周延輝 朱新開(kāi) 郭文善 封超年

(揚(yáng)州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育點(diǎn)/糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心/揚(yáng)州大學(xué)小麥研究中心，江蘇揚(yáng)州 225009)

秸稈還田作為一種重要的農(nóng)業(yè)可持續(xù)耕作技術(shù)[1]，具有改善土壤結(jié)構(gòu)[2]、促進(jìn)真菌菌絲生長(zhǎng)[3]、降低土壤容重[4]、改變土壤水熱條件[5-6]、活化土壤有機(jī)磷、促進(jìn)氮素礦化[7-9]、影響微生物群落[10]等功能。我國(guó)秸稈資源十分豐富，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年我國(guó)農(nóng)作物秸稈資源總量約為9.3億t，其中可利用秸稈量為7.7億t[11-12]。秸稈的主要處理方式有就地焚燒，直接還田，作為燃料、飼料、工業(yè)原料等。近年來(lái)，我國(guó)秸稈還田率不斷提高，但與日本、美國(guó)、英國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍處于較低水平[13-14]，主要原因在于秸稈還田能否提高作物產(chǎn)量尚無(wú)明確定論。小麥(Triticum aestivum)是我國(guó)的主要糧食作物，其種植面積大、分布區(qū)域廣，約占全國(guó)糧食消費(fèi)總額的20%[15]。因此，研究秸稈還田對(duì)我國(guó)小麥產(chǎn)量的影響具有重要意義。前人對(duì)小麥產(chǎn)量的秸稈還田效益的研究結(jié)論不一。張鋒等[16]研究表明，秸稈還田對(duì)穗數(shù)型小麥品種的產(chǎn)量影響不大，但會(huì)造成大穗型小麥品種減產(chǎn)。陳俊[17]研究不同秸稈還田方式發(fā)現(xiàn)，旋耕還田比翻耕還田更有利于小麥產(chǎn)量的提高，以增加穗粒數(shù)為基礎(chǔ)增加產(chǎn)量。劉義國(guó)等[18]研究表明，隨著麥秸還田量的增加，小麥產(chǎn)量有不同程度的提高，其中以6 000 kg·hm-2麥秸還田量最為適宜。姜自紅等[19]研究發(fā)現(xiàn)秸稈還田配施氮肥能夠顯著增加小麥產(chǎn)量，以225 kg·hm-2施氮量為最佳處理。目前，前人[20]關(guān)于秸稈還田對(duì)小麥產(chǎn)量影響的研究多從單一試驗(yàn)角度出發(fā)，具有一定的地域性和局限性，缺乏普遍的指導(dǎo)意義。其中采用的簡(jiǎn)單平均法僅是對(duì)原文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)果數(shù)據(jù)加以非權(quán)重平均，并未考慮數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)特性[21]。整合分析是對(duì)同一主題下的多個(gè)獨(dú)立研究進(jìn)行綜合的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法[22-24]，在教育學(xué)、心理學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，1998年首次引入中國(guó)生態(tài)學(xué)界[25]。整合分析將原文獻(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為一個(gè)可在所有研究中進(jìn)行比較的新統(tǒng)計(jì)量，即效應(yīng)值[26]，根椐各效應(yīng)值的方差進(jìn)行權(quán)重，計(jì)算加權(quán)平均效應(yīng)值(即總效應(yīng)值)，并給出置信區(qū)間，置信區(qū)間是否與0重合代表研究是否顯著，最后依據(jù)研究特點(diǎn)將獨(dú)立試驗(yàn)劃分為不同組別，比較不同組間的總效應(yīng)值[27]。本試驗(yàn)擬運(yùn)用整合分析方法[28-29]對(duì)小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量要素的秸稈還田效益進(jìn)行定量研究，分析秸稈還田對(duì)我國(guó)小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量要素的平均影響，并比較不同影響因素下小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量要素的變化特點(diǎn)，旨在探究小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量要素的秸稈還田效益以及最佳還田條件，為評(píng)價(jià)秸稈還田的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)等綜合效益提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

