摘要：在土壤表面覆蓋秸稈、薄膜等可以控制土壤理化性質(zhì)，使之朝著增加農(nóng)作物產(chǎn)出的方向發(fā)展。這種種植技術(shù)可以有效提高農(nóng)田利用自然降水的效率，增強保墑能力，演化出多種栽培模式。然而，已有研究未能充分比較多種栽培模式對作物產(chǎn)量的影響，限制了試驗結(jié)果應用于旱區(qū)雨養(yǎng)小麥集雨保墑和高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)等方面的研究。以渭北旱塬區(qū)雨養(yǎng)小麥為研究對象，設計傳統(tǒng)栽培模式（T）、秸稈覆蓋（SM）、地膜覆蓋（PM）、裸露壟溝（BRF）、壟上覆膜溝內(nèi)秸稈覆蓋（MRF）、綠肥輪作（GM）6種栽培模式的對比試驗，以探究農(nóng)田土壤理化性質(zhì)及小麥產(chǎn)出對上述栽培模式的響應。結(jié)果表明：（1）與傳統(tǒng)栽培相比，除BRF處理外，各栽培模式均提高了土壤有機碳含量和孔隙度大小，降低了土壤容重，有效提高了土壤酸堿度；其中，SM模式和MRF模式較為突出，前者使硝態(tài)氮含量增長了32.6%（0～10 cm），后者使硝態(tài)氮含量增長了58.5%（＞10～20 cm）。（2）產(chǎn)量方面發(fā)現(xiàn)GM模式gt;PM模式gt;MRF模式gt;BRF模式gt;SM模式，冬小麥的產(chǎn)量分別提高了51.21%、22.04%、19.58%、15.46%、0.13%，水分利用效率分別提高了54.56%、22.26%、13.73%、11.77%（SM處理水分利用效率較T處理降低）；冬小麥產(chǎn)量在不同栽培模式下與水分利用效率（相關系數(shù)r=0.99）呈顯著正相關關系，說明水分利用效率的變化對冬小麥產(chǎn)量的影響十分顯著。因此，綠肥輪作栽培模式在提高冬小麥生產(chǎn)力的同時，也能提升渭北旱地土壤肥力水平，是適宜渭北旱塬區(qū)的冬小麥新型增產(chǎn)模式。

關鍵詞：渭北旱塬區(qū)；水分利用效率；覆蓋栽培；冬小麥產(chǎn)量

中圖分類號：S512.1⁺10.4""文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2025）01-0124-09

旱地農(nóng)業(yè)歷史悠久，是世界農(nóng)業(yè)的重要生產(chǎn)方式，其耕地面積和糧食作物生產(chǎn)量分別占世界的82%和60%^［1-2］。渭北旱塬，位于黃土高原南部，是重要的旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，主要種植冬小麥、春玉米等。該區(qū)降水量少，分布不均，容易在冬小麥生育期造成水分虧缺的現(xiàn)象，極大程度上制約該區(qū)域冬小麥產(chǎn)量^［3-4］。因此，旱區(qū)亟需尋求可提高有限降水利用率和集雨保墑能力的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方案，以穩(wěn)定并提高小麥產(chǎn)量。

傳統(tǒng)栽培模式因地表長期裸露，導致八成以上的農(nóng)田土壤水分向大氣散失，小麥生產(chǎn)始終處在中低水平^［5］。因此，通過改變冬小麥栽培方式來改善土壤性狀是增加糧食作物生產(chǎn)的有效手段。地膜覆蓋、秸稈雜物覆蓋，對土壤理化性質(zhì)有改善作用，對土壤水熱條件有調(diào)節(jié)作用，對土壤蓄水量、作物產(chǎn)量有提高作用^［6-7］。在這里，地膜的應用可以抑制農(nóng)田中雜草的生長，避免營養(yǎng)成分的流失，降低土壤的水分蒸發(fā)，從而推動作物的生長并增加其產(chǎn)量^［8］；而秸稈含有豐富的營養(yǎng)元素（比如氮、磷、鉀等），秸稈雜物覆蓋處理能改良土壤物理性質(zhì)、提高土壤持水保水能力，進而增加作物收獲量^［9-10］。壟溝覆膜條件下，影響土壤理化性質(zhì)的有關研究表明，相比于傳統(tǒng)栽培，壟作栽培可減少膜下土壤板結(jié)的現(xiàn)象，改善小麥根際土壤的微生物環(huán)境，從而達到增產(chǎn)效果^［11］；壟溝覆膜則可改善土壤水分條件，提高水分利用效率^［12］。近年來，壟作覆膜栽培模式通過起壟抑制膜下雜草生長，能減少除草支出，同時緩和糧食增產(chǎn)和農(nóng)業(yè)節(jié)水的矛盾，在旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，是易于推行的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展途徑。綠肥是通過翻壓或堆制新鮮植物體實現(xiàn)土壤培肥，以此提供農(nóng)作物所需養(yǎng)分^［13］，是一種養(yǎng)分充足的優(yōu)質(zhì)生物肥源。與裸地種植相比，種植綠肥能增加有機物的輸入，同時改變土壤微環(huán)境，并進一步改善土壤物理性狀，增加作物產(chǎn)量^［14］。

