保护性耕作对绿洲灌区冬小麦产量形成的影响

2004—2007年采用田间定位试验比较了传统耕作(T)、传统耕作+秸秆还田(TIS)、免耕不覆盖(NT)、免耕秸秆覆盖(NTS)和免耕立茬(NTSS)5种耕作模式在甘肃河西绿洲灌区对冬小麦干物质积累、灌浆特性、产量构成因素及水分利用效率(WUE)的影响。结果表明，NTS和NTSS延缓了冬小麦的生育进程，延长了其灌浆持续期；NTS及NTSS在冬小麦整个生长期都有最高的干物质积累量及相对生长率(RGR)，较高的主茎穗平均灌浆速率和小麦籽粒充实指数，穗粒数和千粒重也较高，最终表现为产量和WUE显著提高。与T相比较，2004—2007年NTS和NTSS平均产量分别提高18.6%和23.8%，2005—2007年NTS、NTSS平均WUE分别提高26.8%和16.1%。因此，在沙尘暴发生频繁、水资源日益匮乏的甘肃河西灌区，以免耕秸秆覆盖或免耕立茬的方式种植冬小麦是有利于小麦节水增产及农业可持续发展的种植方式。     

不同耕作方式与秸秆还田对土壤养分及小麦产量和品质的影响

为探寻稻麦两熟区高产优质高效的耕作方式和秸秆还田组合,从2001年开始,在长江中下游稻麦两熟区进行田间连续定位试验。设置稻麦双季免耕与秸秆还田（NTS）、麦季免耕与秸秆减量还田（RNT）、稻季免耕与秸秆减量还田（RCT）、稻麦双季翻耕与秸秆还田（CTS）、稻麦双季少耕与秸秆减量还田（MTS）以及稻麦双季翻耕无秸秆还田（CT,对照）6个处理。分析了不同耕作方式与秸秆还田组合下2009-2018年土壤有机质与全氮含量的变化,进一步明确其对小麦产量与品质的影响。结果表明,连续秸秆还田显著提高耕层土壤养分含量,其中MTS处理下土壤有机质与全氮含量较对照分别增加了29.64%和19.76%,具有明显的养分积累效果;但连续免耕不利于小麦产量的提高,RNT和RCT处理小麦产量较高,分别比NTS处理增加了16.33%和10.34%;同时RNT处理小麦的加工品质及面条质量也有提高趋势。因此,麦季免耕与秸秆还田结合的耕作模式有利于提高中弱筋小麦的产量和品质,可作为该地区发展优质高产高效小麦优先选择的耕作技术组合。     

秸秆还田后少耕对小麦/玉米间作系统中种间竞争和互补的影响

保护性耕作具有提高作物水分利用效率、减少能耗等优点,但能否将该技术集成应用于间作套种,尚需理论研究和具体实验依据。本研究通过2011至2012年度的田间定位试验,探讨不同耕作和秸秆还田方式对小麦间作玉米作物群体竞争、互补作用及产量的影响。试验设3种秸秆还田处理,分别是小麦带25 cm高茬收割立茬免耕(NTSS)、小麦带25 cm高茬等量秸秆覆盖免耕(NTS)及小麦带高茬等量秸秆还田翻压(TIS),以传统耕作(CT)为对照。秸秆还田后少耕间作的土地当量比高于传统耕作间作,且大于1,说明少耕小麦秸秆还田有利于提高间作优势;少耕秸秆还田降低了共生期小麦相对于玉米的竞争力,以NTS处理对小麦竞争力的影响最大,NTSS、NTS和TIS的小麦全生育期相对竞争力分别降低37%~54%、109%~141%和22%~24%。与单作玉米相比,NTSS、NTS、TIS和CT处理间作玉米的相对生长率分别高54%~59%、66%~71%、61%~63%和71%~78%,其中小麦秸秆还田间作处理中NTS更有利于发挥玉米的恢复效应。间作条件下,3种秸秆还田处理的产量较对照高6%~10%(2011年度)和4%~12%(2012年度),其中NTS增产显著。总体来看,间作群体籽粒产量与小麦相对于玉米全生育期的平均竞争力呈二次相关关系,当该竞争力在0.24~0.27时利于获得间作高产。本研究表明,秸秆还田配合少耕是调控种间竞争力的可行途径,其中小麦等量秸秆(小麦留茬25 cm)还田覆盖是优化小麦玉米竞争力的理想耕作措施。     

