耕作方式與秸稈還田對土壤肥力的影響
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摘要 [目的]探討不同耕作方式與秸稈還田對土壤肥力影響。[方法]利用揚州大學連續定位的稻麥兩熟保護性耕作試驗平臺為主要技術，試驗共設置6個處理（連續免耕秸稈覆蓋、輪耕1、輪耕2、翻耕秸稈全量還田、少耕秸稈半量還田、翻耕秸稈不還田）。[結果]秸稈還田，特別是翻耕秸稈全量還田（CTS）有助于提高土壤耕層有機質的含量，但土壤有機質含量受秸稈還田量的多少和翻耕程度影響不大。與其他處理相比，少耕（MTS）和翻耕秸稈還田（CTS）處理均能提高土壤全氮含量。[結論]連續免耕秸稈覆蓋處理顯著提高了土壤表層的堿解氮、速效磷、速效鉀含量。一定程度的秸稈還田也有助于土壤養分的提高。
關鍵詞 耕作方式;秸稈還田;土壤肥力;影響
中圖分類號 S158文獻標識碼 A
文章編號 0517-6611（2019）10-0064-03
Abstract [Objective] The research aimed to explore the effects of different tillage methods and straw returning on soil fertility.[Method]Using Yangzhou University’s continuously positioned rice and wheat twocrop conservation tillage test platform as the main technology，the experiment set up six treatments （notillage and straw mulching，rotation tillage 1，rotation tillage 2，convention tillage and full straw returning，minimum tillage and half straw returning and the convention tillage）.[Result]The straw returning to the field，especially the convention tillage and convention tillage and full straw returning （CTS），could improve the organic matter content of the soil，but the soil organic matter content was affected by the straw returning amount.The amount and the degree of tillage had little effect.Compared with other treatments，both minimum tillage （MTS） and tillage and straw returning （CTS） treatment could increase soil total nitrogen content.[Conclusion]Continuous notill straw mulching treatment significantly increased the content of alkali nitrogen，available phosphorus and available potassium in the soil surface.A certain degree of straw returning also contributes to the improvement of soil nutrients.
Key words Tillage methods;Straw returning;Soil fertility;Effect
保護性耕作最早起源于美國20世紀30年代，至今已有80多年的歷史[1]。美國保護性耕作信息中心將秸稈殘茬覆蓋至少30% 的耕作方式稱為保護性耕作，如免耕、帶狀耕作、覆蓋耕作等[2]，對界定保護性耕作提出了一個量化指標。2002 年，我國農業部將保護性耕作定義為盡可能地對農田減少耕作，只要保證種子發芽，并將農作物秸稈及殘茬覆蓋地表，以減少風蝕、水蝕的侵害，提高土壤和抗旱能力的一項先進的農業耕作技術[3]。隨著研究的不斷深入，其內涵也在不斷更新，目前綜合國內外的研究認為保護性耕作是能保護土壤結構，改善耕地環境，將經濟、生態、社會協同發展，利用少免耕、適當密植及改造技術的較完善的可持續農業技術配套措施[4]。
作物秸稈是指農作物收獲后殘留的不能食用的莖葉等副產品，含有豐富的氮、磷、鉀及微量元素，能彌補磷鉀化肥的不足[5]。對農業生產具有很大的利用價值[6-7]。作物秸稈的高效利用成為發展可持續農業的重要方向。我國是農業大國，秸稈資源豐富，隨著農業主產區大量過剩的秸稈資源問題日趨突出，近幾年來受到了政府的關注及重視[8]。伴隨著作物產量的提高，秸稈量也在不斷地增加，據調查，2000年全國秸稈資源總量為5.541億t[9]，2009年秸稈資源量達8.2億t[10]，但利用率卻不高，如何有效利用秸稈資源，杜絕環境污染成了一個問題。而秸稈還田是解決秸稈浪費的重要措施之一[6]，大量研究均表明，秸稈還田能改善土壤物理性狀、增加土壤肥力、提高作物產量，因此推廣秸稈還田技術[11]、優化還田方式具有重要的現實意義。
