東北大豆農(nóng)田保護性耕作水熱效應的Meta分析*

弓曉雅，趙 錦，楊曉光

東北大豆農(nóng)田保護性耕作水熱效應的Meta分析*

弓曉雅，趙 錦**，楊曉光

（中國農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，北京 100193）

基于公開發(fā)表文章中有關東北地區(qū)保護性耕作下大豆農(nóng)田土壤溫度和濕度數(shù)據(jù)，以傳統(tǒng)耕作（CT）為對照，免耕（NT）、少耕（RT）、秸稈覆蓋（SM）、免耕秸稈覆蓋（NTSM）為處理，應用Meta分析方法定量評估保護性耕作措施對東北大豆農(nóng)田土壤水熱狀況的影響程度。結果表明：與CT相比，保護性耕作總體上使東北大豆農(nóng)田0-170cm土層的土壤體積含水量增加了9.2%，使淺層土壤（0-30cm）溫度降低了8.2%；不同氣候條件下4種保護性耕作措施均能提高土壤濕度；秸稈覆蓋可以提高大豆整個生育時期土壤含水量，且在營養(yǎng)生長期對土壤水熱的影響最大，土壤溫度隨秸稈覆蓋量的增加而增加；保護性耕作措施降低土壤溫度的幅度隨著土壤黏粒減少而降低，提高土壤濕度的幅度隨土壤深度增加而降低；免耕秸稈覆蓋在不同土壤深度的蓄水保墑效果最明顯，在0-20cm土層提高了32.9%的土壤濕度。綜上，保護性耕作措施較傳統(tǒng)耕作具有增濕降溫效應，氣溫、降水、生育時期、秸稈覆蓋量、土壤類型及土壤深度均對保護性耕作下大豆農(nóng)田的土壤水熱狀況產(chǎn)生影響。

東北地區(qū)；大豆；保護性耕作；土壤水熱；Meta分析

大豆作為重要的油料和糧食作物，在國民生產(chǎn)生活中占據(jù)重要地位。東北地區(qū)是中國大豆的優(yōu)質(zhì)主產(chǎn)區(qū)[1]，2018年僅黑龍江省的大豆播種面積就約占全國的42.41%，總產(chǎn)量約占41.19%[2]。然而，由于不合理的開發(fā)利用和使用翻耕等傳統(tǒng)的耕作方式，東北地區(qū)正面臨著嚴重的土壤退化問題，包括耕層變淺、水土流失加重、土壤有機質(zhì)含量下降60%、自然生產(chǎn)力下降20%以上等[3]。保護性耕作措施是一項能夠實現(xiàn)作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)與生態(tài)環(huán)境保護雙贏的可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)技術，可以增加地表粗糙度，改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤肥力[4?6]，尤其在保水調(diào)溫方面發(fā)揮重要的作用[7?9]。由于不同地區(qū)受氣候生態(tài)環(huán)境因子的制約，保護性耕作措施的應用效果存在明顯區(qū)域特征。因此，探究東北地區(qū)保護性耕作對大豆農(nóng)田土壤水熱的影響，對區(qū)域尺度上科學合理推廣保護性耕作措施具有重要意義。

前人圍繞保護性耕作措施對東北大豆農(nóng)田土壤水熱的影響，已經(jīng)開展大量研究，表明保護性耕作與傳統(tǒng)耕作相比可以提高土壤含水量，但不同條件下提高的幅度不一。郭孟潔等[10]通過16a的試驗研究表明，免耕秸稈覆蓋較傳統(tǒng)耕作可增加土壤的田間持水量，提高土壤蓄水保墑能力，且只作用于表層土壤。在春季播種期，免耕措施下的土壤含水量顯著高于傳統(tǒng)耕作（6.6%）[11]。邱野等[12]研究表明，免耕和免耕秸稈覆蓋較傳統(tǒng)耕作可提高25.3%～33.6%土壤含水量；也有研究表明免耕秸稈覆蓋全生育期0-100cm土壤貯水量比傳統(tǒng)耕作顯著高出197mm[13]。保護性耕作對東北大豆農(nóng)田土壤溫度的影響不同。楊水源[13]研究表明，免耕、秸稈覆蓋和免耕秸稈覆蓋在整個生育時期都表現(xiàn)為降溫效應，且免耕秸稈覆蓋降溫效應最明顯，全生育期0-20cm土壤平均溫度較傳統(tǒng)耕作降低1.1℃。也有研究表明，秸稈覆蓋在結莢期可以顯著提高土壤溫度，覆蓋量為2500kg·hm?2和5000kg·hm?2時分別提高6.9%和8.8%[14]。

由于當前保護性耕作對東北大豆農(nóng)田土壤水熱狀況的研究多基于單點試驗，而單點試驗存在研究站點的氣候和土壤等具有特異性等問題，導致無法在區(qū)域尺度上明確保護性耕作對大豆農(nóng)田土壤水熱的影響。Meta分析是對同一主題下多個獨立研究成果進行定量、科學的綜合分析[15]。由于它有明確的文獻選擇標準和使用效應值作為統(tǒng)一的數(shù)量結合指標，得出的結果比傳統(tǒng)敘述性綜述結果更具客觀性和科學性[16]。因此，本研究采用Meta分析方法，定量東北大豆農(nóng)田4種保護性耕作措施對土壤水熱的影響程度，并在此基礎上深入探討氣候特征、生育時期、土壤類型、土壤深度等特征下保護性耕作對東北大豆農(nóng)田土壤水熱的影響，以期在東北區(qū)域尺度上明確保護性耕作對大豆農(nóng)田土壤水熱的影響，為東北地區(qū)大豆農(nóng)田科學推廣應用保護性耕作措施提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源于中國知網(wǎng)、萬方、維普、the Web of Science等中英文數(shù)據(jù)庫中已發(fā)表的關于中國東北地區(qū)大豆農(nóng)田土壤溫度和濕度的相關文獻，并以“大豆、保護性耕作/免耕/少耕/秸稈覆蓋/免耕秸稈覆蓋、土壤濕度/土壤水分/土壤含水量、土壤溫度/地溫、soybean、conservation tillage/no-tillage/reduced tillage/straw mulching/no-tillage straw mulching、soil moisture/ moisture/soil moisture content、soil temperature/ground temperature”等中英文為檢索詞進行篩選，將檢索到的文獻按以下篩選標準進行再次篩選。

