长期秸秆直接还田对小麦生长和产量的影响

高杰军 于豪杰 王家嘉 汪霄 吴萍萍 李虹颖 李录久

摘要 [目的]研究不同玉米秸秆还田量对砂姜黑土区小麦生长和产量的影响，探讨长期秸秆还田适宜用量。[方法]采用田间小区定位试验，设置0、1 500、3 000、4 500和6 000 kg/hm2共5个玉米干秸秆还田量，小麦收获期考察产量结构性状，测定籽粒产量。[结果]实施玉米秸秆粉碎直接还田对后季小麦生长发育有促进作用，第一个试验年度产量提高3.50%～7.10%，平均增长4.95%，3 000 kg/hm2的中等秸秆量处理小麦产量最高。长期玉米秸秆直接还田对后季小麦籽粒产量有重要影响。与对照相比，4个年度试验，4个秸秆还田量处理的增产幅度分别为1.96%～6.31%、1.87%～5.87%、0.76%～8.70%和 2.27%～8.58%，平均增产5.12%、3.63%、4.31%和6.27%，幅度逐渐增大，后2个年度的增产效应达显著水平，显示了稳定的增产效果。[结论] 当前生产条件下，淮北平原砂姜黑土地区，玉米长期秸秆适宜还田量为4 500 kg/hm2左右。

关键词 秸秆长期直接还田;小麦产量;淮北砂姜黑土

中图分类号 S 141.4;S 512.1  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2021）14-0143-03

Abstract [Objective]To explore the effects of different amounts of corn straw returning on wheat growth and yield planting in lime concretion black soil，field positioning experiments were conducted，so as to explore the suitable amounts of corn straw returned to the field for the long term.[Method] A located field experiment was conducted in Linquan County of Anhui Province during 2012-2017.Five treatments of different amounts of corn straw returning were set up，including 0 kg/hm2 （S0），1 500 kg/hm2 （S1500），3 000 kg/hm2 （S3000），4 500 kg/hm2 （S4500） and 6 000 kg/hm2 （S6000）.After harvest each year，the wheat grain and yield component traits were measured.[Result]Corn straw returning could promote the growth and development of wheat following corn.The wheat yield under treatments with different amounts of corn straw returning increased 3.50%-7.10% than S0 treatment in 2012-2013，and the average yield increased 4.94%.The wheat yield was the highest under the treatment of 3 000 kg/hm2 corn straw returning amounts after one season.Compared with S0 treatment，the yields were increased by 1.96%-6.31%， 1.87%-5.87%，0.76%-8.70% and 2.27%-8.58% in 2012-2017，and the average yield increased 5.12%，3.63%，4.31% and 6.27%.The longterm corn straw returning agricultural strategies was confirmed to have a stable yieldimprovement effect in winter wheat production and the yield increased significantly in the later 2 years.[Conclusion]Under the current wheat production conditions，the suitable longterm corn straw returning amount which could increase wheat growth and yield significantly was about 4 500 kg/hm2 in lime concretion black soil of Huaibei Plain.

Key words Longterm corn straw returning;Wheat yield;Lime concretion black soil in Huaibei Area

基金項目

国家重大研发专项“长江流域小麦化肥减施增效技术”（2018YFD0200505）;国家科技支撑计划项目（2012BAD05B02）。

作者简介 高杰军（1966—），男，安徽临泉人，高级农艺师，从事试验研究和农业技术推广工作。*通信作者，研究员，从事土壤肥料研究。

收稿日期 2021-02-08

临泉县位于安徽省西北部，北、南、西3面均与河南省接壤，是全国第一的人口大县。据统计，截至2019年末，全县总人口为230.7万。全县国土总面积为1 838.8 km2，其中耕地面积约为12.34万hm2[1]，人均耕地面积仅有0.053 hm2，远低于全国人均耕地面积0.093 hm2的水平，人多地少的矛盾极为突出。发展粮食生产、保障粮食稳定供应任重道远，粮食生产在临泉县占有极为重要的地位。小麦是临泉县主要粮食作物，全县近3年平均播种面积达10.70万hm2，总产量65.57万t，播种面积和总产量分别占阜阳市小麦播种面积和总产量的21.32%和20.69%，位于阜阳市前列[2]，发展小麦生产对临泉县农业丰产丰收具有重要作用。

临泉县地处我国黄淮海平原南部、淮北平原的西南端，土壤类型主要是砂姜黑土，占全县土壤总面积的91.6%。砂姜黑土是一种中低产类型土壤，砂姜多，黏土矿物以蒙脱石为主，质地黏重，湿时泥泞、干旱时坚硬，耕作性状差，物理性状不良，土壤肥力低下，保肥和供肥能力均较弱[3-4]。改良砂姜黑土不良物理性状、提高土壤保肥供肥能力对小麦高产稳产有重要作用。研究表明，适宜的秸秆还田能改善土壤物理性状，提高土壤肥力[5-11]。然而这些研究多是短期和分散的试验，缺乏长期和系统研究。为此，笔者探讨长期秸秆还田下不同秸秆还田量对小麦生长和产量的影响。

