不同耕作模式下小麥玉米周年生產(chǎn)及土壤養(yǎng)分變化特征

王 群， 王 建， 張學(xué)林， 趙亞麗， 李潮海

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河南 鄭州 450002)

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不同耕作模式下小麥玉米周年生產(chǎn)及土壤養(yǎng)分變化特征

王 群， 王 建， 張學(xué)林， 趙亞麗， 李潮海

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河南 鄭州 450002)

2011—2013年進行定位試驗，設(shè)置輪耕、深松/深松、深耕/常耕、深耕/深耕和常耕/常耕5個處理，研究了不同耕作模式下土壤養(yǎng)分動態(tài)特征和小麥玉米生長發(fā)育及其效益。結(jié)果表明，深松/深松和深耕/深耕處理顯著提高了0～40 cm土層養(yǎng)分，土壤有機質(zhì)含量增幅為2.21%～3.44%；堿解氮、速效磷和速效鉀分別提高了11.19%，15.25%和11.40%，處理間差異顯著。輪耕和深松/深松、深耕/深耕處理顯著增加了冬小麥、夏玉米的中后期綠葉面積和生物量，其中輪耕處理比對照葉面積增加15.50%(小麥)和3.30%(玉米)，周年生物量增加12.59%，經(jīng)濟產(chǎn)量增加了9.89%，處理間差異達顯著水平。不同耕作方式下冬小麥、夏玉米周年產(chǎn)量變化順序為：輪耕>深松/深松>深耕/常耕>深耕/深耕>常耕/常耕。5種處理以輪耕處理增益最顯著，為4 072.09元·hm-2,其他依次是深松/深松、深耕/常耕、深耕/深耕、常耕/常耕。在黃淮小麥玉米兩熟制度下，以輪耕處理對增加產(chǎn)量、提高土壤養(yǎng)分和周年經(jīng)濟效益最佳。

輪耕；土壤養(yǎng)分；小麥玉米；生長發(fā)育；產(chǎn)量；效益

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗設(shè)置在河南省方城縣袁莊村，土壤類型為砂姜黑土。該地區(qū)屬于北亞熱帶半濕潤區(qū)季風(fēng)型大陸氣候，年平均氣溫14.5 ℃，年平均無霜期224 d，其間積溫4 675.7 ℃，年平均日照時數(shù)2 024.2 h，年平均降水量800.6 mm。試驗前該地塊已連續(xù)多年種植冬小麥和夏玉米，并長期進行土壤旋耕；作物收獲后，秸稈進行焚燒或移除，未實施秸稈還田。

