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小麦秸秆还田避免了秸秆焚烧导致的环境污染和资源浪费的问题,同时秸秆还田后在土壤中经过矿质化和腐殖化逐渐分解,可以改善土壤理化性质,增加土壤的养分含量,提高作物的产量。本研究通过大田定位试验,采用小麦秸秆覆盖还田和翻埋还田2种还田方式,5种还田量研究小麦秸秆还田对土壤理化性质、土壤养分和水稻生长发育的影响,以期筛选出适合本地的秸秆还田方式和适宜的还田量,为小麦秸秆还田提供理论依据和技术支持。主要研究结果如下:
(1)秸秆还田方式与还田量对土壤理化性质的影响
小麦秸秆覆盖还田和翻埋还田均能降低土壤的容重。随着还田量的增加,土壤容重呈现下降趋势,土壤的孔隙度呈现增加趋势;两种还田方式在相同的还田量下覆盖还田的土壤容重低于翻埋还田,在还田量达到3000kg/hm2及以上时还田方式对容重的影响差异显著。秸秆还田方式对土壤孔隙度和毛管孔隙度的影响差异显著。覆盖还田处理的土壤孔隙度和毛管孔隙度均要高于翻埋还田,两者的总体趋势与容重变化一致。秸秆覆盖还田和翻埋还田都降低了土壤的pH。随着还田量的增加,土壤pH值呈下降趋势,秸秆还田方式对pH值影响显著,相同还田量的处理中秸秆覆盖还田方式下的pH值均小于秸秆翻埋还田。秸秆还田方式对土壤电导率的影响差异显著,土壤电导率随着还田量的增加而增加,各还田量之间差异显著。相同还田量下,秸秆翻埋还田的电导率高于覆盖还田。
(2)秸秆还田方式与还田量对土壤养分的影响
相对于不还田处理,小麦秸秆覆盖还田和翻埋还田处理均能提高土壤养分(全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾和土壤有机质)的含量,秸秆还田对土壤的全氮、全磷、速效氮、速效磷和速效钾含量影响差异显著,对于全钾和有机质含量影响差异不显著。小麦秸秆还田对土壤养分的影响受秸秆还田量的影响,随着秸秆还田量的增加,土壤养分总体呈快速增加一缓慢增加的曲线,其中1000kg/hm2,2000kg/hm2,3000kg/hm2三种还田量处理时土壤养分含量增长速度较快,当秸秆还田量达到4000kg/hm2,5000kg/hm2时,土壤养分增长速度变慢。在秸秆覆盖还田中,当还田量达到3000kg/hm2时,随着还田量的增加,各处理之间全氮、全磷、速效氮、速效磷和速效钾含量差异不显著;秸秆翻埋还田中,当还田量达到4000kg/hm2时,随着还田量的增加,各处理之间全氮、全磷和速效氮含量差异不显著。秸秆还田方式也会影响土壤养分含量。在较低还田量(1000kg/hm2和2000kg/hm2)时,秸秆翻埋还田对土壤养分的影响整体要高于覆盖还田;当秸秆还田量达到3000kg/hm2时,秸秆覆盖还田对土壤养分的影响要高于翻埋还田。秸秆还田方式对土壤养分的影响差异较大。速效磷在还田量为4000kg/hm2和5000kg/hm2时两种还田方式差异显著,土壤速效钾含量在还田量5000kg/hm2时差异显著。其他指标在各个还田量之间表现差异不显著。
(3)秸秆还田方式与还田量对水稻生长及产量的影响
秸秆还田抑制水稻前期生长,促进了水稻中后期的生长。小麦秸秆覆盖还田和秸秆翻埋还田条件下移栽的水稻幼苗根系活力显著下降;移栽后10d和20d的叶片SPAD值降低;移栽期干物质积累量显著下降,水稻茎蘖数减少,进而导致高峰苗减少;秸秆还田增加了水稻穗分化期、抽穗期和成熟期的干物质积累。表明秸秆还田抑制水稻前期生长,促进了水稻中后期的生长。在水稻的拔节期和抽穗期,两种还田方式下SPAD值均以还田量3000kg/hm2最高。秸秆翻埋还田在同一生育期相同还田量处理的SPAD在移栽后10d、20d、拔节期和抽穗期均要低于秸秆覆盖还田。在水稻的穗分化期、抽穗期和成熟期,随着还田量的增加,两种秸秆还田方式下的水稻干物质积累量均呈现上升趋势。在还田量为3000kg/hm2时,秸秆覆盖还田和秸秆翻埋还田的干物质积累量在成熟期均达到最大值,分别为79.8g/株和77.2g/株,两者差异显著。小麦秸秆覆盖还田和翻埋还田均能增加水稻的产量。随着小麦秸秆还田量的增加。水稻的有效穗数、每穗粒数和结实率显著增加,在还田量为3000kg/hm2时,两种还田模式下均获得了最高产量,其中秸秆覆盖还田产量为11860kg/hm2,秸秆翻埋还田为11470kg/hm2,其有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重均达到了最大值。
