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(nóng)業(yè)大學工學院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省蘭州市農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)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(nóng)業(yè)大學工學院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省蘭州市農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)推廣站，甘肅 蘭州 730000）

在永登縣偏干旱區(qū)研究了保護性耕作對冬小麥土壤理化性質(zhì)和生理特性的影響。結(jié)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(chǎn)量為6 680.0 kg/hm2，較傳統(tǒng)耕作增加736.7 kg/hm2，增產(chǎn)率12.4%；秸稈覆蓋后免耕處理的折合產(chǎn)量6 533.3 kg/hm2，較傳統(tǒng)耕作增產(chǎn)9.9%。兩個處理均較傳統(tǒng)耕作極顯著增產(chǎn)。

保護性耕作；理化性狀；生理特性；影響；冬小麥

農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展需要長久地維持和提高土壤生產(chǎn)力、保持和提高土壤肥力［1］。保護性耕作是以機械化作業(yè)為手段，對農(nóng)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(nóng)業(yè)耕作技術(shù)［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(shù)在國外已趨于成熟，不僅適合水澆地，也適合旱地生產(chǎn)，對發(fā)展旱地農(nóng)業(yè)及生態(tài)環(huán)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(qū)，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(zhì)及其變化特征、土壤肥力質(zhì)量恢復等方面產(chǎn)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(chǎn)量的影響，旨在為保護性耕作技術(shù)的推廣提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

指示冬小麥品種為京農(nóng)411。

1.2 試驗地概況

試驗設在永登縣河橋鎮(zhèn)河橋村，屬中溫帶偏旱區(qū)，平均海拔1 820 m，年平均日照時數(shù)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(fā)量1 530 mm。土壤為典型的黃綿土，土質(zhì)綿軟，土層深厚，質(zhì)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(tǒng)耕作。3次重復，小區(qū)面積30 m2（5.0 m×6.0 m），小區(qū)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(diào)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(tǒng)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?shù)卮筇?。?013年11月25日、2014年3月28日、6月2日分別用環(huán)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(diào)查成穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重，各小區(qū)單收計產(chǎn)。統(tǒng)計分析采用DPS數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。

2 結(jié)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(chǎn)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(tǒng)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(tǒng)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(fā)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(xiàn)為冬前至起身期保護性耕作高于傳統(tǒng)耕作，乳熟期傳統(tǒng)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(xiàn)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(chǎn)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(shù)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(shù)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(chǎn)量以處理1最高，為6 680.0 kg/hm2，較CK增加736.7 kg/hm2，增產(chǎn)率12.4%；處理2次之，為6 533.3 kg/hm2，較CK增加590.0 kg/hm2，增產(chǎn)率9.9%。對產(chǎn)量方差分析的結(jié)果表明，處理1、處理2均與CK之間差異極顯著。

3 小結(jié)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(chǎn)量最高，為6 680.0 kg/hm2，較傳統(tǒng)耕作增加736.7 kg/hm2，增產(chǎn)率12.4%；冬小麥秸稈覆蓋后免耕折合產(chǎn)量6 533.3 kg/hm2，較傳統(tǒng)耕作增產(chǎn)9.9%。均與傳統(tǒng)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(fā)，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(yǎng)分的提高，優(yōu)化了小麥的生長環(huán)境，因而小麥經(jīng)濟產(chǎn)量較高。

［1］王法宏，馮波，王旭清.國內(nèi)外免耕技術(shù)應用概況［J］.山東農(nóng)業(yè)科學，2003（6）：49-53.

［2］王禮先，張有實，李銳，等.關(guān)于我國水土保持科學技術(shù)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(nóng)田生態(tài)環(huán)境及小麥生長的影響［J］.應用生態(tài)學報，2005，16（2）：393-396.

［4］師江瀾，劉建忠，吳發(fā)啟，等.保護性耕作研究進展與評述［J］.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)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(nóng)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(qū)農(nóng)業(yè)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(chǎn)效果試驗［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技，2014（3）：19-20.

［8］唐文雪，馬忠明，連彩云，等.綠洲灌區(qū)壟作溝灌栽培對玉米間作豌豆產(chǎn)量及水分利用效率的影響［J］.甘肅農(nóng)業(yè)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(nóng)業(yè)機械推廣工作。聯(lián)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(nóng)機設計與制造研究。E-mail：zhangw@gsau. edu.cn