1.2 試驗設(shè)計

2011—2013年選擇連續(xù)多年冬小麥淺耕，玉米免耕的地塊作為試驗田，采取大區(qū)對比試驗，連續(xù)2 a均在冬小麥播種前將玉米秸稈粉碎還田，分別進行深耕、深松和常耕(常規(guī)旋耕)3種耕作處理，玉米播種前均采用小麥秸稈粉碎免耕覆蓋，共設(shè)置5個處理。①輪耕(ST/CT)：玉米收獲后，將秸稈粉碎還田，深松(松深35 cm)，平整土地后播種小麥，小麥收獲后將其秸稈粉碎覆蓋還田后玉米免耕直播；第2年玉米收獲后，將秸稈粉碎還田，旋耕(深度18 cm), 平整土地后播種小麥，小麥收獲后將其秸稈粉碎覆蓋還田后玉米免耕直播。②深松/深松(ST/ST)：玉米收獲后，將秸稈粉碎還田，深松(深度35 cm)，平整土地后播種小麥，小麥收獲后將其秸稈粉碎覆蓋還田后玉米免耕直播；第2年玉米收獲后，將秸稈還田，深松(深度35 cm), 平整土地后播種小麥，小麥收獲后將其秸稈粉碎覆蓋還田后玉米免耕直播。③深耕/常耕(DT/CT)：玉米收獲后，將秸稈粉碎還田，深耕(深度35 cm)，平整土地后播種小麥，小麥收獲后將其秸稈粉碎覆蓋還田后玉米免耕直播；第2年玉米收獲后，將秸稈粉碎還田，旋耕(深度18 cm), 平整土地后播種小麥，小麥收獲后將其秸稈粉碎覆蓋還田后玉米免耕直播。④深耕/深耕(DT/DT)玉米收獲后，將秸稈粉碎還田，深耕(深度35 cm)，平整土地后播種小麥，小麥收獲后將其秸稈粉碎覆蓋還田后玉米免耕直播；第2年玉米收獲后，將秸稈粉碎還田，繼續(xù)深耕(深度35 cm), 平整土地后播種小麥，小麥收獲后將其秸稈粉碎覆蓋還田后玉米免耕直播。⑤連續(xù)常耕(CT/CT)(CK)：玉米收獲后，將秸稈粉碎還田，旋耕(深度18 cm)，平整土地后播種小麥，小麥收獲后將其秸稈粉碎覆蓋還田后玉米免耕直播；第2年玉米收獲后，將秸稈粉碎還田，旋耕(深度18 cm), 平整土地后播種小麥，小麥收獲后將其秸稈粉碎覆蓋還田后玉米免耕直播。秸稈還田量均為各處理生產(chǎn)的全部秸稈量。試驗取樣為第2年，小麥于2012-10-15播種，2013-06-03收獲；玉米于2013-06-08播種，2013-10-02收獲。深松機械為全方位震動深松機，深耕機械為鏵式犁，旋耕為旋耕機。小區(qū)面積為516 m2，3次重復(fù)，順序排列。冬小麥品種為鄭麥9023，播種量為300 kg·hm-2。玉米品種為鄭單958，密度為67 500 株·hm-2。各處理冬小麥出苗后基本苗數(shù)目差異未達到顯著水平，不會引起后期相關(guān)指標(biāo)測定的顯著差異。小麥季肥料用量：N 225 kg·hm-2，P2O5112.5 kg·hm-2，K2O 112.5 kg·hm-2，玉米季肥料用量：N 300 kg·hm-2，P2O5150 kg·hm-2，K2O 150 kg·hm-2。小麥、玉米季磷、鉀肥均做基肥在播種時一次施入；氮肥分基肥(50%)和拔節(jié)期(50%)分次施用。追施氮肥使用種類為尿素，基肥選用m(氮)∶m(磷)∶m(鉀)=1∶1∶1的復(fù)合肥。其他管理同一般大田。

1.3 測定項目和方法

1.3.1 土壤養(yǎng)分含量測定 在玉米成熟期于各處理小區(qū)內(nèi)分0～10，10～20，20～30和30～40 cm土層，分別用土鉆取土，帶回室內(nèi)處理，用于測定土壤有機質(zhì)含量，速效氮、磷、鉀含量。土壤有機碳采用重鉻酸鉀-外加熱法，堿解氮含量測定用堿解擴散法，速效磷含量測定用鉬體抗比色法，速效鉀測定用火焰光度法，土壤有機質(zhì)含量采用土壤有機碳含量乘以1.724算出[25]。

1.3.2 葉面積指數(shù) 各處理每個重復(fù)選取長勢均勻有代表性的小麥、玉米植株掛牌標(biāo)記，于小麥拔節(jié)期、揚花期和成熟期，玉米吐絲期、吐絲后10 d、吐絲后20 d、吐絲后30 d和吐絲后40 d測量各小區(qū)已標(biāo)記植株的葉面積。小麥葉面積采用重量法[26]，玉米單株葉面積采用系數(shù)法，即玉米葉面積=葉長×葉寬×0.75，并換算為葉面積指數(shù)。每個處理測定3個重復(fù)。

1.3.3 地上部生物量測定 分別于小麥拔節(jié)期(3月15日)、揚花期(4月27日)、成熟期(6月2日)以及玉米拔節(jié)期(7月11日)、吐絲期(8月5日)和成熟期(9月30日)取樣，選取長勢均勻有代表性的地塊，小麥取雙行0.25 m，取其植株地上部分；玉米取長勢一致的單株地上部分，每個處理設(shè)3個重復(fù)，75 ℃烘干至質(zhì)量恒定后稱量。

