免耕和秸稈覆蓋對旱作區(qū)土壤氮素、水分和春小麥產(chǎn)量的影響

張統(tǒng)帥，閆麗娟，李 廣，陳國鵬，羅永忠

(甘肅農(nóng)業(yè)大學 a. 林學院；b. 農(nóng)學院，甘肅 蘭州 730070)

土壤作為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)重要的環(huán)境組分，具有供應和協(xié)調(diào)植物正常生長發(fā)育所需水分、養(yǎng)分和熱量的能力[1]。耕作是影響農(nóng)田土壤生態(tài)環(huán)境最直接的途徑，合理的耕作措施可以協(xié)調(diào)土壤中水、肥、氣、熱的關(guān)系[2]，提高土地資源利用效率，促進農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)[3]。我國黃土高原旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，農(nóng)民連續(xù)多年的精耕細作(翻耕、耙耱)對耕層土壤環(huán)境造成頻繁破壞和擾動，加劇土壤風蝕和水蝕危害，加快土壤有機質(zhì)礦化速率，導致土壤結(jié)構(gòu)破壞和土壤質(zhì)量下降[4-6]。為緩解多年連續(xù)傳統(tǒng)耕作對于生態(tài)環(huán)境破壞的壓力，當?shù)亟鼛啄晖茝V免耕、秸稈覆蓋等農(nóng)田耕作措施，通過少耕、免耕，以及作物殘茬和秸稈覆蓋地表，保護土壤結(jié)構(gòu)的完整性，防止風蝕和水蝕危害，促進有限降水的利用，改善土壤水分和養(yǎng)分狀況，發(fā)展生態(tài)效益、經(jīng)濟效益、社會效益協(xié)調(diào)發(fā)展的可持續(xù)耕作方式。大量研究表明，與傳統(tǒng)耕作相比，免耕能保護耕層土壤結(jié)構(gòu)和保持土壤水分，顯著提高耕層土壤含水量[7-9]。研究表明，少免耕結(jié)合秸稈覆蓋有保持土壤水分、防止土壤侵蝕和增加土壤養(yǎng)分的作用[10-12]。董林林等[13]研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田后土壤全氮平均增加了0.35 g·kg-1，硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量也有所增加，但增加效果因秸稈類型和還田量的不同而存在差異。Varvel等[14]和鄭家國等[15]研究發(fā)現(xiàn)，少免耕結(jié)合秸稈覆蓋有利于土壤養(yǎng)分和水稻產(chǎn)量的增加。但近年來的一些研究發(fā)現(xiàn)，連續(xù)多年免耕不利于土壤疏松和肥料翻埋，會使耕層土壤容重增加，蓄水供肥能力下降，土壤耕層變淺[16-18]。因此，尋求一種適宜黃土高原旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)的耕作方式，成為當?shù)丶毙杞鉀Q的問題。

本研究以定西市安定區(qū)安家坡村布設的耕作試驗為依托，研究4種耕作處理——傳統(tǒng)耕作(CT)、免耕(NT)、傳統(tǒng)耕作+秸稈覆蓋(TS)、免耕+秸稈覆蓋(NTS)土壤水分、氮含量、土壤容重和小麥產(chǎn)量的變化特征，進一步探討不同耕作措施下土壤氮含量、含水量和作物產(chǎn)量之間的關(guān)系，以期為黃土高原旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)建立合理的耕作模式提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于甘肅省定西市安定區(qū)安家坡村(35°58′ N，104° 66′E)，海拔1 974.4 m。該區(qū)屬于典型的半干旱地區(qū)，大陸性季風氣候特征明顯，年均氣溫6.4 ℃，≥0 ℃的活動積溫2 933.5 ℃，≥10 ℃的活動積溫2 239 ℃，年日照時數(shù)2 476.6 h，年均無霜期140 d，年均蒸發(fā)量1 531 mm，多年平均降水量385 mm，降水量低而不穩(wěn)定，年際變異大(變異系數(shù)18.5%)，干旱頻發(fā)，且降水季節(jié)分布不均，主要集中在7—9月。試驗地土壤為黃綿土，耕層土壤有機碳含量6.21 g·kg-1，全氮含量0.61 g·kg-1，容重1.26 g·cm-3。2017年1月—2018年10月的逐日降水量和溫度如圖1所示，氣象資料由甘肅省定西市水土保持研究所提供。

