耕作方式與秸稈還田對冬小麥/夏玉米籽粒糖類積累和產量的影響

2015-03-09 17:00趙華桐等

山東農業(yè)科學 2014年1期

趙華桐等

摘要：試驗設在冬小麥/夏玉米輪作區(qū)的長期定位大田中，在常規(guī)耕作、旋耕、耙耕和免耕4種耕作方式下分別設置秸稈還田與不還田兩種處理，研究不同耕作方式與秸稈還田與否對小麥、玉米收獲期籽?？扇苄蕴呛?、蔗糖含量及淀粉累積的影響。結果表明：收獲期籽粒中淀粉的合成與蔗糖的積累量、可溶性糖含量沒有明顯的關系，在淀粉積累量較低的耕作方式下，蔗糖含量與可溶性糖含量卻沒有相應的降低，說明籽粒的貯存容量和物質轉化能力成為影響淀粉積累的主要因素。旋耕和免耕的籽粒貯存容量和物質轉化能力明顯高于耙耕與常規(guī)耕作，從而使千粒重明顯增加，加之耕作對穗數(shù)的影響，最終表現(xiàn)為旋耕與免耕的產量較高。秸稈還田有利于小麥產量的增加，但對玉米產量的影響不大。因此，少免耕配合秸稈還田有利于籽粒的充實，從而提高作物產量。

關鍵詞：耕作；秸稈還田；小麥/玉米；糖類；產量

中圖分類號：S512.1+10.1+S513.01文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2014）01-0032-05

淀粉等籽粒品質性狀不僅受遺傳控制，而且在很大程度上受環(huán)境因素的影響[14，15，17]。已有研究表明，土壤耕作直接影響土壤水分、養(yǎng)分等理化性狀，土壤理化性狀又是影響作物生長期間光合產物積累和向籽粒分配的重要因素[1，6，12]。秸稈還田可改良土壤性質、加速生土熟化、提高土壤肥力，進而影響作物的干物質積累、淀粉含量，最終影響作物產量和品質[4]。但土壤耕作與秸稈還田對土壤環(huán)境的改變是一個緩慢的過程，隨著時間的推移，會對土壤產生相當大的影響。前人研究結果表明少免耕能增加土壤的容重、改變地溫、影響作物根系和地上部的生長[11，20，23]。秸稈還田可能帶來病蟲草害的發(fā)生，直接或間接影響作物的生長發(fā)育，進而影響籽粒品質。目前關于長期條件下不同耕作方式與秸稈還田對冬小麥/夏玉米籽粒糖含量及淀粉積累的研究還較少。為此，我們在大田條件下安排本試驗，以研究不同耕作方式與秸稈還田與否對冬小麥/夏玉米輪作體系中籽?？扇苄钥偺呛?、蔗糖含量、淀粉含量以及產量的影響，以期篩選出科學合理的耕作措施，提高小麥、玉米周年產量。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗在山東省龍口市前諸留村進行。屬溫帶季風氣候區(qū)，年降水量600mm左右，主要集中在6～9月，占全年降水總量的70%左右。年平均氣溫12.2℃。全年日照總時數(shù)2794.2h，無霜期190天，太陽總輻射量127.8kJ/cm2，≥0℃生理輻射量54.6kJ/cm2?！?℃年活動積溫4444.7℃，≥10℃年積溫3951.3℃，年最高氣溫37℃，年最低氣溫-16℃。

供試土壤有機質含量1.31%，堿解氮71.3mg/kg，速效磷37.4mg/kg，速效鉀91.2mg/kg，pH6.4。試驗于2005年10月耘地后播種小麥，2006年玉米收獲后開始設置處理進行長期定位試驗。供試土壤為棕壤土，麥玉兩熟。本文選用2011～2012年度小麥/玉米兩季試驗結果進行分析。

1.2試驗設計

試驗為裂區(qū)設計，主區(qū)為耕作方式，四個水平：常規(guī)耕作、旋耕、耙耕和免耕；副區(qū)為秸稈處理方式，兩個水平：秸稈全量還田、秸稈不還田；共8個處理，每個處理重復3次。施肥量按當?shù)赝扑]施肥量：麥季施氮量為純N210kg/hm2，分為基施和拔節(jié)追肥兩次施用，基追比為3∶1；P2O5用量90kg/hm2，K2O用量110kg/hm2，均基施。玉米季施氮量為270kg/hm2，分為基施和大口期追肥兩次施用，基追比為1∶1；P2O5用量90kg/hm2，K2O用量180kg/hm2，均基施。小麥品種為良星99，玉米品種為登海3688。小區(qū)面積：15m×15m=225m2。

