稻油两熟制下耕作方式与秸秆还田对作物生长和土壤特性的影响

摘要

为了探明耕作方式与秸秆还田对作物生长和土壤特性的影响，本试验以杂交水稻“内5优5399”，杂交油菜“油研817”为供试品种，于2016-2017年在贵州省遵义市绥阳县蒲场镇开展稻油复种两熟制下耕作方式与秸秆还田试验。试验采用两因素两水平的裂区设计，设秸秆还田（A）、耕作方式（B）两个因素，主区为A处理，有2种不同秸秆还田方式，分别为JH(秸秆还田)、JL（秸秆离田）；副区为B处理，水稻季有SF(翻耕)、SX(旋耕)两种耕作方式；油菜季有YF(翻耕)、YM(免耕)两种耕作方式。分别研究了水稻、油菜的群体质量特性以及土壤理化性质。试验结果表明： 1. 稻油两熟制下耕作方式和秸秆还田对杂交水稻生长特性的影响 耕作方式与秸秆还田处理下水稻实际产量差异不显著，但是无论秸秆是否还田，翻耕处理的水稻实际产量均大于旋耕处理，其中JH SF（11698.42 kg/hm2）>JH SX（11636.90 kg/hm2），JL SF（11624.64 kg/hm2）>JL SX（11475.11 kg/hm2），JH SF>JH SX>JL SF>JL SX，说明翻耕对提高水稻产量有一定效果；相同耕作方式下（翻耕或旋耕），前茬为油菜秸秆还田处理的水稻产量均大于秸秆离田处理，其中 SF JH（11698.42 kg/hm2）>SF JL（11624.64 kg/hm2），SX JH（11636.90 kg/hm2）>SX JL（11475.11 kg/hm2），SF JH>SX JH>SF JL>SX JL，说明前茬秸秆还田对后插作物产量产生一定积极效果。 在秸秆还田条件下，翻耕处理的有效穗数、每穗总粒数均比旋耕处理的高；在秸秆不还田条件下，翻耕处理的每穗总粒数、结实率和千粒重都大于水稻旋耕处理，最终使得翻耕处理的水稻实际产量均大于旋耕处理；从耕作方式可以看出，翻耕处理的水稻有效穗数、每穗总粒数、结实率和千粒重均大于旋耕处理，使得翻耕处理的水稻产量大于旋耕处理；在水稻生育前期，无论秸秆是否还田，翻耕处理的水稻净同化率均大于旋耕处理；在水稻生育后期，无论秸秆是否还田，翻耕处理的水稻作物生长率均大于旋耕处理；本试验中，随着水稻的生长发育，水稻干物质积累量也逐渐增大，其中在秸秆还田条件下，翻耕处理的水稻干物质积累量在拔节期、抽穗期和成熟期均大于旋耕处理；在秸秆不还田条件下，翻耕处理的水稻干物质积累量在成熟期时大于旋耕处理。在秸秆还田条件下，翻耕处理的水稻茎鞘物质输出率、茎鞘物质转换率、茎叶物质表观输出率和茎叶物质表观输出量均大于旋耕处理；随着水稻的生长发育，水稻养分吸收量（N、P、K）也逐渐增大，至成熟期达到最大，且耕作方式与秸秆还田处理下水稻各生育阶段（生育前期、生育中期和生育后期）的养分吸收量（N、P、K）差异不显著。 2. 稻油两熟制下耕作方式和秸秆还田对油菜生长特性的影响 无论前茬水稻秸秆是否还田，翻耕移栽油菜的大田实际产量都高于免耕移栽油菜：JH YF（3725.03 kg/hm2）>JH YM（3358.37 kg/hm2），JL YF（3522.77 kg/hm2）>JL YM（2484..23 kg/hm2），其中在秸秆离田时，翻耕处理（3522.77 kg/hm2）与免耕处理（2484.23 kg/hm2）的油菜大田实际产量差异达到显著水平，说明翻耕对提高油菜产量有一定效果。