耕作方式對河南小麥產量和水分利用效率影響的Meta分析

趙凱男,吳金芝,黃 明,李友軍,趙廣才,付國占,王春平,張振旺,侯園泉,楊中帥

(1.河南科技大學農學院，河南洛陽 471023；2.中國農業科學院作物科學研究所/農業農村部作物生理生態重點實驗室，北京 100081)

河南作為我國小麥生產第一大省，其小麥種植面積和總產分別占全國總量的23%和27%以上[1]，因此提高河南小麥產量對鞏固我國糧食安全非常重要。然而，半干旱和半濕潤易旱區耕地面積占河南總耕地面積的60%以上[2]，且降雨量年際和季節間變化大，導致水資源短缺嚴重，并制約著河南小麥單產及總產的突破性提高[3]。研究表明，適宜的土壤耕作是打破水資源短缺限制、提高小麥產量和水分利用效率的有效途徑之一[4]。當前在河南小麥生產中主要采用翻耕、旋耕、深松耕、免耕等耕作方式。作為常規耕作方式，翻耕的耕作深度為20～30 cm，具有疏松耕層、增加土壤孔隙度，翻埋雜草等多種優點，但易導致土壤水分損失，加劇土壤有機質礦化，在土壤肥力保持和作物生產中的負面作用正日益凸顯[5-6]。旋耕具有簡化作業步驟、降低耕作成本的優點，但長期旋耕會產生耕層變淺，作物根系下扎困難等不利影響[7]。深松耕和免耕作為保護性耕作的重要措施，有利于蓄水保墑，對提高作物水分利用效率和產量具有積極的作用[8-9]。科技工作者針對河南省不同區域的生產條件已開展了大量的耕作試驗。如Mu等[10]的試驗結果顯示，與常規耕作相比，深松耕可以改善耕層氮肥分布狀況，優化0～60 cm土層的根系生長環境，使小麥產量及根系質量密度分別提高6.00%和 43.40%。丁晉利等[3]通過河南禹州市年均降雨量為674.9 mm、施氮量為225 kg·hm-2條件下的長期定位試驗發現，深松耕和免耕小麥產量在干旱年份較常規耕作分別提高6.40%和11.30%，在降雨量較多年份分別提高11.30%和9.60%。蘇子友等[11]認為，在河南洛陽市年均降雨量600 mm條件下，深松耕小麥產量和水分利用效率較常規耕作分別提高16.10%和6.30%。熊淑萍等[12]通過河南周口市砂姜黑土上進行的耕作試驗得出，深松耕小麥產量在施氮量為120、225和330 kg·hm-2條件下較常規耕作分別提高13.66%、4.82%和18.58%。可見，耕作方式對河南小麥產量及水分利用效率具有顯著的調控效應，但影響程度因研究區域、氣候環境、土壤性狀、作物種類以及氮肥運籌等因素的不同而存在差異[7,9]。以往的研究主要針對中國北方麥區、黃土高原麥區[13-14]進行的大區域整合分析，著重分析了深松耕和免耕的效應，缺乏對旋耕的關注，且針對河南省不同生產條件下耕作方式對小麥產量及水分利用效率影響的整合分析尚未見報道。本研究通過文獻檢索共獲得45篇與河南省相關的大田試驗文獻和192組試驗數據，采用Meta分析方法(meta-analysis)，定量分析河南不同區域、不同年降雨量及不同施氮量下耕作方式對河南小麥產量和水分利用效率的影響，以期為優化河南各區域及不同生產條件下的小麥耕作制度提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 數據來源

