保護性耕作對冬小麥土壤理化性狀及生理特性的影響

郭天梅，張煒

（1.甘肅農業大學工學院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省蘭州市農業機械化技術推廣站，甘肅 蘭州 730000）

保護性耕作對冬小麥土壤理化性狀及生理特性的影響

郭天梅1，2，張煒1

（1.甘肅農業大學工學院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省蘭州市農業機械化技術推廣站，甘肅 蘭州 730000）

在永登縣偏干旱區研究了保護性耕作對冬小麥土壤理化性質和生理特性的影響。結果表明，實施保護性耕作后，土壤容重和土壤溫度明顯改善，土壤含水率顯著增加。冬小麥秸稈覆蓋后深松處理的折合產量為6 680.0 kg/hm2，較傳統耕作增加736.7 kg/hm2，增產率12.4%；秸稈覆蓋后免耕處理的折合產量6 533.3 kg/hm2，較傳統耕作增產9.9%。兩個處理均較傳統耕作極顯著增產。

保護性耕作；理化性狀；生理特性；影響；冬小麥

農業的持續發展需要長久地維持和提高土壤生產力、保持和提高土壤肥力［1］。保護性耕作是以機械化作業為手段，對農田實行免耕或少耕，盡可能地減少土壤耕作，并用作物秸稈、殘茬覆蓋地表，用化學藥物控制雜草和病蟲害，減少土壤風蝕水蝕，提高土壤肥力和抗旱能力的一項先進農業耕作技術［2］。大量研究認為，保護性耕作措施可一定程度改善土壤肥力［3］。目前，保護性耕作技術在國外已趨于成熟，不僅適合水澆地，也適合旱地生產，對發展旱地農業及生態環境保護具有重要意義［4］。甘肅省地處中國西北黃土高原旱區，在水資源匱乏、空氣干燥、土壤肥力較低等條件下，不同保護性耕作方式會對耕地表層性質及其變化特征、土壤肥力質量恢復等方面產生重要的影響［5～6］。我們于2013年研究了保護性耕作對冬小麥土壤理化性狀、生理特性和產量的影響，旨在為保護性耕作技術的推廣提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

指示冬小麥品種為京農411。

1.2 試驗地概況

試驗設在永登縣河橋鎮河橋村，屬中溫帶偏旱區，平均海拔1 820 m，年平均日照時數2 590 h，年均氣溫7℃，≥0℃積溫2 923.5℃，≥10℃積溫2 139.4℃，無霜期143 d。多年平均降水399 mm，年蒸發量1 530 mm。土壤為典型的黃綿土，土質綿軟，土層深厚，質地均勻，貯水性能良好。0～20 cm平均土壤容重為1.17 g/cm3，飽和含水率21.9%。

1.3 試驗方法

試驗共設3個處理，處理1為冬小麥秸稈覆蓋后深松，處理2為冬小麥秸稈覆蓋后免耕，處理3（CK）為傳統耕作。3次重復，小區面積30 m2（5.0 m×6.0 m），小區間距40 cm，走道50 cm，四周設置1 m的保護行。各處理均于9月下旬播種，行距20 cm，播種量169 kg/hm2。處理1播前將上年小麥秸稈粉碎成長度為8 cm左右小段后撒于地表，用可調翼鏟式深松機深松，然后再用免耕施肥播種機施肥播種。處理2播前將上年小麥秸稈粉碎成長度為8 cm小段撒于地表后用免耕施肥播種機施肥播種。處理3傳統旋耕后條播。肥料用量為尿素225 kg/hm2、磷酸二銨150 kg/hm2。其余管理同當地大田。于2013年11月25日、2014年3月28日、6月2日分別用環刀法測定土壤容重，用烘干法測定土壤含水率［7］，用曲管地溫表測定土壤溫度［8］。7月18日收獲，收獲時調查成穗數、穗粒數、千粒重，各小區單收計產。統計分析采用DPS數據分析系統。

2 結果與分析

2.1 對土壤理化性狀的影響

2.1.1 土壤容重由表1可以看出，冬小麥越冬前、起身期、乳熟期0～10 cm耕層土壤容重處理2高于處理1及CK，但隨著冬小麥生育進程的推進，處理2的土壤容重呈逐漸下降的趨勢，處理1及CK土壤容重則不斷上升，收獲時不同處理土壤容重之間差別已不太明顯。不同處理10～20 cm耕層土壤容重變化趨勢與0～10 cm耕層相似，但變化幅度較小。

