劉 洋滕云鵬董 智蔡廣興董 俊張曉鵬楊志會(huì)鄧林軍侯志研

(1.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院耕作栽培研究所/遼寧省旱地保護(hù)性耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 遼寧 沈陽 110161； 2. 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，遼寧 沈陽 110866； 3. 遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營養(yǎng)與環(huán)境資源研究所， 遼寧 沈陽110161； 3.阜蒙縣現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，遼寧 阜新 123100； 4. 阜蒙縣大固本鎮(zhèn)農(nóng)機(jī)農(nóng)科服務(wù)中心，遼寧 阜新 123121 )

遼西是遼寧春玉米區(qū)的主產(chǎn)區(qū)，玉米播種面積及比例、商品率均居遼寧省前列。 遼西地區(qū)近年來玉米單產(chǎn)低水平徘徊，耕層土壤肥力及保水性能持續(xù)低下，春旱發(fā)生的頻率高，受災(zāi)面積大。 傳統(tǒng)種植秸稈處理方式造成秸稈資源浪費(fèi)，耕層土壤也越來越淺[1～3]。 國內(nèi)外學(xué)者對(duì)玉米秸稈還田技術(shù)進(jìn)行了大量的研究[4～8]，秸稈還田可顯著提升土壤有機(jī)質(zhì)含量，對(duì)土壤理化性狀具有顯著的改善作用，促進(jìn)土壤顆粒團(tuán)聚，明顯增強(qiáng)土壤的蓄墑保肥能力，保障玉米豐產(chǎn)高產(chǎn)的可持續(xù)性。

遼寧地區(qū)秸稈還田一般采用根茬旋耕還田、全量或部分秸稈翻耕及覆蓋還田等方式。 本研究基于規(guī)模機(jī)械化定位試驗(yàn)，采用全機(jī)械化作業(yè)方式，評(píng)價(jià)玉米連作下秸稈全量還田對(duì)玉米產(chǎn)量、水肥利用的影響，為遼西地區(qū)秸稈還田生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)于2018 ～2019 年，在遼寧省阜蒙縣大固本鎮(zhèn)即遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大固本玉米綜合試驗(yàn)示范田(42°15′58″N，122°13′24″E)進(jìn)行。 試驗(yàn)田為玉米連作區(qū)，該區(qū)域無霜期135 ～165 d，有效積溫 2 900 ～3 400 ℃ ，5 ～9 月份日照時(shí)數(shù)1250 h 左右。 供試土壤為褐土，試驗(yàn)前0 ～20 cm 土壤有機(jī)質(zhì)12.1 g/kg、堿解氮67.3 mg/kg、速效磷25.1 mg/kg、速效鉀108.9 mg/kg。 試驗(yàn)地2018 年和2019年玉米生育期內(nèi)降雨量分別為201.9、507.2 mm (表1)。

表 1 試驗(yàn)地玉米生育期降雨量 (mm)

1. 2 材料與設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)3 個(gè)處理，傳統(tǒng)種植(RT)，該處理秋收后秸稈全部離田，春季旋耕(旋耕深度為15 cm)，旋耕后鎮(zhèn)壓不起壟，播種方式為溝播，溝深約8 cm，玉米種植在溝內(nèi)，玉米拔節(jié)期中耕培壟，玉米種植條帶中耕為壟臺(tái)。 秸稈翻耕還田(PTS)，該處理秋收時(shí)秸稈全部粉碎還田，11 月中旬采用秸稈打稈機(jī)對(duì)已粉碎秸稈進(jìn)行再次粉碎，然后采用翻轉(zhuǎn)犁進(jìn)行翻耕作業(yè)，翻耕深度為30 cm，耕后3 ～5 d進(jìn)行旋耕作業(yè)，旋耕的同時(shí)進(jìn)行輕鎮(zhèn)壓，來年春季進(jìn)行頂凌鎮(zhèn)壓，采用免耕播種機(jī)平播種植，拔節(jié)期中耕追肥。 秸稈翻耕還田+氮素配施(PTSN)，該處理秋收時(shí)秸稈全部粉碎還田，秸稈二次粉碎前在秸稈上均勻撒施尿素，施用量為75 kg/hm2，其它操作同與PTS 處理。

試驗(yàn)采用大區(qū)設(shè)計(jì)，不設(shè)重復(fù)，每個(gè)處理40 壟，壟長700 m。 種植壟距50 cm。 玉米種植密度 6 萬株/hm2，總施肥水平，N-P2O5-K2O=252-114-114 kg/hm2；磷肥、鉀肥全部做底肥，氮肥總量45%做底肥，其它為拔節(jié)期追施。試驗(yàn)各處理田間管理一致，5 月中旬播種，10 月上旬收獲。

1. 3 調(diào)查項(xiàng)目

出苗率、株高、葉面積指數(shù)、產(chǎn)量、水分利用效率、氮肥偏生產(chǎn)力及肥料生產(chǎn)效率。 試驗(yàn)區(qū)2018 年遭遇嚴(yán)峻干旱，玉米基本絕產(chǎn)，本研究只分析2019 年正常年份試驗(yàn)結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2. 1 秸稈翻耕還田對(duì)葉面積指數(shù)的影響

