劉文國，趙 強，楊艷美

(1.楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西楊凌 712100；2.甘肅省鎮(zhèn)原縣農(nóng)技中心，甘肅鎮(zhèn)原 744500)

我國黃土高原地區(qū)土壤水分和養(yǎng)分是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的限制因子，直接影響土壤肥力和作物產(chǎn)量，因此，該地區(qū)土壤水分的科學(xué)合理利用更加重要[1]。農(nóng)業(yè)措施中，覆膜是高效利用自然降水的一項重要途徑[2]，覆膜能使膜內(nèi)土壤溫度在較長時間保持穩(wěn)定，并且增溫[3]。覆膜還有集水功能[4]，不同覆膜方式土壤水分分配和保持功能不同，其中壟溝種植是一項重要模式，目前該技術(shù)在多種植物上均有研究[5-7]，旱地玉米上也已推廣地膜覆蓋[8]，但各地使用的覆膜模式各異[9]，不同覆膜模式會影響土壤理化性狀，對產(chǎn)量也有一定的影響[10]。秸稈還田技術(shù)已被各地所推廣[11-13]，在秸稈還田過程中，腐熟劑的應(yīng)用已受到廣泛關(guān)注，但腐熟劑的種類很多[14-17]，不同腐熟劑的功能差異較大，各地在使用過程中，選擇合適的腐熟劑有一定的難度。因此，筆者依據(jù)當(dāng)?shù)爻Ｒ妿追N覆膜方式和市場在售的腐熟劑，研究了秸稈還田后，不同覆膜方式和腐熟劑對土壤理化性質(zhì)和玉米產(chǎn)量的影響，以期探索不同秸稈腐熟劑在不同覆膜模式下的使用效果，篩選出適宜該地氣候條件和耕作制度的秸稈腐熟劑，找到適宜的玉米覆膜栽培方式，并為深入研究覆膜方式對土壤肥力的影響提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1試驗地概況試驗安排在鎮(zhèn)原縣新城鄉(xiāng)郭溝圈村3戶家庭的承包地中。試驗地選擇在典型黃土高原平坦的源面上，土層深厚，海拔1 450～1 460 m，是暖溫帶半干旱內(nèi)陸型氣候，年均氣溫8 ℃，年降水量540 mm，60%集中于7—9月，年蒸發(fā)量 1 384 mm。供試土壤為黑壚土，田間持水量22.5%，耕作層質(zhì)地中壤，土壤肥力狀況：pH 7.5，有機質(zhì)10.51 g/kg，全氮0.67 g/kg，堿解氮76.8 mg/kg，全磷0.59 g/kg,速效磷14.6 mg/kg,全鉀16.2 g/kg,速效鉀136 mg/kg。

1.2試驗材料覆用地膜規(guī)格為寬140 cm，厚0.01 mm(慶陽市合水地膜公司生產(chǎn))，試驗用腐熟劑1為北京京圃園生物工程有限公司生產(chǎn)的京圃園牌產(chǎn)品，腐熟劑2為上海聯(lián)業(yè)生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，玉米品種為先玉335。秸稈采用當(dāng)年收獲的玉米秸稈。秸稈還田量為22 500 kg/hm2(濕重或者鮮重)。秸稈用鍘刀或機械粉碎為 5 cm左右，然后按照設(shè)計的重量均勻鋪設(shè)在地面，撒施尿素300 kg/hm2、腐熟劑30 kg/hm2。然后深耕翻埋。秸稈翻埋后整理小區(qū)的邊界，然后起壟覆蓋(秋覆膜)。第2年春天進行播種。

1.3試驗設(shè)計采取裂區(qū)設(shè)計，主因素為A，即不同覆膜方式，設(shè)置2個水平：全膜雙壟溝播栽培(A1)、全膜覆蓋1年2用(A2)。副因素為B，設(shè)置4個水平：秸稈不還田(B1)、秸稈還田(B2)、秸稈還田+腐熟劑1(B3)、秸稈還田+腐熟劑2(B4)。全方案共8個處理。重復(fù)3次，主區(qū)面積200 m2，裂區(qū)面積50 m2。全膜雙壟溝播栽培方法：帶寬1.2 m，每帶起底寬0.4 m、高0.15～0.20 m的小壟和底寬0.8 m、高0.10～0.15 m的大壟，2壟中間為播種溝，每個播種溝對應(yīng)一大一小2個集雨壟面。選用1.4 m寬的地膜，邊起壟邊覆膜，膜與膜間不留空隙，相接處用土壓住地膜，每隔2 m壓土腰帶，并在壟溝內(nèi)按株距打孔集雨蓄水。每小區(qū)種玉米5帶10行，按株距0.35 m在壟溝“品”字型點種[18]。第2年揭膜翻耕栽培。

