董云云, 王 飛,2,3, 韓劍橋,2,3, 藍郭華, 丁文斌

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 水土保持研究所, 陜西 楊凌 712100; 2.中國科學(xué)院 水利部水土保持研究所, 陜西 楊凌 712100; 3.中國科學(xué)院大學(xué), 北京 100049)

黃土高原丘陵溝壑區(qū)屬典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，然而該地區(qū)氣候干旱，春季多風(fēng)少雨，年均降雨稀少且季節(jié)分配不均，雨水分配與作物生長需水期的錯位成為限制農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要因素，因此采用地膜、秸稈覆蓋等保護性耕作措施來高效利用土壤水分已然成為該區(qū)農(nóng)田管理的重要措施。1978年地膜覆蓋栽培技術(shù)即開始在我國大面積推廣應(yīng)用[1]，研究表明地膜覆蓋可有效減少農(nóng)田土壤水分的無效蒸發(fā)，促進作物對土壤水分的高效利用[2-4]。在大豆整個生長期內(nèi)，覆膜栽培處理下0—40 cm各層土壤含水量明顯高于露地條播[5]。無論是豐水年、平水年還是欠水年，旱作農(nóng)田0—120 cm土層土壤貯水量覆膜處理均高于裸地[6]。土壤水分條件是影響作物生長發(fā)育最主要的因素之一，相較于露地栽培，地膜覆蓋下的大豆產(chǎn)量可以提高7.61%～10.90%[7]，大豆對土壤水分的利用效率可以提高4.2%～24.0%[8]。但也有學(xué)者認(rèn)為，在作物整個生育期內(nèi)覆膜處理的土壤含水量并非一直高于不覆膜處理，尤其在生長后期，覆膜處理的土壤含水量會低于不覆膜處理直至作物成熟[9]。其主要原因是地膜覆蓋增加地表溫度，在生長前期促進作物對土壤水分的過度消耗，致使后期土壤水分不能滿足作物生長的需求，最終導(dǎo)致產(chǎn)量下降[10]。秸稈覆蓋也是一種常見的保護性耕作措施，能顯著降低無效水分蒸發(fā)和耗水量，調(diào)節(jié)土壤水、肥、氣、熱等狀況，提高作物產(chǎn)量和水分利用效率[11-14]。魯向暉等[15]認(rèn)為在整個休閑期內(nèi)，農(nóng)田土壤水分含量均呈現(xiàn)整秸稈覆蓋>半秸稈覆蓋>傳統(tǒng)無覆蓋的趨勢，比無覆蓋處理增加1.19%～2.68%。秸稈覆蓋量也影響土壤水分含量和作物產(chǎn)量。高飛等[16]通過定位試驗研究發(fā)現(xiàn)秸稈覆蓋量為0.9～1.35萬kg/hm2的處理在4 a試驗期里平均比無覆蓋處理增產(chǎn)14.23%～12.03%，水分利用效率提高了10.64%～8.87%。這與劉許輝等[17]的研究結(jié)果一致，與傳統(tǒng)無覆蓋相比，秸稈覆蓋處理下的產(chǎn)量提高了15.77%。需要注意的是，旱地農(nóng)田秸稈覆蓋的抑蒸增產(chǎn)效果與水分、養(yǎng)分、溫度等多種因素有關(guān)，不能一概而論，在特殊情況下，可能會出現(xiàn)作物減產(chǎn)的現(xiàn)象[18]。

為深入認(rèn)識地膜和秸稈覆蓋對黃土高原半干旱區(qū)作物產(chǎn)量和土壤水分的調(diào)控效應(yīng)，本文通過黃土高原丘陵溝壑區(qū)的原位觀測試驗，試驗和分析地膜和秸稈覆蓋對農(nóng)田土壤水分和大豆產(chǎn)量的影響，以期為黃土高原保護性耕作提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本概況

試驗于2018年4—10月在安塞水土保持試驗站進行。試驗基地屬黃土高原丘陵溝壑區(qū)，試驗地土壤為黃綿土，海拔1 231 m，年均日照時數(shù)2 395.6 h，無霜期157 d，年均氣溫10.8℃，年均降雨量492.8 mm。如圖1所示，試驗?zāi)甏蠖股趦?nèi)總降雨量為399.8 mm，月份間分布極不平衡，其中7—8月份的降雨明顯高于其他月份，占整個生育期降雨量的61.1%。