就如上文中讀者所看到的這樣，現(xiàn)如今我國的制造業(yè)的數(shù)字話缺少的不是很高的科學(xué)技術(shù)，而是缺少對于擁有對于大量數(shù)據(jù)能夠從容處理的人才和能夠?qū)囬g的數(shù)字化進行合理管理的人才。只有做到這些，我國的制造業(yè)的數(shù)字化進程才能夠加快。

1.3.4 子粒測產(chǎn) 小麥測產(chǎn)方法：每個處理每個重復(fù)挑選長勢均勻的地塊1 m2，調(diào)查成熟期穗數(shù)，穗粒數(shù)和千粒重，并將其分別脫粒曬干后稱量；玉米測產(chǎn)方法：成熟時每個處理每個重復(fù)隨機挑選長勢均勻一致的5 m雙行，共取40穗玉米，選取5穗考察穗部性狀，其余脫粒曬干后稱量計產(chǎn)。

1.3.5 綜合經(jīng)濟效益計算 根據(jù)當(dāng)年糧食價格(小麥2.35元·kg-1，玉米2.24元·kg-1)，折合小麥玉米總產(chǎn)量為周年總收入E總，整地機械動力消耗和種子、農(nóng)藥、化肥、管理費用總支出E耗。整地消耗，深耕每公頃900元、深松每公頃900元、常規(guī)耕作每公頃600元，各處理的種子、農(nóng)藥、化肥、管理費用支出均一致，均為12 300元·hm-2，處理間只有整地機械消耗不同，故綜合經(jīng)濟效益E=E總-E耗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同耕作模式下土壤養(yǎng)分變化特征

2.1.1 不同耕作模式下土壤有機質(zhì)變化 耕作可以顯著影響土壤中有機質(zhì)含量(表1)。不同耕作處理間比較，土壤各層次有機質(zhì)含量變化趨勢亦不同，其中深松/深松和深耕/深耕處理降低了0～10 cm土層土壤有機質(zhì)含量，較對照(常耕/常耕)平均降低了1.61%，但提高了10～20，20～30，30～40 cm土層有機質(zhì)含量，較對照平均增加了3.47%，2.81%，3.08%；輪耕模式下則提高了各土層的有機質(zhì)含量，比對照在0～10，10～20，20～30和30～40 cm有機質(zhì)含量分別增加8.49%，2.47%，1.61%和1.93%。單一深層耕作處理以深松/深松土壤有機質(zhì)增加幅度較大，尤其在20～30 和30～40 cm土層，增幅分別為5.93%和4.41%；輪耕處理比較，以輪耕土壤有機質(zhì)含量提高幅度最大，在0～10，10～20，20～30和30～40 cm提高幅度分別為10.93%，3.40%，2.55%和1.84%，其次是深耕/常耕處理，提高幅度平均為2.02%。輪耕與深耕/常耕比，前者在0～10 cm土層有機質(zhì)增幅最大，達到4.54%。

2.1.2 不同耕作模式對土壤堿解氮、速效磷和速效鉀的影響 從表2可以看出，不同耕作處理間比較，土壤堿解氮含量表現(xiàn)為深松/深松和深耕/深耕處理在0～10，10～20，20～30，30～40 cm土層較對照(常耕/常耕)平均增加了5.49%，6.97%，10.35%和12.19%；輪耕處理則比對照在4個土層分別增加7.66%，10.99%，12.93%和16.00%。單一深層耕作間相比，以深松/深松在20～30和30～40 cm土層增幅大于深耕/深耕，分別為8.04%和8.80%，處理間差異顯著。各輪耕處理間相比，以輪耕土壤堿解氮含量增幅度最大，在0～10，10～20，20～30和30～40 cm土層比對照分別增加了12.39%，15.79%，19.97%和20.97%，其次是深耕/常耕處理，提高幅度平均為9.99%。其中輪耕處理比深耕/常耕處理堿解氮含量在0～40 cm土層平均升高了6.70%，尤其以20～30 cm土層增幅最大，達到9.32%。

表1 不同耕作模式下0～40 cm土層土壤有機質(zhì)含量變化

注：表中同一土層各處理間小寫字母表示5%水平上差異顯著。下同。

Note： Values followed by different lowercase letters within the same soil layer and among various treatment indicate significant difference at 5% level. The same as below.