相同耕作方式下（翻耕或免耕），秸秆还田处理的油菜实际产量均高于秸秆离田处理：YF JH（3725.03 kg/hm2）>YF JL （3522.77 kg/hm2），YM JH（3358.37 kg/hm2）>YM JL（2484.23 kg/hm2），其中免耕处理间达到差异显著（YM JH显著大于YM JL），说明秸秆还田对油菜增产起到一定积极作用。 无论秸秆是否还田，翻耕移栽油菜的单株角果数、每角总粒数和千粒重均大于免耕移栽油菜；相同耕作方式下（翻耕或免耕），秸秆还田处理的油菜每角总粒数和千粒重均大于秸秆离田处理，其中YF JH处理的每角总粒数（16.73个）显著大于YF JL处理（14.55个）；无论前茬水稻秸秆是否还田，在油菜各生育时期，翻耕移栽油菜的叶面积指数、干物质积累量、吸氮量、吸磷量和吸钾量均大于免耕移栽油菜；随着油菜的生长发育，油菜养分吸收量（N、P、K）至成熟期达到最大；无论前茬水稻的秸秆是否还田，各生育期翻耕移栽油菜的养分吸收量（氮、磷、钾）均大于免耕移栽油菜。 本试验结果表明，无论前茬作物秸秆是否还田，翻耕移栽油菜的产量都大于免耕移栽油菜，本试验中 4 种油菜栽培模式综合效益表现为：秸秆还田+翻耕>秸秆离田+翻耕>秸秆还田+免耕>秸秆离田+免耕。需要指出的是，在农业实际生产中，劳动成本在不断提高，当地可结合自身实际选择合理的耕作方式配合秸秆还田来进行油菜生产，一方面可以节约资源，节本降耗，另外一方面还可以促进油菜优质高产，达到增产增收的双效益。 3. 稻油两熟制下耕作方式与秸秆还田对稻田土壤物理特性的影响 在本研究中，从3个土层的容重平均值来看，无论前茬油菜秸秆是否还田，翻耕处理的土壤容重在0-21cm平均小于旋耕处理，说明翻耕对降低土壤容重有一定效果，短期秸秆还田效果不明显；在 0-7cm 土层与 14-21cm 土层，秸秆还田处理下，翻耕处理的土壤总孔隙度、毛管孔隙度都显著大于旋耕处理，但是在秸秆离田处理下，翻耕处理与旋耕处理差异不显著，说明秸秆还田可以降低耕层土壤容重，增加土壤孔隙度；耕作方式与秸秆还田处理下3个土壤层的通气孔隙度差异不显著，但是在秸秆还田处理下，翻耕处理的土壤通气孔隙度均大于旋耕处理，说明翻耕对提高土壤通气孔隙度有一定效果，而短期秸秆还田对土壤的通气孔隙度影响小；在秸秆离田时，翻耕处理的3个土壤层土壤毛管持水量均显著大于旋耕处理，说明短期秸秆还田对土壤的毛管持水量影响小，而耕作方式对土壤毛管持水量影响较大。 4. 稻油两熟制下耕作方式与秸秆还田对稻田土壤化学特性的影响 本研究表明，耕作方式与秸秆还田处理下 0-7cm 土层、7-14cm 土层和14-21cm土层的土壤速效磷、速效氮、全氮、速效钾、土壤阳离子交换量、土壤交换性钙和交换性镁差异不显著。在本研究中，在0-7cm土层和7-14cm土层，无论秸秆是否还田，翻耕处理的土壤有机质含量均显著大于旋耕处理，其中在两种耕作方式下，秸秆还田处理0-21cm土层的有机质均大于秸秆离田处理，但是差异不显著。在0-7cm土层，无论秸秆是否还田，翻耕处理的土壤全磷均大于旋耕处理；在3个土壤层中，无论秸秆是否还田，翻耕处理的土壤全氮含量在各层均大于旋耕处理，其中秸秆离田时，翻耕处理0-7cm土层和7-14cm土层的全氮显著大于旋耕处理；在0-7cm土层，无论秸秆是否还田，翻耕处理的土壤全钾含量大于旋耕处理，其中秸秆还田时达到显著水平；在7-14cm土层，无论秸秆是否还田，翻耕处理的土壤速效氮含量大于旋耕处理；在14-21cm土层，无论秸秆是否还田，翻耕处理的土壤速效磷含量大于旋耕处理；在14-21cm土层，相同耕作方式下，秸秆还田处理的土壤速效钾显著大于秸秆离田处理。

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