圖1 大豆生育期降水變化

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)4個處理，3個重復(fù)，共12個試驗小區(qū)，小區(qū)面積為20 m2(4 m×5 m)，小區(qū)布置采用隨機區(qū)組排列，試驗處理以大豆傳統(tǒng)耕作(CK)為對照處理。處理一為地膜覆蓋(M)，即在每個小區(qū)內(nèi)鋪設(shè)4行黑色地膜，膜寬120 cm，地膜材料為分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的聚乙烯。播種時采取點播的方式，每行膜上點播3行大豆，大豆行間距為30 cm，每行膜之間的距離為7 cm。處理二為秸稈覆蓋量5 000 kg/hm2(J5)，共播種10行，行間距為40 cm。處理三為秸稈覆蓋量2 500 kg/hm2(J2)，其與處理二的區(qū)別僅在于谷子秸稈的覆蓋量為2 500 kg/hm2，其余操作均相同。處理四為傳統(tǒng)耕作(CK)，即不覆膜，不覆秸稈，播種方式與處理二和三相同。各處理均進行正常的田間管理，即翻耕、施肥和除草，整個生育期內(nèi)不進行灌溉。本試驗于2018年4月11日進行農(nóng)田翻耕，翻耕深度為25 cm左右。4月29日進行播種，播種深度為15 cm，播種前進行地膜覆蓋，播種后隨即進行秸稈覆蓋，所用秸稈均為上茬作物谷子秸稈，覆蓋時采用沿著壟向整稈均勻鋪設(shè)的方法。播種時施入底肥(氮肥和磷肥)，施用量分別為尿素(含N46%)60 kg/hm2和磷酸二銨(含N18%，含P2O548%)45 kg/hm2，另外再于7月20日對各處理追施氮肥，施用標(biāo)準(zhǔn)為尿素60 kg/hm2，大豆于10月5日收獲。

1.3 觀測與采樣

土壤水分測定采用TRIME探管完成，在各小區(qū)中央布設(shè)一根3 m長的TRIME探管，地面裸露20 cm，地下埋深280 cm，采用TRIME測量土壤體積含水率，測量深度為280 cm，每20 cm為一測量層。測量周期為10 d，降雨前后加測一次。

大豆(中黃35)于2018年4月29日播種，10月5日收割，測產(chǎn)小區(qū)采用80 cm×200 cm樣方，3個重復(fù)。

大豆生長過程監(jiān)測中，采用樣方法在各小區(qū)內(nèi)隨機選取5株大豆，利用打孔法測定其100片葉子(每株20片)的平均單片葉面積。生物干重的測定采用烘干法。降雨資料由附近氣象站提供。

1.4 測算指標(biāo)及其測定方法

(1) 土壤體積含水量V(%)：利用德國IMKO生產(chǎn)的TRIME-PICO IPH2儀器直接測量；

(2) 土壤貯水量

SWSi=Wi×Di×Hi×10

式中：SWS為貯水量(mm)；i為土層；W為質(zhì)量含水量(%)；D為土壤容重(g/cm3)；H為土層厚度(cm)。

(3) 耗水量

ET1-2=ΔW+P+K-R

式中：ET1-2為階段耗水量(mm)；ΔW為土壤貯水量的變化量(mm)；R為地表徑流量(mm)；P為該階段有效降雨量(mm)；K為該階段的地下水補給量(mm)。由于試驗地位于黃土高原半干旱地區(qū)，屬雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，且地勢較為平坦，故無地表徑流，R=0；又因地下水埋藏很深，K=0。

(4) 水分利用效率

WUE=Y/ET

式中：WUE為水分利用效率[kg/(hm2·mm)]；Y為籽粒產(chǎn)量(kg/hm2)；ET為大豆生育期農(nóng)田總耗水量(mm)。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

運用Origin 8.0軟件作圖，運用SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，采用單因素方差分析(ANOVA)和最小顯著差數(shù)法(LSD)進行差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 各生育階段土壤體積含水量的垂直動態(tài)變化

不同覆蓋處理條件下各生育階段土壤水分變化差異很大，出苗期各處理0—280 cm的剖面土壤含水量順序大體上為M>J5>J2>CK(圖2)，除0—80 cm和200—240 cm土層內(nèi)各處理間水分差異均不顯著外，其余土層內(nèi)M的土壤含水量幾乎都顯著高于CK(p<0.05)，且在100—140 cm土層內(nèi)差異極顯著(p<0.01)。

