秸秆还田对玉米生长发育及产量的影响

秸秆还田对玉米生长发育及产量的影响

目前，我国土壤肥料的投资不足，导致土壤有机质含量降低、土壤条理性质差、土壤肥力降低。农作物秸秆还田可以增加土壤有机质、改善土壤结构、提高土壤肥力和作物产量[2~4]。我国的作物秸秆年产量高达6.2亿t,但利用率仅为32%。玉米作为东北地区的主要粮食作物,尽管年产大量秸秆,但秸秆还田没有得到有效地推广应用。田间地头焚烧秸秆不仅污染了环境,也造成了严重的资源浪费。秸秆还田没有大面积应用的直接原因与北方地区秋春冬季低温、秸秆不能充分腐烂、影响翌年幼苗生长有关。秸秆还田量有不同的试验结果,适宜的还田量应根据当地气候、还田方式、土壤肥力、施肥水平等多方面因素确定。辽宁省柳饶地区是由柳河和饶阳河冲积而成的平原,地域广阔,但风沙严重,地力下降,研究该地区玉米秸秆还田措施,做到既不影响玉米的生长发育和产量,又能合理利用资源、培肥地力,进而促进该地区农业的可持续发展。1材料和方法1.1盐、钾、总氮含量试验地点在辽宁省辽中县大黑乡。供试土壤为风沙性碳酸盐草甸土,碱解氮86.77mg/kg,速效磷31.25mg/kg,速效钾53.7mg/kg,有机质8.51g/kg,pH6.55。供试玉米品种为东单60。1.2秸秆粉碎还田试验试验设3个处理:化肥(CK)、化肥+半量秸秆还田、化肥+全量秸秆还田。①化肥(CK):基施磷酸二铵180kg/hm2、硫酸钾90kg/hm2,拔节期追施尿素300kg/hm2;②半量秸秆还田:在等量化肥的基础上,施入该地块所产全部秸秆的1/2(5332.5kg/hm2);③全量秸秆还田:在等量化肥的基础上,施入该地块所产全部秸秆(10665kg/hm2)。秸秆粉碎后翻埋混土还田。采用随机区组设计,3次重复,每小区12行,行长10m,行距60cm。4月26日播种,保苗为51100株/hm2,分别于拔节期(6月19日)、大喇叭口期(7月3日)、抽雄期(7月17日)、开花吐丝期(7月27日)、乳熟期(8月21日)取样测定,9月25日收获,小区测产,取样考种。间苗、定苗、中耕除草、病虫害防治等管理与生产田相同。1.3叶面积指数、叶绿素的测定株高、茎粗:株高为生理株高,茎粗为茎基底部周长,每小区测3株取平均值,3次重复。叶面积指数:冠层分析仪(LAI-2000,Li-CorInc,LincolnNE,USA),3次重复。叶绿素:丙酮乙醇(1∶1)混合液法,取相同叶位叶片,3次重复。产量与产量性状:每小区按梅花5点取10穗测定果穗性状,3次重复。2结果与分析2.1秸秆还田方式对植株生长的影响图1为3个不同生育时期玉米株高生长动态。大喇叭口期,半量秸秆还田处理与对照株高相近,但全量秸秆还田处理要低于对照(F=1.11,F<F0.05)。抽雄期,半量秸秆还田处理株高高于全量秸秆还田处理1.9%,而全量秸秆还田处理则与对照株高相近(F=2.13,F<F0.05)。至开花吐丝期,全量秸秆还田、半量秸秆还田处理分别高出对照2.4%、0.8%(F=1.74,F<F0.05),各时期3个处理均未达到显著差异水平。从图2可以看出,大喇叭口期,半量秸秆还田处理与全量秸秆还田处理的株高与茎粗比值相近,但都小于对照(F=1.42,F<F0.05)。抽雄期,半量秸秆还田处理其比值最高,其次为对照,全量秸秆还田处理最低(F=4.56,F<F0.05)。开花吐丝期,株高与茎粗的比值是对照(36.8)>半量秸秆还田(36.5)>全量秸秆还田(35.0)(F=0.32,F<F0.05),各时期3个处理均未达到显著差异水平。2.2抽雄期不同浓度图3为不同时期叶面积指数的变化情况。大喇叭口期,半量秸秆还田处理显著高于对照和全量秸秆还田处理,对照与全量秸秆还田处理相近(F=29.68,F>F0.01)。