麦秸还田方式对川中丘陵紫土物理性状、碳库及玉米生长的影响

随着我国农业科技的不断发展以及生态环保意识的不断提高,农作物秸秆合理再利用已成为我国高效可持续性农业的重要内容,秸秆还田增加土壤有机质含量,配合适宜的耕作方式能显著降低土壤体积质量,改善土壤通气状况,提高土壤团聚体稳定性、改善作物生长环境,从而提高机播玉米播种质量、幼苗素,达到作物高产的目的。本试验于2015年3月至2016年8月在四川省德阳市中江县合兴乡新建村进行,采用两因素随机区组试验设计,设置秸秆还田旋耕(RTS)、秸秆还田免耕(NTS)、秸秆不还田旋耕(RT)、秸秆不还田免耕(NT)4个处理,研究秸秆还田与耕作方式对机播玉米土壤物理性状、播种质量、碳库管理、干物质积累分配及产量的影响。为明确川中丘陵地区小麦-玉米两熟种植模式下机播玉米生产适宜的还田方式与耕作方式,从而改善土壤瘠薄、粘性过大等问题,提高耕层土壤播种条件、播种质量,以期提高玉米播种产量。主要研究结果如下:1秸秆还田方式对土壤物理性状的影响秸秆还田能够显著降低土壤容重,增加土壤毛管孔隙度。与秸秆不还田相比,秸杆还田显著增加了拔节期0—10 cm 土层土壤毛管孔隙度和免耕处理0—10 cm全生育时期土壤含水量。耕作方式显著提高土壤毛管孔隙度,显著降低土壤容重。麦秸还田条件下,旋耕较免耕0—10 cm 土壤容重降低7.5%～12.7%。本试验得出,旋耕秸秆还田更加有效地减小土壤容重,增加毛管孔隙度。2秸秆还田方式对机播玉米播种质量、幼苗素质的影响秸秆还田降低了机播玉米播种质量和幼苗素质。与免耕相比,旋耕处理出苗率提高20%,幼苗长度、叶面积、整齐度分别提高24.6%、33.1%、132.8%。秸杆还田条件下,旋耕处理较免耕处理出苗率增加50%。玉米出苗率与0—10 cm 土壤含水量显著正相关,播种均匀度、幼苗整齐度均与0—10 cm 土壤容重呈显著负相关。说明秸杆还田下旋耕处理改善了土壤结构,增加了土壤含水量,更有利于川中丘陵区小麦-夏玉米种植模式机播玉米质量和幼苗素质的提高。3秸秆还田方式对土壤碳库的影响秸秆还田提高了土壤有机碳含量,2016年玉米成熟期0—10 cm和10—20 cm有机碳免耕还田较免耕不还田分别提高了 21.9%、1.6%,旋耕还田较旋耕不还田分别提高了 23.1%、15.9%。与秸秆不还田相比,2015年玉米成熟期秸秆还田0—10cm和10—20 cm 土壤活性有机炭含量分别提高了 40.5%、17.5%,2016年则分别提高了 70.0%、16.0%。秸秆还田能提高土壤碳库活度(A)、活度指数(AI)、碳库指数(CPI)和碳库管理指数(CPMI)。免耕处理提高了土壤碳库活度、活度指数和碳库管理指数,与旋耕处理相比,免耕处理0—10 cm和10—20 cm 土层碳库活度指数分别提高了 15.7%、28.9%,碳库管理指数分别提高了 12.5%、46.6%。4秸秆还田方式对玉米生长和产量的影响秸秆还田与耕作方式对玉米生长和产量均有显著影响。2015年成熟期旋耕秸秆还田处理产量为5538.1 kg/hm2,2016年旋耕还田处理产量提高了 2143.74 kg/hm2。2016年旋耕还田较免耕还田玉米株高、茎粗升高了 9.92%、6.92%;旋耕较免耕升高了 16.77%、8.47%。秸秆还田处理(RTS、NTS)较秸秆不还田处理(RT、NT)干物质积累量高4.5%～24.35%,2016年玉米成熟期,雌穗干物重占总干物重的48%～58%,其中旋耕秸秆还田处理穗干物质重百分比最高,达到58%,其它处理分别表现为:旋耕还田>免耕还田>旋耕不还田>免耕不还田。秸秆还田处理显著降低了秃尖长,提高了玉米穗长、穗粗、穗粒数、百粒重和产量。秸秆还田较秸秆不还田穗长平均增加1.2 cm;突尖长平均降低0.5 cm,百粒重增加8%,最终产量增加4.2%。与免耕处理相比,旋耕处理穗长增加了 0.9 cm,秃尖长平均降低了 0.6 cm,百粒重增加了 6.9%,最终产量增加了 5.6%。各处理间旋耕秸秆还田处理产量最高。