在開花期和結(jié)莢期，0—80 cm土層中J5的土壤含水量最大，80—280 cm土層中M的含水量幾乎都是最大的。開花期內(nèi)120—200 cm以及240—260 cm土層中M的土壤含水量顯著高于CK(p<0.05)，其他各土層處理間差異均不顯著。結(jié)莢期0—20 cm土層中J5的含水量顯著高于J2(p<0.05)，120—160 cm和240—280 cm土層中M的含水量顯著高于CK(p<0.05)，120—140 cm土層中J5的含水量顯著高于CK(p<0.05)，其他各土層處理間差異均不顯著。

但是隨著生育期的進一步推進，J5處理在淺層土壤的這種保水效果越來越差，鼓粒期除0—40 cm外，各土層中M的土壤含水量均大于J5。成熟期除0—20 cm外，各土層中M的土壤含水量均大于J5。鼓粒期M的土壤含水量只有在100—120 cm，140—180 cm和240—260 cm土層中顯著高于CK(p<0.05)，其他各土層處理間差異均不顯著。成熟期100—180 cm土層M的土壤含水量顯著高于CK(p<0.05)，其他各土層處理間差異均不顯著。

總之，在大豆每個生長階段內(nèi)，各處理的土壤含水量隨著土層加深均呈現(xiàn)出先下降后緩慢上升的趨勢，且CK在各土層的含水量幾乎都處于最低水平。從整個生育期來看，0—80 cm土層中各處理的土壤含水量順序為：J5>M>J2>CK，而在80—280 cm土層中又呈現(xiàn)出M>J5>J2>CK的規(guī)律。

2.2 各土層段土壤體積含水量的全生育期動態(tài)變化

隨著生育期推進，土壤剖面中各處理土壤含水量的變化趨勢基本一致(圖3)。相較于80—160 cm和160—280 cm土層而言，0—80 cm各處理的土壤含水量波動較大。隨著生育期推進，80—280 cm土層中各處理的水分含量都經(jīng)歷了一個先平穩(wěn)波動再緩慢上升最后又平穩(wěn)波動的過程。

圖2 各生育階段土壤含水量的垂直動態(tài)變化

在0—80 cm土層內(nèi)，大豆生長前期(7月9日之前)M的土壤含水量最高，作物生長中期(7月9日至8月9日)J5的土壤含水量最高，作物生長后期(8月20日之后)M和J5的土壤含水量不相上下，且每個時期處理間的含水量差異均不顯著。在80—160，160—280 cm土層內(nèi)，整個生育期M的土壤含水量都是最大的。

在各土層內(nèi)，J5的剖面平均含水量在大豆整個生長期里幾乎都高于J2，CK的含水量都處于最低水平。M，J5，J2在0—80 cm土層內(nèi)的生育期平均土壤含水量分別比CK高12.57%，14.28%和5.01%，在80—160 cm土層內(nèi)的生育期平均土壤含水量依次比CK高43.96%，30.08%和25.78%，在160—280 cm土層內(nèi)的生育期平均土壤含水量依次比CK高33.35%，20.85%和13.38%。對于0—280 cm土層而言，各處理在整個生育期內(nèi)的土壤含水量順序為：M>J5>J2>CK。

2.3 不同覆蓋處理對大豆生理生態(tài)指標(biāo)的影響

不同覆蓋處理下大豆生理生態(tài)指標(biāo)差異明顯(表1)，出苗期M的株高極顯著高于CK處理24.88%(p<0.01)，顯著高于J5處理12.64%(p<0.05)；M的單片葉面積極顯著大于CK處理16.92%(p<0.01)；各處理間的地上總干重差異均不顯著。開花期M的株高顯著高于CK處理7.27%(p<0.05)；M的單片葉面積極顯著大于CK處理9.92%(p<0.01)，顯著大于J5處理4.79%(p<0.05)，J5顯著大于CK處理4.90%(p<0.05)；M和J5的地上總干重分別極顯著大于CK處理31.47%和27.65%(p<0.01)。結(jié)莢期M和J5的株高分別極顯著高于CK處理9.69%和8.40%(p<0.01)。M和J5的單片葉面積分別極顯著大于CK處理21.49%和19.21%(p<0.01)。M和J5的地上總干重分別極顯著大于CK處理73.15%和68.41%(p<0.01)；鼓粒期M和J5的株高分別極顯著高于CK處理9.43%和7.83%(p<0.01)。M和J5的單片葉面積分別極顯著大于CK處理22.30%和19.73%(p<0.01)。M和J5的地上總干重分別極顯著大于CK處理39.31%和33.28%(p<0.01)，而M的地上總干重顯著大于J5處理4.53%(p<0.05)；成熟期各處理的株高順序為：CK>J2>J5>M，且都低于開花期、結(jié)莢期和鼓粒期時的株高。各處理的總干重也都小于結(jié)莢期和鼓粒期時的干重，但處理間差異都極為顯著，其中M的總干重最大。除成熟期外，各生育階段內(nèi)處理間的性狀指標(biāo)規(guī)律均呈現(xiàn)為：M>J5>J2>CK，且隨著生育期推進，各處理的這些性狀指標(biāo)都在不斷增長。

