秸秆还田对土壤理化特性和小麦生理指标、产量的影响

刘海芝 宋向颇 杨化恩

（1.临沂市河东区梅埠街道农业综合服务中心 山东临沂 276028；2.山东省郯城县李庄镇农业综合中心 山东郯城 276111；3.临沂市河东区农业农村发展服务中心 山东临沂 276034）

近年来，随着化肥过量施用、有机肥施用不足等因素，秸秆还田被作为一项有利于提高作物单产、改善土壤质量的关键技术在各地推广。 山东作为全国粮食生产大省也把秸秆还田技术列为一项粮食生产主推技术在全省推广，本区2012年开展粮食高产创建活动以来， 在小麦万亩高产创建示范田连续多年应用秸秆还田技术， 在多点多年小麦超高产示范中发现，亩产量达到600 kg 后，灌浆后期早衰已成为小麦高产、超高产的限制因素。 关于深耕促根下扎提高根系活性[1]，以及速效化肥对小麦衰老的影响研究[2]已有报道， 但关于连续多年秸秆还田和秋种时深耕对超高产田土壤理化性状、 小麦根系叶片衰老和超高产稳定性的影响尚未见报道。 在总结已有相关研究和实践的基础上， 于2015-2019年在河东区高产麦田上进行了连续5年秸秆还田与秋种深耕试验,研究了秸秆还田对土壤孔度、有机质、水分含量等理化特性的影响， 以及秸秆还田对小麦灌浆后期根系活力、旗叶叶绿色含量、千粒重、容重和产量等生物学特性和产量性状的影响。

1 材料与方法

1.1 试验时间和地点

试验于 2015年6月至 2019年6月进行。 玉米和小麦全部采取机械秸秆还田、机械播种[3]，试验采取多年连续在5个小麦百亩高产示范片区进行，分别设在郑旺镇沭河村、八湖镇西石拉渊村、八湖镇大十六湖村、汤头街道北尤庄村、汤头街道后林子村，每个试验地块面积为6.67 hm2。

1.2 试验方法

试验采取连续5 多年多点定位方式进行， 试验作物为小麦，采取小麦玉米轮作种植方式。 试验定位观测点5 处，每处2个处理。 处理1 为连续5年两季秸秆还田处理，采取秸秆机械切碎深耕还田，秸秆切碎长度＜10 cm,耕深 25~35 cm；处理 2 为对照，不进行秸秆还田，种植方式和其他田间栽培管理方法与处理1 完全相同。小麦供试品种为济麦22，玉米供试品种为登海605。 试验5年后小麦收获后，分别测定土壤孔隙度、土壤水分、有机质含量[4]；在小麦生生育期和收获时，测定小麦后期根系活力、旗叶叶绿素含量、灌浆强度和小麦籽粒千粒重、容重和单产。

2 结果与分析

2.1 秸秆还田对土壤理化性状的影响

2.1.1 秸秆还田对土壤孔性的影响 连续5年两季秸秆还田和秋种深耕后， 土壤孔性得到很大改善，25 cm 耕层内各亚层容重均显著降低、孔隙度显著增加（表 1）。 其中 0~10 cm 土壤容重比对照降低 0.26 g/m3，总孔隙度增加10.6个百分点， 田间观察地表终年呈疏松状态，降雨后和浇水后地表不板结不裂缝，有利于水分下渗，增加蓄水量，也有利于透气，提高根系活力；20~25 cm 土壤容重比对照降低0.2 g/m3， 总孔隙度增加9.1个百分点，有利于根系下扎和深层根的生理活动。

表1 不同处理耕作层各层土壤容重和总孔隙度

2.1.2 秸秆还田对土壤有机质的影响 由表2 可知， 处理区0～10 cm 土壤有机质含量比对照增加0.40个百分点，差异达到显著水平，平均每年增加有机质0.08个百分点。其中以20～25 cm 层次的有机质增加幅度最大，为0.45个百分点，差异达到极显著水平。 说明连续5年两季秸秆还田和秋种深耕可以有效地增加耕作层特别是犁底层的有机质含量， 有利于耕层团粒结构形成和地力培养。