然而，目前大多數(shù)研究僅在2～3種栽培模式水平下分析作物理化性質(zhì)及產(chǎn)量的變化趨勢，未能充分比較多種栽培模式對作物產(chǎn)量的影響。因此，本研究設計了6種栽培模式，分析不同處理在冬小麥不同生育期內(nèi)對土壤產(chǎn)生的影響，即0～10 cm和10～20 cm的土壤溫度以及土壤含水量；以及成熟期土壤容重、孔隙度、速效氮（NO^-3-N、NH⁺4-N）、土壤有機碳（SOC）含量及pH值，探索適宜當?shù)刈魑锷L的栽培模式，為提高旱地作物產(chǎn)量、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論基礎。研究的主要目標包括：對冬小麥農(nóng)田土壤物理化學性質(zhì)的影響進行不同栽培模式的分析；在分析冬小麥產(chǎn)量與各指標之間的相關關系的同時，明確不同栽培模式對冬小麥產(chǎn)量及水分利用率的影響。

1"材料與方法

1.1"試驗地概況

本研究的試驗點為陜西省渭南市富平現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綜合試驗示范站（34°44′N，109°5′E，圖1），位于渭北旱塬東部。試驗站處于陜西關中平原和黃土高原的過渡區(qū)，位于渭北旱塬東部的陜西省富平縣淡村鎮(zhèn)，海拔511 m，屬暖溫帶半濕潤半干旱季風氣候，四季干濕、光照充足。在冬小麥生長期內(nèi)，降水集中在9—10月和第2年5—6月，平均降水量約為667 mm，平均溫度11.5～13.6 "℃（圖2）。試驗田為旱地雨養(yǎng)冬小麥長期定位試驗田，采用冬小麥—夏休閑模式處理，屬典型的旱作農(nóng)業(yè)地區(qū)。

1.2"試驗設計

本試驗采用人工耬播的播種方式，冬小麥的品種為小偃22。試驗于2021年秋播開始至2022年結(jié)束（表1），采用隨機區(qū)組設計，小區(qū)面積為90 m²（5 m×18 m），每個模式重復3次，試驗共設有6個不同模式（表2）。冬小麥的播種日期為10月上旬，生育期所需水分均來源于降水，采收日期為6月上中旬。除栽培模式外其他條件均相同，每個小區(qū)化肥用量：N為1.21 kg，P2O5為0.81 kg。

1.3"土樣采集及測定方法

1.3.1"田間土樣采樣

分別于小麥不同生育時期，用直徑5 cm的土鉆在小區(qū)內(nèi)以“S”形按照0～10、＞10～20 cm 2層取樣，樣品裝入密封袋，帶回實驗室。在實驗室中，將秸稈、植物殘留物及夾雜在土樣中的石塊去除，將其中一部分土樣置于4 ℃的冷藏室中保存，另一部分經(jīng)1 mm和0.25 mm的篩網(wǎng)分別自然風干保存。

1.3.2"土壤物理性質(zhì)