圖3 0-280 cm土層土壤含水量的全生育期動態(tài)變化

表1 大豆主要生物性狀指標(biāo)

生長階段處理株高/cm單片葉面積/cm2單株生物干重/g莖稈干重葉干重豆莢干重總干重M12.65aA18.52aA2.01aA2.71aA—4.72aA出苗期J511.23bAB16.87abAB1.94abA2.56abA—4.5abAJ210.51bcB16.33bAB1.86abcA2.48abcA—4.34abcACK10.13bcdB15.84bB1.79abcdA2.29abcdA—4.08abcdAM63.28aA41.76aA21.86aA21.13aA—42.99aA開花期J561.71abA39.85bAB20.89abA20.85abA—41.74abAJ260.2bcA38.55bcB18.35cB19.76abcA—38.11cBCK58.99bcdA37.99cB16.87dB15.83dB—32.7dCM74.4aA52.06aA31.12aA26.04aA3.46aA60.62aA結(jié)莢期J573.53abA51.08abA30.29abA25.29abA3.38abA58.96abAJ268.33cB46.97cB20.81cB20.2cB2.82cB43.83cBCK67.83cdB42.85dC17.1dC16.15dC1.76dC35.01dCM77.4aA62.3aA35.12aA26.9aA14.17aA76.19aA鼓粒期J576.27abA60.99abA33.63abA25.82abA13.44bA72.89bAJ272.13cB55.05cB26.71cB23.4cB10.02cB60.13cBCK70.73cdB50.94dC23.53dC21.31dB9.85cdB54.69dCM44.83aA—11.58aA—45.48aA57.06aA成熟期J545.7abA—10.61abAB—42.52bB53.13bBJ247.77bA—8.36cBC—26.48cC34.84cCCK51.7cB—6.45dC—24.4dC30.85dD

注：由于出苗期和開花期并未結(jié)莢，故缺少豆莢干重數(shù)據(jù)。成熟期葉子都已脫落，缺少葉面積和葉干重數(shù)據(jù)。同列數(shù)據(jù)后小寫字母不同表示差異達顯著水平(p=0.05)，大寫字母不同表示差異達極顯著水平(p=0.01),下同。

2.4 不同覆蓋處理對大豆百粒重及產(chǎn)量的影響

不同覆蓋處理對大豆百粒重和產(chǎn)量的影響有所不同(表2)，M處理的大豆平均百粒重為17.43 g，J5處理下的大豆平均百粒重為17.38 g，J2處理下的大豆平均百粒重為17.11 g，依次比CK處理高6.09%，5.78%和4.14%，但處理間差異均不顯著。不同覆蓋處理的產(chǎn)量順序為：M>J5>J2>CK，其中M的產(chǎn)量極顯著高于CK處理46.73%(p<0.01)，J5的產(chǎn)量顯著高于CK處理34.61%(p<0.05)，M的產(chǎn)量顯著高于J2處理26.83%(p<0.05),其余處理間產(chǎn)量差異不顯著。

表2 不同覆蓋條件下的大豆百粒重和產(chǎn)量比較

2.5 不同覆蓋處理對大豆耗水量及水分利用效率的影響

大豆產(chǎn)量增加的同時土壤耗水量也不斷提高，可見作物高產(chǎn)是建立在高耗水基礎(chǔ)上的(表3)。各處理耗水量順序為：CK>M>J5>J2，其中CK的耗水量顯著高于J5和J2處理8.12%和10.82%(p<0.05)，M的耗水量顯著高于J2處理9.70%(p<0.05)。不同覆蓋處理在大豆生育期的水分利用率效應(yīng)有所不同(表3)，M處理下的產(chǎn)量最高，但同時其對土壤水分的消耗量在覆蓋處理中也最大。各處理的大豆水分利用效率順序為：M>J5>J2>CK，M和J5分別極顯著高于CK處理48.30%和45.71%(p<0.01),J2的大豆水分利用效率也顯著高于CK處理28.14%(p<0.05)，M和J5處理間差異不顯著。

