秸秆直接还田作为一项秸秆综合利用的主要途径之一[1], 在农业可持续发展、保护生态环境、控制环境污染、提高土壤肥力[2,3,4]、增加作物产量[5,6,7]、提高作物品质[8,9,10]、抑制杂草和病原菌[11,12,13]等方面发挥着重要作用, 并已被许多学者公认。韩新忠等[14]研究表明, 小麦秸秆还田, 能有效地增加水稻分蘖数, 明显提升株高, 干物质积累量高于对照 (秸秆不还田) ;与对照相比, 50%秸秆还田处理实际增产9.00%, 增产效果最显著;明显提高微生物量碳、氮, 土壤脲酶活性显著提高。张静等[15]研究表明, 玉米秸秆的还田量在9000 kg/hm2时, 能有效增强土壤微生物固持碳、氮的效果, 提高接茬冬小麦的产量。杨滨娟等[16]研究表明, 3000 kg/hm2秸秆粉碎还田能明显提高土壤养分含量, 并且施用225 kg/hm2复合肥时, 能够增加细菌数量以及过氧化氢酶和脲酶的含量。Sun等[17]和Gianfreda等[18]研究发现, 秸秆还田后能促进土壤酶活性。前人的研究范围已经很广泛, 只是对于不同还田量的研究报告较少。为此, 本试验设置高粱秸秆不同还田量, 研究还田量对土壤有机质、硝态氮、磷酸盐等的变化以及油菜产量的影响, 旨在为油菜实际生产上制定适宜的高粱秸秆还田量提供一定的参考依据, 提高高粱秸秆的综合生态效益。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验于2014年10月至2015年5月在重庆市农业科学院 (东经106.373142°、北纬29.459679°) 进行。表层土壤基本理化性状为:含有机质、全氮、速效钾分别为16.3 g/kg、0.56 g/kg、135 mg/kg, 土壤田间最大持水量25%, 容重1.34 g/cm3。
种植品种油菜为‘中双11号’。
1.2 试验设计
本试验设置不同秸秆还田量处理, 具体试验设计见表1。试验采用单因素随机区组排列, 9个处理, 3次重复, 小区面积为90 m2, 小区之间用田埂隔开。试验前先将上季的高粱收获, 采用人工收获, 高粱秸秆通过秸秆粉碎机粉碎, 10月10日每hm2施入基肥撒可富 (15-15-15) 450 kg、地补乐 (有机肥) 1500 kg、硼砂22.5 kg, 与种子播种同时进行。油菜基本苗为2850 kg/hm2。在高粱、油菜生长期间施肥及其他管理措施与大田生产管理一致。
1.3 取样测定方法
产量测定:于油菜成熟期 (4月30日) , 在各小区内取代表性植株10株, 测最低分枝部位、有效分枝数、主序有效果数、全株有效果数、千粒重等。
土壤养分测定:于油菜成熟期 (4月30日) , 采用五点取样法在各试验小区采集深度为0~20 cm的土壤样品。土壤有机质 (SOM) 采用重铬酸钾外加热法测定;全氮 (TN) 采用半微量开氏法测定;速效氮 (AN, 主要包括铵态氮和硝态氮) 采用0.01 mol/LCa Cl2浸提-AA3流动分析仪测定[19,20];磷酸盐、缓效钾采用常规方法测定。
1.4 数据分析
试验所获得数据采用Microsoft Excel 2003进行初步整理、分析和绘制图表, 用SPSS 17.0进行方差分析和相关性分析。
2 结果与分析
2.1 不同秸秆用量对耕层土壤有机质含量的影响
由表2可以看出, 秸秆还田后, 土壤有机质含量较还田前有明显的增加, 随着秸秆还田量的增加, 有机质的变化量也较大, 成正增长趋势, 增加幅度显著高于未还田处理CK, 可见秸秆还田对土壤有机质的积累有利。从各处理有机质增加的幅度还可以看出, 处理F、G、H有机质变化量较大。
2.2 不同秸秆用量对土壤全氮、磷酸盐、硝态氮、铵态氮、缓效钾含量的影响
