楊 佳，崔福柱，郭秀卿，杜天慶，郝國(guó)花，楊 慧

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷030801）

耕作方式是影響土壤生態(tài)環(huán)境最直接的途徑，對(duì)土壤中水、肥、氣、熱起到了調(diào)控作用，從而影響作物最終產(chǎn)量[1]。傳統(tǒng)翻耕長(zhǎng)期以來(lái)一直主導(dǎo)著全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，對(duì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展作出了巨大的貢獻(xiàn)。但是，頻繁的翻耕會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境，破壞土壤結(jié)構(gòu)，使得土壤耕層變淺、容重增大、養(yǎng)分失衡、保墑保肥能力減弱、抗逆緩沖能力變差等[2-5]。同時(shí)，會(huì)抑制作物的生長(zhǎng)發(fā)育，降低作物的產(chǎn)量。土壤旋耕是旋耕犁代替翻耕犁，利用旋耕機(jī)旋轉(zhuǎn)的刀片切削、打碎土塊、疏松混拌耕層的一種耕作法，屬于保護(hù)性耕作的一種。目前，有關(guān)旋耕對(duì)作物產(chǎn)量及土壤理化性狀的研究報(bào)道很多。朱敏等[6]研究發(fā)現(xiàn)，在麥稈還田條件下，旋耕可改善土壤物理性狀、提高土壤綜合素質(zhì)、改善玉米的出苗率，并可提高產(chǎn)量。褚鵬飛等[7]研究發(fā)現(xiàn)，旋耕處理的籽粒產(chǎn)量低于翻耕處理，不利于經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的提高。也有研究表明，旋耕的小麥籽粒產(chǎn)量高于常規(guī)翻耕和免耕處理[8-9]。

山西省中部地區(qū)冬季種植的糧食作物主要是冬小麥，復(fù)播的夏作物主要有夏高粱、夏玉米、夏谷子、夏大豆。然而，由于作物本身生物學(xué)特性的不同，會(huì)對(duì)土壤的理化性狀和微環(huán)境產(chǎn)生不同的影響，最終影響后茬冬小麥的產(chǎn)量[10]，合理種植前茬作物可減少土壤中單一養(yǎng)分的消耗，維持養(yǎng)分的供求平衡，改善土壤肥力調(diào)控，最終提高作物產(chǎn)量[11-13]。

目前，關(guān)于土壤耕作方式的研究很多，前茬作物的研究也有大量報(bào)道[14-18]，但不同耕作方式與不同前茬作物的二因素研究以及有關(guān)高粱和谷子作為前茬作物對(duì)后茬作物的影響研究卻鮮有報(bào)道。

本研究的目的是在山西省中部地區(qū)種植的冬小麥—夏作物復(fù)播模式下，研究耕作方式與前茬作物交互作用對(duì)冬小麥產(chǎn)量的影響，旨在為提高山西省中部地區(qū)冬小麥的產(chǎn)量提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)于2016—2017年在山西省晉中市太谷縣北洸村山西農(nóng)業(yè)大學(xué)科技創(chuàng)業(yè)園區(qū)（112°30′E，37°23′N）進(jìn)行，海拔 786.5 m，屬于暖溫帶大陸性氣候，年平均溫度9.8℃，10℃以上有效積溫3 675℃，無(wú)霜期175～180 d，年平均日照時(shí)數(shù)2 500～2 600 h。試驗(yàn)區(qū)土壤為砂質(zhì)黏壤土，地勢(shì)平坦，土壤肥力較好。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以冬小麥品種長(zhǎng)6878為研究對(duì)象，采用二因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，主因素為耕作方式，設(shè)旋耕（RT）、翻耕（PT）2個(gè)處理；副因素為前茬夏作物茬口，設(shè)高粱茬（SBW）、玉米茬（ZMW）、谷子茬（SIW）、大豆茬（GMW）4個(gè)處理。具體耕作內(nèi)容列于表1。試驗(yàn)小區(qū)面積6 m×5 m，3次重復(fù)。種植密度為300萬(wàn)株/hm2。本次試驗(yàn)中前茬作物收獲后秸稈均全部粉碎還田，冬小麥種植前基施奧磷丹復(fù)合肥750 kg/hm2，N-P2O5-K2O質(zhì)量百分比為17%∶17%∶17%，施肥后按耕作方式的不同進(jìn)行翻耕或旋耕，于10月20日采用機(jī)播播種，越冬前進(jìn)行冬灌，冬小麥返青后，進(jìn)行鋤劃松土，用耙子狠摟枯葉，促進(jìn)心葉生長(zhǎng)，拔節(jié)前進(jìn)行追肥，按150 kg/hm2追施尿素，4月4日進(jìn)行第2次灌溉澆水，6月23日收獲冬小麥。