通過(guò)中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)、維普中文核心期刊數(shù)據(jù)庫(kù)和萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)，輸入秸稈還田、小麥、產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素等關(guān)鍵詞，篩選出1950-2016年符合以下標(biāo)準(zhǔn)的文獻(xiàn):1)必須是田間試驗(yàn)，排除實(shí)驗(yàn)室盆栽試驗(yàn)和網(wǎng)室試驗(yàn)等；2)田間試驗(yàn)必須有重復(fù)處理；3)文獻(xiàn)必須報(bào)道對(duì)照組與處理組的產(chǎn)量或產(chǎn)量要素?cái)?shù)據(jù)；4)對(duì)照組和試驗(yàn)組除了在是否還田處理上不同外，在其他影響因素(地區(qū)、土壤類型、還田方式、施氮量、秸稈種類、還田量)上必須一致；5)納入統(tǒng)計(jì)的小麥產(chǎn)量為秸稈還田的當(dāng)季產(chǎn)量。通過(guò)篩選，共有55篇文獻(xiàn)符合以上要求。

1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建和數(shù)據(jù)分類

用于整合分析的每項(xiàng)研究都要求是獨(dú)立的[30]，所以假設(shè)每個(gè)獨(dú)立研究中的不同地區(qū)、土壤類型、還田方式、施氮量、秸稈種類、還田量以及與其他處理的復(fù)合處理等觀測(cè)值都是獨(dú)立的[31-32]。提取每篇文獻(xiàn)中秸稈還田(試驗(yàn)組)和無(wú)秸稈還田(對(duì)照組)小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量要素的平均值(Xe和Xc)、試驗(yàn)組和對(duì)照組標(biāo)準(zhǔn)差(Se和Sc)和樣本量(Ne和Nc)。對(duì)于發(fā)表文獻(xiàn)中含有圖片的，通過(guò)Origin Pro 9.1.0的Digitizer工具箱，將圖形數(shù)值化后再進(jìn)行提取。對(duì)于僅提供標(biāo)準(zhǔn)誤的數(shù)據(jù)，通過(guò)公式(1)將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)差。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)差(誤)缺失的數(shù)據(jù)，利用文獻(xiàn)整個(gè)數(shù)據(jù)集的變異系數(shù)與平均值的乘積作為標(biāo)準(zhǔn)差的估計(jì)值[33]。

式中，SD為標(biāo)準(zhǔn)差，SE為標(biāo)準(zhǔn)誤，N為樣本量。

首先，綜合分析小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量要素對(duì)秸稈還田效益的響應(yīng)程度及相互間的聯(lián)系。其次，考慮地區(qū)、土壤類型、還田方式、施氮量、秸稈種類和不同秸稈還田量對(duì)小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量要素響應(yīng)秸稈還田的影響。根據(jù)地區(qū)分布分為江蘇、山東、安徽、河北、河南、山西、陜西、四川、青海省、新疆維吾爾族自治區(qū)(以下簡(jiǎn)稱“新疆”)；根據(jù)土壤類型分為砂壤土、潮土、中壤土、棕壤土、塿土、砂姜黑土、水稻土；根據(jù)耕作方式分為免耕、翻耕和旋耕；根據(jù)施氮水平分為 0、0～100、100～200、200～300 和＞300 kg·hm-2；根據(jù)秸稈種類分為麥秸、玉米秸和稻秸；因不同秸稈還田量不同，所以將還田量按照秸稈種類進(jìn)行劃分，麥秸還田量分為＜4 000、4 000～6 000 和＞6 000 kg·hm-2，玉米秸還田量分為＜6 000、6 000～9 000 和＞9 000 kg·hm-2，稻秸還田量分為＜5 000、5 000～7 500 和＞7 500 kg·hm-2。由于分類較多，且影響因素比較復(fù)雜，未考慮各因素的交互作用。

1.3 整合分析過(guò)程

整合分析包括多種效應(yīng)值指標(biāo)，在生態(tài)學(xué)中最常用的分別為反應(yīng)比(response ratio，lnR)和Hedges的估計(jì)值d值[26，34]。對(duì)多數(shù)對(duì)比試驗(yàn)而言，計(jì)算比值較計(jì)算差值更有意義，且lnR效應(yīng)值易被換算成研究對(duì)象的增加率。因此，本試驗(yàn)選擇適應(yīng)性較強(qiáng)的lnR作為研究效應(yīng)值(effect size，E)，按照公式[35]計(jì)算lnR:

式中，Xe和Xc分別為一個(gè)獨(dú)立研究中試驗(yàn)組和對(duì)照組小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量要素的平均值。如果Xe和Xc均為正態(tài)分布，且Xc不為0時(shí)，lnR也為近似正態(tài)分布[36]，其方差為:

式中，V為一個(gè)獨(dú)立研究中效應(yīng)值的方差，Se和Sc分別為試驗(yàn)組和對(duì)照組的標(biāo)準(zhǔn)差，Ne和Nc分別為試驗(yàn)組和對(duì)照組的樣本量。本研究的主要計(jì)算在MetaWin 2.1軟件上運(yùn)行[37]，采用隨機(jī)效應(yīng)模型，利用bootstrap法重復(fù)抽樣4 999次計(jì)算95%置信區(qū)間(confidence interval，CI)。 如果 95%CI與 0 重疊，則認(rèn)為試驗(yàn)組和對(duì)照組的差異不顯著；如果95%CI不與0重疊，則認(rèn)為差異顯著[38]。為便于解釋秸稈還田對(duì)小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量要素的影響，將得到的結(jié)果轉(zhuǎn)換為小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量要素的變化百分率[36]，計(jì)算公式如下:

式中，D為一項(xiàng)指標(biāo)的變化百分率；E＋為一項(xiàng)研究的加權(quán)平均效應(yīng)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈還田對(duì)小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量要素的平均影響

由圖1可知，秸稈還田使小麥產(chǎn)量平均增加了2.75%(1.64%～3.87%)，有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重分別平均增加了 1.57%(0.53%～2.62%)、0.44%(0.09%～0.79%)和0.95%(0.39%～1.50%)，雖然秸稈還田對(duì)小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量要素的影響幅度不大，但其95%CI均未與0重疊，說(shuō)明秸稈還田對(duì)小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量要素均影響顯著。

2.2 影響因素分析

2.2.1 地區(qū) 由圖2可知，小麥產(chǎn)量、有效穗數(shù)和穗粒數(shù)的不同地區(qū)組間差異達(dá)到顯著水平，但千粒重組間差異并不顯著。山東、河南、陜西和四川省秸稈還田對(duì)小麥產(chǎn)量增加效果均顯著，其中以四川省的增產(chǎn)效果最高，達(dá)到10.42%(0.02%～20.88%)，從產(chǎn)量要素角度分析，上述地區(qū)都是通過(guò)增加有效穗數(shù)來(lái)達(dá)到增產(chǎn)目的；江蘇、安徽、山西和新疆秸稈還田對(duì)小麥產(chǎn)量的增加效果均不顯著，對(duì)產(chǎn)量三要素的影響也不顯著；河北和青海省秸稈還田對(duì)小麥產(chǎn)量均呈降低趨勢(shì)，但不顯著，而關(guān)于其產(chǎn)量三要素的數(shù)據(jù)尚鮮見(jiàn)報(bào)道。

圖1 秸稈還田對(duì)小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量要素的平均影響Fig.1 The average effects of straw returning on yield of wheat and yield components

圖2 不同地區(qū)秸稈還田對(duì)小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量要素的影響Fig.2 Effects of straw returning on yield of wheat and yield components in different areas

2.2.2 土壤類型 由圖3可知，小麥產(chǎn)量和有效穗數(shù)的組間差異均達(dá)到顯著水平，但穗粒數(shù)和千粒重的組間差異均不顯著。在砂壤土、潮土、塿土和水稻土環(huán)境下秸稈還田對(duì)小麥的增產(chǎn)效果均達(dá)到顯著水平，其中塿土的增產(chǎn)幅度最高，為31.78%(19.05%～45.87%)，但對(duì)其產(chǎn)量要素的影響效果未達(dá)到顯著水平。在中壤土、棕壤土和砂姜黑土環(huán)境下，秸稈還田對(duì)小麥的增產(chǎn)效果和產(chǎn)量要素的影響均未達(dá)到顯著水平。

圖3 不同土壤類型秸稈還田對(duì)小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量要素的影響Fig.3 Effects of straw returning on yield of wheat and yield components in different soil types