（1）研究對象為中國東北地區(qū)農(nóng)田，試驗作物為大豆；

（2）試驗方式為大田試驗，無模擬試驗；

（3）試驗的重復次數(shù)3次及以上；

（4）耕作措施為輪作，提取的數(shù)據(jù)為大豆生長季土壤溫濕度；

（5）試驗處理為免耕（NT）、少耕（RT）、秸稈覆蓋（SM）、免耕秸稈覆蓋（NTSM）中的任意一項及以上，且每個試驗均以傳統(tǒng)耕作（CT）為對照；

（6）試驗中的數(shù)據(jù)易于獲得或可通過計算得出；

（7）同一作者同一時期發(fā)表的文獻，要檢查數(shù)據(jù)是否相同，剔除相同的數(shù)據(jù)。

研究具體數(shù)據(jù)來源情況見表1。

表1 保護性耕作數(shù)據(jù)來源的文獻描述統(tǒng)計

注：NT代表免耕，即在全生育期不進行耕作；RT代表少耕，即在全生育期減少耕作次數(shù)；SM代表秸稈覆蓋，即在傳統(tǒng)耕作的基礎上，秋收后進行秸稈覆蓋；NTSM代表免耕秸稈覆蓋，即在免耕的基礎上，秋收后覆蓋作物秸稈。下同。

Note: NT stands for no-tillage, i.e. no tillage during the whole growth period; RT stands for reduced tillage, i.e. reducing the number of tillage during the whole growth period; SM stands for straw mulching, i.e. on the basis of conventional tillage, straw mulching is carried out after autumn harvest; NTSM stands for no-tillage straw mulching, i.e. on the basis of no-tillage, straw mulching is carried out after autumn harvest. The same as below.

1.2 數(shù)據(jù)整理

篩選到符合條件的有效數(shù)據(jù)共2242對，包括885對土壤濕度數(shù)據(jù)，1357對土壤溫度數(shù)據(jù)。匯總有效文獻中試驗的基本信息（篇名、作者、發(fā)表時間、地點、經(jīng)緯度、重復次數(shù)等）及土壤溫度和土壤濕度等數(shù)據(jù)，并將土壤類型按照國際制土壤質(zhì)地分類標準[17]進行歸類，文獻中未給出土壤類型的從中國土壤科學數(shù)據(jù)庫查找補齊，未給出年均溫和年降水量數(shù)據(jù)的從中國氣象科學數(shù)據(jù)共享服務網(wǎng)（http://cdc.cma.gov.cn）的氣象資料中補全。

匯總的原始土壤濕度數(shù)據(jù)中存在多種形式的表達，為了能夠充分利用收集到的數(shù)據(jù)，明確保護性耕作對土壤濕度的影響，需要將原始土壤濕度數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一處理，將其統(tǒng)一轉化為土壤體積含水率。若原始土壤濕度數(shù)據(jù)中有土壤質(zhì)量含水率和體積含水率，則利用每個文獻中或同期發(fā)表文章中所給出的土壤容重將土壤質(zhì)量含水率全部轉化為土壤體積含水率[17]，轉化公式為

式中，W為土壤質(zhì)量含水率（%）；Mw為土壤中水的質(zhì)量（kg）；Ms為干土質(zhì)量（kg）；V為土壤體積含水率（%）；Vw為土壤水容積（m3）；Vt為土壤總容積（m3）；ρw為水的密度（g·cm?3），可近似為1g·cm?3；ρb為土壤容重，即土壤密度（g·cm?3）。

若原始土壤濕度數(shù)據(jù)中無土壤質(zhì)量或體積含水率，但有土壤貯水量和相對應的土層厚度，則利用式（6）將土壤貯水量轉化為土壤體積含水率[17]，即

式中，SWS為土壤貯水量（mm）；H為土層厚度（mm）

1.3 Meta分析

1.3.1 Meta分析概況

采用Meta分析方法定量4種保護性耕作措施對東北地區(qū)大豆農(nóng)田土壤溫/濕度的調(diào)控效應。將整理好的土壤溫/濕度數(shù)據(jù)按照保護性耕作類型、氣候特征、生育時期、秸稈覆蓋量及土壤條件進行數(shù)據(jù)分組，通過計算保護性耕作對土壤溫/濕度的調(diào)控效應值進而計算出其95%置信區(qū)間（95%CI），為了便于解釋保護性耕作對土壤溫/濕度的影響，需要通過調(diào)控效應值及其95%CI計算保護性耕作對土壤溫/濕度的相對變化率及其95%CI。

1.3.2 數(shù)據(jù)分組

東北地區(qū)存在不同的保護性耕作措施，如免耕、少耕、秸稈覆蓋和免耕秸稈覆蓋等，且由于不同地區(qū)的氣候特征和土壤類型不同，大豆不同的生育時期、土壤深度和秸稈覆蓋量都對土壤溫度和濕度存在一定影響。因此，將收集到的數(shù)據(jù)按照不同的保護性耕作措施、氣候特征、生育時期、秸稈覆蓋量、土壤類型和土壤深度進行分組，分組情況見表2-表6。

表2 不同保護性耕作樣本與傳統(tǒng)耕作（CT，作為對照）樣本配對的對數(shù)描述統(tǒng)計

表3 不同氣候特征樣本與傳統(tǒng)耕作（CT，作為對照）樣本配對的對數(shù)描述統(tǒng)計

注：“-”表示不同保護性耕作措施與傳統(tǒng)耕作方式無配對的土壤溫/濕度樣本對。下同。

Note: “-” indicates soil temperature and soil moisture sample pairs that are not matched between different conservation tillage measures and conventional tillage methods. The same as below.

表4 不同生育時期樣本與傳統(tǒng)耕作（CT，作為對照）樣本配對的對數(shù)描述統(tǒng)計

表5 不同秸稈覆蓋量的樣本與傳統(tǒng)耕作（CT，作為對照）樣本配對的對數(shù)描述統(tǒng)計

表6 不同土壤條件樣本與傳統(tǒng)耕作（CT，作為對照）樣本配對的對數(shù)描述統(tǒng)計

1.3.3 計算各種保護性耕作方式對土壤溫/濕度的調(diào)控效應值

以保護性耕作措施下大豆農(nóng)田的土壤溫/濕度（Xe）與傳統(tǒng)耕作（CT）下大豆農(nóng)田的土壤溫/濕度（Xc）的比值作為響應比（R），以響應比的自然對數(shù)（InR）作為效應值進行計算[18]，即

1.3.4 計算土壤溫/濕度調(diào)控效應值的置信區(qū)間

由于收集的數(shù)據(jù)中缺少標準差或標準誤，因此，無法得到土壤溫/濕度相對變化率的95%置信區(qū)間（95%CI）。靴襻法（bootstrap）是非參數(shù)檢驗整合分析?重復取樣檢驗法中的一種，它可以在不考慮原始數(shù)據(jù)是否遵循正太分布形式和標準差數(shù)據(jù)是否缺失的情況下計算出統(tǒng)計量的置信區(qū)間，對于樣本量小或標準差數(shù)據(jù)缺失的文獻，bootstrap是一種較為準確的分析方法[19?20]。因此，采用bootstrap計算95%CI，計算過程包括[20]

