渭北旱地夏闲期秸秆还田和种植绿肥 - 省略 - 土壤水分 - 养分和冬小麦产量的影响 - 李富翠

第30卷第9期农业环境科学学报1865

图2秸秆还田和种植绿肥条件下土壤水分在0~300cm土壤剖面上的分布

Figure2Thedistributionofmoisturein0~300cmsoilprofilesunderstrawmulchingandplantinggreenmanuretreatments

kg·hm-2和8.8kg·hm-2，其中种植绿肥与对照处理差异显著。

由于小麦播种前氮素化肥施入和土壤有机氮矿化累积，从2009年9月播种期到2010年小麦开花期，土壤的硝态氮继续增加，对照、秸秆还田、种植绿肥、秸秆还田+种植绿肥4个处理0~300cm土层的硝态氮累积为164.6、131.2、99.5kg·hm-2和101.3kg·hm-2，较2009年小麦收获时分别高105.2、71.8、40.1kg·hm-2和41.9kg·hm-2，且硝态氮增加主要表现在0~60cm土层，增加值分别为64.2、24.4、33.7kg·hm-2和18.9kg·hm-2；开花期表层0~20cm秸秆还田、种植绿肥和秸秆还田+种植绿肥处理土壤硝态氮数量分别为52.4、61.0kg·hm-2和44.5kg·hm-2，较对照低36.7、28.1kg·hm-2和44.56kg·hm-2，差异达到显著水平。从开花到收获土壤硝态氮又明显减少，4个处理0~300cm土层硝态氮累积分别为120.0、125.4、146.8kg·hm-2和127.8kg·hm-2，较2009年小麦收获时增加60.6、66.0、87.4kg·hm-2和68.4kg·hm-2，且增加也主要出现在0~60cm土层，增加值分别为12.0、23.5、

39.8kg·hm-2和13.1kg·hm-2；收获期秸秆还田、种植

绿肥和秸秆还田+种植绿肥处理0~20cm表层土壤硝态氮数量分别为34.3、48.0kg·hm-2和36.3kg·hm-2，

18.4kg·hm-2和6.7kg·hm-2，单独种植较对照高4.7、

绿肥增加的最为明显，但差异不显著。

2.4秸秆还田和种植绿肥对冬小麦各时期0~300cm土层铵态氮的影响

不同时期的测定（图4）表明，与硝态氮相比，土壤铵态氮数量很低，各个时期0~300cm剖面的累积量仅介于14.6~48.9kg·hm-2之间，随土层深度增加也无明显变化。夏闲期间秸秆还田或种植绿肥对土壤铵态氮数量无显著影响，但随小麦生长期后延，土壤铵态氮数量有明显变化。与2009年6月收获期相比，经过夏季休闲0~300cm土层的铵态氮有所增加，对照、秸秆还田、种植绿肥和秸秆还田+种植绿肥处理的铵态氮分别为40.9、46.1、48.9kg·hm-2和47.6kg·hm-2，较6月份收获时增加了15.6、20.8、23.6kg·hm-2和22.3kg·hm-2。与对照相比，秸秆还田+种植绿肥处理表层0~20cm土壤铵态氮明显增加，提高了2.7kg·

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hm-2。到开花期，0~300cm土层铵态氮数量较播前降

低，对照、秸秆还田、种植绿肥和秸秆还田+种植绿肥处理0~300cm土层铵态氮数量分别为21.7、29.4、15.5kg·hm-2和37.8kg·hm-2，与播前相比降低了19.2、16.7、33.4kg·hm-2和9.8kg·hm-2。到冬小麦收获期，0~300cm土层铵态氮数量分别为14.6、23.3、16.5kg·hm-2和26.4kg·hm-2，不同处理间没有显著差异，与播前相比降低了26.3、22.8、32.4kg·hm-2和21.2kg·hm-2，与2009年小麦收获期相比对照、秸秆还田、种植绿肥降低了10.7、2.0kg·hm-2和8.8kg·hm-2，而秸秆还田+种植绿肥增加了1.1kg·hm-2，各处理间差异不显著。

2.5秸秆还田和种植绿肥对冬小麦各时期0~300cm土层有效磷的影响

各个时期的测定表明，土壤有效磷主要累积在0~60cm土层，随土层深度增加，有效磷数量逐渐减少，到60cm达最低，60~300cm土层，有效磷数量略有增加，但变化不明显。秸秆还田或种植绿肥可以提高表层0~20cm土壤有效磷数量，种植绿肥的效果更

为显著（图5）。在冬小麦播种前，经过夏闲，土壤有效磷比2009年收获后明显增加，对照、秸秆还田、种植

绿肥和秸秆还田+种植绿肥处理0~300cm总量分别为114.2、82.5、95.60kg·hm-2和74.4kg·hm-2，较2009年收获后分别增加了62.7、14.9、28.0kg·hm-2和6.8kg·hm-2，对照处理增加最为明显。到开花期，对照、秸秆还田、种植绿肥和秸秆还田+种植绿肥处理0~300cm总量分别为85.1、86.5、143.5kg·hm-2和77.7kg·hm-2，与播前相比，对照处理降低了29.1kg·hm-2，其他3个处理分别增加了4.0、47.9kg·hm-2和3.3kg·hm-2，有效磷的增加也主要表现在0~20cm表层土壤，秸秆还田、种植绿肥和秸秆还田+种植绿肥处理0~20cm有效磷数量分别为22.3、61.4kg·hm-2和19.6kg·hm-2，与对照相比分别提高了4.3、43.4kg·hm-2和1.6kg·hm-2，种植绿肥显著提高了表层土壤有效磷数量。到冬小麦收获期，对照、秸秆还田、种植绿肥和秸秆还田+种植绿肥处理0~300cm总量分别为77.3、113.5、122.7kg·hm-2和91.7kg·hm-2，与2009年小麦收获期相比，增加了9.7、45.9、55.1kg·hm-2和

