小麥種植不同耕作措施的對比

程玉龍等

摘要：試驗(yàn)共設(shè)置稻秸稈半量耕翻還田（THS）等6種不同處理，通過小區(qū)試驗(yàn)比較小麥不同耕作措施的作業(yè)效果，并結(jié)合不同稻秸還田量分析其對小麥播種深度、田間密度、根深、產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，6種不同處理的播種深度差異不顯著，均能完成播種作業(yè)；少免耕、秸稈覆蓋還田能夠促進(jìn)小麥分蘗，可適當(dāng)減少用種量；土壤耕翻有利于小麥根系前期生長，后期則不如土壤少免耕種植；長期進(jìn)行淺旋耕作業(yè)已成為限制小麥產(chǎn)量的因素之一，應(yīng)大力發(fā)展和推廣保護(hù)性耕作技術(shù)，擇期進(jìn)行深松或深翻處理更有利于小麥增產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：耕作；秸稈；小麥；播種深度；根深；產(chǎn)量

中圖分類號： S512.104文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2015）09-0106-03

收稿日期：2014-08-18

土壤質(zhì)量與所采取的耕作方式有著密切關(guān)系，合理的耕作方式可使土壤質(zhì)量處于較高水平，使其保持健康、穩(wěn)定、可持續(xù)利用的狀態(tài)[1]。小麥種植方式多種多樣，但其耕作環(huán)節(jié)始終為旋耕、翻耕、免耕3種類型，我國正不斷進(jìn)行耕種模式的創(chuàng)新以推行秸稈還田。旋耕最適于秸稈全量還田，且作業(yè)程序最為簡捷，較為典型的復(fù)式作業(yè)機(jī)具為拖拉機(jī)，下地作業(yè)1次便能完成施肥、旋耕、播種。翻耕是將表土翻至耕作層的底層，同時將秸稈翻埋，再經(jīng)碎土后才能完成播種作業(yè)，犁旋一體機(jī)的出現(xiàn)雖減少了作業(yè)環(huán)節(jié)，但其動力消耗較大，且秸稈會對作業(yè)過程造成不利影響。免耕播種技術(shù)正逐步發(fā)展成熟，現(xiàn)已克服種子入土難等問題，可基本保證小麥的播種質(zhì)量；相關(guān)研究結(jié)果表明，免耕比翻耕更有利于表層土壤有機(jī)質(zhì)和全氮的積累、土壤容重的降低，且免耕、秸稈半量覆蓋還田與其他耕作措施相比均有明顯的增產(chǎn)效果[2-3]。

1材料與方法

目前，水稻種植區(qū)的秸稈還田主要以淺旋耕方式為主，免耕覆蓋、耕翻還田所占比例相對較小。針對小麥種植不同耕作方式、稻秸稈還田量，于江蘇省泰州市顧高鎮(zhèn)夏莊開展小區(qū)對比試驗(yàn)。

1.1試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)前已連續(xù)4年采取全幅旋耕的方式種植小麥；采取旱旋耕、放水泡田后直接使用機(jī)插秧的方式種植水稻。

試驗(yàn)共設(shè)6個處理，每個處理3次重復(fù)，小區(qū)長4 m、寬23 m，采用隨機(jī)區(qū)組排列。供試小麥品種為大華鎮(zhèn)麥168，千粒質(zhì)量為39.933 g。供試土壤為中性壤土，播種前采用環(huán)刀法測得0～20 cm土層的土壤容重為1.425 g/cm3。各試驗(yàn)處理（表1）的播種行距均為20 cm；帶狀旋耕全量還田（LRS）處理的單行條耕寬度為13～14 cm、未耕寬度為6～7 cm；免耕半量還田（NTHS）處理及免耕全量還田（NTS）處理的單行條耕寬度為5～6 cm、未耕寬度為14～15 cm，條耕設(shè)計深度為9 cm，實(shí)際耕深3～6 cm。

表1試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)處理秸稈還田量

（kg/hm2）耕深（cm）翻耕半量還田（THS）4 500翻耕15～18免耕半量還田（NTHS）4 500土壤無擾動翻耕全量還田（TS）9 000翻耕15～18免耕全量還田（NTS）9 000土壤無擾動帶狀旋耕全量還田（LRS）9 000帶狀旋耕8～12全幅旋耕全量還田（RS）9 000全幅旋耕8～12