（1）計算研究數(shù)為i的每一分組或研究數(shù)為i的所有研究的總效應值（初值）；

（2）以放回式取樣選取i個研究并計算其總效應值（靴襻值）；

（3）重復上述取樣方法1000次，按從小到大的順序排列總效應值，在兩端分別取2.5%處的值作為95%CI的上限（UL）和下限（LL）。

當樣本量較少時，使用偏差校正法（bias- corrected method）對95%CI進行校正，偏差校正后的百分置信區(qū)間的上下限計算公式分別為

1.3.5 計算土壤溫/濕度相對變化率及其對應的置信區(qū)間

為了便于使用土壤溫度和濕度的相對變化率解釋不同保護性耕作對大豆農(nóng)田土壤溫度和濕度的影響，將效應值轉化為相對變化率進行分析[16]，計算式為

土壤溫/濕度相對變化率95%CI的上限CIUL和下限CILL計算式分別為[21]

1.4 數(shù)據(jù)獲取與處理

使用GetData Graph Digitizer軟件提取文獻中用圖表達的土壤溫濕度數(shù)據(jù)；使用Excel2010進行數(shù)據(jù)庫的收集、整理及建立；使用Excel2010和RStudio 4.0.3進行Meta分析的指標計算及作圖。

2 結果與分析

2.1 不同保護性耕作措施對大豆農(nóng)田土壤溫/濕度的影響

由圖1可知，總樣本（濕度樣本885對，溫度樣本1357對）顯示，與傳統(tǒng)耕作方式（CT）相比，保護性耕作分別使大豆農(nóng)田土壤濕度顯著提高了9.2%，土壤溫度顯著降低了8.2%。進一步分類統(tǒng)計結果顯示，各種保護性耕作措施對大豆農(nóng)田土壤濕度和溫度的影響不同，其中僅RT顯著提高了1.1%的土壤溫度，NT、SM和NTSM均使土壤溫度有不同程度的降低，分別降低了6.3%、12.7%和3.4%，且三者間差異顯著；各種保護性耕作措施均不同程度的提高了土壤濕度，依次表現(xiàn)為NTSM（16.1%）>NT（7.4%）>SM（7.3%）>RT（2.2%）。

圖1 不同保護性耕作與傳統(tǒng)耕作相比大豆農(nóng)田土壤濕度和溫度相對變化率的統(tǒng)計結果

注：土壤濕度為0-170cm土層的土壤體積含水量；土壤溫度為0-30cm土層的溫度。括號內(nèi)數(shù)據(jù)為配對的樣本對數(shù)。虛線表示相對變化率為0。誤差線表示95%置信區(qū)間（95%CI），95%CI不包含0，說明差異顯著（P<0.05），若各分組間95%CI不重疊，則分組間差異顯著（P<0.05）。若某一分組95%CI較大，會導致分析結果誤差較大。因此，對于95%CI較大的分組在分析時不考慮。下同。

Note: Soil moisture is the soil volumetric water content in the 0-170cm layer. Soil temperature is the temperature of 0-30cm soil layer. Number of sample pairs is conservation tillage measures were paired with conventional tillage methods in parentheses. The dotted line indicates that the relative rate of change is 0. The error bars indicate 95% confidence interval (95%CI), 95%CI does not contain 0, indicating significant differences(P<0.05). If 95%CI between groups did not overlap, indicating significant differences between groups(P <0.05). If 95%CI is too large, the error of analysis results will be large. Therefore, the grouping with too large 95%CI is not considered in the analysis. The same as below.

2.2 不同條件下保護性耕作措施對大豆農(nóng)田土壤溫/濕度的影響

2.2.1 氣候條件不同

在所有樣本對中，根據(jù)氣候條件不同，以年降水量550mm和年均溫4℃為標準，分別對4種保護性耕作措施與傳統(tǒng)耕作方式配對的土壤溫/濕度樣本對數(shù)進行統(tǒng)計，結果見圖2。由圖中可見，與CT相比，在年降水量≤550mm條件下，4種保護性耕作措施均提高了大豆農(nóng)田的土壤濕度，降低了土壤溫度；在年降水量>550mm條件下，NT和NTSM均提高了土壤濕度和溫度，SM提高了土壤濕度，降低了土壤溫度，RT提高了土壤溫度。隨著年降水量增加，4種保護性耕作措施的土壤濕度相對變化率不同，其中NT、SM使大豆農(nóng)田的土壤濕度均提高了0.8%，NTSM使土壤濕度降低了2.4%；隨著年降水量的增加，4種保護性耕作措施使土壤溫度分別提高了17.3%（NTSM）、9.1%（NT）、7.2%（RT）和0.6%（SM）。

與CT相比，在≤4℃和＞4℃兩種年均溫條件下，NT、SM和NTSM均提高了大豆農(nóng)田的土壤濕度，降低了土壤溫度，RT均提高了土壤濕度和溫度。隨著年均溫的增加，NT、NTSM處理下土壤濕度分別提高6.5%、13.3%，SM使大豆農(nóng)田的土壤濕度降低了4.2%；隨著年均溫的增加，NT、NTSM處理下土壤溫度分別降低8.9%、13.8%，RT處理下降低了1.4%土壤溫度，但未降低到負相對變化率，整體上仍提高了土壤溫度?？梢?，不同氣候條件下，NT、RT、SM、NTSM對大豆農(nóng)田土壤濕度和溫度的影響不同。

2.2.2 生育時期不同

在所有樣本對中，分營養(yǎng)生長期和生殖生長期分別對保護性耕作措施與傳統(tǒng)耕作方式配對的土壤溫/濕度樣本對數(shù)進行統(tǒng)計，結果見圖3。由圖中可見，與CT（對照）相比，在兩個時期中，NT（免耕）、SM（桔桿覆蓋）、NTSM（免耕秸桿覆蓋）均提高了大豆農(nóng)田的土壤濕度，降低了土壤溫度，在營養(yǎng)生長期分別使大豆農(nóng)田的土壤濕度提高7.1%、7.9%和13.9%，分別使土壤溫度降低12.8%、1.9%和20.2%；在生殖生長期，分別使大豆農(nóng)田的土壤濕度提高7.7%、7.3%和17.6%，土壤溫度分別降低1.8%、5.2%和3.2%；在兩個時期中，RT（少耕）對大豆農(nóng)田土壤濕度的影響不同，在營養(yǎng)生長期使大豆農(nóng)田的土壤濕度提高了0.4%，在生殖生長期使大豆農(nóng)田土壤濕度降低了0.04%?？梢?，隨著大豆生育時期推進，NT、NTSM均提高了土壤濕度和溫度，RT降低了土壤濕度，SM降低了土壤濕度和溫度。