全膜覆蓋1年2用方法：全地面平鋪覆膜栽培，帶寬1.2 m，每帶選用1.4 m寬的地膜平鋪覆膜，膜與膜間不留空隙，在相接處用土壓住地膜，每隔2 m壓一土腰帶。每小區(qū)種玉米5帶10行，按大行距0.8 m、小行距0.4 m、株距0.35 m在膜面“品”字型點種。第2年不揭膜免耕栽培。

1.4土壤樣品采集秋季玉米收獲后采集土樣，每個小區(qū)采15個樣點，采用“S”形隨機布點采樣，采樣深度為0～20 cm，所有樣點采來的土樣混合均勻后，以4分法處理取一個土樣，裝塑料袋編號備用。

1.5測定項目與方法土壤樣品實驗室風(fēng)干后，研磨過20目和60目篩備用。采用pHS-3CT酸度計測定土壤pH[19]；采用開氏法測定土壤全氮；采用碳酸鈉熔融法測定全磷；采用氫氧化鈉灼燒法測定土壤全鉀；采用重鉻酸鉀外加熱法測定土壤有機質(zhì)[20]；采用環(huán)刀法測定土壤容重[21]；采用0.5 mol/L碳酸氫鈉浸提、鉬銻抗比色法測定土壤速效磷[22]；采用火焰光度計法測定速效鉀[23-24]。

玉米成熟后及時進行田間測產(chǎn)，各小區(qū)單收單打，計算產(chǎn)量。

1.6數(shù)據(jù)分析所有計算均用Excel(2003)和DPS(7.05)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析軟件[25]完成，其中方差分析和多重比較均采用DPS操作完成，多重比較選擇Duncan法。

2 結(jié)果與分析

2.1土壤指標(biāo)及玉米產(chǎn)量的方差分析把土壤各種指標(biāo)和玉米產(chǎn)量整理后，用DPS統(tǒng)計分析軟件進行裂區(qū)設(shè)計方差分析，將各指標(biāo)的方差分析表略去平方和、自由度、方差部分，剩余部分匯總為表1、2，并進行F檢驗。由表1、2可以看出，對于主因素A，速效鉀差異達顯著水平，玉米產(chǎn)量差異達極顯著水平，其他各指標(biāo)主因素差異均未達顯著水平，這說明主因素A即不同覆膜方式僅對土壤速效鉀和玉米產(chǎn)量產(chǎn)生影響，而對土壤中的其他各指標(biāo)如有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、有效磷、容重、pH等無影響，因此對于主因素A，僅進行速效鉀和玉米產(chǎn)量的多重比較。而對于副因素B，除土壤pH差異不顯著外，其他各土壤指標(biāo)及玉米產(chǎn)量的差異均達極顯著水平，說明副因素B會對土壤中各種指標(biāo)的含量產(chǎn)生極大影響，因此需對副因素B處理下各指標(biāo)進行多重比較，由于pH差異不顯著，因此可以認為，副因素對土壤pH無影響。A和B主副2因素的交互效應(yīng)，僅速效鉀達顯著水平，其他指標(biāo)的主副因素交互效應(yīng)均未達顯著水平。因此需對速效鉀的交互效應(yīng)進行多重比較。

表1 多種土壤指標(biāo)方差分析(F檢驗)

注：*表示達0.05顯著水平，**表示達0.01顯著水平

Note:* stands for significant level at 0.05 level;** stand for significant level at 0.01 level

表2 多種土壤指標(biāo)及玉米產(chǎn)量方差分析(F檢驗)

注：*表示達0.05顯著水平，**表示達0.01顯著水平。

Note:* stands for significant level at 0.05 level;** stand for significant level at 0.01 level

2.2主因素對土壤速效鉀含量的影響由表3可知，主處理A1與主處理A22種模式差異顯著，說明2種覆膜方式使用1年后，土壤速效鉀含量差異顯著，以全膜雙壟溝播栽培方式速效鉀含量較高，如果為了提高土壤速效鉀含量，可以提倡在此地區(qū)推廣這種栽培方式。

2.3主因素對玉米產(chǎn)量的影響由表3可知，主處理A1玉米平均產(chǎn)量為10 578 kg/hm2，主處理A2玉米平均產(chǎn)量為9 207 kg/hm2，差異達極顯著水平，說明對于玉米產(chǎn)量，以全膜雙壟溝播栽培方式最佳，是值得推廣的栽培方式。

2.4副因素對土壤有機質(zhì)含量的影響由表4可知，對于副因素B，B4和B3之間土壤有機質(zhì)平均含量差異不顯著，但均與B2、B1差異極顯著，說明2種腐熟劑在秸稈還田后，對土壤有機質(zhì)影響相近，但均比不使用腐熟劑含量高，且達極顯著水平。B1與B2之間差異極顯著，說明秸稈還田比不還田對土壤有機質(zhì)有極顯著提高。由此可知，為了提高土壤有機質(zhì)含量，有必要推廣秸稈還田+腐熟劑模式。