秸秆还田可以改善土壤质量。由表3可以看出, 秸秆还田具有提高土壤养分含量的作用。秸秆还田一季后, 土壤中全氮含量有所增加, 实施秸秆还田的处理, 其土壤全氮含量除处理B、H外其他均高于秸秆不还田的处理, 其中处理E的土壤全氮含量达到最大。土壤中磷酸盐和铵态氮的含量也比对照的含量高, 秸秆还田量达到处理D (6390 kg/hm2) 水平时, 其含量与对照相差较大。秸秆还田处理下硝态氮含量, 至秸秆还田量达到处理D水平时, 再增加秸秆还田量, 其铵态氮的含量增加呈负增长。土壤缓效钾含量秸秆还田处理比对照高, 处理F缓效钾含量达到最大。
2.3 不同秸秆用量对后茬油菜产量的影响
秸秆还田处理的油菜产量均高于CK, 但秸秆还田量最大的处理H油菜产量的增加幅度小于秸秆还田处理F、G (表4) 。秸秆不同还田量处理的油菜有效分枝数、主序有效果数都与CK没有显著性差异。秸秆还田对侧枝的生长有一定促进作用, CK最低分枝部位明显高于秸秆还田处理。油菜全株有效果数随秸秆覆盖量的增加而增加, 处理A、B与CK差别很小, 秸秆还田量在11185 kg/hm2时, 全株有效果数与其他处理差异显著。表4显示, 秸秆还田处理增加了油菜籽千粒重, 以处理H千粒重最大。从产量结果来看, 秸秆还田提高油菜产量, 随秸秆还田用量增加产量有不同幅度的增加, 以处理F产量最高, 处理G、H的产量较处理F有所下降。由此可以看出, 秸秆还田能提高油菜的千粒重及产量的各构成因素, 对于产量提高具有积极的作用。从各处理产量来看, 以处理F (秸秆还田量9585 kg/hm2) 提高效果最为明显。
3 小结与讨论
作物秸秆作为一种重要的有机肥料, 含有生长所需的碳、氮、磷、钾和其他营养物质, 秸秆还田后, 通过分解将增加土壤养分含量, 供作物生长需要, 促进作物生长发育。张静等[15]研究表明, 秸秆还田后能够提高土壤有机质含量, 减少土壤中氮的流失, 加强土壤微生物对碳、氮的固持, 提高土壤供肥水平。
本试验研究发现, 土壤中有机质含量随着秸秆还田量增加而增加, 增加量表现为处理H>处理G=处理F>处理E>处理B=处理C>处理D>处理A>处理CK。随着秸秆还田量增加, 土壤中磷酸盐、硝态氮含量也随之增加, 但增加量不尽相同。土壤磷酸盐、硝态氮含量在秸秆还田量6390~9585 kg/hm2范围内变化较明显, 其中处理D土壤磷酸盐、硝态氮含量达到较高值, 继续增加秸秆量增加幅度反而较小。说明高粱秸秆还田能够提高土壤肥力, 但还田量并不是越多越好, 有可能是因为过多的秸秆会导致土壤与大气环境物质交换不通畅, 容易造成土壤厌氧环境, 同时使土壤持续处于高温状态, 这将直接减少土壤微生物和酶的活性, 从而抑制其秸秆分解, 不利于创造土壤肥力良好的条件。本试验中油菜最终产量随着秸秆还田量增加而提高, 处理F的产量以及产量构成因素均最优, 继续增加秸秆还田量, 处理G、H的产量降低。
近年来, 秸秆已成为农村面源污染的新来源。每年夏收和秋冬季, 总有大量的农作物秸秆焚烧, 造成严重的空气污染。由于农民缺乏完善的秸秆还田技术, 在数量把握不当、粉碎不当、翻压质量不好的情况下, 秸秆还田反而会表现出不利影响。因此, 迫切需要解决秸秆适宜还田量、秸秆还田与耕作方式的结合以及秸秆还田与无机化肥的配施等问题, 以完善秸秆还田技术。本研究为本地区油菜栽培适宜秸秆还田量的选择提供了有用参数。
摘要：为了确定适宜的高粱秸秆还田量, 试验通过设置不同的秸秆还田量处理, 研究其对后茬油菜田土壤化学性状及油菜产量的影响。结果表明:秸秆还田能使土壤有机质、全氮、磷酸盐、硝态氮、铵态氮、缓效钾含量增加, 随覆盖量的增加其增加幅度不尽相同。秸秆还田量为6390 kg/hm2时, 土壤磷酸盐、硝态氮、铵态氮含量达到最大。秸秆还田提高油菜产量及产量构成因素, 且随秸秆还田用量增加产量有不同幅度的增加, 其中以9585 kg/hm2处理产量最高。综合认为, 在本试验条件下, 高粱秸秆为63909585 kg/hm2是比较适宜的秸秆覆盖还田量。
关键词：秸秆还田,土壤,养分,油菜,产量
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