耕作方式與秸稈還田對(duì)黃淮潮土性質(zhì)及小麥玉米生長(zhǎng)的調(diào)控效應(yīng).pdf

1、土壤是人類進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，作物產(chǎn)量的獲得和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展依靠良好的土壤環(huán)境。國(guó)家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系調(diào)查發(fā)現(xiàn)，耕層淺薄、結(jié)構(gòu)緊實(shí)已經(jīng)成為限制中國(guó)黃淮海冬小麥-夏玉米一年兩熟區(qū)作物產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。目前，改進(jìn)耕作方式創(chuàng)造一個(gè)深厚疏松的土壤環(huán)境、提高土壤肥力是緩解農(nóng)田土壤緊實(shí)、提高糧食產(chǎn)量的重要途徑之一。本試驗(yàn)采用土壤耕作和秸稈還田相結(jié)合的方法，設(shè)置2個(gè)因素:耕作方式和秸稈處理方式，研究深松（深耕）和秸稈還田對(duì)土壤理化性質(zhì)和作物

2、生長(zhǎng)發(fā)育的影響，以期為緩解農(nóng)田土壤緊實(shí)、提高土壤質(zhì)量、增加作物產(chǎn)量提供理論與技術(shù)依據(jù)。耕作方式為主區(qū)，設(shè)置有3個(gè)耕作方式:常規(guī)旋耕（RT，深度15cm），深翻(DMP，深度30cm)和深松(CP，深度30cm);秸稈處理方式為副區(qū)，設(shè)有秸稈全量還田(AS)和秸稈不還田(NS)2個(gè)處理方式。共設(shè)置6個(gè)處理:常規(guī)旋耕+秸稈還田(RT+AS)、常規(guī)旋耕+秸稈不還田(RT+NS)、深翻+秸稈還田（DMP+AS）、深翻+秸稈不還田(DMP+NS)

3、、深松+秸稈還田(CP+AS)和深松+秸稈不還田(CP+NS)。主要研究結(jié)果如下:
　　1、土壤機(jī)械耕作可改善土壤結(jié)構(gòu)，秸稈還田可提高土壤肥力。耕作措施和秸稈均能改變土壤物理化學(xué)性狀，但它們對(duì)土壤結(jié)構(gòu)和土壤肥力的影響程度不同。深翻或深松能顯著改善土壤結(jié)構(gòu)，提高養(yǎng)分有效性，影響土壤有機(jī)質(zhì)和全氮在耕層中的分布，但對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮儲(chǔ)量沒有顯著影響;秸稈還田對(duì)土壤容重和孔隙度無(wú)顯著影響，但顯著提高了土壤養(yǎng)分含量及養(yǎng)分總儲(chǔ)量。與RT相比，

4、DMP和CP處理顯著降低了10-30cm土層土壤容重和10-40cm土層土壤緊實(shí)度，提高了10-30cm土層土壤孔隙度，且DMP的效果好于CP。在三種耕作方式中，以CP的儲(chǔ)水保水能力最好。相比于RT，DMP和CP提高了土壤養(yǎng)分有效性，增加了下部耕層土壤養(yǎng)分含量，如有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷和速效鉀含量，但耕作方式間耕層總有機(jī)質(zhì)和全氮儲(chǔ)量無(wú)顯著差異。秸稈還田對(duì)土壤容重和孔隙度無(wú)顯著影響，但顯著提高了耕層土壤水分含量，進(jìn)而降低了土壤緊實(shí)度。同時(shí)，

5、秸稈還田不僅顯著提高了0-20cm土層土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、碳氮比、速效磷和速效鉀含量，也顯著提高了耕層土壤總有機(jī)質(zhì)和全氮儲(chǔ)量。在六個(gè)處理中，DMP+AS組合的土壤容重和緊實(shí)度最小、孔隙度最高，CP+AS組合的土壤含水量和儲(chǔ)水量最高，兩種耕作措施組合均顯著提高了耕層土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷和速效鉀含量及總有機(jī)質(zhì)和全氮儲(chǔ)量。
　　2、增加耕作深度和秸稈還田均能增加作物根量、改善根系功能。與RT相比，DMP處理下小麥和玉米0-100cm土