表3不同主處理對于土壤速效鉀含量和玉米產(chǎn)量的影響

Table3Effectsofdifferentmaintreatmentsonsoilavailablepotassiumcontentandmaizeyield

主處理AMain treatment A速效鉀含量 Available potassium content ∥mg/kg玉米產(chǎn)量 Maize yieldkg/hm2A1221.3 aA10 578 aAA2208.7 bA9 207 bB

注：同列不同小寫字母表示不同主處理間差異顯著(P<0.05)；不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)

Note：Different lowercases in the same column stand for significant differences between different main treatments at 0.05 level；different capital letters stand for significant differences at 0.01 level

2.5副因素對土壤全氮含量的影響由表4可知，副處理B2、B3、B4之間差異不顯著，但均與B1間差異達極顯著水平。說明秸稈還田后，使用腐熟劑處理對土壤全氮不產(chǎn)生影響，且2種腐熟劑之間差異不顯著，但秸稈還田比不還田對土壤全氮影響較大，達極顯著水平，可以極顯著提高土壤全氮含量，如B4比B1增加0.14 g/kg，增加率為18.2%。

表4 不同副處理對土壤養(yǎng)分含量的影響

注：同列不同小寫字母表示不同副處理間差異顯著(P<0.05)；不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)

Note：Different lowercases in the same column stand for significant differences between different main treatments at 0.05 level；different capital letters stand for significant differences at 0.01 level

2.6副因素對土壤全磷和速效磷含量的影響由表4可知，副處理B3、B4間土壤全磷、速效磷含量差異不顯著，但均與B2差異顯著，全磷達極顯著水平，說明秸稈還田后，2種腐熟劑對土壤磷影響相近，但均比不使用腐熟劑能顯著提高土壤中磷含量，如B3比B2全磷增加了0.07 g/kg，增加率為7.1%，速效磷增加了2.16 mg/kg，增加率為7.8%。B2與B1之間土壤磷含量差異達極顯著水平，其中全磷增加了0.19 g/kg，增加率為24%，速效磷增加了4.04 mg/kg，增加率為17.2%，說明秸稈還田能極顯著提高土壤全磷和速效磷含量。

2.7副因素對土壤全鉀含量的影響由表4可知，副處理B3、B4之間全鉀含量差異不顯著，但均與B2之間差異極顯著，說明2種腐熟劑對土壤全鉀含量影響相近，生產(chǎn)中采用2種腐熟劑均可，但在秸稈還田中使用腐熟劑比不使用腐熟劑能極顯著提高土壤全鉀含量，如B4比B2增加了2.25 g/kg，增加率為11.4%。B2與B1之間差異極顯著，B2比B1增加了2.42 g/kg，增加率為14%。說明秸稈還田比不還田能極顯著提高土壤全鉀含量。因此，如果為了提高土壤全鉀含量，生產(chǎn)中可以采用秸稈還田加腐熟劑模式。

2.8副因素對土壤速效鉀含量的影響由表4可知，副處理B4、B3、B2速效鉀含量差異不顯著，說明腐熟劑對土壤速效鉀含量無影響，但均與秸稈不還田的B1之間差異達極顯著水平，如B2比B1增加了51.1 mg/kg，增加率為29.4%。說明秸稈還田能極顯著提高土壤速效鉀含量。

副因素B在所有指標(biāo)中，僅土壤速效鉀與主因素A的交互效應(yīng)即AxB達顯著水平，主因素下各副處理土壤速效鉀含量見表5。由表5可知，對于主處理1和主處理2，副處理B4、B3、B2之間差異不顯著，但均與B1之間差異顯著。說明2種覆膜方式下，腐熟劑對土壤速效鉀含量無影響，但秸稈還田比不還田能顯著提高土壤速效鉀含量。在主處理1全膜雙壟溝播栽培下，腐熟劑1優(yōu)于腐熟劑2，而在主處理2全膜覆蓋一年兩用下，剛好相反，腐熟劑2優(yōu)于腐熟劑1。其原因可能是2種腐熟劑所用菌種對覆膜環(huán)境的適應(yīng)程度不同所致。

表5土壤速效鉀在主因素下各副處理多重比較

Table5Multiplecomparisonofsoilavailablepotassiumbetweendifferentdeputytreatmentsundermainfactors(Duncanmethod) mg/kg

注：同列不同小寫字母表示同一主處理不同副處理間差異顯著(P<0.05)

Note：Different lowercases in the same column stand for significant differences between different deputy treatments in the same main treatment 0.05 level