圖2 不同年降水量(a)和年平均氣溫(b)條件下4種保護性耕作下大豆農(nóng)田土壤濕度(1)和溫度(2)相對變化率的統(tǒng)計結果

圖3 不同生育時期4種保護性耕作下大豆農(nóng)田土壤濕度(a)和溫度(b)相對變化率的統(tǒng)計結果

2.2.3 秸稈覆蓋量不同

在所有樣本對中，分1800～3000kg·hm?2和3000～6000kg·hm?2兩種秸稈覆蓋量分別對保護性耕作措施與傳統(tǒng)耕作方式配對的土壤溫/濕度樣本對數(shù)進行統(tǒng)計，結果見圖4。由圖中可見，與CT相比，當秸稈覆蓋量為1800～3000kg·hm?2時，SM、NTSM均提高了大豆農(nóng)田的土壤濕度，分別為5.2%、7.8%，均降低了3.1%的土壤溫度；當秸稈覆蓋量為3000～6000kg·hm?2時，SM降低了0.8%的土壤濕度，提高了6.7%的土壤溫度，NTSM提高了18.8%的土壤濕度。可見，不同秸稈覆蓋量下，SM和NTSM對大豆農(nóng)田土壤濕度和溫度相對變化率的影響不同，SM處理隨著秸稈覆蓋量的增加土壤濕度降低，土壤溫度提高，NTSM正好相反。

圖4 不同秸稈覆蓋量下兩種保護性耕作下大豆農(nóng)田土壤濕度(a)和溫度(b)相對變化率的統(tǒng)計結果

2.2.4 土壤條件不同

在所有樣本對中，分3種土壤類型（黏土、壤土和黏壤土）和5個土壤深度（0-20、20-40、40-60、60-80和80-100cm）分別對保護性耕作措施與傳統(tǒng)耕作方式配對的土壤溫/濕度樣本對數(shù)進行統(tǒng)計，結果見圖5。由圖中可見，與CT相比，在3種土壤類型上，4種保護性耕作措施均提高了大豆農(nóng)田的土壤濕度，在黏土和壤土條件下，NTSM提高大豆農(nóng)田土壤濕度均為最大，分別為37.3%和15.4%，NT次之，分別為19.0%和7.1%，SM最小，分別為4.7%和5.2%；在黏壤土條件下，NT提高大豆農(nóng)田土壤濕度最大，為4.9%，NTSM次之，為3.2%，ST最小，為0.7%。同一耕作措施在不同土壤類型條件下對土壤濕度的影響不同，以NT、NTSM均在黏土上提高土壤濕度最大，在黏壤土上提高土壤濕度最小。在不同土壤類型條件下，4種保護性耕作措施對大豆農(nóng)田土壤溫度的影響不同。在黏土和壤土條件下，NT均降低了土壤溫度，分別為19.0%和1.3%，SM在黏土條件下，提高了1.1%的土壤溫度，在壤土條件下降低了5.2%的土壤溫度。NTSM在3種土壤類型條件下均降低了土壤溫度，且在黏土上降低土壤溫度最大，為21.9%，壤土最小，為3.1%?？梢姡Ｗo性耕作措施降低土壤溫度的幅度隨著土壤黏粒減少而降低。

與CT相比，在5種土壤深度條件下，NT、NTSM均提高了大豆農(nóng)田的土壤濕度，在0-20cm、20-40cm、40-60cm和80-10cm的土壤深度，SM均提高了大豆農(nóng)田的土壤濕度。在0-20cm、20-40cm、40-60cm和80-10cm的土壤深度，均表現(xiàn)出NTSM提高土壤濕度最大，NT次之，SM最??；在60-80cm土壤深度，NTSM提高土壤濕度最大，NT最小。且隨著土壤深度的增加，3種保護性耕作措施提高大豆農(nóng)田土壤濕度的幅度均逐漸降低，各土壤深度下NTSM處理分別提高土壤濕度32.9%、18.5%、13.4%、12.4%和1.5%，NT分別為14.2%、9.1%、6.4%、4.9%和4.7%，SM分別為9.8%、6.1%、10.2%、4.5%和3.7%?？梢?，保護性耕作提高土壤濕度的幅度隨土壤深度增加而降低。在0-20cm土壤深度，NT、SM和NTSM均降低了大豆農(nóng)田土壤溫度，分別為7.0%、15.%和3.5%，僅RT提高了大豆農(nóng)田1.1%的土壤溫度，且4種措施間差異顯著。

圖5 不同土壤類型(a)和深度(b)下4種保護性耕作下大豆農(nóng)田土壤濕度(1)和溫度(2)相對變化率的統(tǒng)計結果

3 結論與討論

3.1 討論

3.1.1 保護性耕作措施對大豆農(nóng)田土壤濕度和溫度的影響

本研究表明，保護性耕作措施較傳統(tǒng)耕作均可以提高大豆農(nóng)田土壤含水量，且免耕秸稈覆蓋提高效果最佳。這與邱野等[12]研究表明保護性耕作提高了土壤含水量，且免耕秸稈覆蓋能明顯改善土壤含水量的研究結果一致。這可能是因為免耕秸稈覆蓋可以減少雨水直接打擊表土和土粒的移動，減少地氣間水分交換，從而減少地表徑流[22]，減少土壤水分蒸發(fā)，使土壤不易形成板結層，耕層土壤結構[23]、土壤容重、孔隙度和水穩(wěn)性團聚體數(shù)量[24?26]得到改善，從而提高作物根系孔隙的滲透性[27]、土壤的吸水能力和土壤結構的穩(wěn)定性[24?26]，從而提高土壤含水量。

在本研究中，與傳統(tǒng)耕作相比，僅少耕處理提高了大豆農(nóng)田的土壤溫度，這與劉爽等[28]通過長期定位試驗研究得出少耕措施下的土壤溫度比傳統(tǒng)耕作高出5.27℃較為一致。少耕提高土壤溫度的可能原因包括：（1）與免耕相比，少耕增加了土壤孔隙度，減少了土壤密實度[29]，使少耕的地表反射率較小，凈輻射較高，吸收熱量較多[28]；（2）與傳統(tǒng)耕作和秸稈覆蓋相比，少耕減少了對土壤的擾動且地表無秸稈覆蓋，使少耕可以大面積接受太陽輻射且熱量不易散失[28,30]。本研究表明，免耕、秸稈覆蓋和免耕秸稈覆蓋均降低了土壤溫度，且秸稈覆蓋降低土壤溫度最嚴重。多數(shù)研究表明免耕、秸稈覆蓋和免耕秸稈覆蓋均降低了土壤溫度[11,13,31]。然而，武淑娜等[31]研究表明，傳統(tǒng)耕作+秸稈覆蓋在全生育期內(nèi)較傳統(tǒng)耕作土壤溫度降低1.39℃，楊水源[13]研究表明，免耕秸稈覆蓋較免耕、秸稈覆蓋的降溫效應明顯，全生育期內(nèi)較傳統(tǒng)耕作降低了1.13℃，這與本研究得出的結果不太一致，可能與不同單點試驗研究的土壤深度不同等有關，也可能與研究區(qū)域的尺度不同有關。