本研究以“小麥(wheat)”和“旋耕(rotary tillage,RT)/深松耕(subsoiling tillage,ST)/免耕(no-tillage,NT)”、“小麥(Wheat)”和“水分利用效率(water use efficiency)”、“小麥(wheat)”和“產量(yield)”為關鍵詞，在中國知網(CNKI)和Web of science數據庫，檢索了2000-2020年間發表的耕作方式相關文獻，并對檢索到的文獻進行篩選。篩選依據如下：(1)試驗地點在河南省內；(2)試驗方式為大田試驗，且均以常規耕作(翻耕、翻耕+旋耕或翻耕+耙地等以翻耕為基礎的耕作方式,CT)作為對照，處理組至少有旋耕、深松、免耕中的一項；(3)小麥產量、水分利用效率等數據均有具體圖表形式報道；(4)對不同文獻報道的同一試驗數據只統計一次。通過嚴格篩選，共獲得符合要求的文獻為45篇，其中分別有7、13、9、6和10篇與豫中、豫東、豫西、豫南、豫北地區相關。對符合標準的文獻提取試驗地點、耕作方式、年降雨量、施氮量等數據。經篩選，共獲得分布于河南省5個生產區域的192 組配對試驗和609個試驗觀測值。

1.2 數據分類

依據耕作方式將篩選后的數據分為3類：旋耕，即試驗期間只進行過旋耕作業；深松耕，即前茬作物收獲后至小麥播種前，使用深松機對土壤深松30～40 cm；免耕，即前茬作物收獲后的休閑期，不對土壤進行任何耕作處理，適播期用免耕播種機同時完成播種和施肥。3種耕作方式均以常規耕作為對照。具體統計數據見表1。

表1 分析統計分類信息Table 1 Analysis of classified data

根據河南區域劃分方法[15-17]，將河南分為豫中、豫東、豫西、豫南、豫北5個區域，各生產區域氣候特點見表2。參照魏歡歡等[14]和趙愛琴等[18]的方法將小麥種植區域年降雨量分為≤500 mm、500～600 mm(包含600 mm)和>600 mm；綜合河南省小麥生產中肥料使用特點[12,19-22]，將施氮量分為≤150 kg·hm-2(低氮水平)、150～240 kg·hm-2(中氮水平，包含240 kg·hm-2)和>240 kg·hm-2(高氮水平)；根據本文收集數據以及土壤分類方法[23]，將土壤類型分為壤土、黃土、潮土、砂姜黑土。

表2 河南省各區域劃分及其氣候特征Table 2 Areas division in Henan province and its climate characteristics

1.3 數據分析方法

在Meta分析中，當試驗結果不為0且為物理尺寸測量時，兩組數據的均值比可用作效應量，即反應比R[23-24]。本研究選用反應比R來計算效應量M[24-25]，M=lnR=ln(Xt/Xc)，其中Xt為試驗組(旋耕/深松耕/免耕)對應的小麥產量、水分利用效率的平均值，Xc為對照組對應的小麥產量、水分利用效率的平均值。同時參考了Pittelkow[26]的方法進行效應量權重W的計算，W=(nt×nc)/(nt+nc)，nt為試驗組重復數，nc為對照組重復數。整合分析在對同類獨立研究進行統計分析之前，需要明確試驗處理間及試驗結果是否存在異質性(偏倚性)。本研究通過方差齊性檢驗，分析結果均顯示P>0.05，即本研究所用數據不存在偏倚。

通過Meta分析得出每組數據對應的效應量，加權后得到綜合效應量。同時采用Bootstrapping運算方法通過4 999次迭代計算其95%的置信區間。為了更好地解釋耕作方式對小麥產量、水分利用效率的影響，將數據分析結果轉化為相對變化率Y，Y=[exp(M)-1]×100%[24-25]。結果表達中，當Y的 95% 上下限不與橫軸重疊時，則認為P<0.05，即研究有統計學意義，表明旋耕/深松耕/免耕處理下小麥產量、水分利用效率與對照差異顯著，反之表示差異不顯著[27]。

本研究采用 Metawin2.0軟件進行數據統計分析，采用Excel 2019進行數據整理及圖表 制作。

2 結果與分析

2.1 耕作方式對河南不同區域小麥產量及水分利用效率的影響

旋耕、深松耕、免耕對河南全省及不同區域小麥產量的調節效應不同(圖1)。與常規耕作相比，旋耕小麥產量總體降低3.08%(P< 0.05)，其中豫東、豫南、豫北地區分別降低10.58%、 7.85%、 4.05%，均達到0.05顯著水平。深松耕小麥產量總體較常規耕作提高10.46%(P< 0.05)，其中豫中、豫東、豫西地區分別提高 12.58%、 15.01%、12.29%，豫北地區提高 4.34%，豫南地區下降 2.72%，后兩個地區產量變化未達到顯著水平。免耕對小麥產量的影響在各生產區域存在差異，豫西和豫南地區分別提高 8.38%和下降4.15%，均達到0.05顯著水平。豫中、豫東、豫北無顯著變化；免耕較常規耕作平均增產2.32%(P>0.05)。