表2 不同耕作模式對0～40 cm土層土壤速效養(yǎng)分含量的影響

土壤速效磷和堿解氮的變化趨勢一致，深松/深松和深耕/深耕處理在0～10，10～20，20～30，30～40 cm土層較對照(常耕/常耕)分別增加了13.22%，17.22%，20.80%和5.77%；輪耕處理速效磷含量則比對照在4個土層分別增加19.92%，24.24%，17.42%和3.51%。單一深層耕作處理以深松/深松在0～10和10～20 cm土層增加幅度較大，比深耕/深耕增加11.20%和11.60%。不同耕作處理間比較，以輪耕土壤速效磷含量提高幅度最大，在0～10，10～20，20～30和30～40 cm比對照分別增加24.54%，26.43%，19.44%和4.53%，其次是深耕/常耕處理，提高幅度平均為13.81%。輪耕比深松/深松在0～10和10～20 cm土層速效磷含量提高了4.47%和2.23%，而深耕/常耕比深耕/深耕處理提高了7.54%和10.17%，但在20～40 cm土層速效磷含量平均降低了3.29%和1.61%。

土壤速效鉀含量與速效磷和堿解氮變化一致，深松/深松和深耕/深耕處理速效鉀含量在0～10，10～20，20～30，30～40 cm土層較對照(常耕/常耕)分別增加了6.79%，12.79%，13.34%和8.65%；輪耕處理則比對照在4個土層分別增加15.97%，8.22%，8.55%和16.95%。單一深層耕作處理以深松/深松增加幅度較大，為10.51%～19.66%；輪耕處理間以輪耕土壤速效鉀含量提高幅度最大，在0～10，10～20，20～30和30～40 cm分別提高16.94%，12.18%，10.93%和19.24%，其次是深耕/常耕處理。

2.2 不同耕作模式對小麥玉米生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響

2.2.1 不同耕作模式對小麥玉米生長發(fā)育的影響 不同耕作處理的作物葉面積指數(shù)動態(tài)變化不同(表3)，各處理對冬小麥、夏玉米葉面積指數(shù)均有顯著影響，且處理間也達到顯著水平。其中深松/深松和深耕/深耕處理葉面積指數(shù)較連續(xù)常耕在小麥拔節(jié)期和成熟期分別增加了14.19%和1.17%，玉米吐絲后0，10，20和40 d分別增加了6.12%，1.52%，3.68%和4.39%，但深松/深松降低了小麥揚花期的葉面積指數(shù)，降幅達6.66%；輪耕處理下，小麥拔節(jié)期，揚花期和成熟期葉面積指數(shù)均分別增加了14.78%，17.49%和12.10%，玉米吐絲后0，10，20，30和40 d的增幅為3.36%，3.43%，3.00%，0.96%和5.94%。單一深層耕作處理以深松/深松在小麥成熟期，玉米吐絲和吐絲后40 d增幅較大，分別為26.23%，5.53%和5.05%；輪耕處理間以輪耕葉面積指數(shù)提高幅度大于深耕/常耕，前者比后者在小麥拔節(jié)期和揚花期的葉面積指數(shù)增幅分別為24.3%和15.4%，玉米吐絲后0，10，20，30和40 d提高幅度分別為5.32%，5.51%，4.07%，7.00%和9.56%。

