摘要:
本文通过研究不同施肥处理以及不同比例的秸秆还田对麦田土壤养分的变化特征，为小麦种植提供科学建议。结果表明，不同秸秆还田处理下对土壤全氮含量影响不大。相比CK，NPKS处理在0~20 cm土层有效磷增加了7.4 mg/kg，20~40 cm土层增加了1.2 mg/kg，40~60 cm土层的有效磷含量为15.8 mg/kg，较CK增加8.3 mg/kg。速效钾在0~20 cm和40~60 cm土层厚度的含量较CK增加55.7 mg/kg、22.9 mg/kg，但差异并不显著。说明秸秆全量还田与化肥配施(NPKS)有助于土壤养分的积累。
Abstract:
This paper has provided scientific advice for wheat cultivation by studying the change character-istics of different fertilization treatments and different proportions of straw returning to the soil nutrients in wheat fields. The results showed that the different treatments of returning straw to the field had little effect on the total nitrogen content of the soil. Compared with CK, NPKS treatment has an increase of 7.4 mg/kg in the 0 - 20 cm soil layer, 1.2 mg/kg in the 20 - 40 cm soil layer, and 15.8 mg/kg in the 40 - 60 cm soil layer. CK increased by 8.3 mg/kg. The content of available potassium in 0 - 20 cm and 40 - 60 cm soil layer thickness increased by 55.7 mg/kg and 22.9 mg/kg compared with CK, but the difference was not significant. It shows that the full return of straw and the combined application of chemical fertilizers (NPKS) can help the accumulation of soil nutrients.
1. 引言
农作物秸秆是一种营养元素相对比较全面的可再生有机资源，含有丰富的碳和作物生长所需要的氮、磷、钾等营养元素 [1]。秸秆还田既可以增加作物产量、提高土壤有机质含量、培肥地力和维持土壤持久生产力，又有利于土壤结构的改良 [2]。目前农村又存在大量秸秆堆积，轻化肥重有机肥的现象，而且农业生产中易受人类活动的影响，如耕作方式、有机肥或化学肥料的施用、种植制度、轮作方式、机械作业和秸秆还田等 [3] [4] [5]。
长期的人类活动致使土壤理化性状发生变化，影响了大团聚体与微团聚体之间的转化和再分布，进而影响土壤结构稳定性和抗侵蚀能力 [6] [7]。化肥磷肥、钾肥施到一定水平时，还会降低土壤中菌根真菌的丰度和密度，显著改变了丛枝菌根真菌的群落组成结构；但施用有机肥可提高土壤碳酸钙含量 [8]。
因此，本文针对我国渭北旱塬地区小麦种植模式，研究不同秸秆还田比例对土壤理化性状的影响，为农田秸秆合理利用提供科学依据。
2. 试验方案
2.1. 研究区概况
试验地位于陕西省土地工程研究院富平中试基地，年平均气温13℃，年降水量约550 mm，集中在6~9月，属暖温带半湿润偏旱季风气候，农业生产以旱作农业为主。供试土壤为黄土母质发育的塿土，土体深厚，质地疏松，蓄水、保肥能力强。
2.2. 试验设计
试验预计于2018年小麦季(10月中旬)开始，采用冬小麦–夏玉米一年两熟耕作制。小麦以小偃22为主，布设试验前进行了三季作物匀地。试验为随机区组排列，小区面积为30 m2 (5 m × 6 m)，试验共设8个处理，具体处理见表1。试验区种植冬小麦，播量为225 kg/hm2，小麦生育期间通常浇水3次(越冬前、返青、灌浆期各1次)，其它栽培管理措施同参照当地大田。
Table 1. Treatment settings for different proportions of straw returning to the field
表1. 不同秸秆还田比例处理设置
2.3. 样品采集与测定
小麦收获时用环刀(内径10 cm)采取0~20、20~40、40~60 cm土层的原状土样，每个小区采集3个样点，然后混合成1个样品，装入硬质盒中，运输过程中尽量避免对土样的扰动，以免破坏土壤结构。将采集回来的原状土样在室内沿土壤自然缝隙把大土块用手轻轻掰成10 mm左右的小土块，混匀在阴凉处风干并剔除其中的石块和植物根系。风干待测。
土壤养分测定时，土壤全氮采用开氏定氮法；有效磷采用钼锑钪比色法；速效钾采用火焰光度法测定。
2.4. 数据分析
采用Microsoft Excel 2010软件进行数据整理和绘制图表，采用SPSS 18.0统计软件对数据进行单因素方差分析(One-ways ANOVA)，显著性水平设为0.05。
3. 结果与分析
表2中，不同秸秆还田对土壤全氮的变化不同。土壤全氮含量处于0.6~0.8之间，各处理的全氮含量普遍偏低，秸秆还田后0~20 cm土层变化不明显，相比CK，秸秆还田处理并未增加20~40 cm和40~60 cm土壤的全氮含量，反而NPK处理的全氮含量最高，20~60 cm土层含量均为0.8 g/kg，且相比其他处理差异显著。说明无机氮磷钾化肥配置有利于土壤N的增加。各处理的土壤有效磷含量变化差异不显著，NPKS处理0~20 cm土层的有效磷含量最高，为13.3 mg/kg，其次是S处理，10.6 mg/kg，相比CK分别增加了7.4 mg/kg、4.7 mg/kg，20~40 cm土层的有效磷NP和NPKS处理的含量最高，相比CK分别增加2.4 mg/kg、1.2 mg/kg，NP + 1/3S处理的有效磷含量为11.0 mg/kg，较CK增加0.2 mg/kg，其余处理在20~40 cm土层的有效磷含量均小于CK处理。NP + S和NPKS处理在40~60 cm土层的有效磷含量最高，分别为15.8、14.6 mg/kg，相比CK增加9.5 mg/kg、8.3 mg/kg。NPKS处理的土壤速效钾含量在0~20 cm和40~60 cm土层厚度的含量最高，相比CK增加55.7 mg/kg、22.9 mg/kg，20~40 cm土层的土壤速效钾含量纯化肥处理NPK为144.6 mg/kg，相比各秸秆处理的钾含量较高，说明秸秆还田有助于对土壤表层和深层的土壤结构改善效果较好，有利于钾的积累。
Table 2. Characteristics of soil nutrient changes under different treatments
表2. 不同处理下土壤养分变化特征
注：同列不同字母表示差异显著性(P < 0.05)。
4. 结论
本试验中，在不同秸秆还田处理下，土壤全氮含量处于0.6~0.8之间，普遍较低。NPK处理的全氮优于秸秆还田处理。NPKS处理的有效磷含量在0~20 cm土层为13.3 mg/kg，相比CK增加了7.4 mg/kg；20~40 cm土层的有效磷含量较CK处理增加了1.2 mg/kg，40~60 cm土层的有效磷含量为15.8 mg/kg，较CK增加8.3 mg/kg。NPKS处理的土壤速效钾含量在0~20 cm和40~60 cm土层厚度的含量最高，相比CK增加55.7 mg/kg、22.9 mg/kg，20~40 cm土层的土壤速效钾含量低于NPK (纯化肥)，说明秸秆全量还田与化肥配施(NPKS)有助于土壤养分的积累。