通過對檢索的所有大田文獻篩選，所得數據不能滿足各區域相對水分利用效率的計算，因此本研究僅在全省整體水平下分析了不同耕作方式間水分利用效率的差異(圖2)。與常規耕作相比，旋耕小麥水分利用效率降低3.75%(P> 0.05)；而深松耕和免耕小麥水分利用效率分別提高8.56%和8.32%，均達到顯著水平。這表明水分利用效率對旋耕和常規耕作的響應不明顯，而深松耕和免耕則可以較好地發揮蓄水保墑作用，對提高小麥水分利用效率產生積極的影響。

2.2 不同年降雨量下耕作方式對河南小麥產量及水分利用效率的影響

不同年降雨量下(每組數據的年降雨量均為當年實際降雨量，下同)，旋耕、深松耕、免耕對小麥產量的影響存在差異(圖3)。與常規耕作相比，在年降雨量≤500 mm、500～600 mm和>600 mm下，旋耕小麥產量分別降低6.30%、 4.20%和3.33%，差異均顯著，說明在不同年降雨量下旋耕都會造成小麥減產，但隨著年降雨量的增加，減產幅度呈降低的趨勢，主要是因為旋耕小麥難以利用深層土壤水分，而較多的降雨可以減輕水分脅迫，從而使產量差異減小。與常規耕作相比，在年降雨量≤500 mm、500～600 mm 和>600 mm下深松耕產量分別提高13.68%、 7.19%和11.45%，差異均顯著，這是因為深松耕打破了犁底層，在降雨較少時小麥根系可以更好地利用深層土壤水分，降雨多時則促進水分入滲、蓄積于深層土壤，因此無論在干旱還是濕潤的情況下都可以提高小麥產量，對高產、穩產具有積極影響。免耕小麥產量在年降雨量500～600 mm的條件下提高6.23%(P<0.05)，而在其他降雨量下的增產效應不顯著，說明免耕僅在適宜降雨量下才具有顯著的增產效果。

不同年降雨量條件下旋耕、深松耕、免耕對小麥水分利用效率的影響也存在差異(圖4)。由于年降雨量≤500 mm下與旋耕水分利用效率有關的文獻數據僅1組，故不進行該降雨量下的Meta分析。與常規耕作相比，在年降雨量500～600 mm和>600 mm下旋耕的水分利用效率分別降低4.18%和1.69%，但降幅均不顯著。與常規耕作相比，在年降雨量≤500 mm、500～600 mm 和>600 mm下深松耕的水分利用效率分別提高 9.23%、6.45%和16.79%，其中在年降雨量 ≤500 mm和>600 mm下差異顯著，表明深松耕對水分利用效率的促進作用在干旱和降雨較多的情況下效果更佳。較常規耕作，在3種年降雨量條件下免耕的水分利用效率均不同程度提高，但僅在年降雨量>600 mm下差異顯著，增幅為10.87%。

2.3 不同施氮量下耕作方式對河南小麥產量及水分利用效率的影響

從圖5來看，與常規耕作相比，在施氮量 ≤150 kg·hm-2時，旋耕小麥產量下降2.75%(P>0.05)，而深松耕和免耕均顯著增加了小麥產量，增幅分別為12.41%和8.88%。在施氮量為150～240 kg·hm-2時，旋耕小麥產量較常規耕作下降5.39%(P<0.05)，深松耕產量提高 9.65%(P<0.05)，而免耕產量無顯著變化。當施氮量>240 kg·hm-2時，旋耕和免耕小麥產量較常規耕作分別下降2.95%和8.19%，深松耕小麥產量提高7.32%，但差異均未達到顯著水平。

