艺系，安徽 宿州 234101； 2.安徽农业大学 农学院，安徽 合肥 230036)

麦秸还田量和还田方式对砂姜黑土地玉米播种出苗质量及光合的影响

郭 静1，周可金2，*

(1.宿州职业技术学院 农艺系，安徽 宿州 234101； 2.安徽农业大学 农学院，安徽 合肥 230036)

为确定适宜的麦秸还田量和还田方式，提高砂姜黑土地小麦秸秆还田效果，以郑单958为试验材料，采用裂区设计，设置2/3秸秆量免耕覆盖(处理1)、2/3秸秆量旋耕(处理2)、2/3秸秆量深耕(处理3)、全量秸秆免耕覆盖(处理4)、全量秸秆旋耕(处理5)和全量秸秆深耕(处理6)处理，研究不同处理对玉米播种出苗质量及光合的影响。结果显示，处理3的出苗数、播种深度及其整齐度、幼苗株高及其整齐度最高，玉米中后期叶面积系数、棒三叶叶面积、叶片叶绿素含量等均极显著(P<0.01)高于其他处理。统计分析表明，在砂姜黑土地，2/3秸秆量下播种玉米的出苗质量和光合指标优于全量还田，同等秸秆量还田条件下，深耕的高于旋耕和免耕覆盖。总体来看，以2/3秸秆量深耕处理还田效果最好，值得在生产上推广。

小麦秸秆；砂姜黑土；玉米；出苗质量；光合指标

作物秸秆一般占生物量50%以上，富含氮、磷、钾、钙、镁等无机质和有机质，是一种营养丰富的可再生资源。秸秆还田是促进秸秆综合利用，改善农田生态环境，促进农业可持续发展的有效手段。秸秆还田的相关研究较多，大多数主要集中在秸秆还田对土壤物理性状、土壤养分和土壤酶活性、产量等的影响上[1-5]。研究表明，秸秆还田能增加土壤有机质含量，促进土壤碳固定，增加土壤有效磷、有效钾含量；能激发土壤微生物及各种酶的活性；能增强土壤蓄水保墒能力，提高作物产量。亦有研究表明，秸秆还田条件下植物的光合性能高于不还田的处理[6]。目前，关于砂姜黑土地上秸秆还田量和还田方式对玉米播种出苗质量及光合性能的影响尚未见报道。为此，特开展试验，以期为确定淮北砂姜黑土地上适宜的还田量和还田方式提供理论依据，以提高砂姜黑土地上小麦秸秆的还田效果。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于宿州市紫芦湖砂姜黑土地进行。供试玉米品种为郑单958。采用两因素裂区试验，主区为秸秆还田方式，副区为秸秆还田量，各处理重复3次。参考农业生产实际，试验设2/3秸秆量免耕覆盖还田(处理1)、2/3秸秆量旋耕还田(处理2)、2/3秸秆量深耕还田(处理3)、全量免耕覆盖还田(处理4)、全量旋耕还田(处理5)和全量深耕还田(处理6)等6个处理。小区长25 m，宽8 m。玉米于2015年6月18日播种，按6.75万株·hm-2密度精量点播，行距50 cm，穴距30 cm。种肥同播，施用氮磷钾三元复合肥(15-15-15)375 kg·hm-2，秸秆还田量的8‰比例的尿素作种肥，在孕穗期追施525 kg·hm-2复合肥，其他管理同大田。

1.2 测定项目及方法

1.2.1 玉米播种出苗质量及幼苗质量

播种出苗质量：播种后15 d，每试验小区随机选择5 m双行，调查出苗数。沿行长随机选取30株玉米苗，量取种子播种深度，计算播种深度均匀度(变异系数的倒数)。

幼苗质量：每处理随机选取15株进行测定。调查3叶期株高和6叶期株高，并计算株高均匀度(变异系数的倒数)。

1.2.2 玉米光合指标

叶面积系数：分别于大喇叭口期、吐丝期、吐丝后30 d测定，用冠层分析仪(TOP-1000)测定。每试验处理测定时重复6次。

玉米棒三叶叶面积：在灌浆初期测定，每处理随机选取10株，分别测量其穗上叶、穗叶和穗下叶的长、宽(cm)，按照玉米叶面积=叶长×叶宽×0.8339、棒三叶叶面积=穗上叶叶面积+穗叶叶面积+穗下叶叶面积进行折算。