1.4數(shù)據統(tǒng)計

數(shù)據處理采用DPS軟件，用LSD法進行多重比較，采用origin軟件作圖。

2結果與分析

2.1土壤耕作方式對冬小麥/夏玉米籽粒糖類積累的影響

2.1.1對籽?？扇苄蕴呛康挠绊懹蓤D1可以看出，不同耕作方式對籽?？扇苄蕴堑姆e累有明顯的影響。在小麥季，四種耕作方式下籽粒可溶性糖含量的變化表現(xiàn)為常規(guī)≈免耕>旋耕≈耙耕；免耕比常規(guī)耕作沒有明顯降低冬小麥籽粒中可溶性糖的含量，而耙耕與旋耕中，秸稈是否還田對籽粒可溶性糖含量產生了明顯影響，而且耙耕下秸稈還田比不還田提高了可溶性糖的含量，其它耕作方式秸稈還田對籽?？扇苄蕴堑挠绊懕憩F(xiàn)出相反的作用。

玉米生長季，秸稈是否還田對籽?？扇苄蕴呛坑忻黠@影響，秸稈還田條件下籽粒可溶性糖的變化表現(xiàn)為免耕>旋耕>耙耕>常規(guī)耕作；而秸稈不還田處理表現(xiàn)出不同的規(guī)律，四種耕作方式下可溶性糖的含量為常規(guī)>旋耕>耙耕>免耕；同時，除免耕外秸稈還田明顯降低了籽粒中可溶性糖的含量。

2.2耕作方式與秸稈還田對小麥/玉米產量的影響

2.2.1對小麥產量的影響由表1可知，不同耕作方式下冬小麥產量存在顯著性差異。四種耕作方式對產量的影響表現(xiàn)為旋耕>免耕>耙耕>常規(guī)耕作，但在同一耕作方式下秸稈還田與否也對最終產量產生了明顯影響。除常規(guī)耕作外，各處理秸稈還田后，小麥公頃穗數(shù)都顯著低于不還田處理。不同處理下，冬小麥穗粒數(shù)差異不明顯。在四種耕作方式下，千粒重高低依次為旋耕>免耕>耙耕>常規(guī)耕作，這與四種耕作方式對淀粉積累的影響基本吻合；但在本試驗條件下，不同耕作方式與秸稈還田與否明顯影響公頃有效穗數(shù)，致使耕作方式對產量的影響與對淀粉積累的影響不一致，而穗粒數(shù)對產量影響較小。

3討論與結論

劉霞等（2005）[7]認為籽粒中蔗糖積累量高并不代表轉化成淀粉的積累量也高。本試驗條件下，收獲期籽粒中淀粉的合成與蔗糖的積累量、可溶性糖的含量沒有明顯的關系，在淀粉積累量較低的耕作方式下，蔗糖含量與可溶性糖含量卻沒有相應的降低，這可能是由于碳水化合物底物的供應能力（蔗糖與可溶性糖含量）在基本滿足籽粒需求量的條件下，籽粒的貯存容量和物質轉化能力成為影響淀粉積累的主要因素。旋耕和免耕的小麥籽粒貯存容量和物質轉化能力明顯高于耙耕與常規(guī)耕作，從而使千粒重明顯增加，加之耕作對穗數(shù)的影響，最終表現(xiàn)為旋耕與免耕的產量較高。秸稈還田條件下少免耕有利于增加土壤含水率、土壤有機質、全氮和速效鉀等在上層富集，可以改善土壤水、肥、氣、熱等作物生長環(huán)境，這些因素也有利于小麥產量的提高，但對玉米產量的影響不大。

可溶性糖含量和蔗糖含量在常規(guī)耕作中積累量高，但淀粉含量低于其它耕作方式，說明籽粒中可溶性總糖、蔗糖供應充足，但其降解代謝不足，同化物利用能力不高，導致籽粒中淀粉的積累降低。而免耕條件下，收獲期可溶性糖含量、蔗糖含量較低，但淀粉含量較高，說明免耕條件下可溶性糖等物質轉化能力更高，淀粉的合成代謝旺盛，最終影響作物產量。

因此，在本地區(qū)小麥玉米輪作6年的長期定位試驗條件下，作物生產可以采用少免耕配合秸稈還田來調控作物個體、群體的生長發(fā)育，以建立合理的群體結構與個體發(fā)育模式，提高光合產量在籽粒中的積累和轉化，促進籽粒的充實，從而提高本地區(qū)冬小麥產量。同時，長期定位條件下，耕作方式與秸稈還田對作物整個灌漿期的糖類積累與影響需要繼續(xù)進行更加深入的研究。

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