秸秆还田不同年限对土壤生化性状及玉米生长发育的影响研究

为进一步提高土壤肥力,协调土壤-作物-产量三者之间的“和谐”关系,为东北春玉米区开展秸秆还田提供理论基础,本研究设置了玉米秸秆未还田、还田两年、还田三年和还田四年4个处理,于玉米拔节期、吐丝期、灌浆期及乳熟期测定了玉米光合生理、基础生理代谢、玉米群体质量及土壤理化性质,探讨了秸秆还田的生态效益与经济效益,其主要研究结果如下:1.秸秆还田可显著影响土壤生化性状。秸秆还田可以使土壤脲酶活性、土壤蔗糖酶活性、土壤有机质含量分别平均高出未还田处理3.3%、2.6%、4.3%,可以使土壤脲酶活性、土壤蔗糖酶活性、土壤有机质含量、土壤微生物数量在玉米生育期内下降幅度减小。2.秸秆还田可显著提高玉米的光合速率。在秸秆还田条件下,玉米叶片的叶绿素含量较高,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性较高,且随着还田年限增加,叶片光合速率有升高的趋势,特别是还田三年、四年后,优势更突出,还田处理的光合速率平均比未还田处理高9.2%,且对乳熟期的影响更显著。3.秸秆还田可显著提高玉米的基础生理代谢水平,且对乳熟期的影响更显著。拔节期、吐丝期、灌浆期还田处理玉米叶片可溶性蛋白含量、还原糖含量、硝酸还原酶活性及蔗糖合成酶活性均高于未还田处理,分别平均高出未还田7.7%、13.8%、8.9%、8.8%,随着还田年限的增加,差异更显著,秸秆还田处理有利于玉米的基础生理代谢更高效的进行,为玉米产量的提高奠定基础。乳熟期还田处理玉米叶片可溶性蛋白含量、硝酸还原酶活性总体仍高于未还田处理,分别高出25%、15.8%,还原糖含量、蔗糖合成酶活性总体低于未还田处理,分别低于未还田15.5%、4.3%,秸秆还田条件下还原糖更易转移到果穗在蔗糖合成酶的催化作用下合成蔗糖以供果穗干物质的积累。4.秸秆还田不能显著改变玉米出苗率、穗位高及成熟期玉米株高和穗位叶叶面积,秸秆还田的短期效应并没有改变玉米品种本身的生理特质。5.秸秆还田可以显著提高玉米的穗粒数、百粒重,穗粒数还田处理平均增加51粒,提高9.4%,百粒重平均增加1.56g,提高4.3%。秸秆还田可以降低秃尖长度,平均降低0.037cm,秸秆还田对玉米的增产效果主要为提高穗粒数,增加百粒重,降低秃尖长,而对穗长没有显著影响。穗粒数、百粒重和穗长对产量的影响顺序为穗粒数﹥百粒重﹥穗长。还田条件下玉米增产优势明显,秸秆还田四年玉米产量最高,达11673kg/hm2,未还田玉米产量最低,为10359 kg/hm2,还田处理玉米产量均高于未还田处理,分别高出还田三年、还田两年、未还田3.92%、9.06%、12.61%。