摘要：本研究將夏玉米、冬小麥輪作作為一個(gè)整體，采用免耕、深松、翻耕3種耕作措施，結(jié)合秸稈100％粉碎還田和秸桿不還田2種覆蓋水平，設(shè)計(jì)了10套耕作技術(shù)體系，探討了周期內(nèi)不同的耕作技術(shù)體系對(duì)土壤含水量、容重、地溫及作物產(chǎn)量的影響，篩選出適宜魯東丘陵區(qū)玉米小麥一年兩熟的耕作技術(shù)體系，并對(duì)全程免耕這一新型耕作技術(shù)在魯東丘陵區(qū)的適宜性進(jìn)行了鑒定。兩年試驗(yàn)結(jié)果表明：玉米免耕100％還田+小麥深松100％還田耕作技術(shù)體系，有利于提高土壤水分含量，提高水分利用率，增加作物產(chǎn)量，適宜在魯東丘陵區(qū)推廣應(yīng)用；因土壤肥力特別是有機(jī)質(zhì)含量較低，全程免耕對(duì)土壤容重及地溫影響不利，最終影響產(chǎn)量，暫不適宜在魯東丘陵區(qū)推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：小麥—玉米；一年兩熟；耕作技術(shù)體系

中圖分類號(hào)：S344.13(252) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001—4942(2010)11—0019—05

夏玉米一冬小麥一年兩熟制是華北地區(qū)典型的種植方式，在華北地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有極為重要的地位。以翻耕為主的傳統(tǒng)耕作方式存在著“高耗、污染、資源浪費(fèi)、成本高”等問題。近年來，隨著機(jī)械化程度不斷提高，以免耕或少耕技術(shù)為代表的保護(hù)性耕作技術(shù)成為體系創(chuàng)新的主要內(nèi)容。保護(hù)性耕作技術(shù)是采用少耕或免耕方法，結(jié)合作物秸稈及殘茬覆蓋地表，在不翻耕土壤的條件下進(jìn)行播種的技術(shù)，與傳統(tǒng)的翻耕技術(shù)相比具有培肥地力、蓄水保墑、保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境、降低生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)。美國(guó)、加拿大等國(guó)保護(hù)性耕作發(fā)展水平較高，我國(guó)在20世紀(jì)90年代開展了農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相結(jié)合的保護(hù)性耕作試驗(yàn)，基本解決了一年一熟制保護(hù)性耕作的關(guān)鍵技術(shù)。

在魯東丘陵區(qū)開展玉米—小麥一年兩熟一體化耕作技術(shù)研究，是將夏玉米、冬小麥兩季作物的耕作技術(shù)作為整體，通過實(shí)施翻耕、深松、免耕等耕作技術(shù)，測(cè)定周期內(nèi)土壤含水量、容重、地溫及籽粒產(chǎn)量等重要參數(shù)，分析研究不同耕作組合處理的節(jié)水保水效果、對(duì)土壤容重影響程度、土壤溫度變化和增產(chǎn)增收效果，探討在該地區(qū)實(shí)行全程保護(hù)性耕作的可行性，并篩選適宜的耕作技術(shù)體系。這也是“十一五”國(guó)家糧食豐產(chǎn)科技工程子課題“魯東丘陵小麥—玉米兩熟豐產(chǎn)高效技術(shù)集成研究與示范”的重要內(nèi)容。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

地點(diǎn)設(shè)在煙臺(tái)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)。土壤類型為輕壤，有機(jī)質(zhì)含量為0.96％(魯東丘陵區(qū)約為0.8％—1.0％)，全氮0.09％，堿解氮89.0mg/kg，速效磷75.5mg/kg，速效鉀80.0mg/kg。年降雨量600—900mm，集中在7、8月份。光熱資源充足，年積溫5000℃左右，為夏玉米—冬小麥一年兩熟典型種植區(qū)。

試驗(yàn)設(shè)兩個(gè)因素：耕作方式和秸稈處理。耕作方式設(shè)免耕、深松、翻耕3個(gè)水平，秸稈處理設(shè)秸稈100％粉碎還田和秸桿不還田2個(gè)水平。耕作方式組合上，由于膠東地區(qū)降雨集中在夏季，同時(shí)該時(shí)期輪作間隔短，夏播玉米翻耕意義不大，在生產(chǎn)中農(nóng)民不能接受，所以夏播玉米采用免耕及深松兩種方式；秋播小麥采用免耕、深松、翻耕3種方式。通過以上分析結(jié)合膠東半島的生產(chǎn)實(shí)際情況，組配了玉米(前茬小麥夏播玉米，下同)免耕100％還田+小麥(前茬玉米秋播小麥，下同)深松100％還田等10套耕作技術(shù)體系進(jìn)行試驗(yàn)(見表1)，以目前魯東丘陵區(qū)生產(chǎn)上普遍采用的玉米免耕100％還田+小麥翻耕不還田為第一對(duì)照；以全程翻耕不還田為第二對(duì)照。