2.2.3 耕作方式 由圖4可知，不同耕作方式下秸稈還田，小麥產(chǎn)量的組間差異均達(dá)到顯著水平，但產(chǎn)量要素的組間差異均不顯著。免耕和翻耕方式下，秸稈還田對(duì)小麥產(chǎn)量的增加均達(dá)到顯著水平，且免耕的增產(chǎn)作用(6.61%、3.62%～9.69%)高于翻耕(4.06%、2.08%～6.09%)，有效穗數(shù)(4.49%、0.72%～8.40%)和千粒重(2.56%、0.69%～4.47%)均顯著增加。旋耕方式下，小麥的增產(chǎn)效果并不顯著，產(chǎn)量要素的變化也不明顯，更偏向于提高穗粒數(shù)和千粒重。

圖4 不同耕作方式秸稈還田對(duì)小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量要素的影響Fig.4 Effects of straw returning on yield of wheat and yield components in different tillage methods

2.2.4 施氮水平 由圖5可知，不同施氮水平下，小麥產(chǎn)量的組間差異均達(dá)到顯著水平，但產(chǎn)量要素的組間差異均不顯著。2個(gè)施氮水平(200～300和 0 kg·hm-2)下，秸稈還田顯著增加了小麥產(chǎn)量，其中以0 kg·hm-2水平下增產(chǎn)效果為最佳(15.09%、8.02%～22.61%)；這2個(gè)施氮水平下的產(chǎn)量要素變化相似，均呈增加趨勢(shì)，但未達(dá)到顯著水平。＞300和100～200 kg·hm-2施氮水平下，小麥的增產(chǎn)效果均不顯著，產(chǎn)量要素的增加效應(yīng)也未達(dá)到顯著水平。

2.2.5 秸稈種類 由圖6可知，小麥產(chǎn)量、穗粒數(shù)和千粒重的組間差異達(dá)到顯著水平，有效穗數(shù)的組間差異不顯著。玉米秸還田時(shí)，小麥的增產(chǎn)幅度最大(4.17%、2.54%～5.82%)，達(dá)到顯著水平，且其有效穗數(shù)和千粒重均顯著增加，但穗粒數(shù)增加不顯著；稻秸還田時(shí)，小麥的增產(chǎn)效果不顯著(2.64%、-0.08%～5.44%)，有效穗數(shù)和千粒重均無(wú)明顯變化，而穗粒數(shù)顯著增加；麥秸還田時(shí)，小麥產(chǎn)量無(wú)顯著變化(0.03%、-2.07%～2.18%)，產(chǎn)量三因素的增加也不顯著。

圖5 不同施氮水平秸稈還田對(duì)小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量要素的影響Fig.5 Effects of straw returning on yield of wheat and yield components in different nitrogen level

圖6 不同秸稈種類秸稈還田對(duì)小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量要素的影響Fig.6 Effects of straw returning on yield of wheat and yield components in different straw specie

圖7 不同秸稈還田量秸稈還田對(duì)小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量要素的影響Fig.7 Effects of straw returning on yield of wheat and yield components in different amount of straw returning

2.2.6 還田量水平 因?yàn)樵谛←溂臼褂名溄者€田的效果不明顯，所以僅表明玉米秸和稻秸的還田量影響。由圖7可知，對(duì)玉米秸還田量而言，小麥產(chǎn)量的組間差異達(dá)到顯著水平，但產(chǎn)量要素的組間差異均不顯著；還田量＜6 000 kg·hm-2和 6 000～9 000 kg·hm-2時(shí)，秸稈還田均能夠顯著提高小麥產(chǎn)量，其中以＜6 000 kg·hm-2水平下增產(chǎn)最大(10.93%、5.49% ～16.64%)，2個(gè)還田量水平均通過(guò)增加有效穗數(shù)和千粒重達(dá)到增產(chǎn)效果；還田量＞9 000 kg·hm-2時(shí)，小麥的增產(chǎn)效果不顯著，且產(chǎn)量要素的報(bào)道數(shù)據(jù)較少。對(duì)稻秸還田量而言，同樣表現(xiàn)為小麥產(chǎn)量的組間差異達(dá)到顯著水平，而產(chǎn)量要素的組間差異均不顯著；還田量為＜5 000 kg·hm-2和＞7 500 kg·hm-2時(shí)，秸稈還田均能夠顯著提高小麥產(chǎn)量，且在＞7 500 kg·hm-2水平下增產(chǎn)最大(7.90%、3.18%～12.83%)，在＞7 500 kg·hm-2水平下主要提高了千粒重，在＜5 000 kg·hm-2水平下主要提高了有效穗數(shù)和穗粒數(shù)，降低了千粒重，但均未達(dá)到顯著水平；在5 000～7 500 kg·hm-2水平下，小麥的產(chǎn)量及產(chǎn)量要素變化均未達(dá)到顯著水平。