不同叶层叶绿素含量：在玉米的吐丝期和灌浆中期测定，分别测定穗上叶、穗叶和穗下叶叶绿素含量(以叶片鲜质量计)。取新鲜玉米叶片，擦净表面污物，将叶片剪碎(去掉中脉，宽度1～2 mm)，混匀，准确称取剪好的叶片0.100 g，重复3次，分别放到试管中，准确加入95%乙醇25 mL，塞紧试管塞，置暗处一昼夜(中间摇1次)，然后在652 nm下测定光密度，再折算出叶绿素含量。

1.3 数据处理

所有试验数据在Excel 2013平台整理，然后利用SPSS 13.0进行方差分析，对有显著差异的处理采用最小显著极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 对玉米播种出苗质量及幼苗质量的影响

2.1.1 对玉米播种出苗质量的影响

从表1可以看出，不同处理间出苗数差异较小，但播种深度差异达极显著水平。处理3的出苗数最多，播种深度及其均匀度亦最大，播种出苗质量最好。处理4出苗数最少、播种深度最小，说明较多量的秸秆免耕覆盖还田会降低播种出苗质量。方差分析结果显示，还田方式和还田量对播种出苗质量均具有极显著(P<0.01)影响：深耕的出苗数、播种深度比旋耕和免耕覆盖分别高0.75、1.75棵，0.44、0.87 cm，深耕的播种出苗质量最好，免耕覆盖的最差；2/3秸秆量的出苗数、播种深度比全量秸秆高1棵、0.53 cm。

表1 不同处理对玉米播种出苗质量和幼苗质量的影响

Table 1 Effect of different treatments on planting quality and seedling quality of maize

处理Treatment10m出苗数SeedlingNo．per10m播种深度Sowingdepth/cm播种深度均匀度Uniformityofsowingdepth3叶期株高Plantheightof3leavesstage/cm3叶期株高均匀度Uniformityofplantheightof3leavesstage6叶期株高Plantheightof6leavesstage/cm6叶期株高均匀度Uniformityofplantheightof6leavesstage333 5Aa5 25Aa17 1921 38Aa67 8473 72Aa217 78233 0Aab4 81Bb10 3621 21Aa66 3871 03Bb174 01632 5Aab4 69Bb8 3219 88Bb30 2568 35Cc120 33131 5Ab4 33Cc7 9219 21Cc33 5567 13De113 82531 5Ab4 25Cc5 8019 16Cc19 3967 85Dd85 59431 0Ab3 87Dd7 5119 39Cc20 9267 99Dd100 43

同列数据后无相同大、小写字母的分别表示差异极显著(P<0.01)与显著(P<0.05)。下同。

Data followed by no same uppercase or lowercase letters within the same column indicated significant difference atP<0.01 orP<0.05， respectively.The same as below.

2.1.2 对玉米幼苗株高的影响

各处理对玉米幼苗株高的影响与播种出苗质量表现出相似的趋势(表1)。处理3的幼苗株高及株高均匀度最高。经统计分析，深耕的3叶期株高和6叶期株高分别比旋耕、免耕覆盖的高0.44、1.33 cm和1.10、2.98 cm，说明秸秆深耕还田的幼苗株高、均匀度最高，利于幼苗的生长和发育，免耕覆盖最不利于幼苗的生长。2/3秸秆量还田的3叶期株高、6叶期株高比全量秸秆高0.42和5.23 cm，说明2/3秸秆量还田条件下幼苗质量最好。