土壤容重（BD）采用環(huán)刀法測定；土壤總孔隙度計算公式如下：

總孔隙度=1-BDP×100%。（1）

式中：P為土壤比重（取平均值2.65 g/cm³）。

利用曲管式地溫計，監(jiān)測0～5、0～15 cm處土壤溫度。土壤含水量采用烘干法測定，將其放置在105 ℃的烘箱中烘至恒重后稱其重量。

冬小麥生育期耗水量計算見公式（2）：

ET=P+U±ΔW。（2）

式中：ET表示冬小麥生育期總耗水量，mm；P表示冬小麥生育期內(nèi)的降水量，mm；U表示地下水補給，mm；由于地下水埋深在80 m以下，無法補給，故 U=0；ΔW表示時段內(nèi)土壤儲水量的變化量，mm^［15］。因此，公式（2）可簡化為公式（3）：

ET=P+ΔW。（3）

則水分利用效率（WUE）和土壤儲水量（SWS）可分別按公式（4）及公式（5）計算：

WUE=YET；（4）

SWS=SWC×BD×SD。（5）

式中：Y表示冬小麥籽粒產(chǎn)量，kg/hm²；SWC表示土壤含水量，%；SD為土壤深度，cm。

1.3.3"土壤化學性質(zhì)

取0～10、＞10～20 cm耕層土壤過篩后開展試驗分析。重鉻酸鉀氧化法測定土壤有機碳含量；硝態(tài)氮和銨態(tài)氮浸入0.5 mol/L KCl后，采用AA3連續(xù)流動分析儀（德國SEAL公司）測定它們的含量；土壤pH值采用水土比5 ∶1浸提后的蒸餾水，用pH計測定。

1.3.4"產(chǎn)量

在冬小麥成熟期，分別在各小區(qū)（不同栽培模式）內(nèi)選取 3 行小麥進行人工收割（每個處理重復3次）。小麥曬干后帶回實驗室分類放置，105 ℃高溫殺青0.5 h，在80 ℃條件下烘至恒重，研磨并測定籽粒量，再根據(jù)各小區(qū)面積干物質(zhì)產(chǎn)量，計算籽粒量^［3］。

2"結(jié)果與分析

2.1"不同栽培模式對冬小麥農(nóng)田土壤物理性質(zhì)的影響

2.1.1"不同栽培模式對冬小麥農(nóng)田土壤容重、孔隙度的影響

土壤容重、孔隙度是評價土壤質(zhì)量的重要指標。試驗結(jié)果（表3）表明，相較于傳統(tǒng)栽培模式（T），除BRF處理外，其他不同栽培模式對土壤容重均有顯著降低的影響。在0～10 cm土層中，土壤容重明顯下降的有MRF、PM、SM、GM、BRF處理，分別下降9.77%、7.52%、6.77%、5.26%、3.01%。在＞10～20 cm土層中，土壤容重明顯下降的為SM、PM、MRF、GM和BRF處理，其降幅分別為8.7%、7.25%、6.51%、3.62%和0.72%，其中SM處理降幅高于其他處理。不同栽培措施，對土壤總孔隙度影響差異顯著，在0～10 cm土層中MRF處理高于其他處理；在＞10～20 cm土層中SM處理高于其他處理。因此，與傳統(tǒng)栽培模式（T）相比新型栽培模式均降低了土壤容重并且提高了孔隙度。

2.1.2"不同栽培模式的冬小麥農(nóng)田土壤水熱變化特征

土壤理化性質(zhì)和肥力是土壤中重要的因素，均受到土壤水分和溫度變化的影響， 從而影響作物的生長發(fā)育。由圖3可知，T、SM、PM、BRF、MRF和GM處理在0～10 cm土壤含水量變化范圍分別為5.52%～20.10%、6.01%～21.60%、6.52%～20.81%、6.33%～21.19%、7.46%～20.81%和5.49%～20.04%，0～10 cm土壤含水量大小分別為MRF＞SM＞PM＞BRF＞GM＞T處理。在＞10～20 cm土層中，T、SM、PM、BRF、MRF和GM處理的土壤含水量變化范圍分別7.01%～20.71%、7.57%～21.24%、7.27%～20.38%、7.55%～20.27%、8.80%～20.59%和7.08%～22.76%。土壤含水量大小為MRF＞SM＞PM＞BRF＞GM＞T處理。不同栽培模式下0～10 cm和＞10～20 cm土層土壤含水量變化趨勢基本一致，且與當?shù)亟邓孔兓▓D2、圖3）基本一致。