1.2 試驗設計

田間定位試驗于2017—2018年進行，試驗前，試驗地是連續(xù)常規(guī)耕作的農(nóng)田，試驗以當?shù)卮盒←?定西42號)為研究對象。采用隨機區(qū)組試驗設計，共設置4種處理：CT，前茬作物收獲后至凍前三耕兩耱，系黃土丘陵溝壑區(qū)典型的耕作方式；NT，全年不耕作，播種時用免耕機一次性完成施肥和播種，收獲后用除草劑進行雜草清除；TS，在傳統(tǒng)耕作的基礎(chǔ)上，收獲脫粒后將前茬作物秸稈全部切碎均勻覆蓋于原小區(qū)，即在小麥播種后，將小麥秸稈切碎(秸稈碎片長3～5 cm)，均勻覆蓋于種植小區(qū)；NTS，耕作、播種和除草方法同免耕，前茬作物收獲脫粒后將秸稈切碎均勻覆蓋于原小區(qū)(具體做法同TS)。每種處理3次重復，共12個小區(qū)，小區(qū)面積為4 m×6 m。采用條播方式播種，播種量187.5 kg·hm-2，播種深度7 cm，播種行距24 cm，每小區(qū)25行。免耕采用免耕機播種。氮肥和磷肥作為基肥隨播種一次性施入，氮肥施尿素(N 46%)62.5 kg·hm-2，磷肥施過磷酸鈣(P2O514%)150 kg·hm-2。播種日期為當年的3月18日，7月下旬收獲。

圖1 2017年1月—2018年10月日平均溫度和降水量Fig.1 Daily precipitation and average temperature from January 2017 to October 2018

1.3 測定項目與方法

2017—2018年試驗期間，在春小麥播種前、分蘗期、拔節(jié)期、開花期和成熟期用三點法在每個小區(qū)分別采集0～10、10～20、20～40 cm土層土樣，同一層土樣混合均勻。將新鮮土樣裝入液氮罐，帶回實驗室用于測定土壤含水量，及土壤全氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量。土壤含水量采用烘干法測定，土壤全氮含量采用半微量凱氏定氮法測定，土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量采用MgO-代氏合金蒸餾法測定[19]。于2018年小麥收獲后，采用環(huán)刀法分別測定0～10、10～20、20～40 cm土層土壤容重。在2017、2018年小麥成熟后，每試驗小區(qū)隨機選取9行小麥計算其籽粒產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010軟件對數(shù)據(jù)進行初步整理匯總。利用SPSS 19.0軟件進行方差分析，對有顯著(P<0.05)差異的處理，采用LSD法進行多重比較。利用Origin 8.6軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對土壤容重、含水量的影響

不同處理實施2 a后，春小麥田0～40 cm土層的土壤容重變化如圖2所示，均隨著土層深度的增加先減小后增大，相同處理下，均以10～20 cm土層的土壤容重最小，以20～40 cm土層的土壤容重最大。同一土層不同處理的土壤容重差異顯著，在0～10、10～20、20～40 cm土層，土壤容重均以NTS處理最大，且均顯著(P<0.05)高于TS處理。

連續(xù)2 a的春小麥田0～40 cm土層土壤含水量變化如圖3所示。受降雨影響，2018年春小麥生育期降水量(291.6 mm)遠高于2017年(177.8 mm)，因而2018年的土壤含水量也相應高于2017年。2017年，除分蘗期外，不同處理的土壤含水量隨土層深度(0～40 cm)增加而減小，就春小麥全生育期平均值而言，與CT相比，TS、NT、NTS處理0～40 cm土層的平均土壤含水量分別提高了5.26%、降低了0.24%、提高了1.48%。2018年，不同處理的土壤含水量隨土層深度增加而增加，就春小麥生育期平均值而言，與CT相比，TS、NT、NTS處理0～40 cm土層的平均土壤含水量分別提高了11.39%、6.58%和6.16%。就2 a試驗平均值而言，TS、NT和NTS處理的土壤含水量較CT處理分別增加8.33%、3.17%和3.82%