3.1.2 不同條件下保護性耕作措施對土壤溫度和濕度的影響

保護性耕作對土壤水熱的影響在不同的條件下具有不同的響應。（1）氣候特征。目前，保護性耕作已經(jīng)在全球不同氣候區(qū)得到了廣泛評估及使用，如在熱帶、亞熱帶及溫帶氣候區(qū)[32]。在德國溫帶氣候區(qū)秸稈覆蓋可以改善土壤水熱狀況[33]，與本研究結果一致，東北地區(qū)也屬于溫帶氣候區(qū)，秸稈覆蓋可以明顯改善土壤水熱狀況。在東北寒冷的北方地區(qū)（年均降水量為530mm，年均溫為1.5℃），免耕是一種廣泛應用于大豆生產(chǎn)的耕作方式[34]。也有研究表明免耕適用于年降水量≤500mm和年均溫≤10℃的黃土高原地區(qū)[33]，在本研究中當年降水量≤550mm和年均溫＞4℃時，免耕的降溫效應加劇，當年降水量＞550mm和年均溫≤4℃時降溫效應明顯得到緩解。這可能是由于黃土高原與東北地區(qū)的地形氣候不同所致。在干旱地區(qū)也同樣適合保護性耕作的應用[35]，研究表明秸稈覆蓋可用于西北干旱區(qū)[36]，少耕是最適合東北旱作黑土區(qū)的保護性耕作方式[28]，這與本研究結果一致，在年降水量≤550mm和年均溫>4℃時秸稈覆蓋和少耕仍然可以提高土壤含水量，緩解干旱。在濕潤及降水較多的地區(qū)，保護性耕作的應用較少[32]，可能是因為保護性耕作在潮濕的環(huán)境中容易誘發(fā)植物病害[37]，導致在該地區(qū)無法推廣應用。由此可見，由于氣候條件不同，保護性耕作對土壤水熱的影響不同，導致其應用具有區(qū)域性。

（2）生育時期。隨著作物生育進程的變化，保護性耕作對土壤水熱的影響也發(fā)生變化。研究表明，秸稈覆蓋在作物整個生育期可以提高土壤含水量[38]，但由于作物生長后期群體變大，葉片蒸騰增加，降水增多[29]，秸稈覆蓋的增濕效應將逐漸減弱[39?40]，與本研究結果一致。王兆偉等[40]研究表明秸稈覆蓋對土壤溫度的響應主要表現(xiàn)在作物生長前期，與本研究結果一致。然而，在本研究中，免耕秸稈覆蓋在生殖生長期的土壤含水量逐漸增多，可能是由于免耕提高了土壤容重，減少了土壤孔隙度[41]，使土壤蒸發(fā)變慢，土壤含水量較營養(yǎng)時期有所提高。因此，秸稈覆蓋在大豆整個生育時期可以提高土壤含水量，且在大豆營養(yǎng)生長時期對土壤水熱的響應最大。

（3）秸稈覆蓋量。秸稈覆蓋量會影響土壤的水熱狀況[42]。前人研究表明，在0-200cm土層中，秸稈覆蓋下農(nóng)田土壤含水量隨覆蓋量的增加而增加[43]，這與本研究結果較為一致。在本研究中，免耕秸稈覆蓋的土壤含水量隨著秸稈覆蓋量增加而提高，而秸稈覆蓋處理下降低，進行Meta分析時只對已發(fā)表的文獻進行綜合常常會帶有系統(tǒng)性的正偏差[16]可能是導致上述結果的原因。多數(shù)研究表明[14,44]，秸稈覆蓋下的土壤溫度隨覆蓋量的增加而降低，但李佳文[45]研究表明，在大豆播種后覆蓋秸稈，鼓粒中期-成熟期土壤溫度隨秸稈覆蓋量增加而增加，與本研究結果較為一致。因此，秸稈覆蓋下的土壤溫度隨秸稈覆蓋量的增加逐漸增加，但可能與大豆生育時期有關。

（4）土壤條件。土壤類型顯著影響土壤含水量，并且隨著土質(zhì)變粗土壤保水能力逐漸減弱[46]。本研究中，保護性耕作在壤土上提高土壤含水量比黏壤土上高，這可能是由于黏壤土黏粒含量比壤土高，較高的黏粒含量將限制大豆根系對土壤的穿透[47]，因而在壤土中大豆根系的穿透力比黏壤土好，壤土的通氣透水性也較黏壤土好，土壤水分可下滲到深層土壤中。若收集的土壤深度數(shù)據(jù)在土壤類型中分布不均勻，則可能出現(xiàn)壤土的含水量比黏壤土高的現(xiàn)象。也有研究表明，免耕較深耕無覆蓋和深松有覆蓋在砂壤土上比黏壤土上節(jié)水效果好[48]；免耕覆蓋較傳統(tǒng)耕作在砂質(zhì)壤土上的保水效果比在砂土和砂質(zhì)黏壤土好[49]。本研究未考慮土壤深度與土壤類型的協(xié)同作用對土壤含水量的影響，未來還需進一步進行研究。Yusefi等[50]通過研究秸稈覆蓋對淺層含鹽地下水土壤溫度的影響，表明秸稈覆蓋在壤土上土壤溫度的波動率小于砂土，而在壤土和砂土上相同[17]，這與本研究得出保護性耕作降低土壤溫度的幅度隨著土壤黏粒減少而降低不一致，這可能與土壤組成中的粉粒、砂粒含量有關。

在干旱條件下，作物對深層土壤水分的需求量大于表層土壤水分[51]。保護性耕作措施可以提高深層土壤含水量，是旱地農(nóng)業(yè)水分調(diào)控的主要技術之一[40]。在本研究中，各保護性耕作措施在不同的土壤深度均顯著提高了大豆農(nóng)田的土壤含水量，且免耕秸稈覆蓋在各土層提高土壤含水量最大，免耕次之，且在0-20cm耕層中土壤溫度降低幅度小。因此，保護性耕作提高土壤濕度的幅度隨土壤深度增加而降低。