由圖4可知，不同栽培模式下T、SM、PM、BRF、MRF和GM處理在0～5 cm土壤下溫度變化范圍分別為11.87～32.70、13.57～33.83、14.43～34.03、13.57～33.70、12.73～31.73、12.17～29.77 ℃，在0～15 cm土壤下溫度變化范圍分別為7.77～24.47、8.23～25.13、9.00～25.07、8.10～24.47、9.17～24.83、8.13～22.97 ℃。不同栽培模式下播種期和越冬期土壤溫度無明顯差異；拔節(jié)期PM處理溫度上升最快，溫度最高，為22.20 ℃，GM處理最低，為12.57 ℃；灌漿期T處理溫度最高，為 26.73 ℃，高于其他處理，GM處理最低，為 23.33 ℃；成熟期PM處理最高，為34.03 ℃，GM處理最低，為 29.77 ℃，各處理差異顯著。在冬小麥各生育期，不同栽培模式下0～5 cm土層土壤溫度均高于0～15 cm 土層。

2.2"不同栽培模式對冬小麥農(nóng)田土壤化學性質(zhì)的影響

性質(zhì)良好的土壤與土壤有效性養(yǎng)分是密切相關的^［16］。由表4可知，0～10 cm和＞10～20 cm土層中，BRF處理有機碳含量最低，SM處理有機碳含量最高，BRF與SM處理差異均達到顯著水平；0～10 cm土層中，不同栽培模式下土壤有機碳含量大小順序為SMgt;MRFgt;GMgt;PMgt;Tgt;BRF處理，除BRF處理降低了9.80%，其他處理分別比T處理高20.83%、17.28%、11.27%和7.84%；＞10～20 cm土壤有機碳含量順序為SMgt;GMgt;MRFgt;PMgt;Tgt;BRF處理。0～10 cm土層，SM處理硝態(tài)氮含量最高，PM處理含量最低，不同栽培模式間無顯著差異，與T相比SM、MRF、GM處理均提高了硝態(tài)氮含量。gt;10～20 cm土層不同栽培模式下，MRF處理硝態(tài)氮含量最高，PM處理含量最低，MRF和SM處理與PM處理差異達到顯著水平。0～10 cm土壤，銨態(tài)氮含量以T處理最高，PM處理含量最低，PM與T處理差異達到顯著水平；各處理與T處理相比分別降低了17.58%、25.80%、17.12%、10.73%和6.39%；gt;10～20 cm土壤銨態(tài)氮含量T處理最高，PM處理含量最低，與T處理相比分別降低了15.99%、23.42%、16.89%、4.73%和5.86%，不同栽培模式間差異無顯著性。不同栽培模式下0～10 cm 和gt;10～20 cm土壤pH值無顯著差異，與T處理相比，其他處理均降低了pH值。

2.3"不同栽培模式對冬小麥產(chǎn)量的影響

旱作農(nóng)業(yè)區(qū)衡量自然降水利用程度的重要指標是冬小麥生長期的水分消耗和利用效率。由表5可知，T、SM、PM、BRF、MRF和GM處理的小麥籽產(chǎn)量分別為4 070.37、4 075.56、4 967.41、4 699.57、4 867.16、6 154.82 kg/hm²。SM、PM、BRF、MRF和GM 5種栽培模式均對冬小麥籽產(chǎn)量有促進作用，GM處理小麥籽產(chǎn)量最高，PM與GM處理差異達到顯著水平，SM與PM處理差異達到顯著水平，T處理小麥籽產(chǎn)量最低，相較于傳統(tǒng)栽培T處理，SM處理籽產(chǎn)量增加0.13%，PM籽產(chǎn)量增加22.04%，BRF籽產(chǎn)量增加15.46%，MRF籽產(chǎn)量增加19.58%，GM籽產(chǎn)量增加51.21%。生育期耗水量表現(xiàn)為MRFgt;BRFgt;SMgt;Tgt;PMgt;GM處理，MRF顯著高于其他處理。除SM處理外，PM、BRF、MRF和GM處理顯著提高了水分利用效率，分別比T處理提高了22.26%、11.77%、13.73%、54.56%，與T處理相比，除SM處理外，其他不同栽培模式均提高了水分利用效率，同時提高了冬小麥產(chǎn)量。