相同土層不同處理間無相同字母的表示差異顯著(P<0.05)。下同。Treatments marked without the same letters indicated significant difference at P<0.05 in the same soil layer. The same as below.圖2 不同處理的土壤容重Fig.2 Soil buck density under different treatments

圖3 不同處理春小麥關(guān)鍵生育期0～40 cm土層的土壤含水量變化Fig.3 Moisture changes in 0-40 cm soil layer during key growth stages of spring wheat under different treatments

2017年為干旱年和不同處理實施初期階段，降水少，土壤容重較大，TS、NT和NTS處理的土壤蓄水保墑能力差。2018年為濕潤年和不同處理實施第2年，降水多，土壤容重低，TS、NT和NTS處理的土壤蓄水保墑能力較好。就2 a不同處理0～40 cm土層平均土壤含水量而言，與CT相比，NTS、NT、TS增加了春小麥關(guān)鍵生育期(播種前、分蘗期、拔節(jié)期、開花期、成熟期)0～40 cm土層的土壤含水量。

2.2 不同處理對土壤全氮的影響

如表1所示，土壤全氮含量隨生育時期的推移并沒有明顯變化規(guī)律；但不同土層不同處理下表現(xiàn)出一致的分布特征，即各處理土壤全氮含量隨土層深度(0～40 cm)的增加呈逐漸降低的趨勢，說明土壤全氮有表層積累現(xiàn)象。

就2017年春小麥全生育期不同土層的土壤全氮含量平均值而言：在0～10、10～20 cm土層，NTS處理顯著(P<0.05)大于CT、TS和NT處理；在20～40 cm土層，NT處理顯著(P<0.05)大于CT、TS和NTS處理；從0～40 cm土層平均土壤全氮含量來看，NTS>TS>CT>NT，且各處理間均差異顯著。就2018年春小麥全生育期全氮含量平均值而言：在0～10、20～40 cm土層，NTS和TS處理均顯著(P<0.05)大于CT和NT處理；從0～40 cm土層平均土壤全氮含量來看，NTS和TS顯著(P<0.05)大于CT，CT顯著(P<0.05)大于NT，而NTS與TS之間差異不顯著。

表1 不同處理下土壤全氮含量

2.3 不同處理對土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的影響

由表2可知，土壤銨態(tài)氮含量隨生育時期的推進呈先增加后減小的趨勢，在拔節(jié)期達到最大值。就2017年春小麥全生育期銨態(tài)氮含量平均值而言：在0～10 cm土層，CT處理顯著(P<0.05)大于NTS、TS和NT處理；在10～20 cm土層，NT和CT處理顯著(P<0.05)大于TS和NTS處理；在20～40 cm土層，NT處理顯著(P<0.05)大于CT、TS和NTS處理；從0～40 cm土層平均土壤銨態(tài)氮含量來看，CT處理顯著(P<0.05)大于NT、TS和NTS處理。就2018年春小麥全生育期土壤銨態(tài)氮含量平均值而言：在0～10 cm土層，CT和NT處理顯著(P<0.05)大于TS和NTS處理；在10～20、20～40 cm土層，CT處理顯著(P<0.05)大于NT、TS和NTS處理；從0～40 cm土層平均土壤銨態(tài)氮含量來看，CT處理顯著(P<0.05)大于NT、TS和NTS處理。

由表3可知，在分蘗期和拔節(jié)期，各處理土壤硝態(tài)氮含量達到最大值。就2017年春小麥全生育期土壤硝態(tài)氮含量平均值而言：在0～10 cm土層，CT和TS處理顯著(P<0.05)大于NT和NTS處理；在10～20、20～40 cm土層，CT處理顯著(P<0.05)大于NT、TS和NTS處理；從0～40 cm土層平均土壤硝態(tài)氮含量來看，CT處理顯著(P<0.05)大于NTS、TS和NT。就2018年春小麥全生育期土壤硝態(tài)氮含量平均值而言：在0～10 cm土層，CT、NT和TS處理之間差異不顯著，但均顯著(P<0.05)大于NTS處理；在10～20、20～40 cm土層，CT和TS處理均顯著(P<0.05)大于NT和NTS處理；從0～40 cm土層平均土壤硝態(tài)氮含量來看，CT和TS處理顯著(P<0.05)大于NTS處理。