由于旋耕、免耕在施氮量>240 kg·hm-2條件下的水分利用效率數據不足2對，無法進行Meta分析，因此將其排除(圖6)。在施氮量≤150 kg·hm-2下，旋耕小麥水分利用效率下降1.66%(P>0.05)；深松耕和免耕小麥水分利用效率分別增加8.98%和11.10%，差異均顯著。在施氮量150～240 kg·hm-2條件下，旋耕小麥水分利用效率顯著下降7.54%；深松耕和免耕小麥水分利用效率分別提高11.69%和4.88%，其中深松耕變化顯著。而在施氮量>240 kg·hm-2條件下，深松耕水分利用效率可顯著提高11.21%。

2.4 不同土壤類型下耕作方式對河南小麥產量及水分利用效率的影響

耕作方式對小麥產量的影響因土壤類型的不同而異(圖7)。與常規耕作相比，壤土條件下免耕顯著降低小麥產量，降幅為6.42%；3種耕作方式在黃土條件下均能夠增加小麥產量，其中深松耕和免耕影響均顯著，增幅分別為12.29%和 8.38%；潮土條件下，旋耕降低小麥產量，降幅為 9.48%(P<0.05)，深松耕增加小麥產量，增幅為16.59%(P<0.05)；砂漿黑土下僅旋耕小麥產量顯著降低，深松耕影響較小(砂姜黑土下免耕產量數據不足兩對，無法進行Meta分析)。

由于壤土、潮土條件下的旋耕和免耕以及潮土條件下的深松耕小麥水分利用效率數據不足2對，無法進行Meta分析，因此將其排除。黃土條件下，免耕和深松耕小麥水分利用效率分別提高9.21%(P<0.05)和8.64%(P<0.05)；砂姜黑土下旋耕小麥產量顯著降低，降幅為5.97%，免耕和深松耕無顯著影響；壤土條件下深松耕小麥產量顯著提高，增幅達到11.21%。

3 討 論

3.1 耕作方式對小麥產量和水分利用效率的影響

在河南小麥生產中，廣泛采用播前翻耕整地作業，雖然有效地提高了作物產量，但犁鏵對土壤的擠壓作用易造成厚實的犁底層，且土壤翻轉會產生地表裸露、礦化加速等問題，增加了水分和養分的損失，其在小麥高產、高效、綠色生產中的負面作用正日益凸顯[6-7]。本研究表明，在河南生產條件下，與常規耕作相比，旋耕總體使小麥產量降低3.08%(P<0.05)，水分利用效率降低3.75%(P>0.05)，主要是因為旋耕深度一般為0～15 cm，多數在10 cm左右，耕作深度較常規耕作 (20～30 cm)淺，在旋耕刀對底層土壤的打擊和擠壓下，使犁底層加厚上移，不利于小麥根系下扎，同時旋耕后表層土壤過于疏松，透風失墑嚴重，不利于種子發芽出苗，以上不足均會造成小麥產量和水分利用效率的降低[5]。本研究表明，在河南生產條件下，深松耕總體使小麥產量及水分利用效率分別顯著提高10.46%和8.56%，主要是因為深松耕入土深度一般在35～40 cm，相比較常規耕作而言，不僅可以在不打亂土層結構的前提下破除犁底層，增加土壤通氣、透水能力，并且能使耕層土壤粒徑>0.25 mm的團聚體含量大幅度提高[28]，土壤容重和緊實度分別顯著降低6.50%和25.00%[29]，從而降低小麥根系下扎阻力，優化小麥根系生長環境，促進土壤中水分和養分向上運輸，為小麥的生長發育奠定良好的基礎，有利于提升光合同化和物質轉運能力，最終達到提高小麥產量和水分利用效率的目的[30]。本研究還發現，與常規耕作相比，免耕總體使河南小麥水分利用效率顯著提高，但增產作用不顯著，主要是免耕雖然有諸多優點，比如減少了對土壤的擾動，利于維持耕層土壤孔隙結構以及提高土壤穩定性和飽和透水率[31]，覆蓋于地表的殘茬還可以減緩雨水徑流，減少水分蒸發，提高土壤含水量[32-34]，增加耕層微生物活性和種類，提高多種生物酶的活性，對提高土壤生產力產生積極影響[35-37]，但是免耕農田的表層土壤往往較為硬實，不利于小麥出苗以及幼苗根系下扎[38]，且容易造成群體偏小、偏弱、缺苗斷壟、病蟲草害加重[39]，導致小麥產量不穩。