2.4"冬小麥產(chǎn)量與理化性質(zhì)的關系

作物產(chǎn)量形成與土壤養(yǎng)分的供應過程有關，分析冬小麥產(chǎn)量與理化性質(zhì)的關系，發(fā)現(xiàn)冬小麥產(chǎn)量與各養(yǎng)分指標之間，存在顯著或極顯著相關關系。不同栽培模式下， 冬小麥產(chǎn)量與土壤理化性質(zhì)的各指標相關性分析見圖5。冬小麥產(chǎn)量與SOC、NO^-3-N、NH⁺4-N和WUE呈正相關關系，其中與WUE呈顯著正相關關系（r=0.99），WUE的變化顯著地影響著冬小麥的產(chǎn)量，同時產(chǎn)量與土壤SOC之間具有較弱的正相關關系（r=0.21），說明提高水分利用效率，可以增加冬小麥產(chǎn)量。

3"討論與結(jié)論

3.1"不同栽培模式對土壤物理性質(zhì)的影響

土壤容重是評價土壤肥力水平過程中，一個不可缺少的重要物理指標^［17］。前人研究表明，土壤容重越低，土壤結(jié)構(gòu)越疏松，可以促進土壤中的氣體交換并且有助于保持土壤水分^［18］。本研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)栽培相比，5種栽培模式在不同土層都可以降低土壤容重和提高土壤孔隙度，且0～10 cm土層容重降幅高于10～20 cm土層。MRF、PM和SM處理對土壤具有保溫性并減少了外界環(huán)境的干擾，這是由于MRF處理增強了集水作用，為作物生長提供了一個良好的環(huán)境^［19］；SM處理由于秸稈還田輸入的有機物可以增強團聚體的穩(wěn)定性，提高了不同土層土壤孔隙度^［20］；PM處理由于形成良好的環(huán)境條件提高了地下生物量，從而造成土壤容重的降低^［21］；GM處理0～10 cm和10～20 cm土壤容重分別比T處理低5.26%和3.62%，這與單燕在陜西的研究結(jié)果^［22］相一致。

旱地雨養(yǎng)區(qū)土壤水分缺乏是限制農(nóng)作物生長的主要條件，更多的降水進入土壤儲存并且被種植作物吸收利用可以提高作物產(chǎn)量，渭北地區(qū)大部分降水集中在7—9月^［23］，與冬小麥夏閑期重疊，為冬小麥蓄水保墑和改善土壤的水分狀況提供良機^［19］。該季小麥含水量主要集中在播種期以及越冬期，各處理間也有顯著差異。SM處理可以通過秸稈覆蓋具有較好的保水性和增加地表糙度，也在一定程度上抑制土壤水分蒸發(fā)，進而有效地提高作物水分利用效率^［24］。使用地膜覆蓋后，地膜會在空氣和土壤之間形成一個密閉的空間，導致該區(qū)域土壤再次吸收汽化的土壤水分，從而在地膜覆蓋下形成一個小的內(nèi)循環(huán)，減少水分蒸發(fā)；其次，耕層土壤溫度和深層梯度增加，減少了地表裸露，同時促進土壤毛細管水分的上行運動，在播種期前為冬小麥播種蓄水保墑，保證了土壤的濕潤；其次，土壤墑情改善^［19］，使作物增產(chǎn)。MRF處理結(jié)合了地膜與秸稈覆蓋的優(yōu)點，其含水量在0～10 cm和10～20 cm不同土層中除播種期和0～10 cm土層灌漿期外均高于其他處理，是由于其壟上覆膜會降低水分蒸發(fā)，壟溝內(nèi)秸稈覆蓋對土壤有一定的保水性，兩者結(jié)合可加倍保持土壤含水量^［25］。