1.2測定項目與方法

1.2.1作業(yè)效果觀察并記錄各處理小麥出苗早晚、幼苗長勢強(qiáng)弱、缺苗程度、地表秸稈覆蓋量、分布均勻度等情況，以此描述作業(yè)效果。

1.2.2覆土深度小麥返青起身后，表層土壤已被自身質(zhì)量沉積壓實(shí)，此時將其根系輕輕拔出，測量種子的埋土深度，每個小區(qū)測10個樣點(diǎn)（即每種處理測30個樣點(diǎn)）。

1.2.3苗密度于播種130 d后測量苗密度，每個小區(qū)選擇1個測量樣點(diǎn)，在1個播種幅寬（6行）中測量各行1 m長度內(nèi)的小麥株數(shù)（即每種處理測量18行），目測所有樣點(diǎn)是否無明顯缺苗現(xiàn)象。

1.2.4根系集中區(qū)深度分別于拔節(jié)期（2014年4月2日）、小麥灌漿期（2014年5月13日）2次測量根系集中區(qū)深度，每個小區(qū)選擇3個樣點(diǎn)。第1次測量將同樣株數(shù)（10株）的小麥取出，用水清洗后測量其根系長度，以10條根系以上（含10條）部分的根長作為根系集中區(qū)深度值。第2次測量以植株行中心為中間點(diǎn)，在垂直植株行的水平方向觀察 15 cm 寬度內(nèi)的根系數(shù)目，以15條根系以上（含15條）部分的根長作為根系集中區(qū)深度值，再分2次向前輕輕剝落2 cm土層，先后形成3個豎直面，以量取的最大值作為觀察值。

1.2.5產(chǎn)量在收割前每個小區(qū)隨機(jī)選取3個樣點(diǎn)，目測各樣點(diǎn)的小麥?zhǔn)欠窬鶆?。人工收割各采樣點(diǎn)1 m2面積內(nèi)的小麥，并分別進(jìn)行人工脫粒、除雜，晾曬2 d后稱其質(zhì)量。LRS、RS處理使用聯(lián)合收割機(jī)收割，晾曬后統(tǒng)一稱質(zhì)量，取平均值作為比較對象。

1.3數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理和分析，并繪制圖表；采用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2結(jié)果與分析

2.1作業(yè)效果比較分析

由播種30 d后田間的實(shí)際情況（圖1）可見，NTHS、NTS處理出苗較早，長勢良好，葉色濃綠，幼苗密度適當(dāng)，較早達(dá)到基本苗數(shù)，無明顯斷行現(xiàn)象。NTHS處理行間田面稻秸分布均勻，殘茬清晰可見，未發(fā)現(xiàn)雜草萌發(fā)；NTS處理稻秸及殘茬100%覆蓋于地表，平鋪厚度較深，無雜草萌發(fā)。LRS處理的地表秸稈量少于NTHS處理，且分布無序、不均勻，大部分摻雜于淺層土壤中，可發(fā)現(xiàn)少量雜草幼苗；RS處理出苗較晚，幼苗長勢不如LRS處理，且遲于LRS處理達(dá)到齊苗，地表有少量秸稈覆蓋，分布較雜亂，雜草滋生較多。THS處理與TS處理差異不大，出苗均相對較晚，幼苗長勢最弱，苗密度最小，地表秸稈量極少，未發(fā)現(xiàn)雜草萌發(fā)。

2.2耕作措施、秸稈對播種深度的影響

在稻秸稈全量還田時，小麥播種深度以全幅旋耕最大，以帶狀旋耕最??；翻耕田的播種深度值大于免耕田（表2）。播種深度在一定程度上受機(jī)器對土壤、秸稈擾動程度的影響，但影響不顯著，6種作業(yè)方式均能按照既定深度完成播種作業(yè)。

表2各處理的播種深度mm

耕作措施播種深度秸稈半量還田秸稈全量還田翻耕26.23±8.3225.87±9.68免耕23.53±8.9124.57±8.59帶狀旋耕—24.10±7.74全幅旋耕—26.43±8.44

利用Fisher提出的最小顯著差異（LSD）方法，對6個樣本間的平均值進(jìn)行多重比較，檢驗(yàn)其是否存在顯著性差異，其中顯著性水平α=0.05。

LSD=tα/2（n-k）MSE（1ni+1nj）。 （1）

式中，tα/2是自由度為（n-k）的t分布臨界值；ni、nj分別為第i、第j個樣本的容量。

經(jīng)計算得組內(nèi)均方MSE=74.573 18，再根據(jù)自由度（n-k）=180-6=174，查t分布表得tα/2（n-k）=t0.025（174）=196，由于樣本容量均為30，所以各LSD值均為3.09。