表1 不同耕作方式及前茬作物試驗(yàn)的土壤耕作安排

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

小麥成熟后，每個(gè)小區(qū)取3 m2測(cè)定實(shí)際產(chǎn)量，并在每個(gè)小區(qū)取生長(zhǎng)發(fā)育良好、長(zhǎng)勢(shì)基本一致的植株10株，風(fēng)干后進(jìn)行考種，考種指標(biāo)包括穗長(zhǎng)、穗質(zhì)量、單穗粒數(shù)、單穗粒質(zhì)量、結(jié)實(shí)小穗數(shù)、不結(jié)實(shí)小穗數(shù)、千粒質(zhì)量；計(jì)算結(jié)實(shí)小穗比例（結(jié)實(shí)小穗/小穗總數(shù)）、穗密度（小穗總數(shù)/穗長(zhǎng)）、谷草比（籽粒產(chǎn)量/秸稈產(chǎn)量）和經(jīng)濟(jì)系數(shù)（經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量/生物學(xué)產(chǎn)量）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及作圖和制表，使用SPSS軟件進(jìn)行同質(zhì)性檢驗(yàn)及方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同耕作方式及前茬作物對(duì)冬小麥產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

由表2可知，耕作方式對(duì)冬小麥產(chǎn)量的影響具有顯著性，前茬作物對(duì)冬小麥產(chǎn)量的影響達(dá)極顯著水平，二因素互作對(duì)產(chǎn)量的影響也達(dá)極顯著水平。由此得出，耕作方式和前茬作物都是影響冬小麥產(chǎn)量的重要因素。

表2 不同耕作方式及前茬作物對(duì)冬小麥產(chǎn)量的方差分析

從表3可以看出，在旋耕處理下，有效穗數(shù)大小表現(xiàn)為玉米茬（ZMW）＞高粱茬（SBW）＞谷子茬（SIW）＞大豆茬（GMW），且高粱茬、玉米茬、谷子茬間無(wú)顯著差異，但都與大豆茬間存在顯著差異；穗粒數(shù)表現(xiàn)為谷子茬最大，為43.00粒，顯著高于高粱茬和玉米茬；千粒質(zhì)量在各處理間差異不顯著。谷子茬產(chǎn)量最高，達(dá)到7 602.03 kg/hm2，大豆茬產(chǎn)量最低，為 7 232.04 kg/hm2，相差 369.99 kg/hm2。在翻耕處理下，有效穗數(shù)表現(xiàn)為高粱茬處理顯著高于谷子茬、大豆茬和玉米茬處理；穗粒數(shù)為谷子茬最大，且顯著高于玉米茬；千粒質(zhì)量在各處理間差異不顯著，玉米茬產(chǎn)量最高，顯著高于其他3種作物茬口?？傮w來(lái)說(shuō)，旋耕處理的冬小麥穗粒數(shù)高于翻耕處理，最終的產(chǎn)量也是旋耕處理高于翻耕處理，說(shuō)明旋耕處理主要是通過(guò)增加冬小麥穗粒數(shù)來(lái)增加冬小麥的產(chǎn)量。且無(wú)論是在旋耕處理下還是在翻耕處理下，玉米茬冬小麥的產(chǎn)量比較穩(wěn)定，且總體上高于其他3種前茬作物處理。