表3 不同耕作模式對冬小麥-夏玉米葉面積指數(shù)的影響

耕作方式也影響著作物地上部物質(zhì)積累(表4)，單一深層耕作和輪耕處理均顯著提高了小麥和玉米周年地上部物質(zhì)生產(chǎn)量。與對照相比，尤其增加了小麥玉米生育后期物質(zhì)積累，如小麥在揚花期和成熟期比對照增加4.96%和9.85%，玉米在拔節(jié)期、吐絲期和成熟期增幅分別為21.66%，7.73%和14.41%。深松/深松和深耕/深耕處理與對照比，增加了小麥揚花期和成熟期的生物量，增幅為17.12%和7.35%，但拔節(jié)期生物量比對照降低7.26%；而輪耕處理則在小麥拔節(jié)期，揚花期和成熟期生物量均高于對照，增幅為3.22%，8.22%和12.35%；單一深層耕作處理中以深松/深松處理較優(yōu)，比深耕/深耕在小麥揚花期和成熟期生物量增加了6.25%和1.25%，輪耕處理則以深松/常耕優(yōu)于深耕/常耕。耕作方式對玉米生長發(fā)育影響基本與小麥一致，均表現(xiàn)為深松/深松和輪耕提高了其物質(zhì)積累，但深松/深松顯著提高了拔節(jié)期玉米生物量，增幅達36.67%，其次是吐絲期和成熟期增幅分別為9.19%和8.42%。輪耕處理則以輪耕地上部生物量提高幅度最大，在玉米拔節(jié)期，吐絲期和成熟期提高幅度分別為3.33%，8.12%和22.40%，而輪耕處理玉米生物量提高幅度為10.02%，4.42%和18.37%?？梢?，輪耕和單一深層耕作均可改善玉米生長發(fā)育，但不同處理方式對玉米不同生育時期的影響不同，表現(xiàn)為單一深層耕作改善前期玉米生長，而輪耕可以有效改善和促進后期生長發(fā)育。

3.2.2 不同耕作模式對小麥玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響 不同耕作模式均顯著增加了小麥玉米有效穗數(shù)、粒重和產(chǎn)量(表5)。與對照相比，深松/深松和深耕/深耕處理下冬小麥有效穗數(shù)，千粒重和產(chǎn)量平均增幅為3.90%，12.91%和9.81%，夏玉米穗粒數(shù)，百粒重和產(chǎn)量平均增幅為5.23%，5.93%和6.55%，處理間差異顯著。輪耕處理對小麥玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素略優(yōu)于單一深層耕作，如輪耕處理比對照冬小麥有效穗數(shù)，穗粒數(shù)，千粒重和產(chǎn)量分別增加6.74%，14.01%，3.75%和12.06%；單一深層耕作(深松/深松、深耕/深耕處理)增加幅度為3.90%，12.91%，1.11%和9.81%。夏玉米輪耕處理穗行數(shù)，行粒數(shù)，百粒重和產(chǎn)量平均增幅為5.56%，2.83%，7.07%和8.54%；單一深層耕作增幅為3.33%，1.56%，5.93%和6.55%。單一深層耕作處理以深松/深松在冬小麥有效穗數(shù)和穗粒數(shù)增幅較大，為6.76%和16.22%，夏玉米行粒數(shù)和產(chǎn)量增幅為6.73%和8.04%；輪耕處理間以深松/常耕提高幅度較大，冬小麥有效穗數(shù)，穗粒數(shù)分別提高9.23%和17.61%，夏玉米穗粒數(shù)和百粒重提高了11.07%和8.82%。周年產(chǎn)量顯著增加了835.50和1 075.30 kg·hm-2，比對照增加11.86%，其次是深耕/常耕處理，但二者之間差異不顯著。

表4 不同耕作模式對冬小麥-夏玉米地上部生物量積累的影響

表5 不同輪耕模式對冬小麥夏玉米產(chǎn)量及其相關(guān)因素的影響

2.3 不同耕作模式對小麥周年經(jīng)濟效益的影響

不同耕作處理不僅增加小麥玉米周年產(chǎn)量，而且增加了周年生產(chǎn)的經(jīng)濟效益(表6)。與對照(常耕/常耕)相比，單一深層耕作(深松/深松、深耕/深耕處理)和輪耕處理年經(jīng)濟增益幅度為9.81%和14.40%，其中深松/深松和深耕/深耕處理較對照每公頃分別增加了2 841.72 元和1 718.88 元，增幅為12.22%和7.39%；輪耕處理中，輪耕處理和深耕/常耕處理較對照每公頃分別增收了4 072.09元和2 626.58 元，增幅達到17.51%和11.30%。各耕作處理以輪耕增效最為顯著，其他處理間增效差異均顯著。