本研究采用Meta分析方法定量了不同保護性耕作措施及不同條件下保護性耕作措施對土壤水熱的影響，其結果具有普遍性，但仍存在不足。其不足主要表現(xiàn)在：（1）由于國內(nèi)外做大豆研究的人較少，搜集的文獻數(shù)量受到限制；（2）未考慮到土壤類型與土壤深度，秸稈覆蓋量與大豆生育時期的協(xié)同作用及其它因素相互間的作用對土壤水熱的影響，也未考慮不同作物品種、施肥等對土壤水熱的影響；（3）本研究只對東北地區(qū)進行了綜合分析，未考慮保護性耕作措施在東北不同氣候區(qū)的適用性。

3.2 結論

（1）Meta分析表明，與傳統(tǒng)耕作相比，保護性耕作措施總體上具有增濕降溫效應，分別使土壤濕度顯著提高9.2%，土壤溫度顯著降低8.2%。

（2）保護性耕作對土壤水熱的影響因氣候條件的不同而不同，但在不同氣候條件下4種保護性耕作措施均能提高土壤濕度。

（3）秸稈覆蓋在大豆整個生育時期可以提高土壤含水量，且在大豆營養(yǎng)生長時期對土壤水熱的影響最大，土壤溫度還隨秸稈覆蓋量的增加而增加，但可能與大豆生育時期有關。

（4）保護性耕作降低土壤溫度的幅度隨著土壤黏粒減少而緩和，提高土壤濕度的幅度隨土壤深度增加而降低，其中免耕秸稈覆蓋不同土壤深度的蓄水保墑效果最明顯，在0-20cm土層提高了32.9%的土壤濕度。

[1] 李根.基于效率視角的中國大豆國際競爭力提升問題研究[D].長春:吉林財經(jīng)大學,2016.

Li G.Study on the improvement of China's soybean international competitiveness based on the perspective of efficiency[D].Changchun:Jilin University of Finance and Economics,2016.(in Chinese)

[2] 國家統(tǒng)計局.國家數(shù)據(jù)[EB/OL].https://data.stats.gov.cn/ easyquery.htm?cn=E0103, https://data.stats.gov.cn/easyquery. htm?cn=C01, 2021-01-15.

National Bureau of Statistics.National data [EB/OL]. https://data.stats.gov.cn/easyquery.htm?cn=E010,https:// data.stats.gov.cn/easyquery.htm?cn=C01,2021-01-15.(in Chinese)

[3] 張興義,劉曉冰.中國黑土研究的熱點問題及水土流失防治對策[J].水土保持通報,2020,40(4):340-344.

Zhang X Y,Liu X B.Key issues of mollisols research and soil erosion control strategies in China[J].Bulletin of Soil and Water Conservation,2020,40(4):340-344.(in Chinese)

[4] Gao Q Q,Ma L X,Fang Y Y,et al.Conservation tillage for 17 years alters the molecular composition of organic matter in soil profile[J].Science of The Total Environment,2020, 762:143116.

[5] Sana R U,Ijaz S S,Khan K S,et al.Soil nutrient status and crop productivity after 6 years of conservation tillage in a subtropical dryland[J].Arabian Journal of Geosciences, 2021,14(3):180.

[6] Topa D,Cara I G,Jit?reanu G.Long term impact of different tillage systems on carbon pools and stocks, soil bulk density,aggregation and nutrients:a field meta-analysis[J]. Catena,2021,199:105102.

[7] Huang Y W,Tao B,Zhu X C,et al.Conservation tillage increases corn and soybean water productivity across the Ohio River Basin[J].Agricultural Water Management,2021, 254:106963.

[8] Hou X Q,Li R.Interactive effects of autumn tillage with mulching on soil temperature,productivity and water use efficiency of rainfed potato in loess plateau of China[J]. Agricultural Water Management,2019,224(C):105747.

[9] Li H Y,Zhang Y H,Zhang Q,et al.Converting continuous cropping to rotation including subsoiling improves crop yield and prevents soil water deficit:a 12-yr in-situ study in the Loess Plateau,China[J].Agricultural Water Management, 2021,256:107062.

[10] 郭孟潔,李建業(yè),李健宇,等.實施16年保護性耕作下黑土土壤結構功能變化特征[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2021,37(22): 108-118.

Guo M J,Li J Y,Li J Y,et al.Changes of soil structure and function after 16-year conservation tillage in black soil[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2021,37(22):108-118.(in Chinese)

[11] 陳學文,張曉平,梁愛珍,等.不同耕作方式對黑土農(nóng)田土壤溫濕效應的影響[J].大豆科學,2011,30(5):764-768.

Chen X W,Zhang X P,Liang A Z,et al.Effects of different tillage methods on soil temperature and humidity in black soil[J].Soybean Science,2011,30(5):764-768.(in Chinese)

[12] 邱野,王瑄.耕作模式對坡耕地土壤水分和大豆產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2018,34(22):128-137.

Qiu Y,Wang X.Effects of tillage patterns on soil moisture and soybean yield in sloping farmland[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2018, 34(22):128-137.(in Chinese)

[13] 楊水源.耕作覆蓋方式對旱作大豆產(chǎn)量及土壤水熱效應影響的研究[D].呼和浩特:內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學,2017.

Yang S Y.Effects of tillage and mulching methods on soybean yield and soil hydrothermal effect in dry farming [D].Hohhot:Inner Mongolia Agricultural University,2017. (in Chinese)

[14] 董云云,王飛,韓劍橋.地表覆蓋對大豆田土壤水熱鹽及產(chǎn)量的影響[J].水土保持通報,2020,40(01):43-50.

Dong Y Y,Wang F,Han J Q.Effects of land cover on soil moisture,heat,salt and yield of soybean field[J].Bulletin of Soil and Water Conservation,2020,40(1):43-50.(in Chinese)

[15] Gurevitch J,Koricheva J,Nakagawa S,et al.Meta-analysis and the science of research synthesis[J].Nature: International Weekly Journal of Science,2018, 555(7695): 175-182.

[16] 鄭鳳英,陸宏芳,彭少麟.整合分析在生態(tài)學應用中的優(yōu)勢及存在的問題[J].生態(tài)環(huán)境,2005(3):417-421.

Zheng F Y,Lu H F,Peng S L.Advantages and disadvantages in ecological meta-analyses[J].Ecology and Environmental Sciences,,2005(3):417-421.(in Chinese)

[17] 呂貽忠,李保國.土壤學[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2006

Lv Y Z,Li B G.Soil science[M].Beijing:China Agriculture Press,2006.(in Chinese)

[18] 鄭鳳英,彭少麟.Meta分析中幾種常用效應值的介紹[J].生態(tài)科學,2001(Z1):81-84.

Zheng F Y,Peng S L.The introduction of several commonly used effect values in meta-analysis[J].Scientia Ecologica Sinica,2001(Z1):81-84.(in Chinese)

[19] Adams D C,Gurevitch J,Rosenberg M S.Resampling tests for Meta-Analysis of Ecological Data[J].Ecology,1997, 78(4):1277-1283.

