减氮条件下耕作方式和施用秸秆腐熟剂对麦田土壤结构及产量的影响

曾辉，孟自力

（商丘市农林科学院，河南商丘 476000）

农田管理措施直接影响土壤团聚体的稳定性，秸秆腐熟后作为有机物肥料施入，可增加微团聚体的团聚性能，促成小粒径团聚体相互聚合成大团聚体，使得土壤中＞0.25 mm团聚体含量升高[1-3]；同时，有研究表明翻耕处理的铧式犁对农田土壤结构破坏性大，促使了土壤有机碳矿化，不利于水稳性土壤团聚体的形成，进而影响了农田土壤结构的稳定[4-6]。合理的耕作和秸秆处理方式可以增加微团聚体的团聚性能和土壤有机碳含量，然而不合理的耕地方式导致土壤结构被严重破坏，土壤养分流失，产量下降[7-9]。因此，研究减氮条件下不同耕作方式和施用秸秆腐熟剂处理下土壤特性变化，对认识土壤理化性质、改进耕作措施和秸秆利用方式、提高土壤质量具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2019年10月至2020年6月在河南省商丘市城乡一体化示范区贾寨镇保卫村进行。该地区属于暖温带亚湿润季风气候，年平均气温为14℃，年降水量达到700 mm。供试土壤为两合土。试验区土层深度0～20 cm，全氮77.8 mg/kg，有机质2.2 mg/kg，速效钾93.37 mg/kg，速效磷35.31 mg/kg。

1.2 试验材料

供试小麦品种为‘商优1号’；秸秆腐熟剂采用禾盛生物生产的HB有机物料腐熟剂，用量30 kg/hm2。

1.3 试验设计

试验采用裂区设计，主区为翻耕（PT）、深松（ST）和旋耕（RT）3种耕作处理，副区为秸秆腐熟和无秸秆腐熟处理。试验设置3次重复，小区面积为60 m2（15 m×4 m）。于2019年10月8日播种，2020年6月6日收获，播种量为150 kg/hm2。施肥：基肥纯氮110 kg/hm2，P2O5150 kg/hm2，K2O 105 kg/hm2，起身拔节期追肥30 kg/hm2。小麦播种前具体土壤耕作处理见表1。

表1 试验处理

1.4 测定项目及方法

1.4.1取样方法。分别于2020年的小麦收获期，S形5点每10 cm一层取0～100 cm土层的土壤样品，一部分置于铝盒中测定土壤含水量，剩余部分置于阴凉处，风干后待用。另外于各处理每10 cm一层取0～20 cm土层的原状土壤样品，置于15 cm×10 cm×8 cm的饭盒中，于室内风干后掰成7～8 mm大小的土块，过8 mm的筛，除去其中较大杂质待用。

1.4.2小麦产量测定。分别于2020年小麦收获期测定产量，重复3次。小麦成熟后取各处理小麦1 m×5行，计算公顷穗数，每样点随机取30穗带回实验室测其穗粒数、千粒重，计算小麦理论产量。

1.4.3土壤水稳性团聚体测定方法。采用QT-WSI021型土壤团粒分析仪测定土壤水稳性团聚体。称取处理好的土样约50 g，置于孔径自上而下为2、1、0.5、0.25和0.106 mm的套筛上，浸泡蒸馏水5 min，然后以40 r/min的速度振荡10 min。最后将各筛上滞留的土粒分别冲洗至铝盒中，于烘箱中105℃烘干至恒重后称重。试验时各处理均重复4次，分别计算＞0.25 mm的土壤大团聚体含量（R0.25）、几何平均直径（GMD）和平均质量直径（MWD）。

1.4.4土壤含水量（SWC）测定。采用烘干称重法。

1.4.5土壤有机碳含量（SOC）测定。采用重铬酸钾外加热氧化法。

1.5 数据分析方法

采用Excel进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 耕作方式与秸秆腐熟对土壤团聚体的影响

由表2可以看出，小麦收获期各处理的R＞0.25 mm大团聚体质量百分比差异不显著。各处理在0～10 cm和10～20 cm土层的R＞0.25 mm大团聚体质量百分比差异不显著，且各处理的变化规律表现一致，表现为深松秸秆腐熟处理（STF）显著高于其他处理，翻耕处理显著低于其他处理。翻耕处理的土壤在0～20 cm土层MWD值差异不显著，深松和旋耕处理的MWD随着土层深度增加呈减小趋势；秸秆腐熟处理下0～20 cm土层中，深松处理MWD显著高于其他处理，翻耕处理的MWD显著低于深松和旋耕处理；各耕作处理的MWD差异不显著，同时秸秆腐熟因素对MWD影响不显著。GMD的变化趋势与MWD的变化趋势相似。

2.2 耕作方式与秸秆腐熟对土壤有机碳的影响

由表2可以看出，翻耕处理0～10 cm与10～20 cm表层土壤SOC差异小；深松和旋耕各处理在10～20 cm土层SOC显著低于0～10 cm土层。秸秆腐熟显著提高了SOC；在10～20 cm土层内，翻耕和深松处理的SOC相近；旋耕处理显著低于其他处理。在0～20 cm土层内SOC与＞0.25 mm大团聚体质量MWD百分比、MWD、GMD均呈现显著正相关的关系（P＜0.001）。SOC越高，大团聚体含量、MWD和GMD值越大，土壤结构越稳定。

2.3 耕作措施与秸秆腐熟对土壤水分的影响

随着土层的加深，SWC表现为先降低然后逐渐升高，在30 cm土层附近达到最低值。在0～30 cm土层内，各处理的SWC差异显著，主要表现为旋耕处理最高，翻耕处理最低，秸秆腐熟处理显著高于无秸秆腐熟，深耕腐熟处理在0～10 cm土层内的SWC最高。

2.4 耕作措施与秸秆腐熟对小麦产量的影响

由表2可以看出，深松腐熟处理的小麦产量平均值达到9.20 t/hm2，高于其他处理，旋耕无腐熟处理的小麦产量为7.80 t/hm2，显著低于其他处理，比深松腐熟处理降低了15.22%。翻耕秸秆腐熟处理和翻耕无秸秆腐熟处理的小麦产量分别为8.70、8.35 t/hm2，小麦产量秸秆腐熟处理较无秸秆腐熟处理平均提高了4.19%。

表2 不同处理的土壤成分和小麦产量

3 结论

耕作措施与秸秆还田通过影响土壤团聚体的稳定性，深松和旋耕处理表层土壤的MWD和GMD显著高于翻耕处理，有利于雨水的下渗和不利于径流的发生，同时防止风蚀的发生，翻耕处理使湿润的土壤翻到土壤表面，不利于土壤水分保护，因此深松和旋耕处理的土壤含水量显著高于翻耕，同时秸秆还田能防止土壤水分散失，导致深松和旋耕秸秆还田处理的土壤含水量较高。另外深松和秸秆还田显著增加了土壤有机碳含量，而旋耕处理降低了土壤有机碳含量。土壤水分和土壤有机碳最后影响作物产量，小麦产量表现为深松秸杆还田处理较高，而旋耕无秸秆还田处理的小麦产量均较低。因此，深松秸秆还田处理是商丘地区提高作物产量的农田耕作管理方式。