表2 不同處理下土壤銨態(tài)氮含量

表3 不同處理下土壤硝態(tài)氮含量

方差分析結(jié)果表明，處理、土層深度、生育時期，以及生育時期和處理的交互作用對土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量影響極顯著(P<0.01)。處理中所涉及的耕作方式和是否覆蓋秸稈的交互作用對土壤硝態(tài)氮含量影響極顯著(P<0.01)，但對銨態(tài)氮含量影響不顯著。多重比較結(jié)果顯示，0～10 cm土層的土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量顯著(P<0.05)大于10～20、20～40 cm土層，但10～20、20～40 cm土層的土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量差異不顯著。用2 a的數(shù)據(jù)整體分析發(fā)現(xiàn)，土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量與土層深度呈現(xiàn)極顯著(P<0.01)負相關(guān)。不同處理間，CT處理的土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量顯著(P<0.05)高于TS、NT和NTS處理。

2.4 不同處理對春小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成要素的影響

2017—2018年不同處理的春小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成要素如表4所示。各處理中，TS處理的產(chǎn)量最高，NT處理的產(chǎn)量最低。2017年，各處理產(chǎn)量無顯著差異；2018年，TS處理的春小麥產(chǎn)量顯著(P<0.05)高于NT處理，但與CT和NTS處理差異不顯著。2017年，各處理的穗粒數(shù)和千粒重均沒有顯著差異；2018年，各處理的千粒重也沒有顯著差異，但TS處理的穗粒數(shù)顯著(P<0.05)多于NT處理，與CT和NTS處理差異不顯著?？梢钥闯?，不同處理主要通過影響春小麥的穗粒數(shù)最終影響產(chǎn)量。

方差分析結(jié)果表明，年份和處理的交互作用對春小麥千粒重和產(chǎn)量均無顯著影響，但對穗粒數(shù)影響顯著(P<0.05)；不同年份對春小穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量影響極顯著(P<0.01)；不同處理對春小麥穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量影響不顯著；處理中所涉及的耕作方式和是否覆蓋秸稈的交互作用對春小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成要素均無顯著影響?？偟膩砜?，2017—2018年春小麥產(chǎn)量、穗粒數(shù)和千粒重的差異主要受年際間環(huán)境因子變化的影響。小麥產(chǎn)量較低主要是因為下種后降雨量較少導致小麥發(fā)芽率較低。

3 討論

本研究對4種處理下土壤水分、氮含量、土壤容重，及小麥產(chǎn)量變化特征進行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，試驗實施2 a后，CT和TS處理的0～10 cm土壤容重明顯小于NT和NTS處理，且在春小麥收獲后，土壤容重隨土層深度增加呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢。TS和NTS處理能增加土壤水分和全氮含量，降低土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量。秸稈覆蓋措施能增加春小麥產(chǎn)量，以2 a數(shù)值平均值計，與CT相比，TS和NTS處理的春小麥產(chǎn)量分別增加35.34%和9.33%，而NT處理的春小麥產(chǎn)量卻降低9.62%?？偟膩砜?，少免耕加秸稈覆蓋通過改善土壤水分狀況，改變了土壤全氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的空間分布，有助于促進春小麥植株生長發(fā)育和產(chǎn)量形成。

3.1 不同處理對土壤容重和含水量的影響

土壤容重是表征土壤物理性質(zhì)的重要參數(shù)之一，反映土壤的透水性、通氣性和根系延展時阻力大小[20]。容重小，表明土壤結(jié)構(gòu)良好，反之，則土壤缺少團粒結(jié)構(gòu)，土壤板硬緊實[21]。關(guān)于不同耕作方式對土壤容重的影響目前還存在很大分歧，有研究認為免耕使土壤容重增大[22-23]，也有研究認為免耕使土壤容重減小[1，24-25]。本研究發(fā)現(xiàn)，NTS和NT處理的土壤容重高于CT和TS處理，這與王玥凱等[26]的研究一致，可能是因為連續(xù)2 a免耕的累積效應使土壤耕層的沉實作用加強，從而使土壤容重增加[27]。NTS處理的土壤容重大于TS和NT處理，主要是因為免耕土壤通氣性差，土壤緊實，土壤總孔隙度低，對肥料的利用率低，加上作物秸稈腐熟需要消耗大量養(yǎng)分，致使土壤質(zhì)地黏重[28]，且分解物不能很好地與土壤顆粒結(jié)合形成疏松的團粒結(jié)構(gòu)，故使土壤容重增加。容重隨土層深度增加先減小后增大，主要是因為作物收獲后正值當?shù)赜晁疃嗟臅r節(jié)，土壤裸露接受雨滴的直接沖蝕，使表層土壤孔隙度減小，質(zhì)地變差，因而土壤表層容重增大。