[20] 鄭鳳英,陸宏芳,彭少麟.整合分析中的非參數(shù)檢驗:重復取樣檢驗法的實例應用[J].生態(tài)環(huán)境,2004(4):616-618.

Zheng F Y,Lu H F,Peng S L.Nonparametric test in integrated analysis: a case study of repeated sampling test method[J].Ecology and Environment,2004(4):616-618.(in Chinese)

[21] 鄭侃,何進,李洪文,等.中國北方地區(qū)深松對小麥玉米產(chǎn)量影響的Meta分析[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2015,31(22):7-15.

Zheng K,He J,Li H W,et al.Meta-analysis on maize and wheat yield under subsoiling in Northern China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2015,31(22):7-15.(in Chinese)

[22] Montenegro A A A,Abrantes J R C B,Lima J L M P D,et al.Impact of mulching on soil and water dynamics under intermittent simulated rainfall [J].Catena,2013,109:139- 149.

[23] 張華英,劉景輝,趙寶平,等.保護性耕作對風沙區(qū)農(nóng)田土壤物理性狀及玉米產(chǎn)量的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2016,34(3):108-114.

Zhang H Y,Liu J H,Zhao B P,et al.Effects of conservation tillage on soil physical properties and maize yield in wind-sand area[J].Agricultural Research in the Arid Areas,2016,34(3):108-114.(in Chinese)

[24] Shaver T M,Peterson G A,Ahuja L R,et al.Soil sorptivity enhancement with crop residue accumulation in semiarid dryland no-till agroecosystems[J].Geoderma,2013,192: 254-258.

[25] 田慎重,王瑜,李娜,等.耕作方式和秸稈還田對華北地區(qū)農(nóng)田土壤水穩(wěn)性團聚體分布及穩(wěn)定性的影響[J].生態(tài)學報,2013,33(22):7116-7124.

Tian S Z,Wang Y,Li N,et al.Effects of tillage and straw systems on soil water-stable aggregate the distribution and stability in the North China Plain[J].Acta Ecologica Sinica,2013,33(22):7116-7124. (in Chinese)

[26] 沈曉琳,王麗麗,汪洋,等.保護性耕作對土壤團聚體、微生物及線蟲群落的影響研究進展[J].農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學報,2020,37(3):361-370.

Shen X L,Wang L L,Wang Y,et al.Effects of conservation tillage on soil aggregates, microorganisms and nematode communities[J].Journal of Agricultural Resources and Environment,2020,37(3):361-370.(in Chinese)

[27] 曹敏建.耕作學(第二版) [M].北京:中國農(nóng)業(yè)大學出版社,2013:88-89.

Cao M J.Farming science (second edition)[M].Beijing: China Agricultural University Press,2013:88-89.(in Chinese)

[28] 劉爽,張興義.保護性耕作下黑土水熱動態(tài)研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2010,28(6):15-22.

Liu S,Zhang X Y. Dynamics of soil water and temperature under conservational soil tillage[J]. Agricultural Research in the Arid Areas,2010, 28(6):15-22. (in Chinese)

[29] 賈洪雷,馬成林,劉昭辰,等.北方旱作農(nóng)業(yè)區(qū)蓄水保墑耕作模式研究[J].農(nóng)業(yè)機械學報,2007(12):190-194.

Jia H L,Ma C L,Liu Z C,et al. Overview of study on the tillage mode of water storage and soil moisture conservation for dry farming region in Northern China[J]. Journal of Agricultural Machinery,2007(12):190-194.(in Chinese)

[30] 于慶峰,苗慶豐,史海濱,等.耕作方式對秸稈覆蓋玉米田春播期土壤水熱鹽狀況的影響[J].水土保持研究,2019, 26(3):265-268.

Yu Q F,Miao Q F,Shi H B,et al.Effects of tillage methods on soil water, heat and salt of field maize in the period of spring sowing[J].Research of Soil and Water Conservation, 2019,26(3):265-268.(in Chinese)

[31] 武淑娜,楊樹青,李文娟,等.覆蓋耕作對嶺南旱作大豆土壤水熱及產(chǎn)量的影響[J].節(jié)水灌溉,2019(8):48-53.

Wu S N,Yang S Q,Li W J,et al.Effects of mulch tillage on soil moisture,heat and yield of soybean under upland cultivation in Lingnan[J].Water Saving Irrigation,2019(8): 48-53.(in Chinese)

[32] 劉爽,王雅,徐志超.保護性耕作在不同氣候區(qū)域研究現(xiàn)狀[J].山西農(nóng)業(yè)科學,2018,46(5):862-866.

Liu S,Wang Y,Xu Z C.Research status of conservation tillage in different climate areas[J].Journal of Shanxi Agricultural Sciences,2018,46(5):862-866.(in Chinese)

[33] Dahiya R,Ingwersen J,Streck T.The effect of mulching and tillage on the water and temperature regimes of a loess soil:experimental findings and modeling[J].Soil & Tillage Research,2007,96(1):52-63.

[34] Chen Y,Liu S,Li H,et al.Effects of conservation tillage on corn and soybean yield in the humid continental climate region of Northeast China[J].Soil & Tillage Research, 2011,115:56-61.

[35] Kassam A,Friedrich T,Derpsch R,et al.Conservation agriculture in the dry Mediterranean climate[J].Field Crops Research,2012,132:7-17.

[36] 宋亞麗.秸稈帶狀覆蓋不同種植方式和播量對旱地冬小麥土壤水分的影響[D].蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學,2016.

Song Y L.Effects of straw strip mulching on soil water content of winter wheat in dryland [D].Lanzhou:Gansu Agricultural University,2016.(in Chinese)

[37] Sturz A V,Carter M R,Johnston H W.A review of plant disease, pathogen interactions and microbial antagonism under conservation tillage in temperate humid agriculture[J]. Soil & Tillage Research,1997,41(3):169-189.

[38] 曹雪.黃土高原坡耕地不同耕作措施水土保持效應研究[D].楊凌:西北農(nóng)林科技大學,2017.

Cao X.Effects of different tillage measures on soil and water conservation of sloping farmland in the Loess Plateau[D]. Ynagling:Northwest A & F University,2017.(in Chinese)

[39] 蔡太義,賈志寬,黃耀威,等.中國旱作農(nóng)區(qū)不同量秸稈覆蓋綜合效應研究進展Ⅰ:不同量秸稈覆蓋的農(nóng)田生態(tài)環(huán)境效應[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2011,29(5):63-68.

