趙銀春,陳尚洪

(1.四川省原良種試驗(yàn)站，四川 雙流 610200；2.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，四川 成都 610066 )

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稻草還田與耕作方式對小麥產(chǎn)量及土壤水分利用的影響

趙銀春1,陳尚洪2

(1.四川省原良種試驗(yàn)站，四川 雙流 610200；2.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，四川 成都 610066 )

四川省是農(nóng)作物秸稈資源最豐富的省份之一。秸稈覆蓋后，土壤的水、肥、氣、熱狀況重新組合，其生態(tài)、社會和經(jīng)濟(jì)效益顯著提高，是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效措施和途徑之一。本文通過田間試驗(yàn)和室內(nèi)分析，得出了不同稻草覆蓋量和耕作方式對小麥產(chǎn)量及土壤水分利用的影響。

稻草還田；耕作方式；小麥；水分利用

四川省是農(nóng)作物秸稈資源最豐富省份之一，每年農(nóng)作物秸稈總量約4000萬t，約占全國秸稈總量的1/12，其中稻、麥(油)兩季田的秸稈占農(nóng)作物秸稈總量的50%以上。但是，隨著復(fù)種指數(shù)不斷提高，秸稈不斷增多，農(nóng)村勞動力大量外出務(wù)工和燃料結(jié)構(gòu)的變化，使農(nóng)作物秸稈剩余量越來越大，農(nóng)作物秸稈成為了新的農(nóng)業(yè)廢棄物，出現(xiàn)野外焚燒現(xiàn)象，這既浪費(fèi)了資源，又污染了環(huán)境，給人們的生產(chǎn)、生活造成極大影響。

農(nóng)田秸稈覆蓋后，土壤的水、肥、氣、熱狀況重新組合，其生態(tài)、社會和經(jīng)濟(jì)效益顯著提高，是農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的有效措施和途徑之一[1，3]。研究表明，少免耕覆蓋能提高土壤蓄水保墑能力,提高土壤含水量和水分利用率,改善土壤結(jié)構(gòu),減少水土流失[4]。采用少免耕法能明顯抑制冬前土壤水分蒸發(fā),與傳統(tǒng)耕作法相比,免耕秸稈覆蓋能減少蒸發(fā)水分16144mm[5]。在耕作和覆蓋方式對土壤水分影響的研究中指出,免耕稻草覆蓋是貯藏和保護(hù)土壤水分的最好方法，免耕后土體內(nèi)含水量、接納降水能力均明顯高于傳統(tǒng)耕作,能促使降水在不同坡位中均勻分布[6]。為了合理利用秸稈，本文初步探討了成都平原不同耕作和覆蓋方式下種植小麥對土壤水分動態(tài)的影響及其水分生產(chǎn)利用率，以期為秸稈還田技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)田位于四川省溫江北部，亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，海拔494m，多年平均氣溫15～17.6℃，無霜期平均270～330d，年降水量870～1400mm，全年日照374J/cm2。土壤類型為水稻土，pH 值6.0～6.5，微酸性。稻田保護(hù)性耕作定位試驗(yàn)始于2013年，輪作方式為水稻—小麥。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)設(shè)在四川省雙流縣九江區(qū)試A8號試驗(yàn)地，前作水稻。試驗(yàn)設(shè)置5個處理：①半免：稻草半量還田(3750kg/hm2)，免耕；②全免：稻草全量還田(7500kg/hm2)，免耕；③半翻：稻草半量還田(3750kg/hm2)，翻耕；④全翻：稻草全量還田(7500kg/hm2)，翻耕；⑤CK:傳統(tǒng)翻耕，秸稈不還田。

小麥撒播，品種為“川雙麥1號”，2015年10月31日播種，播種量為150kg/hm2，播種前每處理澆水80kg。肥料(底肥)在播前均勻撒施，11月6日施分蘗肥。期間防治病蟲害。5月中旬收獲。①～⑤處理施肥：N120kg/hm2、P2O545kg/hm2、K2O 45kg/hm2。磷肥和鉀肥全部作底肥，氮肥底肥∶分蘗肥=7∶3。試驗(yàn)小區(qū)面積為33.33m2。

1.3 土壤水分測定

至播種之日起，采用Moisture meter(profile probe PR1)土壤水分測定儀測定0～10cm、10～20cm、20～30cm和30～40cm土層土壤水分含量。

1.4 水分利用效率(WUE)的計算

采用產(chǎn)量水平上的水分利用效率(WUE),計算公式為:WUE=Y/WU,Y為小麥的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量(籽粒重),WU為小麥的總耗水量[7]。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤含水量狀況