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24.1kg·hm-2。秸秆还田和种植绿肥处理0~20cm土层有效磷数量分别为40.6kg·hm-2和52.6kg·hm-2，高出对照16.2kg·hm-2和24.4kg·hm-2；秸秆还田+种植绿肥处理0~20cm有效磷数量为23.6kg·hm-2，与对照相比无显著差异。

2.6秸秆还田和种植绿肥对冬小麦各时期0~300cm土层速效钾的影响

从各个时期的剖面分布看，在0~100cm土层，随土层深度增加迅速下降，100~240cm土层略有降低，240cm以下土层又逐渐增加。秸秆还田和种植绿肥对土壤速效钾数量也无显著影响（图6），但随小麦生长期变化，土壤速效钾数量有明显变化。与2009年收获时相比，在7—9月的夏季休闲期0~300cm土层速效钾数量明显增加，到播前对照、秸秆还田、种植绿肥和秸秆还田+种植绿肥处理分别为2779、2750、2803kg·hm-2和2724kg·hm-2，各处理较2009年收获分别增加273、244、297kg·hm-2和218kg·hm-2。从播种到冬小麦开花期，由于作物的吸收，0~300cm土层速效钾数量较播前降低。开花期对照、秸秆还田、

种植绿肥和秸秆还田+种植绿肥处理0~300cm土

层速效钾数量分别为2454、2576、2406kg·hm-2和2468kg·hm-2，比播前分别降低325、174、397kg·hm-2和256kg·hm-2。到冬小麦收获期，对照、秸秆还田、种植绿肥和秸秆还田+种植绿肥处理速效钾数量分别为2602、2518、2547kg·hm-2和2545kg·hm-2，各处理比播前分别降低177、232、256kg·hm-2和179kg·hm-2，与2009年收获期相比增加了96、12、41kg·hm-2和39kg·hm-2。

3讨论

3.1秸秆还田与作物产量和土壤养分

已有的研究结果表明，秸秆还田能够改善土壤的理化性状[7]，提高土壤的蓄水保水能力，麦田夏闲期秸秆覆盖的土壤蓄水量比不覆盖的多45.3mm[21]，同时能够培肥地力，在永寿夏闲地覆盖麦糠试验测定，0~30cm耕层土壤有机质和碱解氮、速效磷、速效钾含量，麦糠覆盖3a比不覆盖分别增加0.45%和8.8、0.6、10.5mg·kg-1[22]，因此能明显增加作物产量[9-10]，增产效

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果随着秸秆还田年数延续而增加[23]，是旱地农业增产

的一项重要技术措施[24]。但也有减产报道[18]。本试验结果表明，秸秆还田有提高籽粒产量和生物量的趋势，但差异不显著。秸秆还田能否使作物增产受很多因素的影响，有研究表明，秸秆覆盖增产幅度与降水有关[25]，干旱年份增产幅度较大，降水偏多有可能出现作物减产，同时还受秸秆还田量和秸秆还田年限的影响[23]。2009年夏闲期7—9月降水为289.2mm，较夏闲降雨平均值313mm相比降雨少了23.8mm，与平均值差异不大，算不上干旱年份，因此夏闲秸秆覆盖地表对土壤水分的保蓄作用不明显，播前0~300cm土壤贮水为516.1mm，较对照517.5mm低1.4mm。此外，本试验是秸秆还田后的第一年，还田量也较低，因此没有表现出明显的增产效果。本研究还表明，秸秆还田当年就有增加表层土壤硝态氮和有效磷数量的趋势，对铵态氮和速效钾数量没有影响。在冬小麦开花期，由于对照处理干物质量很低，为4994kg·hm-2，而秸秆还田、种植绿肥和秸秆还田+种植绿肥处理分别为6263、5779kg·hm-2和5840kg·

hm-2，导致对照处理土壤中残留的硝态氮数量显著高

于其他处理；收获期秸秆还田处理0~20cm土层硝态氮较对照增加4.7kg·hm-2，差异都没达到显著水平。开花期和收获期秸秆还田处理0~20cm土层有效磷数量分别提高4.3kg·hm-2和16.2kg·hm-2，差异也没达到显著水平。国内外的大量研究证明[26]，免耕留茬覆盖对土壤养分的影响非常显著。但这往往是多年覆盖后出现的现象，短期（1、2a或3、4a）的免耕覆盖还田对土壤养分产生的效果也可能没有长期覆盖明显。3.2种植绿肥与作物产量和土壤养分

绿肥是一种优质的有机肥料，对改良和培肥土壤具有重要的作用。夏闲期种植绿肥，能很好的覆盖地面，缓和暴风雨对土壤的直接侵蚀，减少水土肥的流失，改善生态环境[27]，绿肥翻压、分解后，将自身的氮、磷、钾等元素归还土壤，同时，由于绿肥和微生物之间的相互作用，对土壤的各种营养元素也产生较大的影响[28]。周开芳和何炎在遵义地区进行绿肥翻压试验结果表明[29]，绿肥翻压后能使土壤有机质和碱解氮、速效磷、速效钾分别提高0.07%和1.9、4.7、3.1mg·kg-1。