抽雄期,三者差异减小,但趋势不变(F=7.28,F>F0.05)。开花吐丝期,半量秸秆还田处理依然显著高于对照及全量秸秆还田处理,但此时全量秸秆还田处理已略大于对照(F=22.17,F>F0.01)。乳熟期半量秸秆还田处理依旧最高,与对照相比达到极显著差异水平,而此时全量秸秆还田也显著高于对照,而且也达到极显著差异水平(F=15.8,F>F0.01)。2.3大朗证据还田还田图4为不同生育时期玉米叶片叶绿素含量变化。从图中可以看出,拔节期,秸秆还田处理的叶绿素含量低于对照,但半量高于全量(F=14.76,F>F0.01)。大喇叭口期,半量秸秆还田最高,全量秸秆还田仍然低于对照(F=2.14,F<F0.05)。抽雄期半量秸秆还田仍然最高,但此时全量秸秆还田高于对照,与对照的叶绿素含量相比,半量秸秆还田处理提高了7.69%,全量秸秆还田也提高了0.89%(F=2.44,F<F0.05)。乳熟期,各处理叶绿素含量逐渐开始减少,呈现出秸秆还田高于对照,且全量略高于半量的趋势(F=0.5,F<F0.05)。2.4秸秆还田对穗粒数、轴重的影响各个处理的穗径、穗长、秃尖长、穗粒数、百粒重、穗轴重等结果如表2所示。半量秸秆还田处理的穗径大于对照,全量秸秆还田处理与对照相近。半量秸秆还田处理与全量秸秆还田处理的穗长值相近,均略高于对照。秃尖长与穗长的比值为秃尖率,各处理的秃尖率分别为0.156、0.154、0.164,可以看出对照秃尖率较高。三者穗粒数的差异不太明显。半量秸秆还田处理的百粒重略高一些。半量秸秆还田处理和全量秸秆还田处理的穗轴重均比对照略高。统计分析结果表明,各项指标处理间均未达到显著差异水平。从产量方面看,半量秸秆还田与对照相比达到显著差异水平,而全量秸秆还田则与对照产量相近(F=18.49,F>F0.01)。3秸秆还田对作物产量的影响(1)对照、半量秸秆还田处理、全量秸秆还田处理在大喇叭口期、抽雄期、开花吐丝期的株高变化趋势相近,都是不断增加,至开花吐丝期达最大值,生育前期对照株高略高,后期秸秆还田处理逐渐赶上。3个处理株高/茎基粗比值与株高变化相似,株高/茎基粗比值能在一定程度上反映作物植株抗倒伏能力,3个处理抗倒伏能力均随生育期增加。秸秆还田入土,使土壤中微生物争氮效应加剧,秸秆量越多,争氮越剧烈,作物生长受到影响也越明显,所以生长前期株高,对照>半量秸秆还田处理>全量秸秆还田处理。但由于配合施用常量化肥,而且后期随着氮素矿化量的增多状况会有所好转,所以秸秆还田处理长势逐渐好转。(2)在各个生育期,半量秸秆还田处理的LAI始终较高,而全量秸秆还田处理在大喇叭口期和抽雄期均低于对照,至开花吐丝期,全量秸秆还田处理则超过对照,3个处理均在开花吐丝期达最大值,且半量秸秆还田处理的LAI高于5,另两个处理的LAI也都接近5。由此得出,秸秆还田处理能提高作物的LAI,特别是在生长发育的后期。这主要是由于秸秆分解产生生理活性物质而起到有益的作用,使土壤条件得到改善,加上配施化肥,有机和无机肥料得到有机结合,因而促进了玉米的生长发育。(3)3个处理的叶绿素含量在整个生育进程中的变化趋势相似,大喇叭口期和抽雄期迅速增加,半量秸秆还田处理的增幅较大。在玉米生育前期半量还田处理叶绿素含量较高,全量则较低;而后期全量秸秆还田处理则高于半量秸秆还田和对照。有资料表明,随着还田秸秆量的增加,引起前期土壤微生物的争氮效应,致使在相同施氮水平下,全量还田处理作物前期氮素营养稍显不足,但是这种影响随着还田的时间推移,氮素矿化的逐步增多,全量还田处理逐渐好于半量,呈现较好的生长态势。(4)从产量及产量性状构成因素来看,半量秸秆(5332.5k