土壤耕作的目的是為作物提供一個良好的生長環境并較好地維持農田的生產力，近幾年來以免耕為主要措施的保護性耕作大受歡迎。目前，關于免耕與秸稈還田對土壤質量的影響研究較多，結果也大同小異，但對土壤肥力還缺乏長期定位試驗和一套總體的評價體系[12-15]，為此，筆者選擇揚州大學試驗田（稻麥兩熟區）進行連續定位試驗，目的是進一步說明免耕與秸稈還田對土壤肥力的影響，從而進一步推廣正確的免耕與秸稈還田技術，為促進該區域生態農業的發展提供理論參考。 1 材料與方法
1.1 供試土壤理化性質
該試驗在揚州大學試驗田進行，試驗田土壤為砂壤土，有機質17.66 g/kg、全氮1.07 g/kg、堿解氮80.6 mg/kg、速效磷22.6 mg/kg、速效鉀95.5 mg/kg;采用稻麥兩熟的種植制度。
1.2 試驗設計
試驗采用隨機區組試驗，共設置6個處理（表1），3次重復，分布在18個小區，每個小區面積為50 m2，每個小區間筑埂隔離。
1.3 測定方法及內容
在2016—2017年，稻后和麥后按5點取樣法取0～7、7～14、14～21 cm 3層土壤，風干后測定土壤有機質、全氮和速效氮磷鉀含量。用半微量開氏法測定土壤全氮;用重鉻酸鉀-外加熱法測定土壤有機質;用堿解擴散法測定土壤堿解氮;用NaHCO3法測定土壤速效磷的含量;用NH4OAc浸提-火焰光度計法測定土壤速效鉀的含量。
1.4 數據處理
數據結果用EXCEL進行記錄和匯總，用SPSS數據分析工具獲取試驗所得數據的方差分析。
2 結果與分析
2.1 對土壤有機質的影響
土壤有機質是土壤的重要組成部分，也是衡量土壤肥力的重要指標之一，對土壤水肥氣熱、物理性狀上也有著重要影響。在水稻收獲后和小麥收獲后對不同處理的土壤有機質含量進行測定，土壤有機質含量在耕層之間有一定差異性，中上層有機質含量較高，各處理土壤有機質含量隨耕層不斷降低，其中NTS處理有機質含量主要富集于耕作上層（0～7 cm），CT處理和RT1處理在土壤上層（0～7 cm）顯著低于其他處理，其中CT與CTS、MTS差異顯著。翻耕處理（CTS、MTS）以及輪耕處理（RT1、RT2）在土壤底層（14～21 cm）的有機質含量較免耕處理（NTS）略高。其原因可能是因為免耕沒有人為地對土壤進行翻動，施用的肥料及植物殘渣很少地進入底層土壤，而翻耕可以使土肥融合，下層有機物質進入較多。秸稈還田處理（NTS、RT1、RT2、CTS、MTS）的有機質含量均高于無秸稈還田處理（CT）。
2.2 對土壤全氮的影響
由表3可見，各處理土層全氮含量變化趨勢基本與有機質一致。NTS處理下土壤全氮含量主要集中于土壤表層（0～14 cm），且呈明顯的層次性分布。翻耕條件下，土壤全氮含量均以CT處理較低，但差異不顯著，說明秸稈還田能提高土壤全氮含量。秸稈還田處理下，翻耕（CTS、MTS）以及輪耕處理（RT1、RT2）上下層全氮含量差距較小，分布比較均勻，原因是翻耕過程中來回交替了上下層土壤，后期施用的肥料可以更好地溶入土層。CTS處理在中下層（7～21 cm）土壤全氮含量略小于MTS處理。綜上所述，相較于其他處理，少耕（CTS）和翻耕秸稈還田處理（MTS）均能提高土壤全氮含量，連續免耕影響全耕層土壤全氮含量的提高。
2.3 對土壤速效養分的影響
2.3.1 對土壤堿解氮的影響。
由表4可知，各處理土壤堿解氮含量均隨耕層的加深而降低。土壤上層（0～7 cm）CT處理下堿解氮含量最低，NTS處理最大。下層（14～21 cm）土壤堿解氮含量在NTS處理下最低，進一步說明免耕條件下土壤養分存在于土壤表面，不利于土肥相融。稻后輪耕（RT1）及翻耕處理（CTS、MTS）在7～21 cm土層中堿解氮含量大于NTS處理和CT處理，說明適當的輪耕或翻耕以及秸稈還田能夠提高堿解氮含量。水稻收后堿解氮含量都低于麥后，其原因可能是水稻吸收氮素較多，而小麥相對較少。
2.3.2 對土壤速效磷的影響。
土壤速效磷含量的結果表明（表5），水稻收后連續免耕秸稈覆蓋還田（NTS）與CT中下層速效磷含量較低，但各處理的速效磷在土壤上層沒有顯著差異;小麥收后CTS和MTS處理中下土層（7～21 cm）的速效磷含量顯著高于CT處理，耕作表層各處理間沒有明顯的差異。各處理不同層次之間基本上呈下降趨勢，但翻耕處理下降幅度不大，各處理耕層間差異幅度也較小。因此，在土壤速效磷方面，適當翻耕和輪耕及秸稈還田可提高速效磷含量。
2.3.3 對土壤速效鉀的影響。
在水稻收后和小麥收后對土壤速效鉀含量進行測定，結果發現（表6），速效鉀含量在免耕處理（NTS）下，在土層0～7 cm處有明顯的富集現象，各層次之間有較大差異，中下層速效鉀含量僅高于CT處理。無論是水稻收獲后還是小麥收獲后， CT處理下土壤速效磷含量均最低，這也進一步地說明秸稈還田都能增加耕層土壤中的速效鉀含量。
3 小結與討論
經過多年連續定位試驗發現，連續免耕秸稈還田處理中下層緊實度高，會對土壤有機質、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀產生富集于表層土壤的影響，提高了土壤上層養分含量。
而在翻耕或輪耕條件下，秸稈還田可以最大程度地提高土壤中營養元素的含量。連續免耕（NTS）、輪耕（RT1、RT2）和翻（少）耕秸稈還田處理（CTS、MTS）的土壤有機質含量，無論在稻后還是麥后都維持在較高水平，較CT相比有很大程度的提高。在連續翻（少）耕的條件下，不同的秸稈還田量對土壤有機質、全氮、堿解氮的影響不大，而秸稈半量還田處理有利于速效磷、速效鉀含量的提高。
正確的耕作方式可以使土地利用趨于合理，從而提高土壤肥力。長期使用單一的耕作方式容易惡化土壤理化性質，流失土壤養分，不利于作物產量提高。適當地轉變不同的耕作方式能節省成本，提高土壤養分含量。但如何將耕作方式與秸稈還田措施具體化以及如何與肥料結合利用，使其發揮最佳效果，仍需要做進一步更深層次的研究。
參考文獻
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