表6 不同耕作模式對周年經(jīng)濟效益的影響

3 結(jié)論與討論

前人研究表明，在質(zhì)地黏重的土壤上秋翻可使0～5，5～10和20～30 cm土壤有機碳含量增加，而免耕在短期內(nèi)土壤有機碳含量并沒有增加[27]，深松耕可以有效地控制土壤侵蝕，減少土壤養(yǎng)分流失，顯著促進土壤有機碳的增加[16]和提高土壤肥力[28]。深松結(jié)果表明，不同耕作模式對土壤有機質(zhì)的增效不同，本試驗條件下，以輪耕方式年際間土壤有機質(zhì)在0～40 cm土層增效較為顯著，且以輪耕(深松/常耕)模式有機質(zhì)增效最為顯著。相同年份不同處理間以輪耕模式對表層(0～10 cm)土壤有機質(zhì)含量增加較多，但下層土壤有機質(zhì)含量以深松/深松較大，其原因可能與本研究采用全方位振動式深松方式有關(guān)。深松利用深松鏟在土壤中條帶性的深松溝與振動結(jié)合，全方位疏松下層土壤，不擾亂土層，改善了下層土壤通透性，提高有機質(zhì)含量[31-32]；本研究輪耕處理下不僅通過深松改善了下層土壤緊實性，且翻耕又將秸稈翻入土壤中，有效增加了下層有機質(zhì)的補充供應(yīng)，同時又通過深松增加了土壤通氣性及土壤與殘茬的接觸，加速了有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化形成。

不同耕作方式不僅改善了土壤有機質(zhì)含量，也增加了0～40 cm土層土壤堿解氮含量、土壤速效磷和速效鉀含量。本試驗結(jié)果表明，輪耕處理比單一深層耕作土壤堿解氮含量在0～40 cm平均提高了2.66%～6.11%，其中在20～40 cm土層土壤堿解氮的增幅更為顯著。這與李娟等得出的輪耕作處理對0～20 cm土層土壤全氮和堿解氮含量影響較大的結(jié)論不完全一致[29]，這可能與本試驗所采取的輪耕方式中以深松(耕)和常耕輪流耕作，而不同于前人的免耕與翻耕輪流耕作有關(guān)，這也是本試驗結(jié)果20～40 cm增加更為顯著，不同于前人研究結(jié)果的原因。輪耕不僅影響堿解氮含量，也增加了土壤速效磷和速效鉀的含量，本試驗結(jié)果表明，深松/深松顯著提高了0～20 cm土層磷含量，而輪耕則對0～20和20～40 cm速效磷含量均有所提高。這與前人研究的輪耕對20～40 cm土層土壤速效磷和速效鉀含量影響較大的結(jié)論基本一致[33]。本研究結(jié)果表明，深松耕顯著提高了10～40 cm土層土壤速效鉀含量，其原因可能是深翻打破連作條件下鉀含量在土壤剖面的分布狀態(tài)，增加中層土壤速效鉀含量，尤其在不同耕作方式輪耕下，使0～40 cm土層的速效鉀含量逐漸趨于平均化，這與前人研究的結(jié)果基本一致[33]。究其原因可能是，采用輪耕方式，既可通過深松不擾亂土層維持土壤表層較高的有機碳和釋放大量的磷、鉀等速效養(yǎng)分，同時又利用翻耕改變了中下部土層長期形成的緊實狀態(tài)，增加土壤透氣性，從而促使土壤礦化增強，進而導(dǎo)致中下部速效養(yǎng)分的釋放和礦化養(yǎng)分增加[34]。由此可見，輪耕既可以彌補長期單一翻耕或旋耕方式造成表層養(yǎng)分富集下層土壤緊實，又可以減少長期深松造成養(yǎng)分礦化嚴重等缺點。既能協(xié)調(diào)土壤中蓄水和供水矛盾，又能調(diào)控耕層中礦質(zhì)化過程和腐殖化過程，從而使土壤蓄水與供水的矛盾和養(yǎng)分釋放與保存的矛盾得到統(tǒng)一。但也有研究認為耕作使土壤礦化加速，在水的作用下，會加速K的淋溶導(dǎo)致土壤鉀在土壤剖面底部的含量增加[35,36]，而本試驗土壤剖面底部速效鉀和磷的變化動態(tài)還有待于進一步研究和驗證。