表3 不同覆蓋條件下大豆的水分利用效率比較

注：由于大豆生長主要利用耕層范圍內(nèi)的土壤水分，故耗水量的計算只涉及0—60 cm土層。

3 討論與結(jié)論

3.1 不同措施對土壤水分和作物生長的影響

相關(guān)研究表明大豆根系主要分布于耕層范圍內(nèi)[19-21]，大豆蒸騰耗水導(dǎo)致土壤水分含量下降，而淺層土壤可及時得到降雨的有效補充，故每個生長階段內(nèi)各處理0—80 cm的土壤含水量大體上均呈下降趨勢。淺層土壤易受降雨等外界因素的影響，水分波動較大[11]，開花期(6月30日—7月25日)降雨量比出苗期(4月30日—6月30日)多56.87%，比結(jié)莢期(7月25日—8月9日)多2 258.06%，故與出苗期和結(jié)莢期相比，開花期0—80 cm土層中各處理的土壤含水量在整體上都有不同程度的提高，該土層中各處理的土壤含水量在結(jié)莢期之前都經(jīng)歷了一個先急劇增加后大幅度下降的過程。0—80 cm土層內(nèi)，作物生長前期(7月9日之前，即始花期)，M的蓄水效果最好。作物生長中期(7月9日至8月9日，即盛花期和結(jié)莢期)，J5的蓄水效果最好。作物生長后期(8月20日之后，即鼓粒期和成熟期)，J5和M的蓄水效果相差不多。在80—280 cm土層內(nèi)，整個生育期均以M的蓄水效果最好。王同朝[22]在研究中發(fā)現(xiàn)，低水分處理下的秸稈保水效果優(yōu)于高水分處理,本試驗中秸稈覆蓋在淺層土壤中的蓄水保墑作用在氣候干旱時較為明顯，結(jié)莢期降雨量僅為6.2 mm，在0—20 cm土層中J5的土壤含水量顯著高于J2(p<0.05)，而在其他生長階段內(nèi)，0—40 cm土層中各處理間水分差異均不顯著。這可能是因為降雨增多時，表層土壤所有處理均可得到入滲水分的補充，處理間水分差異減小。CK經(jīng)過翻耕后土壤顆粒間孔隙增多，水分易散失，故在每個生長階段0—280 cm土壤剖面中，CK的含水量幾乎都處于最低水平。整個生育期內(nèi)各土層中J5和J2的水分含量順序大體上都呈現(xiàn)為：J5>J2，這與白瑋[23]的觀點一致，在一定范圍內(nèi)，隨著覆蓋厚度增加，秸稈覆蓋的蓄水效果越來越好。

土壤水分是影響作物產(chǎn)量的重要因素，不同的覆蓋條件對土壤含水量有著不同的影響，進而影響著大豆的各種生理指標(biāo)，最終影響大豆產(chǎn)量。有研究表明地膜覆蓋可使大豆株高提高1.83%～10.44%[7]，本試驗中M的大豆株高比同時期CK高7.27%～24.88%。任冬蓮等[24]發(fā)現(xiàn)地膜覆蓋使春大豆葉面積系數(shù)顯著提高，有利于干物質(zhì)積累。本研究中M可使單片葉面積提高9.92%～22.30%，可使地上總干重提高15.69%～84.96%。較多的干物質(zhì)積累是作物高產(chǎn)的基礎(chǔ)，與CK相比，M的大豆增產(chǎn)46.73%，水分利用效率提高48.30%，這與李麗君[25]的研究結(jié)果基本一致。這可能與地膜覆蓋導(dǎo)致膜內(nèi)溫度上升氧氣含量降低進而抑制雜草生長有關(guān)。秸稈覆蓋處理下良好的水熱條件也可促使作物株高和葉面積指數(shù)高于不覆蓋處理[26]，本試驗中秸稈覆蓋使大豆株高提高了0.74%～10.86%，葉面積提高了1.47%～19.73%，地上生物干重提高了6.37%～72.22%。大量研究表明[27-28]，秸稈覆蓋可提高作物產(chǎn)量和水分利用效率，本研究中秸稈覆蓋下的大豆產(chǎn)量提高了15.69%～34.61%，水分利用效率提高了28.14%～45.71%。百粒重也是體現(xiàn)大豆生長狀況好與壞的一個重要指標(biāo)，它可直接反映大豆的成熟度、水分含量和大小等綜合質(zhì)量，本試驗中各處理間百粒重差異雖未達到顯著水平，但M和J5的百粒重分別比CK大6.09%和5.78%，說明地表覆蓋技術(shù)可在一定程度上提高大豆百粒重，這與前人研究結(jié)論基本一致[7,29]。