小麦秸秆还田方式对轮作玉米干物质累积分配及产量的影响

研究茬口对轮作作物的产量贡献及干物质积累与分配规律的影响,对于优化作物高产高效栽培理论和技术具有重要意义。本研究在甘肃河西绿洲灌区,通过田间试验,研究了前茬小麦不同秸秆还田方式(25 cm高茬收割免耕,NTSS;25 cm高茬等量秸秆覆盖免耕,NTS;25 cm高茬等量秸秆翻压,TIS;低茬收割翻耕,CT)对轮作玉米干物质积累和分配及产量的影响,以期为该区前茬小麦轮作玉米生产模式提供优化依据。结果表明,与CT相比,NTSS、NTS、TIS提高了玉米抽穗后干物质的积累量,两年平均高4.8%~12.7%,NTS较NTSS、TIS具有更高的干物质累积作用;NTSS、NTS、TIS可提高玉米叶、茎、鞘对籽粒的贡献率,提高幅度平均为12.8%~25.0%、6.3%~11.3%、18.3%~78.4%,其中NTS较NTSS、TIS提高作用更突出。NTSS、NTS、TIS提高了玉米的籽粒产量,增幅为11.3%~17.5%,其中NTS两年籽粒产量最高,分别达到13 470 kg hm–2和13 274 kg hm–2,较TIS高5.6%~9.0%;穗粒数增加是小麦秸秆还田提高轮作玉米产量的主要原因。同时NTS获得较高的收获指数,提高比例为6.4%~8.4%,说明NTS较其他处理增产的另一原因是提高了收获指数。本研究表明,其前茬小麦秸秆覆盖结合免耕(NTS)可作为绿洲灌区优化后茬玉米干物质累积规律及获得高产的理想耕作措施。     

不同耕作方式对农田环境及冬小麦生产的影响

为明确不同耕作方式对农田环境及小麦生产的影响，通过田间定位试验，研究了5种耕作方式对冬小麦田土壤物理特性、杂草、小麦产量及其构成因素的影响。结果表明，小麦拔节期以前，免耕及覆盖秸秆可显著提高表层土壤含水量，覆盖秸秆处理可显著降低土壤温度；小麦拔节后，作物覆盖度增加，处理间土壤含水量、温度差异减小。与旋耕（RT）相比，小麦收获后，免耕及覆盖秸秆可显著增加0~5 cm表土层容重、降低15~20 cm土层容重，可显著降低麦家公、播娘蒿的发生密度、株高及鲜重，显著增加荠菜的发生密度、株高及鲜重，旋耕秸秆还田（RTS）对荠菜的影响不显著，可降低麦家公、播娘蒿的发生密度，但有使其单株平均株高、鲜重增加的趋势。与RT相比，免耕覆盖秸秆3000 kg/hm2（NTS3000）、免耕不覆盖秸秆（NT）区小麦产量分别增加13.0%、8.3%，RTS、免耕覆盖秸秆6000 kg/hm2（NTS6000）区小麦产量分别降低9.1%和17.4%。NTS3000处理区农田环境有利于作物的生长发育，是较适合黄淮海地区的冬小麦保护性耕作方式。     

保护性耕作对华北平原冬小麦水分利用的影响

以保护性耕作长期定位试验为研究对象,比较分析了华北平原保护性耕作与传统耕作冬小麦田土壤水分的动态变化、作物耗水量、水分利用效率及作物产量.结果表明:免耕冬小麦田0～180 cm土壤含水量高于翻耕,随土层深度的加深含水量之间差异减少.土体0～30 cm贮水量呈波浪状变化,其中免耕具有很好的蓄水保墒作用;耕作处理之间0～180 cm的土体贮水量虽无显著差异,但免耕处理土体贮水量高于翻耕,秸秆还田高于无秸秆处理.秸秆直立免耕(ZT1)处理作物耗水量最少,分别比翻耕(CT),翻耕 秸秆还田(CTR),旋耕 秸秆还田(RTR),秸秆粉碎免耕(ZT2)少消耗3.8,39.6,55.8,61.8 mm的水分;ZT1处理的产量为5 139.7 kg/hm2,比CT(7 314.8 kg/hm2)减产29.7%;ZT1处理水分利用效率为13.9 kg/(mm·hm2)比CT减少32.4%.     