表3 不同耕作方式及前茬作物對(duì)冬小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

2.2 不同耕作方式及前茬作物對(duì)冬小麥穗部性狀的影響

從表4可以看出，在旋耕處理下，4種作物茬口的冬小麥穗密度、谷草比、經(jīng)濟(jì)系數(shù)之間差異不顯著；高粱茬、玉米茬、谷子茬的穗長(zhǎng)與大豆茬的穗長(zhǎng)存在顯著差異，高粱茬穗長(zhǎng)最大；谷子茬、大豆茬的穗質(zhì)量與高粱茬、玉米茬存在顯著差異，谷子茬的穗質(zhì)量最大；谷子茬的結(jié)實(shí)小穗數(shù)最多，與高粱茬間存在顯著差異，與玉米茬、大豆茬間不存在顯著差異；高粱茬的不結(jié)實(shí)小穗最多，與其他3種作物茬口存在顯著差異；谷子茬結(jié)實(shí)小穗數(shù)所占比例最大，與高粱茬存在顯著差異；大豆茬每小穗平均結(jié)實(shí)粒數(shù)最大，與玉米茬存在顯著差異。在翻耕處理下，4種作物茬口的冬小麥每小穗平均結(jié)實(shí)粒數(shù)、穗密度、谷草比、經(jīng)濟(jì)系數(shù)之間差異不顯著；谷子茬的穗長(zhǎng)與玉米茬、大豆茬和高粱茬的穗長(zhǎng)存在顯著差異，谷子茬穗長(zhǎng)最大；高粱茬、谷子茬、大豆茬的穗質(zhì)量與玉米茬的穗質(zhì)量存在顯著差異，谷子茬穗質(zhì)量最大；谷子茬的結(jié)實(shí)小穗數(shù)最多，與玉米茬存在顯著差異；大豆茬的不結(jié)實(shí)小穗最多，與高粱茬存在顯著差異；高粱的結(jié)實(shí)小穗數(shù)所占比例最大，但與谷子茬、大豆茬不存在顯著差異?？傮w來(lái)說(shuō)，耕作方式的改變，對(duì)各種茬口的冬小麥穗密度、谷草比、經(jīng)濟(jì)系數(shù)影響不顯著，但谷子茬處理下，冬小麥的穗長(zhǎng)、穗質(zhì)量、結(jié)實(shí)小穗數(shù)都高于其他3種作物茬口，對(duì)冬小麥產(chǎn)量的影響較大；相同茬口下，旋耕比翻耕更有利于冬小麥穗長(zhǎng)的增長(zhǎng)，穗質(zhì)量、結(jié)實(shí)小穗數(shù)的增加以及不結(jié)實(shí)小穗的減少，對(duì)產(chǎn)量的增加具有一定的積極作用。

表4 不同耕作方式及前茬作物對(duì)冬小麥穗部性狀的影響

3 結(jié)論與討論

有研究表明，不同耕作方式或者不同的前茬作物會(huì)對(duì)后茬作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量產(chǎn)生一定的影響[19-21]。玉米茬口下冬小麥的產(chǎn)量最高，大豆茬口下冬小麥的產(chǎn)量最低，這可能是由于大豆固氮所產(chǎn)生的氮素在土壤中還沒有完全被冬小麥直接利用或者追施尿素以后大豆茬氮肥含量過(guò)高，抑制了小麥的生長(zhǎng)發(fā)育，最終使小麥減產(chǎn)。耕作方式的改變，對(duì)各種茬口的冬小麥穗密度、谷草比、經(jīng)濟(jì)系數(shù)影響不顯著。相同茬口下，旋耕比翻耕更有助于冬小麥穗長(zhǎng)的增長(zhǎng)，穗質(zhì)量、結(jié)實(shí)小穗數(shù)的增加和不結(jié)實(shí)小穗的減少，對(duì)產(chǎn)量的增加具有一定的促進(jìn)作用。本試驗(yàn)中，旋耕處理下冬小麥產(chǎn)量高于翻耕處理，玉米茬有利于冬小麥產(chǎn)量的增加，這可能是由于旋耕處理對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的改善，進(jìn)而提高了小麥根系對(duì)養(yǎng)分的吸收，最終使小麥增產(chǎn)，同時(shí)前茬作物的不同，土壤中秸稈腐爛產(chǎn)生的營(yíng)養(yǎng)元素也有很大差異，最終造成冬小麥產(chǎn)量存在差異。生產(chǎn)上可以采用冬小麥—夏玉米模式旋耕種植，從而提升經(jīng)濟(jì)效益。