1 材料与方法

1.1 试验地概况 试验在安徽省临泉县进行，是在固定的地点开展的长期定位试验。供试土壤为普通砂姜黑土，为临泉县农业科学研究所试验用地，肥力中等，灌溉条件良好。2012年小麦播种前采集耕作层0～20 cm土壤，采用常规法分析，养分状况：有机质15.93 g/kg，pH 6.23，全氮1.09 g/kg，全磷0.23 g/kg，碱解氮78.28 mg/kg，有效磷13.65 mg/kg，速效钾115.2 mg/kg。

1.2 试验设计 试验在施用等量氮磷钾化肥（N- P2O5- K2O 施用量200-90-90 kg/hm2）的基础上进行，设置4个不同玉米秸秆还田用量，以无秸秆还田的处理作为对照（CK），共5个处理：①S0（CK，不实施秸秆还田）;② S1500（玉米干秸秆还田量1 500 kg/hm2）;③S3000（玉米干秸秆还田量3 000 kg/hm2）;④ S4500（玉米干秸秆还田量4 500 kg/hm2）;⑤ S6000（玉米干秸秆还田量6 000 kg/hm2）。所用肥料：氮-尿素、磷-磷酸二铵、钾-氯化钾。小区面积20.0 m2，3次重复，完全随机区组排列。肥料施用方法，70%的氮肥和全部磷钾肥作基肥，一次性施用;剩下的30%氮肥作追肥，于第二年3月小麦拔节期追施。玉米秸秆先机械粉碎，再于小区人工开沟后翻埋于15 cm土壤沟内。供试小麦为烟农19等主栽品种，每年10月下旬人工播种，次年6月初收获。其他栽培管理措施如病虫草害防治同当地一般大田小麦。

1.3 小麦植株样品采集和数据处理 小麦成熟期，每小区采集代表性的小麦植株样品30株，带回室内选择完整的25株考种，考察项目包括穗长、小穗数、穗粒数和千粒重等指标。采样后，人工收割全部小区的小麦，采用小型脱粒机人工脱粒、晾晒，计实产。数据采用Excel和SPSS软件进行处理和统计分析，用最小差异显著LSD法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 玉米秸秆直接还田对小麦产量构成因素的影响

从表1可以看出，淮北平原砂姜黑土地区，在氮磷钾化肥配合施用的基础上，实施适量的玉米秸秆粉碎直接还田，对后季小麦生长发育具有一定的促进作用。與无秸秆还田的对照相比，施用1 500、3 000和4 500 kg/hm2等中等数量的玉米秸秆后，小麦穗长增加，结实小穗数和总小穗数有所增加，不孕小穗数减少，穗粒数和千粒重增加，经济性状改善，为籽粒产量的提高打下了初步的基础。

2.2 玉米秸秆直接还田对小麦产量的影响

2.2.1 玉米秸秆直接还田对当季小麦产量的影响。由图1可知，淮北砂姜黑土地区，在氮磷钾化肥配合施用的基础上，实施不同数量的玉米秸秆直接还田，对后季小麦生长发育有明显的影响。试验开始的第一年即2012—2013年，相比无秸秆还田的对照，实施1 500～6 000 kg/hm2的玉米秸秆直接还田后，4个不同还田量处理，小麦产量增长3.49%～7.09%，平均提高4.94%，增产作用较为明显。小麦产量随秸秆还田量的加大先增加后降低，3 000 kg/hm2的中等秸秆还田量处理S3000小麦籽粒产量最高，增产幅度超过7%;其次是中高量的S4500处理，较对照增产5.93%，增产效应也很明显，但增产效果均未达到5%的显著水平;低量和高量秸秆还田处理S1500和S6000增产3%左右，幅度较低，与对照相比，产量基本持平。小麦籽粒产量顺序依次为S3000> S4500>S1500>S6000>S0，即中量>中高量>低量>高量>对照。说明适量的秸秆还田，不仅不会对当季小麦生长发育造成不利影响，施用得当还有一定的增产作用，其原因是秸秆还田处理增加了开花期田间土壤含水量，缓解了土壤旱情，促进了小麦生长发育[12]。这一结果与该试验所采用的开沟条施深埋粉碎的玉米秸秆这一还田方式有关，若还田方式不当，如仅采用机械旋耕，玉米秸秆可能覆盖于土壤上层或表面，就会影响小麦的播种和出苗率，甚至造成土壤漏风跑墒，导致小麦吊死，进而还会减产。