3 討論

本研究結(jié)果表明，中國(guó)地區(qū)秸稈還田能夠顯著增加小麥產(chǎn)量，但小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素對(duì)秸稈還田的響應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的綜合反映過(guò)程，受各方面因子的影響，包括地區(qū)、土壤類型、耕作方式、施氮水平、秸稈種類及還田量水平等。

3.1 秸稈還田對(duì)小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量要素的整體影響分析

通過(guò)整合分析方法定量研究秸稈還田對(duì)中國(guó)地區(qū)小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量要素的影響。結(jié)果表明，與無(wú)秸稈還田相比，秸稈還田使小麥產(chǎn)量增加了2.75%(1.64%～3.87%)，這與朱冰瑩等[39]的研究結(jié)果基本一致。小麥產(chǎn)量由產(chǎn)量構(gòu)成三因素決定，從三因素角度分析，秸稈還田使有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重均顯著提高，其中有效穗數(shù)提高的幅度最大(1.57%，0.53%～2.62%)，說(shuō)明秸稈還田在不同程度上增加了產(chǎn)量三因素，從而達(dá)到小麥增產(chǎn)的目的，且以影響有效穗數(shù)為主。

3.2 地區(qū)、土壤類型

從秸稈還田地區(qū)來(lái)看，增產(chǎn)效果較好的省份為山東、河南、陜西和四川等地，這些省份主要位于我國(guó)的南北分界秦嶺淮河一線，此地區(qū)的氣候既有北方寒冷干燥，又有南方高溫濕潤(rùn)的特點(diǎn)，這種多變的氣候條件有利于秸稈的腐解再利用，因此這些地區(qū)的秸稈還田收益較大。本研究結(jié)果表明，在潮土、塿土和水稻土環(huán)境下秸稈還田可以使小麥顯著增產(chǎn)，潮土主要分布在黃河中下游沖積平原，塿土分布在關(guān)中平原，水稻土集中在長(zhǎng)江中下游平原，這些土壤類型均分布在秦嶺淮河一線附近，一個(gè)地區(qū)的生態(tài)氣候在某種程度上決定了這個(gè)地區(qū)的土壤類型，由此推斷秸稈還田所帶來(lái)的效益與生態(tài)氣候有一定關(guān)系，具體結(jié)果還有待深入研究。

3.3 耕作方式

不同的耕作方式對(duì)秸稈還田的增產(chǎn)效應(yīng)不同。本研究中，采用免耕和翻耕技術(shù)時(shí)，小麥產(chǎn)量對(duì)秸稈還田的響應(yīng)達(dá)到顯著水平，而旋耕技術(shù)的增產(chǎn)效果不顯著。免耕秸稈還田條件下，有效穗數(shù)、千粒重均顯著增加，而穗粒數(shù)則呈下降趨勢(shì)，但不顯著。研究表明，免耕和秸稈還田條件下，土壤中毛管水富集，促進(jìn)了熱量、水分、空氣和養(yǎng)分在土壤和秸稈間的流轉(zhuǎn)，為微生物提供了比較適宜的生活條件[40]；免耕增加耕作層土壤中根系活動(dòng)，根系分泌物增多，有機(jī)質(zhì)和微生物C、N含量均顯著增加，為微生物群落生長(zhǎng)提供了充足的養(yǎng)分[41-42]。同時(shí)，微生物群落數(shù)量的增加提高了內(nèi)分泌物數(shù)量，增強(qiáng)了土壤酶活性[43]。土壤酶活性和土壤微生物類群數(shù)量都是表征土壤肥力的有效指標(biāo)。因此，免耕同時(shí)結(jié)合秸稈還田可以更有效地提升土壤肥力[44]，促進(jìn)小麥有效分蘗的發(fā)生和千粒重的提高。翻耕秸稈還田條件下，產(chǎn)量三要素的提高效果均不顯著，且暫無(wú)相關(guān)機(jī)理證明小麥產(chǎn)量的增加途徑。這可能與耕作深度的影響有關(guān)，同時(shí)播后鎮(zhèn)壓也可能影響小麥的出苗率[45]。