综上,小麦秸秆覆盖还田和翻埋还田均能改善土壤的理化性质,提高土壤的养分含量,提高水稻产量。小麦秸秆的最适宜还田量为3000kg/hm2,对于水稻生长而言小麦秸秆覆盖还田要优于翻埋还田。
(1)秸秆还田方式与还田量对土壤理化性质的影响
小麦秸秆覆盖还田和翻埋还田均能降低土壤的容重。随着还田量的增加,土壤容重呈现下降趋势,土壤的孔隙度呈现增加趋势;两种还田方式在相同的还田量下覆盖还田的土壤容重低于翻埋还田,在还田量达到3000kg/hm2及以上时还田方式对容重的影响差异显著。秸秆还田方式对土壤孔隙度和毛管孔隙度的影响差异显著。覆盖还田处理的土壤孔隙度和毛管孔隙度均要高于翻埋还田,两者的总体趋势与容重变化一致。秸秆覆盖还田和翻埋还田都降低了土壤的pH。随着还田量的增加,土壤pH值呈下降趋势,秸秆还田方式对pH值影响显著,相同还田量的处理中秸秆覆盖还田方式下的pH值均小于秸秆翻埋还田。秸秆还田方式对土壤电导率的影响差异显著,土壤电导率随着还田量的增加而增加,各还田量之间差异显著。相同还田量下,秸秆翻埋还田的电导率高于覆盖还田。
(2)秸秆还田方式与还田量对土壤养分的影响
相对于不还田处理,小麦秸秆覆盖还田和翻埋还田处理均能提高土壤养分(全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾和土壤有机质)的含量,秸秆还田对土壤的全氮、全磷、速效氮、速效磷和速效钾含量影响差异显著,对于全钾和有机质含量影响差异不显著。小麦秸秆还田对土壤养分的影响受秸秆还田量的影响,随着秸秆还田量的增加,土壤养分总体呈快速增加一缓慢增加的曲线,其中1000kg/hm2,2000kg/hm2,3000kg/hm2三种还田量处理时土壤养分含量增长速度较快,当秸秆还田量达到4000kg/hm2,5000kg/hm2时,土壤养分增长速度变慢。在秸秆覆盖还田中,当还田量达到3000kg/hm2时,随着还田量的增加,各处理之间全氮、全磷、速效氮、速效磷和速效钾含量差异不显著;秸秆翻埋还田中,当还田量达到4000kg/hm2时,随着还田量的增加,各处理之间全氮、全磷和速效氮含量差异不显著。秸秆还田方式也会影响土壤养分含量。在较低还田量(1000kg/hm2和2000kg/hm2)时,秸秆翻埋还田对土壤养分的影响整体要高于覆盖还田;当秸秆还田量达到3000kg/hm2时,秸秆覆盖还田对土壤养分的影响要高于翻埋还田。秸秆还田方式对土壤养分的影响差异较大。速效磷在还田量为4000kg/hm2和5000kg/hm2时两种还田方式差异显著,土壤速效钾含量在还田量5000kg/hm2时差异显著。其他指标在各个还田量之间表现差异不显著。
(3)秸秆还田方式与还田量对水稻生长及产量的影响
秸秆还田抑制水稻前期生长,促进了水稻中后期的生长。小麦秸秆覆盖还田和秸秆翻埋还田条件下移栽的水稻幼苗根系活力显著下降;移栽后10d和20d的叶片SPAD值降低;移栽期干物质积累量显著下降,水稻茎蘖数减少,进而导致高峰苗减少;秸秆还田增加了水稻穗分化期、抽穗期和成熟期的干物质积累。表明秸秆还田抑制水稻前期生长,促进了水稻中后期的生长。在水稻的拔节期和抽穗期,两种还田方式下SPAD值均以还田量3000kg/hm2最高。秸秆翻埋还田在同一生育期相同还田量处理的SPAD在移栽后10d、20d、拔节期和抽穗期均要低于秸秆覆盖还田。在水稻的穗分化期、抽穗期和成熟期,随着还田量的增加,两种秸秆还田方式下的水稻干物质积累量均呈现上升趋势。在还田量为3000kg/hm2时,秸秆覆盖还田和秸秆翻埋还田的干物质积累量在成熟期均达到最大值,分别为79.8g/株和77.2g/株,两者差异显著。小麦秸秆覆盖还田和翻埋还田均能增加水稻的产量。随着小麦秸秆还田量的增加。水稻的有效穗数、每穗粒数和结实率显著增加,在还田量为3000kg/hm2时,两种还田模式下均获得了最高产量,其中秸秆覆盖还田产量为11860kg/hm2,秸秆翻埋还田为11470kg/hm2,其有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重均达到了最大值。
综上,小麦秸秆覆盖还田和翻埋还田均能改善土壤的理化性质,提高土壤的养分含量,提高水稻产量。小麦秸秆的最适宜还田量为3000kg/hm2,对于水稻生长而言小麦秸秆覆盖还田要优于翻埋还田。