Cai T Y,Jia Z K,Huang Y W,et al.Research progress of comprehensive effect under different rates straw mulch on the rainfed farming areas,China I:effect of different rates of straw mulch on farmland ecoenviroment[J].Agricultural Research in the Arid Areas,2011,29(05):63-68.(in Chinese)

[40] 王兆偉,郝衛(wèi)平,龔道枝,等.秸稈覆蓋量對農(nóng)田土壤水分和溫度動態(tài)的影響[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2010,31(2):244-250.

Wang Z W,Hao W P,Gong D Z,et al.Effects of straw mulch amount on dynamic changes of soil moisture and temperature in farmland[J].Chinese Journal of Agrometeorology, 2010,31(2):244 -250.(in Chinese)

[41] 鄒文秀,韓曉增,嚴君,等.耕翻和秸稈還田深度對東北黑土物理性質(zhì)的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2020,36(15):9-18.

Zou W X,Han X Z,Yan J,et al.Effects of incorporation depth of tillage and straw returning on physical properties of black soil in Northeast China[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2020,36(15): 9-18.(in Chinese)

[42] 趙宏波,何進,李洪文,等.秸稈還田方式對種床土壤物理性質(zhì)和小麥生長的影響[J].農(nóng)業(yè)機械學報,2018, 49(S1): 60-67.

Zhao H B,He J,Li H W,et al.Effects of straw returning manners on seedbed soil physical properties and winter wheat growth[J].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,2018,49(S1):60-67.(in Chinese)

[43] 劉婷,賈志寬,張睿,等.秸稈覆蓋對旱地土壤水分及冬小麥水分利用效率的影響[J].西北農(nóng)林科技大學學報(自然科學版),2010,38(7):68-76.

Liu T,Jia Z K,Zhang R,et al.Effects of straw mulching on soil moisture and water use efficiency of winter wheat in dryland[J].Journal of Northwest A & F University(Natural Science Edition),2010,38(7):68-76.(in Chinese)

[44] 張敬濤,劉婧琦,趙桂范,等.免耕栽培不同秸稈覆蓋量下土壤溫度變化研究[J].中國農(nóng)學通報,2015,31(27):224- 228.

Zhang J T,Liu J Q,Zhao G F,et al.Study on soil temperature variation of no-till cultivation with different amounts of stalk mulch[J].Chinese Agricultural Science Bulletin,2015, 31(27):224-228.(in Chinese)

[45] 李佳文.傳統(tǒng)耕作條件下農(nóng)田土壤水熱及大豆生長對秸稈覆蓋時期與覆蓋量的響應研究[D].哈爾濱:東北農(nóng)業(yè)大學,2020.

Li J W.Responses of soil hydro-thermal and soybean growth on straw mulching period and straw mulching quantity under conventional tillage[D].Harbin:Northeast Agricultural University,2020.(in Chinese)

[46] 馬麗,王青,沈凇濤,等.岷江上游雜谷腦流域耕作區(qū)壤土和粉壤土的理化性質(zhì)及肥力異質(zhì)性[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2018,32(11):144-149.

Ma L,Wang Q,Shen S T,et al.The heterogeneity of physicochemical properties of cultivated soil and silt loam in Zagunao river basin,the upper Minjiang river[J].Journal of Arid Land Resources and Environment,2018,32(11): 144-149.(in Chinese)

[47] Alston D G,Schmitt D P.Population density and spatial pattern of Heterodera glycines in relation to soybean phenology[J].Journal of Nematology,1987,19(3):336-345.

[48] 車建明,劉洪祿,趙立新.夏玉米免耕節(jié)水效果的研究[J].灌溉排水,2002(1):53-54.

Che J M,Liu H L,Zhao L X. Water-saving effects of non-tillage in corn[J].Irrigation and Drainage,2002(1):53- 54.(in Chinese)

[49] 劉連華,陳源泉,楊靜,等.免耕覆蓋對不同質(zhì)地土壤水分與作物產(chǎn)量的影響[J].生態(tài)學雜志,2015,34(2):393-398.

Liu L H,Chen Y Q,Yang J,et al.Effects of no-tillage mulch on soil moisture and crop yield of different texture[J]. Chinese Journal of Ecology,2015,34(2):393-398. (in Chinese)

[50] Yusefi A,Firouzi A F,Aminzadeh M.The effects of shallow saline groundwater on evaporation,soil moisture, and temperature distribution in the presence of straw mulch[J]. Hydrology Research,2020,51(4):720-738.

[51] Zegada-Lizarazu W,Iijima M.Hydrogen stable isotope analysis of water acquisition ability of deep roots and hydraulic lift in sixteen food crop species[J].Plant Production Science, 2004,7(4):427-434.

Hydrothermal Effects of the Conservation Tillage in Soybean Farmland in Northeast China: a Meta-analysis

GONG Xiao-ya, ZHAO Jin,YANG Xiao-guang

(College of Resources and Environment, China Agricultural University, Beijing 100193, China)

Based on the soil temperature and humidity data of soybean farmland under conservation tillage in Northeast China in the published article, the impact of conservation tillage measures on the soil hydrothermal status of soybean farmland in Northeast China was quantitatively assessed by using conventional tillage (CT) as a control, no-tillage (NT), reduced tillage (RT), straw mulching (SM), and no-till straw mulching (NTSM) as treatments. The results showed: compared with CT, conservation tillage increased the soil volume water content of 0-170cm soil layer in soybean farmland in Northeast China by 9.2%, and reduced the temperature of the shallow soil layer (0-30cm) by 8.2%. Four conservation tillage could increase soil moisture under different climatic conditions; straw mulching could increase soil moisture content throughout the growth period of soybeans, and the effect on soil hydrothermal was greatest during the nutrition period of soybean, and soil temperature increased with the increase of straw mulching; the magnitude of soil temperature reduction by conservation tillage decreases with the decrease of soil clay particles, the magnitude of soil moisture increased by conservation tillage decreases with the increase of soil depth. Among them, NTSM at different soil depths was the most obvious effect of water storage and moisture retention, and the soil moisture in the soil layer of 0-20cm was increased by 32.9%. In summary, conservation tillage could increase soil moisture but reduce soil temperatures. Temperature, precipitation, growth period, straw mulching amount, soil type and soil depth all had an impact on soil hydro-thermality in soybean farmland under conservation tillage.

Northeast China; Soybean; Conservation tillage; Soil hydrothermal; Meta-analysis

10.3969/j.issn.1000-6362.2022.11.001

弓曉雅,趙錦,楊曉光.東北大豆農(nóng)田保護性耕作水熱效應的Meta分析[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2022,43(11):867-880

2021?12?30

國家重點研發(fā)計劃（2019YFA0607402）；中國農(nóng)業(yè)大學2115人才工程

趙錦，副教授，研究方向為氣候變化對農(nóng)業(yè)的影響與適應，E-mail：jinzhao@cau.edu.cn

弓曉雅，E-mail：gongxiaoya111@163.com