3.4 施氮水平

在不施氮和施氮量為200～300 kg·hm-2時(shí)，秸稈還田均顯著提高了小麥產(chǎn)量，但產(chǎn)量三因素的變化均不顯著。這可能是由于在不施氮條件下，秸稈中的植物營(yíng)養(yǎng)元素降解后可以充作肥料補(bǔ)充土壤養(yǎng)分，直接供給小麥吸收，而在施氮基礎(chǔ)下，秸稈還田可提高氮肥的利用率，增加土壤硝態(tài)氮的含量，間接增加小麥產(chǎn)量[46-47]。本研究施氮水平劃分的類別較寬泛，雖然結(jié)果表明，施氮水平越高，秸稈還田的平均增產(chǎn)越高，但在＞300 kg·hm-2施氮水平下，小麥的增產(chǎn)并不顯著，而在施氮量為200～300 kg·hm-2時(shí)達(dá)到顯著水平。這與張姍等[48]和顧熾明等[49]的研究結(jié)果基本一致。

3.5 秸稈種類、還田量水平

麥季秸稈還田的主要種類有麥秸、玉米秸和稻秸，其中以玉米秸還田提高小麥產(chǎn)量最為顯著，稻秸還田次之，麥秸還田最低。秸稈還田對(duì)土壤溫度有緩沖作用，即溫度較低時(shí)表現(xiàn)出增溫作用，溫度較高時(shí)表現(xiàn)出降溫作用。研究表明，與麥秸和稻秸相比，玉米秸還田對(duì)土壤溫度的緩沖作用最大[50]，這對(duì)減少小麥冬季根系凍害和后期干熱風(fēng)等具有積極作用[51]。玉米秸對(duì)土壤酶活性也具有較強(qiáng)的促進(jìn)作用[52]。前人研究發(fā)現(xiàn)玉米秸稈還田后小麥的有效穗數(shù)和穗粒數(shù)均增多[53]，籽粒灌漿速率提高，灌漿時(shí)間延長(zhǎng)，千粒重顯著提高[54]，這與本研究結(jié)果類似。

由于在小麥種植季度將上一年度小麥秸稈還田費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且還田效果不理想，所以未考慮麥秸還田量的研究。從玉米秸的還田量來(lái)看，還田量＜6 000 kg·hm-2時(shí)(半量還田)增產(chǎn)效果最佳，主要通過(guò)有效穗數(shù)和千粒重影響產(chǎn)量。這可能是由于秸稈量過(guò)大，導(dǎo)致土壤空隙變大，造成小麥種子與土壤接觸不實(shí)，進(jìn)而影響小麥的出苗情況[55]；研究發(fā)現(xiàn)半量還田條件下，玉米秸的腐解速率快，腐解效果好[56]。因此，玉米秸半量還田有利于小麥出苗，從而增加有效穗數(shù)和千粒重，達(dá)到較好的增產(chǎn)效果。從稻秸還田量來(lái)看，還田量為 ＜5 000 kg·hm-2和＞7 500 kg·hm-2時(shí)均可顯著增加小麥產(chǎn)量，而還田量為5 000～7 500 kg·hm-2時(shí)增產(chǎn)不顯著，產(chǎn)量三因素的變化也不顯著。目前，仍無(wú)法探明增產(chǎn)機(jī)制，還有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

本研究基于1950-2016年公開(kāi)發(fā)表的數(shù)據(jù)，運(yùn)用整合分析方法，定量分析了中國(guó)地區(qū)秸稈還田對(duì)小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量要素的影響效應(yīng)。從近幾十年的數(shù)據(jù)來(lái)看，國(guó)內(nèi)關(guān)于秸稈還田的研究甚少，秸稈還田方式存在復(fù)雜性和多樣性，如秸稈的切割長(zhǎng)度、腐熟劑的施用、磷鉀肥的施用、耕作深度、小麥品種等，每種處理方式都有獨(dú)立研究的必要。此外，本研究主要探究秸稈還田的當(dāng)季產(chǎn)量，未考慮多年連續(xù)秸稈還田的產(chǎn)量變化。在地區(qū)、土壤類型等分類中也存在一定的瑕疵，如秸稈還田量的劃分并未考慮是鮮秸稈還是曬干后的秸稈。總體上，我國(guó)適合開(kāi)展秸稈還田舉措，但要注意在不同土壤環(huán)境下采用合理的秸稈還田技術(shù)。