每套處理重復(fù)3次，小區(qū)面積5.6m×100m。時(shí)間為2006年6月至2008年6月兩個(gè)周期。

1.2 作物農(nóng)藝管理

玉米：小麥?zhǔn)斋@后于6月中旬平播玉米，品種為鄭單958，播種量為37.5 kg／hm³。小麥：玉米收獲后于10月上旬平播小麥，品種為煙農(nóng)24，播種量為150kg／hm²。田間管理與當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)實(shí)際相一致。

1.3 測(cè)試內(nèi)容

在小麥苗期、返青期、灌漿期、收獲后和玉米的苗期、灌漿期、收獲后測(cè)定土壤含水量、容重、地溫等重要參數(shù)及籽粒產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 籽粒產(chǎn)量

對(duì)玉米、小麥產(chǎn)量總和進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見表2。處理4：玉米免耕100％還田+小麥深松100％還田技術(shù)體系產(chǎn)量最高，平均單產(chǎn)17.57t／hm²，較CK2增產(chǎn)22.42％，較CK₁增產(chǎn)11.13％，居參試體系首位；處理2：玉米免耕100％還田+小麥翻耕100％還田，平均產(chǎn)量為16.64t／hm²，較CK2增產(chǎn)16.33％，較CK₁增產(chǎn)5.60％，為第二位；處理6：玉米深松100％還田+小麥深松100％還田，平均產(chǎn)量為16.39t／hm²，較CK2增產(chǎn)14.86％，較CK₁增產(chǎn)4.26％，為第三位；目前生產(chǎn)上普遍采用的技術(shù)體系即CK₁產(chǎn)量為第4位；全程翻耕技術(shù)即CK₁產(chǎn)量表現(xiàn)最差。

由此可見，技術(shù)體系中的玉米免耕100％還田+小麥深松100％還田、玉米免耕100％還田+小麥翻耕100％還田保護(hù)性耕作技術(shù)體系對(duì)土壤的水、肥、氣、熱起到較好的調(diào)節(jié)作用，有效促進(jìn)了植株的生長(zhǎng)發(fā)育，提高了籽粒產(chǎn)量，適宜在魯東丘陵區(qū)示范推廣。

將前茬作物相同的耕作技術(shù)措施歸為一類，深入研究單項(xiàng)耕作技術(shù)措施對(duì)產(chǎn)量影響的差異。就小麥而言，將前茬玉米相同的耕作技術(shù)歸為一類，由小麥的產(chǎn)量差異分析不同耕作技術(shù)的差異。如處理1、2、3、4、9，前茬玉米均為免耕100％還田，2006—2007周期小麥產(chǎn)量分別為5.52、6.72、6.08、6.84、6.53t／hm²，可以得出，秸稈100％還田>秸稈不還田，深松>翻耕>免耕。將處理1與處理5、處理2與處理8、處理3與處理7分別歸為一類，分析玉米免耕與深松的差異，結(jié)果表明，免耕>深松。由此可以看出，不同作物適宜的耕作措施是不同的，玉米以免耕為宜，小麥以深松為宜。

2.2 土壤水分

在魯東丘陵區(qū)，水分是糧食作物產(chǎn)量進(jìn)一步提高的主要限制因子。不同的耕作技術(shù)體系能否有效地蓄積土壤水分，降低水分蒸發(fā)，提高水分的利用率，也是該項(xiàng)研究的主要內(nèi)容。

土壤含水量的測(cè)定是在小麥、玉米生育的關(guān)鍵時(shí)期進(jìn)行的。表3是不同耕作體系兩周期內(nèi)0—20cm耕作層土壤含水量的測(cè)定結(jié)果。其中，處理1：玉米—小麥全程免耕100％還田含水量最高，分別比CK₁、CK₂多蓄水2.58、4.25mm；其次為處理4：玉米免耕100％還田+小麥深松100％還田，分別比CK₁、cK₂多蓄水1.69、3.36mm；全程翻耕不還田(CK₂)含水量最低，蓄水保水能力差。由此可見，全程翻耕在一定程度上加劇了土壤水分的蒸發(fā)，使水資源的利用率大大降低，產(chǎn)量水平也最低。全程免耕100％還田含水量最高，這說明全程免耕100％還田有效地防止了土壤水分的蒸發(fā)，提高了蓄水能力，但產(chǎn)量并不是最高。這是由于全程免耕技術(shù)使土體結(jié)構(gòu)惡化，加大了土壤容重，降低了土壤溫度，進(jìn)而影響了作物的農(nóng)藝性狀，最終影響了作物產(chǎn)量。全程免耕技術(shù)對(duì)小麥產(chǎn)量影響較大，如缺苗斷壟現(xiàn)象嚴(yán)重，播種較淺凍害重等。玉米免耕100％還田+小麥深松100％還田技術(shù)體系具有較強(qiáng)的蓄水保墑能力(僅次于全程免耕覆蓋)，同時(shí)又很好地協(xié)調(diào)了土壤的水、氣、熱等因素，使作物生長(zhǎng)有較好的土壤環(huán)境，這與高產(chǎn)量是一致的。