6、層中總根量分別增加了13.56％和17.93％，CP處理下分別增加了13.84％和18.43％。DMP和CP改善了土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了作物根系生長(zhǎng)及下扎，顯著提高了小麥0-70cm土層中的根重密度和根長(zhǎng)密度以及玉米0-60cm土層中的根重密度和根長(zhǎng)密度。相較于RT，DMP和CP均提高了小麥和玉米根系活力，增加了根系傷流量及K、P、NH4+和NO3-離子養(yǎng)分的輸送速率，促進(jìn)了NPK等元素的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)。秸稈還田亦提高了小麥和玉米根量，分別平均增

7、加10.84％和8.87％。由于小麥季和玉米季秸稈還田方式的不同，使得小麥和玉米根系在土層中的空間分布模式不同。與NS相比，AS（秸稈翻埋還田）顯著提高了0-60cm土層小麥根重密度和根長(zhǎng)密度，而對(duì)60cm以下小麥根系無(wú)顯著影響;AS(秸稈覆蓋還田)顯著提高了玉米0-30cm土層的根重密度和根長(zhǎng)密度，卻顯著降低了30-50cm土層根重密度和根長(zhǎng)密度，而50cm以下土層玉米根系處理間無(wú)顯著差異。這可能與玉米季小麥秸稈覆蓋還田提高了上層土壤

8、水分含量有關(guān)。秸稈還田提高了小麥根系TTC還原強(qiáng)度和根系傷流量，增加了K、P、NH4+和NO3-等離子養(yǎng)分的輸送速率，促進(jìn)了離子元素的吸收和運(yùn)輸。小麥秸稈覆蓋還田顯著提高了玉米0-10cm土層根腐病發(fā)生率，降低了玉米根系活力(TTC還原強(qiáng)度)，但提高了根系傷流量，增加了K、P、NH4+和NO3-等離子養(yǎng)分的輸送速率。另外玉米根系傷流量及離子輸送速率與根系TTC還原強(qiáng)度無(wú)顯著相關(guān)性，但與根量呈顯著正相關(guān)。這說(shuō)明，根系TTC還原活力并不是影

9、響根系吸收輸送養(yǎng)分功能的主要因素，根量才是。六種耕作措施組合中，CP+AS和DMP+AS均能增加作物根量、提高作物根系吸收及運(yùn)輸養(yǎng)分能力，為地上部生長(zhǎng)發(fā)育及作物高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。
　　3、增加耕作深度和秸稈還田均可以延緩植株后期衰老、提高作物葉片光合性能。本試驗(yàn)中，耕作方式和秸稈還田對(duì)小麥出苗率無(wú)顯著影響，但對(duì)小麥分蘗能力、LAI及生育后期旗葉SPAD、光合速率、葉片衰老進(jìn)程等均有顯著影響。增加耕作深度和秸稈還田均能提高小麥分蘗能力及

10、分蘗成穗率、增加群體數(shù)量，提高小麥群體LAI、并減緩生育后期LAI下降速度，提高生育后期旗葉SPAD及凈光合速率，提高生育后期旗葉SOD、POD和CAT酶活性，并減緩生育后期保護(hù)酶活性下降速率和MDA含量的積累，減緩葉片衰老進(jìn)程。與RT+NS相比，DMP+AS和CP+AS處理下小麥最大分蘗數(shù)分別提高了15.48％和20.11％，分蘗成穗率分別提高了4.24％和2.47％，生育后期群體LAI分別平均提高了15.62％和19.28％，旗葉S

11、PAD值分別平均提高了15.03％和14.20％，旗葉凈光合速率分別平均提高了32.64％和32.37％，旗葉SOD、POD和CAT酶活性分別平均提高了16.25％、23.11％、17.68％和15.06％、18.27％、17.05％,而旗葉MDA含量分別平均降低24.12％和23.50％。
　　耕作方式和秸稈還田對(duì)玉米出苗率、株高、穗位高和單株葉片數(shù)無(wú)顯著影響，但對(duì)玉米莖粗、葉片長(zhǎng)度和寬度、群體LAI及灌漿期穗位葉SPAD、光合

12、速率、葉片衰老進(jìn)程等均有顯著影響。增加耕作深度和秸稈還田均能增加植株莖粗，提高葉片平均長(zhǎng)度和寬度，提高玉米群體LAI、并減緩生育后期LAI下降速度，提高生育后期穗位葉SPAD及凈光合速率，提高生育后期穗位葉SOD、POD和CAT酶活性，并減緩生育后期保護(hù)酶活性下降速率和MDA含量的積累，減緩葉片衰老進(jìn)程。與RT+NS相比，DMP+AS和CP+AS處理下玉米莖粗分別提高了11.52％和11.73％，平均葉長(zhǎng)和葉寬分別提高了5.84％、8.