保护性耕作对华北平原冬小麦水分利用的影响

以保护性耕作长期定位试验为研究对象,比较分析了华北平原保护性耕作与传统耕作冬小麦田土壤水分的动态变化、作物耗水量、水分利用效率及作物产量。结果表明：免耕冬小麦田0-180 cm土壤含水量高于翻耕,随土层深度的加深含水量之间差异减少。土体0-30 cm贮水量呈波浪状变化,其中免耕具有很好的蓄水保墒作用;耕作处理之间0-180 cm的土体贮水量虽无显著差异,但免耕处理土体贮水量高于翻耕,秸秆还田高于无秸秆处理。秸秆直立免耕（ZT1）处理作物耗水量最少,分别比翻耕（CT）,翻耕＋秸秆还田（CTR）,旋耕＋秸秆还田（RTR）,秸秆粉碎免耕（ZT2）少消耗3.8,39.6,55.8,61.8 mm的水分;ZT1处理的产量为5 139.7 kg/hm^2,比CT（7 314.8 kg/hm^2）减产29.7%;ZT1处理水分利用效率为13.9 kg/（mm.hm^2）比CT减少32.4%。     

华北平原保护性耕作方式下冬小麦稳产技术研究

在华北地区研究了小麦、玉米一年两熟条件下不同耕作方式、不同品种、不同播量、不同播期对冬小麦产量的影响。结果表明，试验中玉米秸秆粉碎覆盖还田免耕播种小麦较玉米秸秆不还田翻耕、玉米秸秆粉碎还田旋耕播种小麦3年均表现为减产，减产幅度8．3％～25．0％；而通过选择适宜的品种、播期，增加播量，能够在一定程度上减小保护性耕作方式下冬小麦的减产幅度。     

保护性耕作对冬小麦生长及产量效益的影响

对华北平原不同保护性耕作方式下冬小麦生长及产量效益的影响进行了研究。研究设置了秸秆不还田翻耕、秸秆还田翻耕、秸秆还田旋耕、秸秆还田免耕4个处理。结果表明:从冬小麦的地上部和地下部生长情况和产量产值来看,多数性状表现为秸秆还田翻耕>秸秆还田旋耕>秸秆还田免耕。从劳动生产率看,秸秆还田免耕的劳动生产率为24.48%,在各处理中处于最高,其次是秸秆还田翻耕21·06%,接着是秸秆还田旋耕18.86%,对照的劳动生产率最低为15.45%;根据产投比来看,秸秆还田旋耕处理的经济效益比较好,适宜推广。     

绿洲灌区小麦秸秆还田与耕作措施对玉米产量的影响

针对西北干旱绿洲灌区玉米长期连作导致其产量提高受限的关键问题,基于田间定位试验,研究了秸秆还田/秸秆不还田和耕作措施(传统翻耕、免耕)对玉米产量的影响。结果表明,前茬小麦秸秆还田和耕作措施对玉米干物质积累量与叶面积指数均有显著影响,且二者的互作效应显著。从玉米全生育期平均来看,秸秆还田较秸秆不还田显著提高了玉米干物质积累量与叶面积指数,分别提高4.2%～8.2%和7.1%～13.0%;与免耕处理相比,传统翻耕显著提高了玉米干物质积累量与叶面积指数,分别提高20.2%～24.1%和11.0%～16.0%。秸秆还田和耕作措施对玉米籽粒产量及产量构成因素影响显著,但二者的互作效应不显著。秸秆还田较秸秆不还田、传统翻耕较免耕玉米籽粒产量分别提高21.9%和20.0%,其主要原因是提高了穗数。因此,在干旱绿洲灌区小麦秸秆还田结合传统翻耕有利于提高玉米叶面积指数,促进干物质积累,进而提高玉米籽粒产量。     

耕作模式对土壤生物活性与养分有效性及冬小麦产量的影响

为探讨长期玉米秸秆还田下不同耕作模式对土壤生化性状及冬小麦产量的影响,从2011年10月至2016年6月连续5个冬小麦生长季进行田间定位试验。设4个耕作处理,分别是连续旋耕秸秆不还田(RT)、连续旋耕秸秆还田(RS)、连续深耕秸秆还田(DS)及前2年旋耕秸秆还田第3年深耕秸秆还田(TS)。与RT相比,连续5年秸秆还田显著提高0~10、10~20和20~30 cm土层土壤有机碳、无机氮、速效磷、速效钾含量;土壤脲酶、蛋白酶、硝酸还原酶和蔗糖酶活性及土壤微生物多样性分别提高23.1%~59.3%、13.2%~40.7%、14.1%~28.8%、10.9%~19.5%和31.9%~42.5%。秸秆还田使各土层变形菌门、硝化螺旋菌门及放线菌门的相对丰度显著提高,而酸杆菌门相对丰度则显著降低。与DS及TS相比,RS显著提高0~10 cm土层土壤养分状况及生物活性,10~30 cm土层则显著降低。连续旋耕至第3年,无论秸秆还田与否,小麦均表现减产;DS与TS处理则表现持续增产,平均年增产3.2%和3.9%。本研究表明在黄淮海东部地区,秸秆还田条件下,2年旋耕后接1年深耕的耕作模式有助于改善耕层土壤质量和提高冬小麦生产力。     