2.9副因素對土壤容重的影響由表6可知，副處理B1與B2、B3、B4之間土壤容重差異達極顯著水平，且B1最大，如B2比B1減少了0.05 g/cm3，減少率為4.2%。副處理B2、B3、B4之間差異不顯著。說明秸稈還田可以極顯著降低土壤容重，秸稈還田中使用腐熟劑對土壤容重?zé)o影響。

2.10副因素對玉米產(chǎn)量的影響由表6可知，副處理B4、B3、B2之間玉米產(chǎn)量差異不顯著，說明使用腐熟劑對玉米產(chǎn)量無影響，2種腐熟劑對玉米產(chǎn)量影響較小，可以忽略。但均與B1之間差異達極顯著水平。說明秸稈還田可極顯著提高玉米產(chǎn)量。

表6不同副處理對土壤容重和玉米產(chǎn)量的影響

Table6Effectsofdifferentdeputytreatmentsonsoilbulkdensityandmaizeyield

副處理BDeputy treatments B土壤容重Soil bulk density∥g/cm2玉米產(chǎn)量Maize yield∥kg/hm2B11.24 aA9 547.5 bBB21.19 bB9 934.5 aAB31.19 bB10 012.5 aAB41.18 bB10 077.0 aA

注：同列不同小寫字母表示不同副處理間差異顯著(P<0.05)

Note：Different lowercases in the same column stand for significant differences between different deputy treatments at 0.05 level

3 結(jié)論與討論

3.1覆膜方式對土壤理化性狀和玉米產(chǎn)量的影響馮佰利等[26]闡述了覆膜可以增溫保墑、抗旱抑草、協(xié)調(diào)土壤耕作層的水、熱、氣、養(yǎng)分和改善土壤理化性狀；曹昌明等[27]進行了玉米地膜覆蓋與露地直播比較試驗，結(jié)果表明，增產(chǎn)顯著；劉文國等[28]研究了不同覆膜方式對土壤水分的影響，結(jié)果表明地膜覆蓋能提高作物產(chǎn)量和降低土壤水分損耗，黨占平等[29]研究了旱地不同覆蓋模式增溫效應(yīng)，指出平覆地膜栽培和壟溝栽培能夠有效提高旱地冬小麥全生育期積溫和越冬期前的土壤溫度，表層土壤增溫幅度最大，隨著土壤深度增加增溫幅度逐漸減少。因此，覆膜方式也會影響土壤性質(zhì)。該研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2種覆膜方式土壤速效鉀含量差異顯著，玉米產(chǎn)量差異極顯著，以全膜雙壟溝播栽培模式較佳，但2種覆膜方式之間土壤其他指標(biāo)如土壤有機質(zhì)、全氮、全磷、速效磷、全鉀含量差異不顯著，土壤容重差異不顯著。說明不同覆膜方式也會引起土壤部分性質(zhì)產(chǎn)生差異，但產(chǎn)量有較大差異，筆者以為，兩者都為覆膜條件，栽培技術(shù)的微小變化引起土壤微域變化，對土壤養(yǎng)分變化影響較小，但對旱地土壤水分利用影響較大，這是不同覆膜方式影響玉米產(chǎn)量有較大差異的原因。

3.2覆膜條件下秸稈還田對土壤理化性狀與玉米產(chǎn)量的影響秸稈還田已被作為一項重要的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施進行研究和推廣[30]。徐瑩瑩等[31]研究了秸稈不同還田方式對土壤物理性狀、玉米產(chǎn)量以及經(jīng)濟效益的影響，結(jié)果表明，與對照相比，秸稈還田使土壤容重下降了3.24%～5.76%；孔隙度增加4.08%～5.89%；土壤含水率增加6.43%～10.86%。產(chǎn)量提高，使凈收益分別增加12.60%和 15.09%。該研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在覆膜條件下，秸稈還田比不還田能夠極顯著提高土壤有機質(zhì)、全氮、全磷、有效磷、全鉀、速效鉀含量，降低土壤容重、提高玉米產(chǎn)量，但對土壤pH影響不大。

3.3腐熟劑對土壤理化性狀和玉米產(chǎn)量的影響為了促進還田后的秸稈轉(zhuǎn)化速率，目前主要采取了向秸稈中加入一定數(shù)量的腐熟劑，但腐熟劑對土壤中養(yǎng)分和性質(zhì)的影響還有待進一步研究，該研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，秸稈還田后，使用腐熟劑比不使用腐熟劑對土壤有機質(zhì)、全磷、速效磷、全鉀含量顯著提高，但對土壤全氮、速效鉀、容重、玉米產(chǎn)量、pH無影響。該試驗中，2種腐熟劑之間土壤各種指標(biāo)、玉米產(chǎn)量差異不顯著。因此，生產(chǎn)中2種腐熟劑均可使用。

結(jié)合該試驗結(jié)果，在該地區(qū)建議推廣秸稈還田后使用腐熟劑，并推薦全膜雙壟溝播栽培模式。