2.2 对光合作用的影响

2.2.1 对玉米叶面积系数的影响

适宜的叶面积系数是高产优质群体的重要特征。吐丝期各处理叶面积差异较小，大喇叭口期差异最大(表2)。各处理对叶面积系数的影响在吐丝期和吐丝后30 d基本一致，依次为处理3>处理2>处理6>处理5>处理1>处理4；在大喇叭口期，叶面积系数依次为处理3>处理6>处理2>处理5>处理1>处理4，即相同还田方式下2/3秸秆量还田的大于全量秸秆还田，这说明随着玉米生育进程的推进和秸秆腐解，过多秸秆还田会在一定程度上影响玉米的生长。方差分析表明：在大喇叭口期、吐丝期和吐丝后30 d，2/3秸秆量的叶面积系数显著高于全量秸秆还田的；深耕的叶面积系数在3个时期均最高，免耕覆盖还田的叶面积系数最小；旋耕还田的叶面积系数在吐丝期到吐丝后30 d下降最快。

表2 不同时期玉米叶面积系数

Table 2 Leaf area index of maize at different growth stage

处理Treatment大喇叭口期Largebellstage吐丝期Silkingstage吐丝后30d30daftersilkingstage34 36Aa4 92Aa4 59Aa64 05Bb4 56Bb4 12Cc24 03Bb4 65Bb4 31Bb53 78Cc4 49BCc3 96Cc13 62Dd4 33Cd4 08Cc43 42Ee4 21Ce3 87Dd

2.2.2 对玉米棒三叶叶面积的影响

从图1可以看出，各处理棒三叶叶面积大小依次为处理3>处理6>处理2>处理5>处理1>处理4。即同样秸秆还田量下，深耕还田的棒三叶叶面积最大，免耕覆盖还田的最小。说明在本试验中，秸秆深耕还田有利于玉米的生长和发育，具有较高的棒三叶叶面积，高产潜力较大。同样秸秆还田方式下，2/3秸秆还田量的各处理棒三叶叶面积大于全量秸秆还田。

图1 不同处理棒三叶叶面积Fig.1 Area of three ear-leaves under different treatment

2.2.3 对玉米叶片叶绿素含量的影响

大喇叭口期不同处理叶片叶绿素含量呈极显著差异(图2)，处理3叶绿素含量最高，处理2其次，处理4含量最低。方差分析显示，秸秆深耕还田处理的叶绿素含量极显著(P<0.01)高于旋耕及免耕覆盖，2/3秸秆量还田的叶绿素含量极显著(P<0.01)高于全量还田。

从表3可以看出，随着生育进程的推进，在玉米生育后期，灌浆中期的棒三叶叶绿素含量低于吐丝期，棒三叶中穗上叶的叶绿素含量高于穗叶和穗下叶，穗下叶叶绿素含量最低。统计分析显示，吐丝期、灌浆中期2/3秸秆量还田的棒三叶叶绿素含量较全量秸秆还田的分别高出9.78%、9.91%，深耕处理的棒三叶叶绿素含量在两个时期也均高于旋耕和免耕处理。

图2 大喇叭口期不同处理叶绿素含量Fig.2 Chlorophyll content under different treatment at large bell stage

表3 吐丝期和灌浆中期棒三叶的叶绿素含量

Table 3 Chlorophyll content of three ear-leaves at silking stage and mid filling stage mg·g-1

3 讨论

不同试验条件下秸秆还田对后茬作物的影响不尽相同。王宁等[7]研究表明，在砂质碳酸盐土壤上，半量秸秆还田处理的植株茎秆抗倒性、叶面积指数、叶绿素含量高于全量还田。季陆鹰等[8]认为，全量小麦秸秆还田提高水稻叶面积系数、穗数、千粒重和产量的效应高于半量秸秆。本研究中，2/3秸秆量还田的播种出苗质量、叶面积系数、叶绿素含量等极显著(P<0.01)高于全量秸秆还田。水稻是水调作物且较耐还原性环境，在水稻田中秸秆更易腐解，秸秆还田能够有效改善水稻田土壤耕层结构，提高犁底层、心土层营养环境的更新能力。砂姜黑土地属于旱地，土质黏重，全量秸秆还田条件下，可能是因为当季过多的秸秆腐解超出了土壤的自调能力或者不能完全腐解影响土壤紧实度，因而其效果反而不及2/3秸秆量还田。洪德峰等[9]研究表明，深耕的还田效果高于常规耕作；亦有研究表明[10-11]，免耕覆盖叶面积指数低于耕翻和旋耕处理，这与本研究结果一致。本试验中的砂姜黑土地土壤物理性状较差，秸秆深耕翻埋后改善了土壤耕作层物理性状，而免耕覆盖还田秸秆养分转化率低，土壤表层温度较低[12]，加之耕作层板结等影响了播种出苗质量和玉米的生长。