耕作是調(diào)節(jié)土壤水分最重要的農(nóng)藝措施之一，耕層土壤水分對作物生長發(fā)育具有至關(guān)重要的作用[29]，建立適合當?shù)匕l(fā)展的耕作方式是改善土壤結(jié)構(gòu)和提高作物產(chǎn)量的主要措施之一[30]。少免耕加秸稈覆蓋能減少地表徑流，降低土壤侵蝕，提高土壤水分利用效率[31]。許迪等[32]研究發(fā)現(xiàn)，免耕無論是在干旱年還是平水年均能不同限度地增加0～40 cm土層含水量。張亞麗等[33]研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田配施適量氮肥能增強土壤的蓄水能力，提高土壤含水量。本試驗結(jié)果表明，與CT相比，TS、NT和NTS處理增加了春小麥關(guān)鍵生育期0～40 cm土層的土壤含水量。TS處理的土壤含水量明顯高于其他處理，說明秸稈覆蓋在干旱時期能夠滿足作物更多的水分需求，從而避免作物較快受到干旱脅迫，這與Devita等[34]和雷金銀等[12]研究結(jié)果一致。TS處理較NT處理土壤含水量增幅大，這主要是由于傳統(tǒng)耕作的秸稈覆蓋能形成較好的土壤團粒結(jié)構(gòu)，從而能保持更多的水分，而免耕實施年限短，還未形成較好的土壤結(jié)構(gòu)，土壤質(zhì)地緊實，因此土壤含水量較低。NTS處理保持土壤水分的能力小于TS和NT處理，在2017年個別生育期含水量甚至低于CT，主要是因為NTS處理的土壤緊實，容重大，通氣性差，秸稈沒有與土壤顆粒結(jié)合成較好的團粒結(jié)構(gòu)，加上秸稈腐熟過程中消耗土壤養(yǎng)分，土壤黏重，因而不能較好地保存水分[35]。本研究中，春小麥不同年份各生育期的土壤含水量差異主要是由降水量差異導致的。2017年春小麥生育期內(nèi)降水少，墑情差，可以看出，耕作實施初期干旱年內(nèi)，NTS處理的保水作用較弱，而TS處理的保水性較好。

