秸稈還田對玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響

秸稈還田對玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響

目前，我國土壤肥料的投資不足，導(dǎo)致土壤有機質(zhì)含量降低、土壤條理性質(zhì)差、土壤肥力降低。農(nóng)作物秸稈還田可以增加土壤有機質(zhì)、改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤肥力和作物產(chǎn)量[2~4]。我國的作物秸稈年產(chǎn)量高達6.2億t,但利用率僅為32%。玉米作為東北地區(qū)的主要糧食作物,盡管年產(chǎn)大量秸稈,但秸稈還田沒有得到有效地推廣應(yīng)用。田間地頭焚燒秸稈不僅污染了環(huán)境,也造成了嚴重的資源浪費。秸稈還田沒有大面積應(yīng)用的直接原因與北方地區(qū)秋春冬季低溫、秸稈不能充分腐爛、影響翌年幼苗生長有關(guān)。秸稈還田量有不同的試驗結(jié)果,適宜的還田量應(yīng)根據(jù)當?shù)貧夂颉⑦€田方式、土壤肥力、施肥水平等多方面因素確定。遼寧省柳饒地區(qū)是由柳河和饒陽河沖積而成的平原,地域廣闊,但風(fēng)沙嚴重,地力下降,研究該地區(qū)玉米秸稈還田措施,做到既不影響玉米的生長發(fā)育和產(chǎn)量,又能合理利用資源、培肥地力,進而促進該地區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。1材料和方法1.1鹽、鉀、總氮含量試驗地點在遼寧省遼中縣大黑鄉(xiāng)。供試土壤為風(fēng)沙性碳酸鹽草甸土,堿解氮86.77mg/kg,速效磷31.25mg/kg,速效鉀53.7mg/kg,有機質(zhì)8.51g/kg,pH6.55。供試玉米品種為東單60。1.2秸稈粉碎還田試驗試驗設(shè)3個處理:化肥(CK)、化肥+半量秸稈還田、化肥+全量秸稈還田。①化肥(CK):基施磷酸二銨180kg/hm2、硫酸鉀90kg/hm2,拔節(jié)期追施尿素300kg/hm2;②半量秸稈還田:在等量化肥的基礎(chǔ)上,施入該地塊所產(chǎn)全部秸稈的1/2(5332.5kg/hm2);③全量秸稈還田:在等量化肥的基礎(chǔ)上,施入該地塊所產(chǎn)全部秸稈(10665kg/hm2)。秸稈粉碎后翻埋混土還田。采用隨機區(qū)組設(shè)計,3次重復(fù),每小區(qū)12行,行長10m,行距60cm。4月26日播種,保苗為51100株/hm2,分別于拔節(jié)期(6月19日)、大喇叭口期(7月3日)、抽雄期(7月17日)、開花吐絲期(7月27日)、乳熟期(8月21日)取樣測定,9月25日收獲,小區(qū)測產(chǎn),取樣考種。間苗、定苗、中耕除草、病蟲害防治等管理與生產(chǎn)田相同。1.3葉面積指數(shù)、葉綠素的測定株高、莖粗:株高為生理株高,莖粗為莖基底部周長,每小區(qū)測3株取平均值,3次重復(fù)。葉面積指數(shù):冠層分析儀(LAI-2000,Li-CorInc,LincolnNE,USA),3次重復(fù)。葉綠素:丙酮乙醇(1∶1)混合液法,取相同葉位葉片,3次重復(fù)。產(chǎn)量與產(chǎn)量性狀:每小區(qū)按梅花5點取10穗測定果穗性狀,3次重復(fù)。2結(jié)果與分析2.1秸稈還田方式對植株生長的影響圖1為3個不同生育時期玉米株高生長動態(tài)。大喇叭口期,半量秸稈還田處理與對照株高相近,但全量秸稈還田處理要低于對照(F=1.11,F<F0.05)。抽雄期,半量秸稈還田處理株高高于全量秸稈還田處理1.9%,而全量秸稈還田處理則與對照株高相近(F=2.13,F<F0.05)。至開花吐絲期,全量秸稈還田、半量秸稈還田處理分別高出對照2.4%、0.8%(F=1.74,F<F0.05),各時期3個處理均未達到顯著差異水平。從圖2可以看出,大喇叭口期,半量秸稈還田處理與全量秸稈還田處理的株高與莖粗比值相近,但都小于對照(F=1.42,F<F0.05)。抽雄期,半量秸稈還田處理其比值最高,其次為對照,全量秸稈還田處理最低(F=4.56,F<F0.05)。