不同栽培方式對(duì)玉米葉面積指數(shù)的影響見表2。 結(jié)果表明，不同栽培方式玉米LAI 均隨生育進(jìn)程而增加，到開花期達(dá)到最大，然后開始下降，到成熟期各處理均有所降低。 秸稈還田處理在苗期對(duì)玉米LAI 影響較小，拔節(jié)期秸稈還田處理和秸稈還田配施氮肥處理均顯著提高了LAI，較傳統(tǒng)種植分別增加16. 8%和32. 2%，自拔節(jié)至玉米成熟，秸稈還田處理較傳統(tǒng)種植均顯著提高玉米的LAI。 秸稈還田處理和秸稈還田配施氮肥處理在拔節(jié)期玉米的LAI 較苗期分別增加2.09 倍和2.37 倍，傳統(tǒng)種植處理增加1.80 倍；在灌漿期，秸稈還田處理和秸稈還田配施氮肥處理玉米的LAI 較開花期分別降低55. 4%和44.9%，傳統(tǒng)種植處理降低57.4%。 從玉米LAI 角度可以得出，秸稈還田處理前期可以快速促進(jìn)玉米生長，而后期可以保證玉米的持綠性，進(jìn)而提高光合作用的效率[9，10]，其中秸稈還田配施氮肥處理效果更好。

2. 2 秸稈翻耕還田對(duì)玉米株高、穗位、莖粗的影響

玉米生長數(shù)據(jù)分析表明，秸稈還田對(duì)株高有一定的影響，秸稈還田和秸稈還田配施氮肥處理分別比傳統(tǒng)種植株高提高10. 0%和11. 7%，玉米的穗位高分別較傳統(tǒng)種植提高4. 6%和10. 2%，莖粗分別較傳統(tǒng)種植增加4.7%和9.6%(表3)。

2. 3 秸稈翻耕還田對(duì)玉米產(chǎn)量及水分利用效率的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，秸稈還田處理和秸稈還田配施氮肥處理的玉米產(chǎn)量分別較傳統(tǒng)種植增產(chǎn)11. 0%和21. 0%；秸稈還田配施氮肥的水分利用效率最高，較傳統(tǒng)種植的水分利用效率提高20.5%(表4)。 秸稈翻耕還田在遼西地區(qū)有利于增加玉米產(chǎn)量，提高土壤水分利用效率[11～13]，配施氮肥后玉米增產(chǎn)提效作用更加顯著。

2. 4 秸稈翻耕還田對(duì)氮肥偏生產(chǎn)力及肥料生產(chǎn)效率的影響

結(jié)果表明，秸稈還田處理提高了氮肥的偏生產(chǎn)力及化肥生產(chǎn)效率，秸稈還田和秸稈還田配施氮肥處理的氮肥偏生產(chǎn)力分別較傳統(tǒng)種植提高11.0%和6.4%，化肥生產(chǎn)效率分別提高11.0%和12.9%(表5)。 秸稈還田配施氮肥處理雖然氮素利用效率較低，但顯著提高了化肥的生產(chǎn)效率[10]。

表 2 不同處理對(duì)玉米葉面積指數(shù)的影響

表 3 不同處理對(duì)玉米株高、穗位、莖粗的影響

表 4 不同處理對(duì)產(chǎn)量及水分利用效率的影響

表 5 不同處理對(duì)氮肥偏生產(chǎn)力及化肥生產(chǎn)效率的影響

2. 5 不同耕種方式經(jīng)濟(jì)效益比較分析

秸稈還田處理增加了秸稈粉碎及土壤翻耕作業(yè)成本，秸稈還田處理和秸稈還田配施氮肥處理分別較傳統(tǒng)種植增加種植成本1200 元/hm2和1 350 元/hm2。 2019年玉米收購價(jià)為1.70 元/kg，秸稈還田處理和秸稈還田配施氮肥處理較傳統(tǒng)種植每hm2分別增收1 825 元和3 491元，扣除增加的種植成本，兩種秸稈還田處理分別較傳統(tǒng)種植增收625 元/hm2和2 141 元/hm2。 綜合認(rèn)為，在遼西半干旱地區(qū)秸稈還田在正常年份可達(dá)到增產(chǎn)、增收、增效的目的，并實(shí)現(xiàn)了育土豐產(chǎn)機(jī)械化栽培。

3 結(jié)論與討論

研究表明，玉米秸稈還田模式玉米葉面積指數(shù)、產(chǎn)量、土壤水分利用效率及綜合收益等指標(biāo)均高于傳統(tǒng)種植方式，配施氮肥處理的豐產(chǎn)、增收效果更加顯著，全程機(jī)械化秸稈翻耕還田實(shí)現(xiàn)了玉米規(guī)模機(jī)械化豐產(chǎn)、增效及保育土壤的多重目標(biāo)，可以在遼西半干旱地區(qū)(風(fēng)蝕沙化區(qū)除外)大面積推廣應(yīng)用。

玉米秸稈翻耕還田具有育土培肥、深化耕層的效應(yīng)，同時(shí)提高了土壤保墑能力，與傳統(tǒng)種植相比豐產(chǎn)、增收效用顯著[10～13]。 對(duì)于遼西半干旱地區(qū)，以春旱為首的季節(jié)性干旱是玉米生產(chǎn)的重要限制因子，全生育期積溫完全滿足當(dāng)前主推玉米品種生長發(fā)育的要求。 采用秋季整地的方式，不影響春季正常播種還能保蓄秋冬降雨，玉米出苗整齊，操作簡便，達(dá)到了水肥高效利用的目的。 玉米秸稈翻耕還田雖然增加了秸稈二次粉碎和深翻作業(yè)環(huán)節(jié)，但經(jīng)濟(jì)效益更高，農(nóng)民更容易接受，利于規(guī)?；茝V。