3.2 不同處理對土壤全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮的影響

土壤氮素是評價土壤質(zhì)量的重要指標，其動態(tài)變化直接影響土壤肥力。研究普遍認為，少免耕加秸稈覆蓋能提高土壤全氮含量[36]。在干旱、半干旱區(qū)，與傳統(tǒng)耕作相比，免耕可保持或提高土壤全氮含量，少免耕結(jié)合秸稈覆蓋技術(shù)能有效降低土壤養(yǎng)分的流失，增加土壤養(yǎng)分，提高作物養(yǎng)分利用效率[37-38]。本試驗表明，與對照相比，NTS和TS處理均能顯著增加表層(0～40 cm)土壤全氮含量，這說明與傳統(tǒng)耕作相比，NTS和TS處理更有利于均衡表層土壤養(yǎng)分，促進緩效養(yǎng)分的釋放，增加土壤肥力。與CT相比，TS和NTS處理0～10、10～20、20～40 cm土層的土壤全氮含量都有所提高，與王淑蘭等[39]的研究結(jié)果較為一致。這主要是由于TS和NTS處理作物收獲后秸稈和根系全部歸還土壤，對土壤擾動較小，使得真菌生長效率和真菌與細菌活性比率增加，降低了有機氮礦化分解，且殘留的作物根系和秸稈分解會釋放無機氮和有機氮，使耕層土壤全氮維持穩(wěn)定[40]。不同處理下，表層土壤全氮含量的變化表明，秸稈覆蓋和耕作所產(chǎn)生的土壤擾動是引起土壤全氮變化的主要原因。Beare等[41]和王淑蘭等[39]認為，隨著耕作年限增加，土壤全氮含量均有不同程度的增加，全氮含量與耕作年限呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。然而，Dalal等[42]卻認為，土壤全氮含量不會隨著耕作年限的增加而持續(xù)增加：一方面，不同年份的降水量不同，春小麥對土壤養(yǎng)分的吸收量也有差異，且秸稈還田量差異對土壤養(yǎng)分的貢獻不同；另一方面，降雨量不同導致不同年份的氣候因子有差異，土壤有機氮礦化和損失速率有差異。與傳統(tǒng)耕作相比，TS和NTS處理增加了表層土壤全氮含量，且以NTS處理的增加幅度較大，說明秸稈覆蓋能有效緩解因微生物分解而損失的土壤氮素，而傳統(tǒng)耕作措施因沒有秸稈覆蓋，加速了氮素的礦化損失，加之無秸稈等生物物質(zhì)的輸入，降低了表層土壤氮素的積累。本研究發(fā)現(xiàn)，2018年土壤全氮含量高于2017年，主要是因為保護性耕作隨實施年限的增加會提高表層土壤全氮含量。不同氮素形態(tài)對植物具有不同的生理效應[43]。本研究表明，CT處理的土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量大于其他處理，這可能是由于免耕沒有對土壤進行翻耕，土肥難以融合，土壤緊實，促進了銨態(tài)氮的揮發(fā)[44-45]，從而使得銨態(tài)氮含量低于傳統(tǒng)耕作。傳統(tǒng)耕作對土壤的劇烈擾動破壞了土壤的原有結(jié)構(gòu)，改善了土壤耕層的通氣狀況；因此，相比免耕能較好地使肥料融于土壤，加快有機質(zhì)礦化，加強硝化作用，從而使硝態(tài)氮積累[46]。翻耕后，土壤較大的比表面積和較短的彌散路徑，便于硝態(tài)氮隨水向下淋溶[47]。覆蓋的秸稈降解后能增加土壤養(yǎng)分[48]，但生育初期的降溫會影響作物生長和養(yǎng)分吸收[49]，土壤中雖能積累部分銨態(tài)氮和硝態(tài)氮，但覆蓋秸稈也會增加降水入滲，將水儲存于深層，從而使得硝態(tài)氮向更深層淋溶積累[50]。TS處理能有效抑制土壤蒸發(fā)，增加深層水分的上升和利用，減少了硝態(tài)氮向下層的流失，促進根系生長，增強根系對土壤硝態(tài)氮的吸收，從而抑制硝態(tài)氮的積累[51]。

3.3 不同處理對春小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成要素的影響

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要目的是實現(xiàn)農(nóng)作物的高產(chǎn)。保護性耕作改善了土壤水肥環(huán)境，可為作物生長創(chuàng)造良好條件[52-53]。秸稈覆蓋能改善土壤結(jié)構(gòu)和質(zhì)地，提高土壤養(yǎng)分的有效性，提高作物產(chǎn)量[46，54]。本研究表明，TS和NTS處理均不同限度地增加了春小麥產(chǎn)量，TS、NTS處理2 a平均的春小麥產(chǎn)量較CT分別提高35.34%、9.33%。這主要是因為適宜的耕作處理能降低土壤緊實程度，促進土壤結(jié)構(gòu)體的形成，增強土壤通氣能力，促進水分和養(yǎng)分積累。本試驗中，2018年的春小麥產(chǎn)量明顯高于2017年，主要是因為2018年降水較多，土壤水分保持良好，能及時供應作物所需水分和養(yǎng)分。方差分析顯示，年份對產(chǎn)量、千粒重和穗粒數(shù)的影響極顯著，說明2017—2018年產(chǎn)量的變化主要是由年際間環(huán)境因子的差異所引起的。由于各處理的實施年限短，因此降水等環(huán)境因子對產(chǎn)量的影響反較所設置的耕作措施等處理的影響更大，但耕作措施對土壤理化性質(zhì)的影響較顯著。從2018年數(shù)據(jù)來看，TS處理較其他處理對增加春小麥產(chǎn)量的效果更好，這可能主要是由于秸稈覆蓋能促進土壤腐殖質(zhì)的形成和土壤團聚體的增加，并且秸稈本身亦可釋放營養(yǎng)物質(zhì)[55]。