麦玉复种体系下秸秆还田与施氮对作物水氮利用及产量的效应研究

摘要

[目的]探究陕西关中地区麦玉复种体系下作物生产过程对秸秆还田与氮肥合理配施的响应,为实现当地粮食作物增产及资源高效利用提供理论依据.[方法]本研究于2011年10月至2016年10月,在陕西杨凌地区设置连续5年的定位试验.采用二因素裂区设计,主区为秸秆还田,设秸秆还田(S)和秸秆不还田(S0)2个水平;副区为施氮量,设常规施氮(F1)、减量施氮(F0.8)、不施氮(F0)3个水平,对冬小麦与夏玉米籽粒产量及水肥利用状况进行测定分析.[结果]秸秆还田与施氮及二者交互作用对麦玉两作物产量及其构成因素、水肥利用效率等方面有显著或极显著影响.秸秆还田较不还田处理显著提高土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量,分别达6％—14％、8％—34％、3％—5％、3％—10％;同时显著提高麦玉播种前及收获后0—100 cm土层的储水量,播种前及收获后5季均值分别增加5％—11％、12％—15％(麦)和4％—9％、11％—17％(玉).与不施氮处理相比,施氮显著提高土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量;并显著提高了秸秆还田水平下麦玉播前及收后土壤储水量.在产量和水氮利用方面,秸秆还田较不还田处理分别显著提高了2012—20164季冬小麦和5季夏玉米产量,其中,冬小麦每年依次提高4％—6％、5％—10％、7％—10％、8％—12％,夏玉米依次为1％—2％、3％—6％、4％—7％、5％—8％、3％—7％;秸秆还田显著提高麦玉水分利用率WUE,5季均值分别增加4％—7％(麦)和8％—11％(玉);并显著提高2012—20164季麦玉氮肥偏生产力PEPN、2012—20164季冬小麦和5季夏玉米农学利用率AEN.施氮较不施氮处理显著提高麦玉产量,且均以F1处理最高,冬小麦F1处理在两秸秆还田水平下分别较F0处理显著增产30％—38％(S)和29％—33％(S0),夏玉米为21％—25％(S)和19％—22％(S0);施氮显著提高了两作物WUE,S0水平下F1处理WUE均值最高,S水平下F0.8处理WUE均值最高;F0.8较F1处理在5季中均显著提高作物PEPN和AEN,5季均值最高的SF0.8处理较最低的S0F1处理分别增加31％和30％(麦)、30％和31％(玉).经济效益方面,秸秆还田较不还田处理提高了麦玉净收益均值,分别为808—1258元(麦)和733—1212元(玉);施氮较不施氮处理提高两作物净收益,施氮处理中以F0.8处理获得收益最大.麦玉5年净收益均呈现出SF0.8>SF1>S0F0.8>S0F1>SF0>S0F0的趋势,其中SF0.8处理下净收益均值较CK分别增加3052元(麦)和2145元(玉).[结论]长期秸秆还田配减量施氮在保证冬小麦及夏玉米维持较高产量的情况下,显著改善作物水肥利用情况.综合考虑作物产量、水肥利用效率及经济效益,不同处理间以秸秆全量还田配施减量氮肥处理效果最优.