3.2 耕作方式對小麥產量和水分利用效率產生影響的因素分析

3.2.1 區域因素

通過Meta分析可知，耕作方式對河南省不同區域小麥產量的影響存在明顯差異，其中旋耕在豫東、豫南、豫北地區分別下降10.58%、 7.85%、4.05%，深松耕在豫中、豫東、豫西地區分別提高12.58%、15.01%、12.29%，免耕在豫西地區增加8.38%，在豫南地區降低4.15%。說明不同耕作方式對河南小麥產量和水分利用效率的影響在不同地區間存在差異。國內外的相關報道也多表明旋耕不利于增產增效[7,13]，旋耕在河南不同區域也均導致減產。在降雨較少的的豫東、豫西、豫北、豫中地區，深松耕蓄水保墑、改土促根效應突出，增加了小麥對深層土壤水分的利用，最終實現小麥產量顯著增加；而豫南地區降雨較多，水分對小麥產量提高的限制作用減弱，深松耕的增蓄、保墑、增產、增效作用也隨之降低，增產幅度不顯著。免耕僅在豫西地區表現為顯著增產，這是因為水分不足是限制豫西地區小麥產量形成的最主要因素，免耕的抗旱保墑作用得到有效地發揮；而在其他地區，由于有較好的降雨或灌溉條件，在一定程度上減輕了水分對小麥高產形成的限制作用，此時免耕在小麥生產中根系下扎困難、土層通氣不暢等負面效應逐漸突出，因此小麥產量表現為區域間不穩定現象，特別是在豫南地區，降水較多，免耕的負面效應更為突出，從而導致顯著減產。此外，砂姜黑土普遍存在于豫東南小麥產區，面積約為90萬hm2[40]，土層堅實，通氣性差，肥力較低，在這種情況下采用常規耕作或旋耕，更易形成堅實的犁底層，降低了雨水的下滲能力，增加了表層水分和養分的損失量，嚴重限制小麥產量提升[4]，而深松耕因具備減少土壤擾動和破除犁底層的雙重作用，優化了土層結構，有效彌補了砂姜黑土的不足，較好地滿足了作物生產的需要[41]。