小麥整個生育期，0～40cm土壤剖面水分含量(見表1)全翻﹥?nèi)猢僀K﹥半免﹥半翻，0～20cm土壤剖面土壤水分含量全免﹥?nèi)僀K﹥半免﹥半翻。秸稈全量覆蓋效果優(yōu)于半量覆蓋；翻耕后由于土壤接納降雨能力強(qiáng)，土壤水分在20～40cm蓄積。0～40cm土壤剖面含水量全翻﹥?nèi)?；免耕減少表層土壤水分蒸發(fā)，0～20cm土層水分含量全免﹥?nèi)?，半免﹥半翻?/p>

表1 小麥整個生育期不同處理土層含水量 (單位：mm)

處理半免全免CK半翻全翻0～10cm68．1878．1877．7262．2985．080～20cm100．15111．6699．66102．3298．5420～30cm112．17115．94111．69112．51114．8930～40cm129．98119．69127．65119．34132．740～20cm平均84．1794．9288．6982．3191．8120～40平均121．08117．82119．67115．92123．820～40cm平均102．62106．37104．1899．12107．81

在小麥整個生育期(圖1、圖2、圖3和圖4),土壤含水量表現(xiàn)為0～10cm﹤10～20cm﹤20～30cm﹤30～40cm，且小麥各個生育期各土層含水量表現(xiàn)為出苗分蘗期﹥拔節(jié)孕穗期﹥抽穗成熟期。其中，各個處理間0～10cm土層土壤含水量波動較大，變化幅度為19.2%～63%，各處理土壤含水量隨生育期的推進(jìn)呈下降趨勢；10～20cm、20～30cm和30～40cm土層土壤含水量相對比較穩(wěn)定，變化幅度為分別為38.2%～66.9%、49.6%～65.5和51.6%～76.7。

出苗分蘗期土壤0～10cm土層土壤含水量(圖1)全翻﹥?nèi)猢儼朊猢儼敕僀K，拔節(jié)孕穗期CK﹥?nèi)儼朊猢內(nèi)猢儼敕樗氤墒炱贑K﹥?nèi)猢內(nèi)儼敕儼朊猓?0～20cm、20～30cm和30～40cm土層土壤含水量(圖2、3、4)，出苗分蘗期各個稻草覆蓋還田處理均高于傳統(tǒng)無秸稈覆蓋，拔節(jié)孕穗和抽穗成熟期各處理間交替升降，沒有明顯規(guī)律。

小麥出苗分蘗期，全免、半免、全翻和半翻處理0～10cm土層土壤含水量均高于傳統(tǒng)無秸稈覆蓋，表明稻草秸稈覆蓋還田減少了前期植株顆間土壤無效蒸發(fā)，對0～10cm土層具有明顯的保墑效果，利于促進(jìn)小麥出苗分蘗。出苗分蘗期植株較小，蒸騰作用消耗的水量較小，棵間蒸發(fā)在總耗水量中占有較大份額。從拔節(jié)期開始，植株迅速長大，蒸騰消耗的水量在總耗水中占主要份額，棵間蒸發(fā)所占份額漸減少，且由于前期秸稈覆蓋具有保墑和保溫作用，因此返青后秸稈覆蓋處理小麥長勢較好，蒸騰作用較強(qiáng)，消耗的土壤總水量較無覆蓋對照處理的大，表現(xiàn)為各土層含水量與無覆蓋對照處理差別減小，甚至有時候比無覆蓋處理的小。

圖1 0～10cm土壤含水量

圖2 10～20cm土壤含水量

圖3 20～30cm土壤含水量

圖4 30～40cm土壤含水量

表2 不同處理小麥耗水量(mm)

2.2 小麥耗水量與節(jié)水效果

小麥耗水量采用概念性農(nóng)田水均衡模型[8]進(jìn)行計算,耗水量計算公式為:ET=P+I+△W。式中:ET為計算時段耗水量(mm)，P為計算時段內(nèi)的有效降雨，I為計算時段內(nèi)的灌溉水量(mm)，△W為根系層貯水量變化量(mm)。秸稈覆蓋條件下，由于土壤含水量的變化影響作物生長，同時也影響作物各個生育階段的耗水量[9]。小麥全生育期耗水量是CK>半翻>全翻>半免>全免，各個秸稈覆蓋處理均比不還田耗水量小，秸稈全量還田<半量還田，免耕覆蓋處理<翻耕覆蓋處理。秸稈全量免耕總耗水量最小，節(jié)水效果最好，其次是全翻、半免和半翻，它們分別比對照減少耗水6.28%、3.78%、2.91%和2.42。