3.2 地膜與秸稈的經(jīng)濟環(huán)境影響

整個生育期80—280 cm土層中地膜覆蓋處理的剖面平均土壤含水量幾乎都是最高的，各大豆生物性狀、產(chǎn)量和水分利用效率也都是最大的，帶來的經(jīng)濟效益較為可觀。但有研究[30]表明地膜的增產(chǎn)效應(yīng)是建立在高耗水基礎(chǔ)上的，除傳統(tǒng)耕作處理外，各處理下的大豆產(chǎn)量隨著土壤耗水量的增加而增加，本試驗中地膜覆蓋在整個生育期內(nèi)的耗水量大于秸稈覆蓋處理，且M的耗水量顯著高于J2處理9.70%(p<0.05)。但地膜覆蓋促使作物增產(chǎn)的這種高耗水前提在干旱地區(qū)的欠水年能否得到滿足，是一個值得思考的問題。故并非耗水量越大越好，當(dāng)耗水量達到一定程度時，它的增產(chǎn)效果在欠水年難以實現(xiàn)，進而造成土壤水分的嚴(yán)重浪費。還有學(xué)者[31]進一步認(rèn)為在降雨充足的年份里，地膜覆蓋具有良好的保水作用，但在缺水年效果則不顯著。本試驗?zāi)杲涤瓿渥?，但能否在試驗區(qū)干旱年份也有相似的試驗結(jié)果還需要進行深入地研究和探討。另外地膜不宜降解，帶來的環(huán)境污染問題也不容忽視[32]。

在大豆生長主要需水層內(nèi)(0—80 cm)，秸稈覆蓋的蓄水效果和地膜覆蓋相差不大，甚至在有些時期內(nèi)還優(yōu)于地膜覆蓋(盛花期和結(jié)莢期)。另外秸稈覆蓋也可極大程度地促進作物增產(chǎn)，其中谷子秸稈覆蓋量5 000 kg/hm2(J5)與地膜覆蓋(M)在大豆產(chǎn)量和水分利用效率方面的差異均不顯著。而且秸稈還田后可增加土壤中的腐殖質(zhì)，改善土壤質(zhì)量，是作物秸稈綜合利用的最好途徑，既避免了環(huán)境污染，也建立了良性循環(huán)和可持續(xù)發(fā)展的耕作體系。但秸稈覆蓋量并非越多越好，其增產(chǎn)作用有一定的閾值。還田秸稈在自身腐解過程中，會大量消耗土壤中的氮養(yǎng)分，導(dǎo)致作物減產(chǎn)[33]。于慶峰[34]在研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)秸稈覆蓋量增加到1.00萬kg/hm2時，秸稈覆蓋的增產(chǎn)幅度趨于穩(wěn)定。魏歡歡[35]進一步認(rèn)為黃土高原地區(qū)較為適宜的秸稈覆蓋量范圍為3 000～13 500 kg/hm2。

綜上，各覆蓋處理下的土壤含水量、大豆農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和水分利用效率都高于傳統(tǒng)耕作，其中地膜覆蓋和秸稈覆蓋量5 000 kg/hm2的增產(chǎn)效果最好，且二者間差異并不顯著。但地膜覆蓋的耗水量過高，考慮到高耗水增產(chǎn)在干旱地區(qū)欠水年難以實現(xiàn)的問題，秸稈覆蓋是一種適宜的增產(chǎn)措施。且在一定范圍內(nèi)，秸稈覆蓋的保水增產(chǎn)效果會隨著覆蓋量增加而變強。結(jié)合秸稈覆蓋良好的經(jīng)濟效應(yīng)和環(huán)境效應(yīng)，本試驗結(jié)果表明在出現(xiàn)有效的地膜回收處理技術(shù)之前，秸稈覆蓋是適宜黃土高原丘陵溝壑區(qū)大力推廣的一種保護性耕作措施，且以5 000 kg/hm2的秸稈覆蓋量較為合適。本研究目前僅進行了一年，今后還可以結(jié)合長期監(jiān)測的試驗數(shù)據(jù)進一步論證不同覆蓋措施對土壤水分和作物產(chǎn)量的影響。