不同农作物秸秆直接还田及其还田量对大豆生长的影响

李建辉，刘丽丽，石子建，陈润兴

(衢州市农业科学研究院 作物研究所，浙江 衢州 324000)

我国是农业大国，农作物秸秆资源非常丰富，如何将其进行资源化利用是当前亟需解决的重要问题[1-2]。农作物秸秆直接还田是将其不进行堆积腐熟而直接翻压于土壤中的一种方法，也是农业生产上普遍采取的一种资源化利用方式，具有还田数量大且省时省工等优点[3]。从近年来已有的研究结果来看，采用这种方式在杜绝了秸秆焚烧所造成的大气污染的同时，还可起到提高农作物产量和提升农作物品质等效果[4-6]。同时，有关研究结果还表明，有规律的持续的秸秆还田能够改善土壤理化性质，提升土壤细菌物种丰富度和微生物群落多样性，并可在一定条件下影响根际酶活性，从而为土壤创建良好的生态环境体系[7-10]。然而，已有关于农作物秸秆直接还田的研究大多仅针对某一种秸秆，对不同农作物秸秆及其不同还田量的比较研究相对较少。为此，本文以当前农业生产中秸秆资源较为丰富的水稻、大豆、玉米等为试材，通过盆栽试验系统研究其直接还田对种植大豆的影响，以期为农作物秸秆直接还田提供科学指导。

1 材料与方法

1.1 材料

研究地点选择在浙江省衢州市农业科学研究院梨园基地进行。采用盆栽试验，以当地种植面积较大的水稻、大豆、玉米等农作物秸秆为试材，以衢鲜5号大豆为对象。盆栽容器为长×宽×高60 cm×35 cm×28 cm的聚乙烯塑料种植箱，在试验基地中挖取同一地块的稻田耕作层土壤作为供试土壤，去除石子和植物根茎杂物，稍干后混匀，用电子天平称取60 kg土壤装入各个种植箱中。秸秆和大豆均由衢州市农业科学研究院梨园基地提供。

1.2 方法

农作物秸秆均以翻压方式还田，设置3个还田量水平，分别为700、1 400、2 100 g·m-2。同时设置无还田量的空白对照处理，每个处理重复3次。将用作翻压的农作物秸秆剪为2 cm长，称量后装入对应编号的塑料种植箱中，与土壤混匀。于2018年8月10日开始种植大豆，在每个塑料种植箱中均匀播种大豆2穴，每穴播4粒种子，最后留苗2株，试验中人工去除杂草，定期适量浇水，并确保每个塑料种植箱子中浇水量相同。定期记录大豆的生长情况并拍照保存，2018年10月成熟后采集大豆样品，分别测量植株总鲜质量、植株株高、豆荚数、豆荚质量、种子数、种子质量。

1.3 数据处理

试验数据先在Excel数据表中汇总，然后采用SPSS 17.0软件进行统计分析，单因素方差分析用最小显著差数法(LSD)检验差异显著性水平。

2 结果与分析

2.1 农作物秸秆还田对种植大豆的影响

在相同还田量处理的情况下，不同农作物秸秆还田对种植大豆的影响各不相同。从表1可以看出，秸秆还田量为700 g·m-2时，与空白对照相比，除株高外，大豆地上部生物量、豆荚数、豆荚质量、种子数、种子质量均得到极显著提高，且均以玉米秸秆处理最大，大豆秸秆处理次之，水稻秸秆处理最小；当秸秆还田量为1 400 g·m-2时，与空白对照相比，除株高外，大豆地上部分生物量、豆荚数、豆荚质量、种子数、种子质量均得到极显著提高，均以玉米秸秆处理最大，水稻秸秆处理次之，大豆秸秆处理最小；当秸秆还田量为2 100 g·m-2时，大豆株高、地上部生物量、豆荚数、豆荚质量、种子数、种子质量均显著高于空白对照，均以玉米秸秆处理最大，大豆秸秆处理次之，水稻秸秆处理最小。综合来看，玉米秸秆还田对大豆产量的提高作用最大。

表1 不同秸秆还田对种植大豆的影响

注：处理1-1、1-2、1-3分别为水稻秸秆、大豆秸秆、玉米秸秆700 g·m-2还田量；处理2-1、2-2、2-3分别为水稻秸秆、大豆秸秆、玉米秸秆1 400 g·m-2还田量；处理3-1、3-2、3-3分别为水稻秸秆、大豆秸秆、玉米秸秆2 100 g·m-2还田量；CK为空白对照；同列数据后无相同小写英文字母表示相同还田量下差异显著(P<0.05)，不同大写英文字母表示相同还田量下差异极显著(P<0.05)。

2.2 农作物秸秆还田量对种植大豆的影响

在同一种农作物秸秆还田的情况下，不同还田量处理对种植大豆存在不同影响。由表1可知，水稻秸秆还田量为700、1 400、2 100 g·m-2时，与空白对照相比，大豆地上部生物量、豆荚数、豆荚质量、种子数、种子质量等指标值均有显著提高，部分达到极显著水平；水稻秸秆还田量为1 400 g·m-2时各指标最大，2 100 g·m-2还田量次之，700 g·m-2还田量最小。大豆秸秆还田量为700、1 400、2 100 g·m-2时，与空白对照相比，大豆地上部生物量、株高、豆荚数、豆荚质量、种子数、种子质量等指标值均有显著提高，部分达到极显著水平，大豆秸秆还田量为2 100 g·m-2时各指标最大，1 400 g·m-2还田量次之，700 g·m-2还田量最小。然而，大豆秸秆还田量为700、1 400 g·m-2时，大豆株高较低，2 100 g·m-2还田量时大豆株高较高。玉米秸秆还田量为700、1 400、2 100 g·m-2时，与空白对照相比，大豆地上部生物量、株高、豆荚数、豆荚质量、种子数、种子质量等指标值均有显著提高，部分达到极显著水平，其中玉米秸秆还田量为1 400 g·m-2时各指标最大，2 100 g·m-2还田量次之，700 g·m-2还田量最小。

此外，考虑到豆荚质量和种子质量这2个指标最能反映大豆的产量。针对这2个指标，水稻秸秆和玉米秸秆在1 400 g·m-2还田量时大豆产量提高的幅度最大，2 100 g·m-2还田量次之，7 00 g·m-2还田量最小；大豆秸秆在2 100 g·m-2还田量时大豆产量提高的幅度最大，1 400 g·m-2还田量次之，700 g·m-2还田量最小。

3 讨论

当前，在提倡低碳、高效和生态农业的需求下，农作物秸秆还田作为一项简单有效的措施已得到了大力推广。对于农作物秸秆而言，因其含有大量的生物质，在翻压还于农田之后，经过一段时间的腐解作用，就可以转化为有机质和速效养分提供给农作物吸收。综合来看，农作物秸秆直接还田能够有效地将农业废弃物资源进行循环利用，减少化肥施用量，并达到改良土壤和提高农作物产量的目的。

从本文研究结果来看，农作物秸秆直接还田能够促进大豆的生长，增加其产量。本研究中玉米秸秆还田对大豆产量的提高作用最大。总体而言，不同种农作物秸秆或不同还田量对大豆产量的促进效果不同，其中，以玉米秸秆1 400 g·m-2还田量最佳。