從秸稈覆蓋開始到3月上旬小麥拔節(jié)孕穗，稻草秸稈覆蓋還田減少了前期顆間土壤無效蒸發(fā)，耗水量低于對照；抽穗成熟期各秸稈還田處理耗水量大于對照，由于前期秸稈覆蓋土壤含水量較大，植株生長旺盛，蒸騰加大，促使水分消耗由物理過程向生理過程轉(zhuǎn)化，有利于提高作物水分利用率。

2.3 小麥群體結(jié)構(gòu)及經(jīng)濟(jì)性狀影響

小麥群體結(jié)構(gòu)(表3)，株高全翻﹥半翻﹥?nèi)猢儼朊猢僀K，基本苗、最高苗和有效穗全量秸稈還田大于半量秸稈還田，全量免耕大于全量翻耕，小麥經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)穗平均粒數(shù)和千粒重各個處理間差異不大。根據(jù)前面研究結(jié)果，秸稈覆蓋對土壤水分影響表現(xiàn)為全量覆蓋效果優(yōu)于半量覆蓋，0～20cm土層水分含量全免﹥?nèi)朊猢儼敕?，前期秸稈覆蓋為小麥出苗和分蘗提供了小麥生長所需的充足水分，所以小麥群體結(jié)構(gòu)整體表現(xiàn)為全量秸稈還田大于半量秸稈還田，全量免耕大于全量翻耕。

表3 小麥群體結(jié)構(gòu)及經(jīng)濟(jì)性狀表

2.4 小麥產(chǎn)量及水分生產(chǎn)利用率

由表4可以看出，不同秸稈還田量和不同耕作方式小麥的產(chǎn)量存在一定差異，全免﹥半免﹥?nèi)儼敕僀K，分別比對照增產(chǎn)25.80%、20.00%、16.30%和11.10%。免耕覆蓋后小麥產(chǎn)量大于翻耕覆蓋，同樣的耕作方式下秸稈全量覆蓋產(chǎn)量大于半量覆蓋。各個處理水分利用率與產(chǎn)量變化趨勢一致：全免﹥半免﹥?nèi)儼敕僀K，分別比對照提高29.51%、27.94%、20.27和13.80%，水分利用率全免處理最高，全量還田大于半量還田，免耕覆蓋大于翻耕覆蓋。由此看出，秸稈覆蓋結(jié)合免耕可以提高土壤水分利用率。

表4 小麥產(chǎn)量和水分利用率

注：產(chǎn)量——kg/hm2；水分利用率——kg/hm2mm。

3 結(jié) 論

小麥整個生育期，各土層土壤含水量0～10cm﹤10～20cm﹤20～30cm﹤30～40cm，出苗分蘗期﹥拔節(jié)孕穗期﹥抽穗成熟期。0～40cm土壤剖面水分含量全量秸稈還田大于半量還田，全量翻耕大于全量免耕；0～20cm土壤剖面土壤水分含量全量免耕大于全量翻耕，秸稈全量覆蓋效果優(yōu)于半量覆蓋。

小麥出苗分蘗期，稻草秸稈覆蓋還田減少了前期顆間土壤無效蒸發(fā)，對0～10cm土層具有明顯的保墑效果，有利于促進(jìn)小麥出苗分蘗。拔節(jié)期開始，蒸騰消耗的水量在總耗水中占主要份額，且由于前期秸稈覆蓋具有保墑和保溫作用，因此返青后秸稈覆蓋處理小麥長勢較好，蒸騰作用較強(qiáng)，覆蓋還田后各土層含水量與無覆蓋對照處理差別減小，甚至有時候比無覆蓋處理的小。

秸稈覆蓋后土壤含水量的變化影響作物生長，并影響作物各個生育階段的耗水量。小麥全生育期耗水量各個秸稈覆蓋處理均比對照耗水量小，秸稈全量還田<半量還田，免耕覆蓋處理<翻耕覆蓋處理。秸稈全量免耕總耗水量最小，節(jié)水效果最好。

不同秸稈還田量和不同耕作方式小麥的產(chǎn)量和水分利用率均是全免﹥半免﹥?nèi)儼敕Ｐ←湲a(chǎn)量和水分利用率全免處理最高，全量還田大于半量還田，免耕覆蓋大于翻耕覆蓋。由此看出，秸稈覆蓋免耕可以提高小麥產(chǎn)量和土壤水分利用率。

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