表2 不同处理耕作层各层有机质含量（单位：%）

2.1.3 秸秆还田对土壤水分的影响 5月15日浇灌浆水后，于6月5日测定土壤含水量，结果见表3。处理区0～25 cm 土壤相对含水量平均为73.93%， 在小麦灌浆要求的适宜指标范围内， 而对照相对含水量平均为62.43%， 略低于小麦灌浆要求的适宜指标下限。 处理与对照相差11.5个百分点， 差异达显著水平。 说明连续5年两季秸秆还田和秋种深耕可以改善耕层的蓄水和保墒性能，提高土壤水分利用率，增加土壤自身抗旱能力。

表3 不同处理耕作层土壤各层相对含水量（单位：%）

2.2 秸秆还田对小麦后期生理性状的影响

2.2.1 对超高产小麦灌浆后期根系活力的影响 处理区对超高产小麦灌浆后期根系伤流液影响较大（表 4），突出表现为量大、下降速度慢。 5月31日至6月8日 5个日期测定平均伤流液为 7.02 mg/（茎·h），比对照多 2.2 mg/（茎·h）， 差异达显著水平；6月8日比 5月31日下降 3.9 mg/（茎·h）， 而对照下降6.4 mg/（茎·h）， 二者相差 2.5 mg/（茎·h）， 差异达显著水平。 说明秸秆还田和秋种深耕使超高产小麦灌浆后期根系活力仍维持在较高水平， 衰老速度明显变慢。

表4 不同处理超高产小麦灌浆后期根系伤流液变化［单位：mg/（茎·h）]

2.2.2 对超高产小麦灌浆后期旗叶叶绿素含量的影响由表5 可知， 处理区小麦灌浆后期旗叶叶绿素含量下降速度变慢，功能期延长，至6月8日叶绿素含量仍维持在 4.3 mg/dm2，比对照高 1.8 mg/dm2，差异达显著水平。 说明秸秆还田和深耕延缓了超高产小麦旗叶的衰老进程， 有利于提高小麦生育后期旗叶的光合作用和籽粒灌浆强度[5]。

表5 不同处理超高产小麦灌浆后期旗叶叶绿素含量变化（单位：mg/dm2）

2.2.3 对高产小麦灌浆后期灌浆强度的影响 由表6可知，处理区显著提高了小麦灌浆后期的灌浆强度，延缓了灌浆下降速度。 5月31日至6月8日平均灌浆强度为 1.32 mg/（粒·d）， 对照为 0.88 mg/（粒·d），两者相差 0.44 mg/（粒·d），差异达显著水平。其中 6月4日至 6月8日平均灌浆强度为 0.93/（粒·d）， 比对照平均高0.56 mg/（粒·d），表明处理对超高产小麦有明显的防早衰、促灌浆效果[6]。

表6 不同处理超高产小麦灌浆后期灌浆强度[单位：mg/（粒·d）]

2.3 秸秆还田对小麦产量性状的影响

由于秸秆还田和秋种深耕处理对超高产小麦的根系和叶片防衰效果明显[7]，使其千粒重、容重和产量三者得到同步提高（表7），与对照相比，千粒重增加4.8 g，容重提高25 g/L，每亩产量增加82.1 kg，差异均达极显著水平。 由此可见，秸秆还田和秋种深耕处理可使超高产小麦防衰增产和品质改善。

表7 不同处理小麦千粒重、容重和产量结果

3 结论

试验结果表明， 连续5年进行两季秸秆还田和秋种深耕处理比对照耕层通体容重降低， 孔隙度提高，有机质含量增加，保墒能力增强，超高产小麦灌浆后期根系和叶片衰老速度延缓[7]，灌浆速率下降，千粒重提高4.8 g，容重增加25 g/L，每亩增产82.1 kg，亩产量达668.5 kg。可见连续秸秆还田能显著改善土壤孔隙度，提高土壤水分和有机质含量，有利于提高小麦后期叶片功能和根系活力，防止后期早衰，提高小麦千粒重、容重，促进小麦增产，值得生产中大面积推广应用。