不同耕作措施对麦田土壤碳储量和作物水氮利用效率的影响

为了探索耕作措施和秸秆还田对麦田土壤碳氮水的动态变化的影响,在田间定位试验的基础上,通过深耕(T1)、深耕+秸秆还田(T2)、浅耕(T3)、浅耕+秸秆还田(T4)4种不同耕作方式处理,对麦田碳储量、土壤含水量、全氮含量以及作物水氮利用效率的变化进行了研究。结果表明,秸秆还田在不同时期对土壤碳储量有一定的影响,与播前土壤有机碳储量相比,0~20 cm土层各处理在越冬期有较高的有机碳储量,20~40 cm土层则于拔节期有机碳储量达到最大值,40~60 cm土层除T1处理,其他处理皆为拔节期最大。综合来看,在整个生育期有机碳储量均表现为秸秆还田处理大于秸秆不还田处理。深耕处理提高了小麦生育前期的土壤含水量,T2处理的作物耗水量比T4处理高4.2%;秸秆还田提高了作物的水分利用效率,T2的水分利用效率、灌溉水利用效率分别比浅耕加秸秆还田高24.9%,27.6%。除开花期,T1处理的植株含氮量高于浅耕处理,T2处理能够显著提高冬小麦氮素积累量,较不还田处理提高了44%;T1处理的氮素利用效率比浅耕处理高57.2%。秸秆还田处理在生育前期抑制了小麦的生长,但后期促进了植株干物质量的积累。秸秆还田有利于穗粒数的提高,从而提高产量,T2处理较T3处理产量提高了22.1%,较T1处理增产6.7%;T1处理较T3处理增产14.4%。因此,秸秆还田和深耕有助于提高土壤碳储量,提高水分和氮素利用效率,进而提高作物产量。     

秋季玉米秸秆覆盖对丘陵旱地小麦生理特性及水分利用效率的影响

西南丘陵冬春季节干旱频繁,严重影响小麦播种立苗及产量。2012—2013(干旱)和2013—2014年度(湿润),在四川简阳开展田间试验,比较不同玉米秸秆处理方式对旱地小麦生理性状、水分利用效率及产量的影响。试验共设4个处理,分别是无覆盖(CK)、无覆盖+播后和拔节期灌水(T1)、休闲期覆盖(T2)和休闲期+小麦生育期覆盖(T3)。干旱年份T1、T2和T3的产量分别为4151、3926和3603 kg hm–2;较CK增产42.0%、34.3%和23.2%,提高水分利用效率27.2%、29.6%和18.8%。湿润年份处理间产量差异较小。与CK相比,干旱年份灌水和覆盖提高了播种至开花阶段的干物质积累量,有效抑制了花后旗叶、倒二叶的叶绿素降解;覆盖处理有利于保持播前充足的底墒及生育期间较高的土壤含水量;T2处理主要生育时期的根干重、根冠比、根长密度、根质量密度和根表面积密度增加,下层土壤中的根系增多。籽粒产量与各生育阶段干物质积累量、花后旗叶和倒二叶的SPAD及水分利用效率呈显著或极显著正相关。秋季玉米秸秆就地覆盖具有显著的纳雨保墒作用,可提高小麦立苗质量,延缓叶片衰老,进而增产。     