本试验中，各处理对主要测定指标的影响基本一致，均以2/3秸秆量深耕的处理表现最优。在等秸秆量还田条件下，深耕还田的效果要优于旋耕和免耕覆盖；在相同还田方式下，2/3秸秆量还田的效果要优于全量还田。

在皖北小麦产区，生产中仍以大播量种植小麦方式为主，加上肥料集中在前期施用，单位面积产生过量秸秆，在当前的生产条件下，2/3秸秆量是适当的还田量。但由于不能有效清运处理秸秆，在秸秆禁烧和还田政策背景下，秸秆全量还田现象在生产中大面积存在。在今后的生产中，应进一步促进土地流转，推广精量播种和“氮肥后移”，以产生适量优质无(少)病秸秆，深耕还田，以提高秸秆还田的效率和效果。

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(责任编辑 高 峻)

Effects of returning amount and way of wheat straw on maize planting and seedling quality and photosynthetic parameters in lime concretion black soil field

GUO Jing1， ZHOU Kejin2，*

(1.DepartmentofAgronomy，SuzhouVocationalandTechnicalCollege，Suzhou234101，China; 2.CollegeofAgriculture，AnhuiAgriculturalUniversity，Hefei230036，China)

In order to select the appropriate returning amount and manner of wheat straw in lime concretion black soil， split-plot experiment was conducted with maize Zhengdan958 as experimental material， and seedling quality and photosynthetic parameters were measured. The treatments were as follows: no-tillage with 2/3 straw retention (Treatment 1)， rotary tillage with 2/3 straw retention (Treatment 2)， deep tillage with 2/3 straw retention (Treatment 3)， no-tillage with whole quantity straw retention (Treatment 4)， rotary tillage with whole quantity straw retention (Treatment 5) and deep tillage with whole quantity straw retention (Treatment 6). It was shown that the seedling number， planting depth and uniformity， the seedling height and uniformity of Treatment 3 were the highest， of which the photosynthetic parameters such as leaf area index (LAI) at middle and late growth stage and the area of three ear-leaves and chlorophyll content in leaves were significantly (P<0.01) higher than other treatments. Statistical analysis indicated that the seedling quality and photosynthetic parameters of 2/3 straw retention were higher than those of whole quantity straw retention. Under the same straw retention amount， the seedling quality and photosynthetic parameters of deep tillage were higher than those of rotary tillage and no-tillage. In general， deep tillage with 2/3 straw retention showed the best returning efficiency.

wheat straw; lime concretion black soil field; maize; seedling quality; photosynthetic parameters

http://www.zjnyxb.cn

10.3969/j.issn.1004-1524.2017.05.05

2016-12-30

安徽省自然科学重点项目(KJ2014A254)

郭静(1972—)，女，安徽宿州人，硕士，副教授，研究方向为作物高产优质栽培。E-mail:guojing580@sohu.com

*通信作者，周可金，E-mail:zhoukejin@163.com

S318

A

1004-1524(2017)05-0717-05

浙江农业学报ActaAgriculturaeZhejiangensis， 2017，29(5): 717-721

郭静，周可金. 麦秸还田量和还田方式对砂姜黑土地玉米播种出苗质量及光合的影响[J]. 浙江农业学报，2017，29(5)： 717-721.