表1 不同處理0～30 cm的土壤理化性狀

表2 不同處理冬小麥主要性狀及產量

2.1.2 土壤含水率由表1可知，保護性耕作0～ 30 cm土層土壤含水率均高于傳統耕作，其中0～10 cm土層土壤含水率均以處理2最高，其次為處理1。10～20 cm土層土壤含水率冬前以處理1最高，處理2最低；起身期及乳熟期以處理2最高，CK最低。20～30 cm土層土壤含水率不同生育期均以處理1最高。這可能是因為保護性耕作較傳統旋耕避免了表層土壤的擾動，減少耕作過程土壤水分散失，且由于作物殘茬覆蓋，阻礙太陽對土壤的照射，降低了土壤表層溫度，加之覆蓋的秸稈阻擋了水汽的上升，使得土壤水分蒸發大大減少，從而起到保墑的作用。

2.1.3 土壤溫度由表1可以看出，0～10 cm耕層土壤溫度表現為冬前至起身期保護性耕作高于傳統耕作，乳熟期傳統耕作高于保護性耕作。10～20 cm耕層土壤溫度變化趨勢與0～10 cm土層一致，但變化幅度較小。造成這一現象的原因，一方面免耕覆蓋后由于秸稈的覆蓋阻隔作用，地表吸收輻射能減少，熱量傳導受阻；另一方面由于保護性耕作的覆蓋保墑作用，同比土壤含水率較高，因而土壤熱容量增加，升溫緩慢。

2.2 保護性耕作對冬小麥主要性狀及產量的影響

通過表2可以看出，冬小麥株高以CK最高，為74.2 cm。成穗數以處理2最高，為657.0萬穗/hm2；其次為處理1，為656.4萬穗/hm2，均較CK極顯著增加。穗粒數以處理1最高，為31.6粒，處理2次之；為30.5粒，均較CK顯著增加。千粒重各處理均為38 g。折合產量以處理1最高，為6 680.0 kg/hm2，較CK增加736.7 kg/hm2，增產率12.4%；處理2次之，為6 533.3 kg/hm2，較CK增加590.0 kg/hm2，增產率9.9%。對產量方差分析的結果表明，處理1、處理2均與CK之間差異極顯著。

3 小結與討論

1）冬小麥保護性耕作能明顯改善土壤容重和土壤溫度，顯著提高土壤含水率。冬小麥秸稈覆蓋后深松折合產量最高，為6 680.0 kg/hm2，較傳統耕作增加736.7 kg/hm2，增產率12.4%；冬小麥秸稈覆蓋后免耕折合產量6 533.3 kg/hm2，較傳統耕作增產9.9%。均與傳統耕作之間差異極顯著。

2）保護性耕作避免了耕作失墑，殘茬覆蓋減少了土壤水分的蒸發，大大提高了土壤含水率，極大地提高了水分利用效率，并且土壤容重和地溫的改善、土壤水分及養分的提高，優化了小麥的生長環境，因而小麥經濟產量較高。

［1］王法宏，馮波，王旭清.國內外免耕技術應用概況［J］.山東農業科學，2003（6）：49-53.

［2］王禮先，張有實，李銳，等.關于我國水土保持科學技術的重點研究領域［J］.中國水土保持科學，2005，3（1）：1-6.

［3］劉世平，張洪程，戴其根，等.免耕套種與秸稈還田對農田生態環境及小麥生長的影響［J］.應用生態學報，2005，16（2）：393-396.

［4］師江瀾，劉建忠，吳發啟，等.保護性耕作研究進展與評述［J］.干旱地區農業研究，2006，24（1）：205-212.

［5］申麗霞，王璞.保護性耕作對土壤綜合特性的影響［J］.中國農學通報，2011，27（8）：265-268.

［6］羅珠珠，黃高寶，張國盛.保護性耕作對黃土高原旱地表土容重和水分入滲的影響［J］.干旱地區農業研究，2005，23（4）：7-11.

［7］王小紅.全膜覆土穴播一膜兩年用冬小麥抗旱增產效果試驗［J］.甘肅農業科技，2014（3）：19-20.

［8］唐文雪，馬忠明，連彩云，等.綠洲灌區壟作溝灌栽培對玉米間作豌豆產量及水分利用效率的影響［J］.甘肅農業科技，2013（7）：5-8.

（本文責編：陳偉）

S512.1

A

1001-1463（2014）08-0046-02

10.3969/j.issn.1001-1463.2014.08.019

2014-05-05

郭天梅（1987—），女，甘肅永登人，助理工程師，主要從事農業機械推廣工作。聯系電話：（0）13659492267。E-mail：guotianmei@126.com

張煒（1962—），男，甘肅天水人，教授，碩士生導師，主要從事農機設計與制造研究。E-mail：zhangw@gsau. edu.cn