13、17％和8.57％、10.49％，生育后期群體LAI分別平均提高了17.35％和18.58％，穗位葉SPAD值分別平均提高了7.79％和8.51％，穗位葉凈光合速率分別平均提高了30.99％和31.37％，穗位葉SOD、POD和CAT酶活性分別平均提高了13.16％、22.40％、12.42％和11.17％、22.50％、11.75％,而穗位葉MDA含量分別平均降低17.41％和19.37％。
　　4、增加耕作深度和秸稈還田均能促

14、進(jìn)植株養(yǎng)分吸收和干物質(zhì)積累。耕作方式和秸稈還田顯著影響了作物養(yǎng)分吸收和干物質(zhì)積累量，養(yǎng)分和干物質(zhì)轉(zhuǎn)移率和養(yǎng)分利用效率。對(duì)冬小麥而言，與RT+NS相比，DMP+AS和CP+AS處理顯著提高了小麥生育中后期N、P、K吸收量和干物質(zhì)積累量，增加了花前儲(chǔ)存N、P、K養(yǎng)分和干物質(zhì)的轉(zhuǎn)移量但減少了轉(zhuǎn)移率，提高了花后N、P、K養(yǎng)分和干物質(zhì)的同化量及對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率，降低了籽粒N、P、K養(yǎng)分利用率卻提高了肥料偏生產(chǎn)力。就夏玉米而言，與RT+NS相比，DM

15、P+AS和CP+AS處理顯著提高了玉米生育中后期N、P、K吸收量和干物質(zhì)積累量，減少了花前儲(chǔ)存N、P、K養(yǎng)分和干物質(zhì)的轉(zhuǎn)移量及轉(zhuǎn)移率，提高了花后N、P、K養(yǎng)分和干物質(zhì)的同化量及對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率，降低了籽粒N、P、K養(yǎng)分利用率卻提高了肥料偏生產(chǎn)力。
　　5、增加耕作深度和秸稈還田均能提高作物產(chǎn)量。本試驗(yàn)條件下，增加耕作深度和秸稈還田對(duì)小麥和玉米灌漿特性有一致的影響，即提高了灌漿速率和延長(zhǎng)了灌漿持續(xù)期，最終得到較高粒重。
　　本試

16、驗(yàn)條件下，耕作方式和秸稈還田對(duì)小麥產(chǎn)量構(gòu)成要素穗粒數(shù)無(wú)顯著影響，但顯著影響了有效穗數(shù)及千粒重。增加耕作深度和秸稈還田均顯著提高了小麥有效穗數(shù)和千粒重。說(shuō)明該試驗(yàn)條件下，有效穗數(shù)和千粒重可能是冬小麥產(chǎn)量提高的最直接原因。由小麥產(chǎn)量分析可知，CP+AS還田處理小麥籽粒產(chǎn)量最高，三年平均為9.76t·hm-2，DMP+AS處理次之，三年平均為9.62t·hm-2，RT+NS處理最低，三年平均為8.86t·hm-2;CP+AS和DMP+AS小麥

17、籽粒產(chǎn)量比RT+NS分別提高了10.16％和8.58％。
　　耕作方式和秸稈還田對(duì)玉米產(chǎn)量構(gòu)成要素穗行數(shù)和禿尖長(zhǎng)無(wú)顯著影響，但對(duì)穗長(zhǎng)、穗粗、行粒數(shù)、百粒重和穗粒數(shù)有顯著影響。增加耕作深度和秸稈還田均可以提高玉米穗長(zhǎng)、穗粗、行粒數(shù)、百粒重和穗粒數(shù)。本試驗(yàn)條件下，穗粒數(shù)和百粒重可能是夏玉米產(chǎn)量提高的最直接原因。由玉米產(chǎn)量分析可知，CP+AS處理玉米籽粒產(chǎn)量最高，三年平均為8.65t·hm-2，DMP+AS處理次之，三年平均為8.50t