3.2.2 年降雨量

耕作方式對小麥產量的影響因年降水條件而異。魏歡歡等[14]研究表明，在年降雨量≤500 mm條件下，免耕對黃土高原小麥增產效果不佳，而在年降雨量>500 mm下免耕小麥產量和水分利用效率都會顯著提高，而深松耕小麥產量和水分利用效率則在不同降雨量下均顯著增加。河南省年降雨量在340～1 400 mm范圍(表2)，多年平均降雨量在550 mm左右[42]，豫南地區可常年保持降雨800 mm左右，而豫西丘陵地區年降雨量卻經常在550 mm以下[43]，這種巨大的降水差異勢必影響小麥生產中不同耕作措施的效果。杜聰陽等[44]研究表明，在降雨較多的豫南驛城區，旋耕會使15～25 cm和25～35 cm土層土壤容重平均提高5.90%和7.70%，使產量降低7.60%。黃 明等[45]研究發現，在豫西洛陽市，欠水年和豐水年旋耕小麥產量分別較常規耕作降低5.20%和5.16%。本研究表明，與常規耕作相比，在年降雨量≤500 mm、500～600 mm、>600 mm下，旋耕產量分別降低6.30%、4.20%、3.33%，旋耕的減產幅度隨年降雨量的增加而減弱，在一定程度上說明水分是導致旋耕減產的主要原因之一，增加水分供應可減弱或消除旋耕對小麥產量和水分利用效率的負效應，這與黃 明等[45]的研究結果一致。在河南各區域小麥生產中，生育期的降雨量僅占全年降雨量的30%～40%[46]，耕作措施的雨水蓄積能力是其影響小麥產量和水分利用效率的關鍵。楊永輝等[47]研究表明，在豫中開封市年降雨量658 mm條件下，深松耕使植株總干物質積累較常規耕作提高21.27%，株間水分無效蒸發降低12.10%，最終使產量和水分利用效率分別顯著提高35.32%和63.58%。在豫北溫縣年降雨量為550 mm的情況下，深松耕可以使 20～40 cm土層的土壤容重降低6.60%，小麥株間蒸發量降低5.80%，最終小麥產量和水分利用效率分別提高10.30%和6.60%[48]。本研究表明，在年降雨量≤500 mm、500～600 mm、>600 mm下，深松耕產量提高13.68%、7.19%、 11.45%，水分利用效率提高9.23%、6.45%、 16.79%，主要是由于深松耕優化了耕層結構，增強了土壤的蓄水保墑能力，在不同年降雨量下均會對小麥產量和水分利用效率的提高產生積極影響[49-50]，這與魏歡歡等[14]的研究結果一致。免耕作為保護性耕作，對提高土壤水分利用效率有積極影響，但其增產作用卻受年降雨量的影響較大。李向東等[51]研究表明，在豫南西平縣年降雨量852 mm情況下，免耕小麥產量較常規耕作降低3.28%，而在年降雨量為550 mm左右的豫西地區，免耕條件下小麥產量和水分利用效率分別提高 19.30%和17.50%[52]。本研究中，免耕小麥產量在年降雨量500～600 mm下提高6.23%，水分利用效率在年降雨量>600 mm下提高 10.87%，這是因為免耕的主要作用是提高土壤保水能力、減少水分蒸發，雖然在年降雨量>600 mm下免耕增產不顯著，但其土壤水分消耗量降低，從而顯著提高水分利用效率，但免耕僅在中等年降雨量條件下顯著增產的原理還有待研究。

3.2.3 施氮水平

耕作方式和施氮量存在顯著的互作效應，在適宜耕作方式的基礎上合理施氮可以有效提高土壤養分的供應能力，增加土壤微生物種類和酶活性，促進根系對養分的吸收和利用，最終實現高產高效[53]。由于受生產區域或生產條件的影響，適宜不同耕作方式的施氮量并不相同。杜聰陽等[44]研究表明，不同耕作方式下小麥產量均隨著施氮量的增加而增加，但施氮量超過240 kg·hm-2后，產量增幅不顯著。熊淑萍等[12]研究表明，常規耕作小麥產量在施氮量225 kg·hm-2條件下達到最大值，繼續增施氮肥，產量會顯著下降，而深松耕小麥在施氮量330 kg·hm-2下產量最高。本研究表明，不同耕作方式對小麥產量和水分利用效率的影響因施氮量的不同而存在差異，與常規耕作相比，旋耕小麥產量和水分利用效率在施氮量150～240 kg·hm-2下分別降低5.39%和7.54%；深松耕小麥產量在施氮量≤150 kg·hm-2和150～240 kg·hm-2下分別提高12.41%和9.65%，水分利用效率在施氮量≤150 kg·hm-2、150～240 kg·hm-2、 >240 kg·hm-2下分別提高8.98%、11.69%和11.21%；免耕產量和水分利用效率在施氮量 ≤150 kg·hm-2下分別提高8.88%和11.10%。其原因主要是，旋耕處理氮肥位于0～15 cm土層，氮肥損失量增加，且施肥量越高氮素損失越多，從而造成小麥生育中后期缺肥早衰[4,20]，最終降低產量和水分利用效率；深松耕作多采用深松施肥一體機，可以將肥料施入25～35 cm土層，不僅減少了肥料損失，而且促進了小麥生育前期根系下扎，增加小麥對深層水分和養分的吸收，從而同步提高產量和水分利用效率[8]。免耕條件下，小麥產量和水分利用效率在≤150 kg·hm-2施氮量條件下顯著提高，但隨著施氮量的增加，小麥產量和水分利用效率的提高幅度均呈現下降趨勢，這可能是因為免耕多采用種肥淺層同播，肥料與小麥種子的間隔距離往往較小，施氮量較低時有利于改善養分供應并促進小麥生長發育，但施氮量較高時可能導致燒苗等不良影響，因此表現為增產不顯著甚至減產的現象[54]。