適宜的土壤溫度能促進作物根系生長良好，保證作物生長發(fā)育，從而提高作物產(chǎn)量，土壤溫度對作物生長具有十分重要的意義。本研究中，小麥生育期內(nèi)不同栽培模式下土壤溫度隨著當?shù)貧鉁氐淖兓冉档秃笊?，其中PM處理對土壤溫度影響最大，其溫度范圍在不同土層分別為14.43～34.03、9.00～25.07 ℃。與T處理相比，該處理有效地增加了土壤溫度，使用地膜覆蓋可減弱土壤與外界之間的水熱交換，同時穩(wěn)固土壤熱通量，從而提高土壤溫度^［26］。此外，由于使用數(shù)量較多的塑料薄膜，可能會增強地膜覆蓋的增溫效果。有研究指出，種植綠肥會降低土壤蒸散量，明顯降低土壤溫度^［27］，本研究的結(jié)果也證實了這一觀點。

3.2"不同栽培模式對土壤化學性質(zhì)的影響

土壤養(yǎng)分的含量和有效性影響供肥能力強弱、土壤環(huán)境好壞及作物產(chǎn)量高低^［28］。土壤有機碳含量是維持碳庫平衡的重要部分，土壤有機碳含量受環(huán)境條件、土壤質(zhì)地及耕作措施等方式的影響^［3］。本研究發(fā)現(xiàn)在不同土層下，與T處理相比，除BRF處理外，其他栽培模式都提高了土壤有機碳含量。其中除GM處理外，其余處理均表現(xiàn)為0～10 cm土層有機碳含量高于10～20 cm，可能因為種植的豆類作物具有養(yǎng)地作用^［29］，導致深層土壤有機碳含量更高。SM、MRF和GM處理有機碳含量均提高。長期秸稈還田可以顯著提高土壤有機質(zhì)^［30］，SM處理提高了土壤有機碳含量，說明秸稈的保水穩(wěn)定性有利于土壤微生物生存，進而使農(nóng)田土壤有機碳積累^［31］；MRF處理土壤水分及溫度條件良好，可以提供更有利于土壤微生物代謝、活動、生存的環(huán)境^［32］，丁午陽等研究指出，壟溝覆膜秸稈還田處理較傳統(tǒng)栽培處理土壤養(yǎng)分提高38.41%～40.23%^［33］，本研究結(jié)果與之一致。GM處理也增加了土壤有機碳含量，這可能是因為相較于小麥單作體系，在小麥綠肥輪作體系下的土壤有機碳固持潛力高。PM處理相較于T處理而言，有機碳含量增加并不顯著，可能是由于地膜覆蓋對土壤溫度水分的顯著影響^［34］，在一定程度上，加速了土壤有機質(zhì)的分解，使土壤有機碳含量降低^［35-36］。本研究發(fā)現(xiàn)BRF處理對土壤有機碳含量并沒有顯著影響，并且在一定程度減少了有機碳含量，這可能因為該處理中地表裸露而缺乏保護，使得土壤養(yǎng)分易在降水等侵蝕條件下流失。

速效氮含量根據(jù)冬小麥不同栽培模式在不同土層發(fā)生了變化，在干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，硝態(tài)氮的淋溶會累積在土壤上層^［37］，會因為水分含量的變化導致上移或下移。Zhang等秸稈覆蓋還田速效氮含量相比不還田增加了27.5%，壟溝覆膜種植明顯增加了速效氮含量^{［24，33］}，本研究結(jié)果與之一致；結(jié)果發(fā)現(xiàn)相對于T處理，GM處理增加了土壤硝態(tài)氮含量，栽種綠肥增加了土壤表層硝態(tài)氮的儲存，可能是翻壓綠肥腐解使氮素釋放，增加土壤表層的硝態(tài)氮含量，這與前人研究結(jié)果一致。與硝態(tài)氮含量相比，本研究中的不同栽培模式間銨態(tài)氮含量差異較小，土壤銨態(tài)氮相對于傳統(tǒng)栽培含量降低^［38-39］，因為旱地農(nóng)田土壤通氣良好，一部分銨態(tài)氮可能被作物吸收，另一部分可能被硝化細菌轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，或者以氨的形式揮發(fā)到空氣中^［39］。