輪耕和單一深層耕作處理通過改善土壤通透性，提高養(yǎng)分含量，改善了土壤供肥能力，因此，促進了作物生長和干物質(zhì)積累能力。本研究結(jié)果表明，輪耕和單一深層耕作處理均顯著提高了小麥玉米生育后期的綠葉面積指數(shù)，尤其以小麥拔節(jié)和揚花期最為顯著，玉米則越接近生育后期，增效越顯著，這與前人研究結(jié)果一致[28,37,38]。本試驗結(jié)果亦表明，輪耕增加了冬小麥的有效穗數(shù)，提高了玉米穗粒數(shù)和粒重，增加了小麥玉米群體數(shù)量，有利于小麥玉米形成高產(chǎn)群體，為后期產(chǎn)量形成奠定良好基礎(chǔ)。這與前人在深松模式下的研究結(jié)論一致[39-43]。由于深松和輪耕增加了群體數(shù)量，故2種輪耕模式下小麥玉米周年物質(zhì)生產(chǎn)量顯著增加，平均增幅為6.25%～17.20%，周年子粒產(chǎn)量增加分別為835.50和1 075.30 kg·hm-2。 由于不同模式下機械動力消耗和產(chǎn)量的增加不同，因此不同處理其經(jīng)濟效益亦不相同。本研究結(jié)果證明，不同耕作處理較對照周年經(jīng)濟效益均有不同程度的提升，其中以輪耕處理的經(jīng)濟效益高于深松/深松處理。輪耕處理較對照單位面積增收效益達到最大，增收達4 072.09元·hm-2，達到增收增效的目的。

由上述結(jié)果可知，輪耕和單一深層耕作處理均能有效地提高土壤有機質(zhì)，各土層堿解氮，速效磷和速效鉀的含量；增加冬小麥、夏玉米生育后期綠葉面積，延緩后期綠葉面積減少，有效增加了作物地上干物質(zhì)量積累和群體數(shù)量，提高了周年子粒產(chǎn)量和經(jīng)濟效益，但不同耕作模式提高的幅度不同。在豫西南砂姜黑土區(qū)，以輪耕(深松/常耕)處理小麥玉米周年產(chǎn)量和經(jīng)濟效益最大，也是黃淮海麥玉兩熟砂姜黑土區(qū)較為適宜的耕作模式。

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(責(zé)任編輯：常思敏)

Change characteristics of wheat and maize anniversary production and soil nutrient content under different rotation tillage patterns

WANG Qun, WANG Jian, ZHANG Xuelin, ZHAO Yali, LI Chaohai

(College of Agronomy, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

A two-year field experiment with five treatments (ST/CT, ST/ST, DT/CT, DT/DT and CT/CT) was conducted from 2011 to 2013 to study the dynamic characteristics of soil nutrient centent and growth and development of wheat and maize under diffenent rotation tillage patterns. The results showed that contents of soil organic matter and soil available nitrogen were significantly increased by 2.21%～3.44% and by 11.19%, 15.25% and 11.40% respectively. Soil available phosphorus and potassium contents were increased by 15.25% and 11.40% respectively in rotation tillage patterns. There are significant difference among treatments. The green leaf areas of crops and yield were increased significantly by 15.50% (wheat) and 3.30% (maize) respectively. during the later crop growth stage under different tillage treatments. Dry matter weight and grain yield under different rotation tillage patterns were increased by 12.59% and 9.89%, respectively. The order of grain yield was ST/CT> ST/ST> DT/CT>DT/DT>CT/CT among five treatments. More over, the economic efficiency value was the highest in ST/CT, which is 4 072.09 yuan per hectare. Next comes ST/ST, DT/CT and DT/DT successively. It was the lowest value in CT/CT. So it is concluded that rotation tillage type is better and suitable for lime concretion black soil area in this region.

rotation tillage patterns; soil nutrient; wheat and maize; growth and development; yield; economic efficiency

2015-03-16

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(HY 201203100)；農(nóng)業(yè)部現(xiàn)代玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目(CARS-02-19)；河南省國際合作項目(124300510013)

王 群(1974-)，女，河南安陽人，副教授，主要從事作物生理生態(tài)研究工作。

李潮海(1956-)，男，河南鞏義人，教授，博士研究生導(dǎo)師。

1000-2340(2015)04-0429-09

S 513

A