3.2.4 土壤類型

不同耕作方式對小麥產量及水分利用效率的影響因土壤類型的不同存在一定差異。在農業生產中，適宜的耕作措施能夠改善土層結構，調節土壤生態環境[55]，協調土層養分分布，促進養分有效性的發揮[56]。劉衛玲等[57]研究表明，在砂姜黑土地區深松耕能夠顯著提高耕層土壤全效及速效養分含量，緩解了砂姜黑土養分貧瘠的缺點，最終顯著提高了小麥產量。龍 潛等[58]研究表明，深耕能夠顯著提高潮土20～40 cm土層土壤有機質及全氮含量，對產量的增加具有積極影響。周延輝等[59]Meta分析結果表明，相較于壤質土壤，潮土條件下土壤耕作結合秸稈覆蓋更有利于協調小麥產量三要素共同提高，對促進小麥高產高效生產具有積極影響。本研究表明，相較于傳統耕作，潮土和砂姜黑土地區，旋耕小麥產量均顯著降低，同時也顯著降低了砂姜黑土水分利用效率，這是因為潮土和砂姜黑土均屬于養分含量較少的中、低產田，僅通過旋耕不利于培肥地力，因此最終造成了產量和水分利用效率均降低。免耕小麥在壤土條件下產量顯著降低，但在黃土條件下產量和水分利用效率均顯著提高，這是因為壤土中黏粒、粉粒、砂粒含量適中，通氣透水能力以及保水保溫能力均較好，結合傳統翻耕能夠為小麥生長創造更好的外界條件，因此產量表現為免耕較傳統翻耕下降；而黃土作為干旱氣候條件下形成的多孔性土壤，翻耕加速了水分的損失，而免耕能夠較好的蓄住土壤水分，減少水分的無效損失，為小麥生長提供更多的水分，因此表現為產量及水分利用效率的顯著增加。不同土壤類型下深松耕均能夠提高小麥產量及水分利用效率，其中在黃土和潮土條件下產量增幅達到最佳水平，在壤土和黃土條件下水分利用效率達到最佳水平，這是因為深松耕既能夠打破由翻耕形成的犁底層增加水分入滲，同時又減少土壤擾動，具備免耕的保墑能力，因此表現為在多種土壤類型下均具有增產效果。

4 結 論

與常規耕作相比，旋耕降低了河南省各區域小麥產量和水分利用效率，深松耕在豫中、豫東、豫西可顯著提高小麥產量，總體提高10.46%，而免耕僅在豫西有顯著增產效應。在年降雨量≤500 mm、500～600 mm和>600 mm的條件下，旋耕小麥產量均顯著降低，降幅分別為6.30%、4.20%、 3.33%，深松耕分別顯著提高，增幅分別為13.68%、7.19%和11.45%，而免耕僅在年降雨量500～600 mm的條件下顯著增產(增幅 6.23%)(P<0.05)。在施氮量150～240 kg·hm-2的條件下，旋耕小麥產量和水分利用效率分別顯著降低，降幅分別為5.39%和 7.54%，深松耕在不同施氮量條件下小麥產量和水分利用效率均大幅增加，而免耕僅在施氮量≤150 kg·hm-2的條件下小麥產量和水分利用效率分別顯著提高，增幅分別為8.88%和11.10%。潮土和砂姜黑土條件下旋耕小麥產量分別降低9.48%和9.25%，黃土條件下免耕小麥產量和水分利用效率分別提高8.38%和9.21%，深松耕在不同土壤類型下均能提高小麥產量及水分利用效率，其中在黃土和潮土條件下顯著提高產量，壤土和黃土條件下顯著增加水分利用效率。綜上所述，深松耕在河南除豫南外的不同生產條件下增產增效作用顯著，免耕在豫西、低施氮量以及黃土區域也有較好的應用效果。