在前茬耕作技術(shù)相同的條件下，深入研究單項(xiàng)技術(shù)措施對(duì)土壤蓄水能力的影響。前茬玉米均為免耕100％還田，處理1、2、3、4、9小麥生育期間0—20cm土層含水量分別為17.15、15.70、14.85、16.58、14.47mm?？梢缘贸?，秸稈還田>秸稈不還田，即稈秸覆蓋可有效抑制土壤水分的蒸發(fā)，增加土壤的含水量；免耕>深松>翻耕。將處理1與處理5、處理3與處理7分別歸為一類，研究玉米生育期間土壤含水量，總體也呈現(xiàn)出免耕>深松的趨勢(shì)。

在蓄水能力方面，無論小麥、玉米，總體均表現(xiàn)為免耕>深松>翻耕，秸稈還田>秸稈不還田。

2.3 土壤容重

當(dāng)季作物收獲后，每處理隨機(jī)取5點(diǎn)測(cè)0—20cm土壤容重，結(jié)果表明，小麥—玉米全程免耕100％還田容重最大，分別比CK₁、CK₂高0.14、0.21g／cm³。其次為玉米深松100％還田+小麥免耕100％還田，分別比CK₁CK₂高0.07、0.14G/cm³。

將不同耕作處理對(duì)土壤容重的影響進(jìn)行年度間比較。結(jié)果表明，小麥一玉米全程免耕100％還田耕作技術(shù)體系年度間對(duì)土壤容重的影響較明顯：2006—2007年容重為1.49g／cm³，2007—2008年容重為1.53g／cm³，呈逐年加重趨勢(shì)。其余處理對(duì)土壤容重的影響年度間差異不明顯。

在前茬耕作技術(shù)相同的條件下，深入研究單項(xiàng)耕作技術(shù)對(duì)土壤容重的影響，結(jié)果表明：小麥玉米均表現(xiàn)為免耕>深松>翻耕。保護(hù)性耕作土壤容重顯著高于傳統(tǒng)耕作，這是保護(hù)性耕作制約產(chǎn)量增加的一個(gè)重要原因。

2.4 地溫

于小麥、玉米的苗期、灌漿期、收獲期測(cè)定0—10cm處地溫。11—12月份、6—7月份氣溫明顯變化時(shí)期，不同耕作方式對(duì)地溫的影響顯著。11—12月份正值冬小麥苗期，小麥玉米全程免耕100％、玉米免耕100％還田+小麥深松100％還田、玉米深松100％還田+小麥免耕100％還田三套技術(shù)體系土壤含水量相對(duì)較高，因而地溫降低緩慢，0—10cm平均地溫分別比CK2高1.62、1.56、1.43℃，分別比CK₁高1.01、0.96、0.55℃。苗期地溫高，可彌補(bǔ)因玉米晚收小麥晚種而造成的冬前生長(zhǎng)量不足，有利于安全越冬。6—7月份正值玉米拔節(jié)一吐絲期，是周年地溫最高階段，也是玉米產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時(shí)期。同樣原因，上述三套體系土壤含水量相對(duì)較高，因而地溫提升緩慢，0—10cm平均地溫分別比CK₂低2.40、2.18、1.97℃，分別比CK₁低1.52、1.41、1.07℃。地溫相對(duì)低易緩解根的老化，保持根的生理功能，有利于玉米產(chǎn)量的提高。

3 結(jié)論

3.1 在魯東丘陵區(qū)實(shí)施全程免耕技術(shù)，可顯著增加土壤的蓄水保墑能力，周期內(nèi)較全程翻耕多蓄水但全程免耕技術(shù)因農(nóng)事操作、耕層沉實(shí)等作用，使土壤容重顯著高于傳統(tǒng)耕作，并呈逐年加重態(tài)勢(shì)。

3.2 在魯東丘陵區(qū)實(shí)施全程免耕技術(shù)，土壤結(jié)構(gòu)惡化嚴(yán)重，已影響到播種質(zhì)量。由于魯東丘陵區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)較低，土壤容重相對(duì)較高，耕層結(jié)構(gòu)差，加之農(nóng)機(jī)收獲與播種作業(yè)，實(shí)施全程免耕后使得耕層狀況更加惡化，最終導(dǎo)致麥苗播種淺、出苗率低、凍害重，產(chǎn)量降低。

3.3 玉米免耕100％還田+小麥深松100％還田、玉米免耕100％還田+小麥翻耕100％還田兩套耕作技術(shù)體系具有明顯的蓄水保墑作用，增產(chǎn)增收效果顯著，適宜在魯東丘陵一年兩熟種植區(qū)推廣應(yīng)用。與目前生產(chǎn)中應(yīng)用的耕作體系相比較，只是在小麥耕作上改翻耕不還田為深松100％還田或翻耕100％還田，農(nóng)民易接受。值得注意的是，實(shí)施小麥深松耕作技術(shù)周期內(nèi)土壤結(jié)構(gòu)破壞性小、容重變化少，但長(zhǎng)期耕作仍會(huì)導(dǎo)致土體惡化現(xiàn)象，可考慮3—5年周期內(nèi)結(jié)合深翻實(shí)施。