2.2.2 玉米秸秆直接还田对小麦产量的影响。

从图1可以看出，不同数量的秸秆长期直接还田对淮北砂姜黑土地区小麦籽粒产量有重要影响。从试验的第2个年即2013—2014年开始，到第5个试验年的2016—2017年，与无秸秆还田的对照S0相比，4个年度试验，实施不同数量秸秆还田处理的增产幅度分别为1.96%～6.31%、1.87%～5.87%、0.76%～8.70%和 2.27%～8.58%，平均增产5.12%、3.63%、4.31%和6.27%，尽管年度间平均增产率的差别不是很大，但从2014—2015年开始，最高增产量则表现出逐渐增大的趋势，不同秸秆还田量处理间也呈显著差异，小麦最高产量从前3个试验年度即2012—2015年的中低秸秆还田量处理S3000逐渐演变为后2个年度即2015—2017年的中高秸秆用量的S4500处理，且相比前3个年度最高产量处理S3000与其他处理间的差异不显著，后2个年度小麦最高产量S4500处理与对照S0间差异达5%的显著水平。这至少说明了2个问题：一是秸秆直接还田要连续实施几个年度才能达到较为明显的稳定增产效果;二是当地自然条件下，长期秸秆直接还田，以4 500 kg/hm2的中高量玉米秸秆S4500处理是较为适宜的还田用量，其原因可能是长期实施中高量的秸秆直接还田，较好地培肥改良了砂姜黑土，提高了地力水平，促进了小麦生长发育;还田的秸秆量过少不能起到培肥改土作用;反之，秸秆过多又难于及时分解，不仅不能释放养分供小麦吸收利用，还会造成土壤微生物与小麦争夺养分，影响小麦正常生长发育。5个年度平均，不同玉米秸秆直接还田处理，小麦平均增产2.66%～6.56%，平均增产4.56%，小麦籽粒产量顺序依次为S4500>S3000>S6000>S1500>S0，即中高量>中量>高量>低量>对照，这也间接说明长期秸秆还田以中高量为好，还田的秸秆数量过少，起不到明显的改土培肥和增产作用。

3 小结

（1）淮北砂姜黑土地区，实施玉米秸秆粉碎直接还田，对后季小麦生长发育有促进作用。小麦穗长增加，结实小穗数和总小穗数有所增多，不孕小穗数减少，穗粒数和千粒重增长，经济性状改善，为籽粒产量的提高打下了初步的基础。

（2）不同数量的玉米秸秆粉碎后，人工开沟直接还田，对当季小麦有一定的增产作用。实施1 500～6 000 kg/hm2不同数量秸秆还田后，小麦籽粒产量提高3.49%～7.09%，平均增产4.94%，中等秸秆还田量3 000 kg/hm2的中量秸秆处理小麦籽粒产量最高。

（3）实施长期玉米秸秆直接还田，对淮北砂姜黑土区后季小麦籽粒产量有重要影响。与无秸秆还田的对照S0相比，4个年度试验，4个秸秆还田量处理的增产幅度分别为1.96%～6.31%、1.87%～5.87%、0.76%～8.70%和 2.27%～8.58%，平均增产5.12%、3.63%、4.31%和6.27%，增产幅度逐渐增大，小麦最高产量从前3个年度的中低秸秆还田量处理S3000逐渐演变为后2个年度的S4500处理，且这2个年度S4500与S0间产量差异达5%的显著水平，显示了稳定的增产效果;中高量的4 500 kg/hm2是较为适宜的玉米秸秆长期还田用量。

参考文献

[1] 安徽省统计局.安徽农村统计调查资料2018[Z].2018.

[2] 临泉县统计局.临泉县农村统计调查资料2018[Z].2018.

[3] 李录久，郭熙盛，高杰军，等.淮北砂姜黑土钾肥对生姜增产效应的研究[J].土壤，2004，36（2）：187-191.

[4] 《砂姜黑土綜合治理研究》编委会.砂姜黑土综合治理研究[M].合肥：安徽科学技术出版社，1988.

[5] 王玥凯，郭自春，张中彬，等.不同耕作方式对砂姜黑土物理性质和玉米生长的影响[J].土壤学报，2019，56（6）：1370-1380.

[6] 李录久，吴萍萍，王家嘉，等.不同秸秆还田量对水稻产量和土壤肥力的影响[J].安徽农业科学，2020，48（10）：43-45.

[7] 魏翠兰，高伟达，李录久，等.不同初始条件对砂姜黑土收缩特征的影响[J].农业机械学报，2017，48（10）：229-236，271.

[8] 李录久，吴萍萍，耿言安，等.秸秆还田结合氮肥运筹管理对白土稻田土壤理化性状的影响[J].植物营养与肥料学报，2016，22（5）：1259-1266.

[9] 李录久，王家嘉，吴萍萍，等.秸秆还田下氮肥运筹对白土田水稻产量和氮吸收利用的影响[J].植物营养与肥料学报，2016，22（1）：254-262.

[10] 张亚丽，吕家珑，金继运，等.施肥和秸秆还田对土壤肥力质量及春小麦品质的影响[J].植物营养与肥料学报，2012，18（2）：307-314.

[11] 袁玲，张宣，杨静，等.不同栽培方式和秸秆还田对水稻产量和营养品质的影响[J].作物学报，2013，39（2）： 350-359.

[12] 李录久，吴萍萍，蒋友坤，等.玉米秸秆还田对小麦生长和土壤水分含量的影响[J].安徽农业科学，2017，45（24）：112-113，117.