秸秆还田量对土壤肥力和小麦产量的影响

冷明珠， 金月， 童喻浩， 侯建军， 裴惠民

(1.安吉县农业与机械化技术推广中心，浙江 安吉 313300； 2.安吉县梅溪镇农业农村办公室，浙江 安吉 313306)

秸秆还田有利于提高土壤有机质含量和促进土壤养分循环，能够改善土壤结构和土壤墒情，是培肥土壤、提高耕地综合生产能力的沃土措施[1]。安吉县秸秆产量高达20万t，但是作物秸秆在短期内不易腐解，如何高效利用作物秸秆已经成为安吉农业生产中急需解决的问题。往年许多农户为抢时省事，选择直接焚烧秸秆，这不但会造成大量农业资源的浪费，而且严重污染大气环境，阻碍农业绿色发展[2]。作物秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等养分，是一种具有多用途的可再生生物资源，其利用方式有很多[3]，如秸秆直接还田、通过牛羊等食用过腹还田、工厂回收等，目前最快最有效的方式是直接还田。而安吉县水稻秸秆产量每667 m2都在600 kg以上，由于季节紧，秸秆在田里降解缓慢，往往是上一季秸秆还没腐烂就已经种植了下一茬的作物，这会造成降解过程中产生有害物质阻碍作物根系生长；秸秆层太厚也会影响出苗率，使作物根系不能扎下去；还可能产生微生物分解秸秆与作物争氮等问题。因此,在稻-麦轮作制度下，秸秆还田不是越多越好，而是应遵从因地制宜、具体分析的原则，根据当地田块的肥力情况、气候环境和农艺措施等综合考量。本研究旨在通过分析不同秸秆还田量对下茬小麦产量和土壤肥力的影响，探讨在稻-麦轮作制度下秸秆还田的适宜量，为减少肥料的使用和指导农业生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验设在浙江省安吉县天子湖镇晓云村(E109°39′24″，N30°46′16″)农田中。安吉县属亚热带海洋性季风气候，年平均降水量1 413.2 mm，年日照时间1 732.6 h，年平均气温15.6 ℃，光照充足、气候温和、雨量充沛、四季分明，适宜作物生长发育。试验前农田稻-麦种植季已经开展了两年秸秆全量还田，供试土壤为培泥砂田，肥力中等，土壤基本理化性质为pH 5.82，有机质含量28.34 g·kg-1，全氮含量1.89 g·kg-1，有效磷含量19 mg·kg-1，速效钾含量82 mg·kg-1；供试小麦品种为扬麦12；供试地块前茬水稻品种为浙粳99，每667 m2稻谷产量为560 kg，每667 m2秸秆产量为680 kg；秸秆含养分量为全氮6.75 g·kg-1，全磷1.75 g·kg-1，全钾9.91 g·kg-1；供试肥料为尿素(N 46%)、复合肥(N 18%、P2O518%、K2O 8%)和氯化钾(K2O 60%)。

1.2 处理设计

试验设4个处理，3次重复，共设12个小区，随机区组排列，每个小区面积为33.3 m2，试验田周围设置保护行。对照秸秆不还田，处理1、处理2、处理3分别为上一茬水稻秸秆每667 m2还田227、340和680 kg(即是秸秆1/3量、1/2量和全量还田)，秸秆先用秸秆粉碎机铡成5 cm后铺匀，每667 m2撒施复合肥30 kg翻压掩埋于土层中还田。11月15日播种小麦；次年1月20日施用分蘖肥，每667 m2追施尿素7 kg；3月15日施用拔节肥，每667 m2追施尿素5 kg，氯化钾5 kg；田间管理措施按常规进行。

1.3 取样和测定

1.3.1 采集土壤样品及检测分析

试验前、试验后(小麦收获后)分别采集试验田土样，在试验田中采用“X”法，使用不锈钢土钻工具，每个小区随机选取15点，每点采取样品不少于100 g，充分混合后采用四分法留取1 kg土壤样品。风干后采用《土壤农业化学分析方法》测定土壤基本理化性质：pH采用无CO2的蒸馏水浸提，土液比1∶2.5，按照玻璃电极法(NY/T 1121.2—2006)；有机质含量的测定采用重铬酸钾容量-外加热法(NY/T 1121.6—2006)；全氮含量的测定采用浓硫酸催化消煮-凯氏定氮仪定氮法(NY/T 53—1987)；有效磷含量的测定采用氟化铵-稀盐酸浸提(酸性土)，分光光度法(NY/T 1121.7—2006)；速效钾含量的测定采用乙酸铵提取，火焰光度法(NY/T 889—2004)。

1.3.2 经济性状调查与测产

每小区固定3个1 m2方块，用铁丝围住，在小麦各个生育期调查茎糵穗数，成熟期调查每穗总粒数、实粒数和千粒重，计算理论产量；收获时各小区单独收割，记录产量。

1.4 数据分析

本试验数据采用Excel 2010和SPSS 20.0软件进行分析。利用SPSS 20.0统计软件对试验数据进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 秸秆还田量对土壤养分的影响