此外，本研究發(fā)現(xiàn)不同栽培處理與T處理相比均降低了土壤pH值，這與土壤的酸堿性有關，但在各處理之間差異不顯著，與其他學者結(jié)論^［40］不一致。這可能是由于土壤具備較強的緩沖能力，使不同栽培處理對土壤pH值變化的影響有限，故難以在本研究的時間尺度內(nèi)捕捉到變化。值得注意的是，在當前農(nóng)業(yè)“減施增效”要求的背景下，種植綠肥可以改善土壤質(zhì)量、土壤的理化性質(zhì)，從而減少水、土、肥的流失，是目前實現(xiàn)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展較有前景的栽培模式。在旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，研究種植豆科綠肥作物對土壤肥力的影響，祁琛等指出，綠肥翻壓處理能夠提高土壤貯水量、速效氮和有機碳含量，降低土壤pH值^［41］。

3.3"不同栽培處理對冬小麥產(chǎn)量及水分利用率的影響

作物生產(chǎn)和水分利用集中體現(xiàn)了土地品質(zhì)水平和農(nóng)業(yè)產(chǎn)品特性。本研究結(jié)果表明，雖然SM處理比T處理增加了冬小麥產(chǎn)量，但差異并不顯著，主要是由于秸稈還田對翌年播種作物病蟲害的作用，也主要是由于增加了作物上各種病害的發(fā)生率，從而影響了糧食作物的正常生產(chǎn)^［6］；也可能是由于秸稈在腐熟過程中會造成作物根部缺血，從而妨礙根部生長發(fā)育，最后才會造成產(chǎn)量損失^［40］。和T處理比較，GM、PM、MRF和BRF處理明顯提高了冬小麥產(chǎn)量以及WUE，GM處理在促進各種生物化學過程發(fā)生的同時，由于綠肥投入對土壤的強烈擾動，提高了各種微生物的活性；綠肥作物生物量的增加也促使毛管孔隙度和總孔隙度的增加，同時綠肥的腐解也為創(chuàng)造適宜土壤環(huán)境的土壤微生物提供了能源物質(zhì)^［42］；PM處理促進作物吸收水分，促進作物生長發(fā)育，提高土壤水分利用效率；能提高土地肥力，使土壤保持溫濕度適宜，對冬小麥提產(chǎn)^［43］更有利。MRF處理具有蓄水保墑作用，降雨后地表徑流損失較少，且溝槽覆蓋秸稈對土面蒸發(fā)作用能起到明顯的抑制作用，使作物吸收利用土壤水分的能力相應提高，從而提高產(chǎn)量。

3.4"結(jié)論

本研究以渭北旱塬區(qū)雨養(yǎng)小麥為研究對象，設置6種栽培模式，研究不同栽培模式對冬小麥產(chǎn)量及土壤理化性質(zhì)的影響，得到主要結(jié)論如下：

不同栽培模式對冬小麥農(nóng)田土壤物理性質(zhì)產(chǎn)生了顯著影響。與傳統(tǒng)栽培模式相比，不同栽培模式均提高了土壤有機碳含量及孔隙度大小，降低了土壤容重、銨態(tài)氮含量和pH值。特別是SM處理使硝態(tài)氮含量增長了32.60%（0～10 cm），MRF處理使硝態(tài)氮含量增長了58.50%（gt;10～20 cm）。

GM處理對冬小麥產(chǎn)量和水分利用率具有顯著影響。與傳統(tǒng)栽培模式相比，GM處理增加了冬小麥產(chǎn)量（6 154.82 kg/hm²）和水分利用效率（13.40 kg/kg）。不同栽培模式其增幅順序為 GMgt;PMgt;MRFgt;BRFgt;SM處理，冬小麥的產(chǎn)量分別提高51.21%、22.04%、19.58%、15.46%、0.13%，水分利用效率分別提高了54.56%、22.26%、13.73%、11.77%（SM處理水分利用效率較T處理降低）。冬小麥產(chǎn)量在不同栽培模式下與水分利用效率呈顯著正相關，其相關系數(shù)r=0.99，表明WUE變化對冬小麥產(chǎn)量的影響十分顯著。

綜上，綠肥輪作模式結(jié)合產(chǎn)量及其理化性質(zhì)指標，是適宜渭北旱塬地區(qū)的一種新型冬小麥增產(chǎn)模式，對提高渭北旱田土壤肥力水平和冬小麥生產(chǎn)力效果顯著。

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