玉米秸秆还田方式和氮肥处理对土壤理化性质及冬小麦产量的影响

为了探讨玉米秸秆还田条件下不同耕作方式及施氮量对土壤耕性及冬小麦产量的影响,于2012年10月至2015年6月连续3个小麦生长季进行了田间定位试验。设3种耕作方式,分别为连续3年旋耕秸秆不还田、连续3年旋耕秸秆还田和前2年旋耕秸秆还田第3年深耕秸秆还田,每种耕作方式下均设4个施氮水平,施氮量依次为165、225、300和360 kg hm~(-2)。与旋耕相比,深耕促进还田玉米秸秆的腐解,且增施氮肥能提高秸秆腐解速度,从而提高耕层土壤的有机质含量。秸秆不还田条件下,连续旋耕降低了0~30 cm土层的有机质含量,结果土壤容重增大,孔隙度降低,且增施氮肥不利于土壤物理性状的改善;秸秆还田条件下,连续旋耕提高了0~10 cm土层有机质含量,土壤容重随之减小,孔隙度增加;秸秆还田条件下,连续2年旋耕1年深耕比连续旋耕增加了10~30 cm土层有机质含量,显著降低了0~20 cm土层容重,增加了0~20 cm土层的总孔隙度和10~30 cm土层的毛管孔隙度。连续3年旋耕造成冬小麦减产,尤其是秸秆不还田处理,第3年产量较第1年下降5.0%~8.7%;旋耕秸秆还田较旋耕不还田平均增产7.3%~8.9%,但在第3年产量下滑;而旋耕还田后适时深耕还田比连续旋耕还田平均增加有效穗数14.5%,增加穗粒数5.7%,产量平均提高7.6%。在玉米秸秆还田条件下,增施氮肥有助于改善土壤理化性质,但225、300和360 kg hm~(-2)氮肥水平的产量无显著差异。本研究结果表明,山东省小麦高产高效栽培技术宜采取秸秆还田、2年旋耕1年深耕、配施纯氮225 kg hm-2的种植模式。     

覆盖对旱地冬小麦植株和旗叶水分含量及产量的影响

为探明西北半干旱雨养农业区冬小麦生产中不同覆盖栽培方式的增产机理,设置了秸秆带状覆盖（MS）、地膜覆盖（PM）、露地种植（CK）3种栽培方式,其中MS处理设置了58.82%、50.00%、41.66%、37.04% 4个覆盖度,分别在种植带内播种3行（MS3）、4行（MS4）、5行（MS5）、6行（MS6）小麦,研究了不同覆盖度对小麦灌浆阶段植株和旗叶的水分变化情况,及其对产量形成的影响。结果表明,MS处理平均较CK增产9.05%,以MS5增产幅度最大（10.34%）,PM处理较CK增产11.42%。在灌浆期,MS处理小麦植株含水量、旗叶相对含水量、12和24h内离体旗叶失水速率分别较CK提高了1.49~2.49个百分点、3.29~5.26个百分点、7.11~8.19mg/(g·h)和3.77~4.55mg/(g·h),较PM处理分别提高了3.24~4.37个百分点、5.34~10.46个百分点、27.03~28.66mg/(g·h)、6.67~12.28mg/(g·h),不同覆盖度间比较,各指标较CK和PM处理的提高幅度均随覆盖度降低而降低。地膜覆盖可增加分蘖、促进植株营养生长,从而提高小麦产量;秸秆带状覆盖提高灌浆阶段植株含水量和旗叶相对含水量,延迟功能叶衰老,进而增加粒重,是其较露地增产的原因之一。秸秆带状覆盖条件下,MS5与地膜覆盖的增产效应相近,是较为适宜的秸秆覆盖栽培模式。     

少免耕模式对冬小麦生长发育及产量性状的影响

通过田间试验研究了华北平原山前平原区不同耕作方式下,冬小麦的生长发育进程的变化及对产量的影响。根据冬小麦播种前的土壤耕作方式的不同,设深耕处理、少耕处理和免耕处理3类6、个处理。研究结果表明:耕作方式明显影响小麦的出苗率,传统翻耕处理出苗率比免耕高出27.1%~46.2%。由于秸秆的覆盖,免耕处理小麦返青期低温偏低,导致生育期推迟7~10 d,后期作物生长受到明显影响,是造成免耕处理减产的重要原因之一。另外,由于免耕处理蒸发较小和小麦根系不发达,NO3--N淋失到土壤剖面的100 cm以下,不仅使氮肥利用率低,也是造成免耕减产原因之一。     

不同播种措施对河北冬小麦产量影响研究

针对河北平原冬小麦生产中大面积采用秸秆还田和旋耕后直接播种给冬小麦出苗带来的不利影响,在河北藁城市进行了冬小麦抢墒播种（对照）、播前灌溉、抢墒播种后镇压3种处理对冬小麦生长发育及产量的影响试验。结果表明,播前灌溉和抢墒播种+播后镇压的产量分别比对照高6.9%和6.0%,与对照处理的产量达到显著差异(P<0.01)。因此,小麦抢墒播种加镇压可节省冬小麦底墒水,具有很好的节水增产效果,可以大面积推广。