由表1可知，秸秆还田各处理组均不同程度地提高了土壤养分含量。与对照相比，处理1、处理2和处理3均提高了土壤养分含量，酸碱度也略有提高；有机质含量分别比对照提高了0.90、0.42和0.29 g·kg-1；全氮含量分别比对照提高了0.05、0.08和0.03 g·kg-1；速效磷含量分别比对照提高了0.25、0.42和0.37 g·kg-1；速效钾含量提升效果明显，分别比对照提高了2.24、2.91和2.70 mg·kg-1。而收获后养分数据与种植前养分数据比较，秸秆还田各处理的有机质、全氮、有效磷和速效钾含量均有提高；没有秸秆还田的对照均比种植前养分含量略有下降，下降幅度不大，分别为0.01、0.02、0.10和0.79 mg·kg-1。

表1 不同秸秆还田量对土壤养分的影响

2.2 秸秆还田量对小麦籽粒产量的影响

从表2可看出，对照每667 m2小麦产量为309 kg；处理1产量最高，每667 m2产量为330 kg；处理2每667 m2产量为312 kg；处理3每667 m2产量为265 kg。处理1较对照增产21 kg，处理2较对照增产3 kg，处理3较对照减产44 kg。经统计分析，对照与处理1、处理2相互之间无显著差异，而处理3与前三者呈显著差异，且处理3与处理1、处理2呈极显著差异。这说明1/3量和1/2量的秸秆还田相较于对照对小麦籽粒产量的影响并不明显，但全量水稻秸秆还田会导致小麦籽粒产量显著降低。

表2 不同秸秆还田量对小麦经济性状的影响

2.3 秸秆还田量对小麦经济性状的影响

不同秸秆还田量对小麦每667 m2有效穗数影响较大，对照、处理1、处理2和处理3有效穗数分别为27.9万、30.2万、28.1万和25.3万，处理1、处理2分别比对照增加2.3万和0.2万有效穗；而处理3比对照有效穗数下降2.6万。秸秆还田量对每穗实粒数也有一定影响，对照组每穗实粒数为38.5粒，处理1每穗实粒数为40.0粒，处理2每穗实粒数为39.0粒，处理3每穗实粒数为37.5粒，处理1、处理2每穗实粒数分别比对照增加1.5粒和0.5粒，处理3每穗实粒数比对照下降1.0粒。秸秆还田量对结实率和千粒重影响较小，对照组结实率为96.3%，处理1结实率为97.6%，处理2结实率为97.5%，处理3结实率为94.9%。对照组千粒重为43.2 g，处理1千粒重为43.6 g，处理2千粒重为43.2 g，处理3千粒重为43.1 g，处理1比对照千粒重增加0.4 g，处理2与对照千粒重持平，处理3比对照千粒重下降0.1 g。由此可见，不同秸秆还田量通过影响小麦有效穗和每穗实粒数影响产量的(表2)。

2.4 秸秆还田量对小麦基本苗的影响

不同秸秆还田量对小麦基本苗有影响，影响程度不同，对照、处理1、处理2和处理3分别为12.5万、12.1万、11.2万和9.5万，处理1、处理2、处理3分别比对照减少0.4万、1.3万和3.0万(表2)。由此可见，随着秸秆还田量的增加，基本苗数呈减少趋势。

3 讨论

3.1 秸秆还田对土壤养分的影响

秸秆还田作为提高农业资源利用率、促进农业绿色发展的重要措施之一，能够为土壤提供植物生长所必需的氮、磷、钾及其他中微量元素[4]。大量研究表明，秸秆还田能够显著改善土壤肥力状况[5-7]。本试验结果表明，在连续两年秸秆全量还田的情况下，经过不同秸秆还田量处理后，相比对照，土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾的含量均有不同程度的提高，说明秸秆还田对改善土壤肥力有一定的作用。本研究结果也发现，不同秸秆还田量对土壤养分的影响并不是越多越好，原因可能是秸秆还田量过多会导致土壤持续处于高温状态，易造成土壤缺氧，直接降低土壤微生物数量，抑制秸秆的分解[8]。

3.2 秸秆还田对小麦产量的影响

大量研究表明，秸秆还田能增加作物产量[9-10]。本试验中，以每667 m2水稻秸秆还田量1/3量(还田秸秆227 kg)的处理产量最高，为330 kg；每667 m2还田量1/2量(还田秸秆340 kg)的处理产量次之，为312 kg；而全量秸秆还田的增产效果最差，每667 m2小麦产量为265 kg。因此,在本试验条件下，以水稻秸秆还田量为1/3量时对土壤肥力的提升和小麦产量的增产效果最佳。即在两年秸秆全量还田后，小麦产量随秸秆还田量的增加呈先增加后减少的趋势，而在全量还田的情况下，小麦产量反而降低，表明适量的秸秆还田较没有秸秆还田和过量的秸秆还田有显著的增产效果，这可能是在该肥力下适量秸秆还田使得秸秆腐熟较快，其腐熟后的养分释放使得土壤在小麦生长后期有较高的肥力供给，从而促进产量的提高；而过量的秸秆还田，引起土壤中C/N过高，造成秸秆腐熟慢，在腐熟的过程中出现和作物争肥、小麦产量下降现象[11]。

3.3 秸秆还田对小麦基本苗的影响

大量的秸秆还田造成小麦出苗率下降，其原因可能是秸秆还田量过大，种子易落入秸秆中，影响出苗，从而使小麦减产。