開花吐絲期,株高與莖粗的比值是對照(36.8)>半量秸稈還田(36.5)>全量秸稈還田(35.0)(F=0.32,F<F0.05),各時期3個處理均未達到顯著差異水平。2.2抽雄期不同濃度圖3為不同時期葉面積指數(shù)的變化情況。大喇叭口期,半量秸稈還田處理顯著高于對照和全量秸稈還田處理,對照與全量秸稈還田處理相近(F=29.68,F>F0.01)。抽雄期,三者差異減小,但趨勢不變(F=7.28,F>F0.05)。開花吐絲期,半量秸稈還田處理依然顯著高于對照及全量秸稈還田處理,但此時全量秸稈還田處理已略大于對照(F=22.17,F>F0.01)。乳熟期半量秸稈還田處理依舊最高,與對照相比達到極顯著差異水平,而此時全量秸稈還田也顯著高于對照,而且也達到極顯著差異水平(F=15.8,F>F0.01)。2.3大朗證據(jù)還田還田圖4為不同生育時期玉米葉片葉綠素含量變化。從圖中可以看出,拔節(jié)期,秸稈還田處理的葉綠素含量低于對照,但半量高于全量(F=14.76,F>F0.01)。大喇叭口期,半量秸稈還田最高,全量秸稈還田仍然低于對照(F=2.14,F<F0.05)。抽雄期半量秸稈還田仍然最高,但此時全量秸稈還田高于對照,與對照的葉綠素含量相比,半量秸稈還田處理提高了7.69%,全量秸稈還田也提高了0.89%(F=2.44,F<F0.05)。乳熟期,各處理葉綠素含量逐漸開始減少,呈現(xiàn)出秸稈還田高于對照,且全量略高于半量的趨勢(F=0.5,F<F0.05)。2.4秸稈還田對穗粒數(shù)、軸重的影響各個處理的穗徑、穗長、禿尖長、穗粒數(shù)、百粒重、穗軸重等結(jié)果如表2所示。半量秸稈還田處理的穗徑大于對照,全量秸稈還田處理與對照相近。半量秸稈還田處理與全量秸稈還田處理的穗長值相近,均略高于對照。禿尖長與穗長的比值為禿尖率,各處理的禿尖率分別為0.156、0.154、0.164,可以看出對照禿尖率較高。三者穗粒數(shù)的差異不太明顯。半量秸稈還田處理的百粒重略高一些。半量秸稈還田處理和全量秸稈還田處理的穗軸重均比對照略高。統(tǒng)計分析結(jié)果表明,各項指標處理間均未達到顯著差異水平。從產(chǎn)量方面看,半量秸稈還田與對照相比達到顯著差異水平,而全量秸稈還田則與對照產(chǎn)量相近(F=18.49,F>F0.01)。3秸稈還田對作物產(chǎn)量的影響(1)對照、半量秸稈還田處理、全量秸稈還田處理在大喇叭口期、抽雄期、開花吐絲期的株高變化趨勢相近,都是不斷增加,至開花吐絲期達最大值,生育前期對照株高略高,后期秸稈還田處理逐漸趕上。3個處理株高/莖基粗比值與株高變化相似,株高/莖基粗比值能在一定程度上反映作物植株抗倒伏能力,3個處理抗倒伏能力均隨生育期增加。秸稈還田入土,使土壤中微生物爭氮效應(yīng)加劇,秸稈量越多,爭氮越劇烈,作物生長受到影響也越明顯,所以生長前期株高,對照>半量秸稈還田處理>全量秸稈還田處理。但由于配合施用常量化肥,而且后期隨著氮素礦化量的增多狀況會有所好轉(zhuǎn),所以秸稈還田處理長勢逐漸好轉(zhuǎn)。(2)在各個生育期,半量秸稈還田處理的LAI始終較高,而全量秸稈還田處理在大喇叭口期和抽雄期均低于對照,至開花吐絲期,全量秸稈還田處理則超過對照,3個處理均在開花吐絲期達最大值,且半量秸稈還田處理的LAI高于5,另兩個處理的LAI也都接近5。由此得出,秸稈還田處理能提高作物的LAI,特別是在生長發(fā)育的后期。這主要是由于秸稈分解產(chǎn)生生理活性物質(zhì)而起到有益的作用,使土壤條件得到改善,加上配施化肥,有機和無機肥料得到有機結(jié)合,因而促進了玉米的生長發(fā)育。(3)3個處理的葉綠素含量在整個生育進程中的變化趨勢相似,大喇叭口期和抽雄期迅速增加,半量秸稈還田處理的增幅較大。在玉米生育前期半量還田處理葉綠素含量較高,全量則較低;而后期全量秸稈還田處理則高于半量秸稈還田和對照。有資料表明,隨著還田秸稈量的增加,引起前期土壤微生物的爭氮效應(yīng),致使在相同施氮水平下,全量還田處理作物前期氮素營養(yǎng)稍顯不足,但是這種影響隨著還田的時間推移,氮素礦化的逐步增多,全量還田處理逐漸好于半量,呈現(xiàn)較好的生長態(tài)勢。(4)從產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀構(gòu)成因素來看,半量秸稈(5332.5k