LSD=1.96×74.573 18×（130+130）=3.09。

不同處理的平均值之差最大值為2.90，均小于3.09，所各處理的播種深度間差異不顯著。

2.3耕作措施、秸稈對小麥田間密度及分蘗數(shù)的影響

土壤耕作的主要目的是通過調(diào)整耕作層和地表狀況，創(chuàng)造出適宜的土壤條件以保證作物種子的萌發(fā)和出苗，但是不同耕作模式對小麥田間密度影響較大。小麥苗密度受播種量、分蘗數(shù)的影響，所以以苗密度與播種量的比值作為小麥分蘗情況的評價指標(biāo)，同時可反映小麥種子的發(fā)芽情況及成活率。

不同處理對小麥苗密度、苗種比的影響差異顯著，各處理苗密度由大到小依次為NTS、NTHS、TS、RS、THS、LRS；各處理苗種比由大到小依次為NTS、NTHS、TS、LRS、RS、THS（表3）。可見，免耕、秸稈覆蓋還田更有利于小麥分蘗，翻耕、秸稈全量還田次之。受稻秸稈覆蓋的影響，小麥分蘗期免耕田的地表氣溫高于翻耕田，從而促進(jìn)小麥分蘗，增大小麥的苗密度。帶狀旋耕田與全幅旋耕田相比也呈現(xiàn)此特點(diǎn)，表明秸稈覆蓋有利于小麥分蘗。表3小麥田間密度參數(shù)

試驗(yàn)處理密度[株/（m·行）]中位數(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)差播種量

2.4耕作措施、秸稈對小麥根系生長的影響

在拔節(jié)期，THS、TS處理的根深值較大，表明土壤耕翻更有利于小麥苗期根系的生長；其次為免耕；旋耕田根系集中區(qū)深度值較小，這是由于旋耕方式使淺層土壤的草土比過高，不利于水分的保持及根系的生長。在灌漿期，免耕田小麥根系的長勢優(yōu)于翻耕田，且均比全幅旋耕田的根系長勢好，帶狀旋耕田已經(jīng)體現(xiàn)出少免耕田的優(yōu)勢，與全幅旋耕田相比優(yōu)勢明顯。同為翻耕或免耕時，秸稈全量還田的根系集中區(qū)深度值大于秸稈半量還田（表4）。

表4根長

試驗(yàn)處理根系集中區(qū)深度（cm）拔節(jié)期灌漿期THS12.9321.67NTHS11.9323.78TS13.5022.44NTS12.4024.44LRS11.3324.33RS11.5320.67

2.5耕作措施、秸稈對小麥產(chǎn)量的影響

LRS、RS處理是在小麥全部收割后統(tǒng)一測產(chǎn)的，其平均值為5 250 kg/hm2，與往年采用全幅旋耕方式播種的產(chǎn)量極為接近。另外4種處理的小麥產(chǎn)量存在一定差異，其中全量免耕覆蓋田（NTS）的產(chǎn)量最低，僅為6 924.8 kg/hm2。THS、TS處理相比較，即同為耕翻還田時，稻秸稈半量還田比全量還田增產(chǎn)242.5 kg/hm2；NTHS、NTS處理相比較，即同為免耕覆蓋時，稻秸稈半量還田比全量還田增產(chǎn)359.7 kg/hm2；THS、NTHS處理相比較，即同為半量還田時，耕翻還田比免耕覆蓋還田增產(chǎn)162.8 kg/hm2；TS、NTS處理相比較，即同為全量還田時，耕翻還田比免耕覆蓋還田增產(chǎn)280 kg/hm2（圖2）。

以顯著性水平α為0.05對各處理的產(chǎn)量值進(jìn)行多重比較，最小顯著差值為1 620 kg/hm2，即圖2中4種不同處理產(chǎn)量之間的差異均未達(dá)顯著水平，但與LRS、RS處理的產(chǎn)量相比，各自之間的差異均達(dá)顯著水平，這與梁淑敏等在成都平原對小麥產(chǎn)量的研究結(jié)果[4]不完全相同。

秸稈還田量及耕作方式的不同可直接影響小麥產(chǎn)量。在本試驗(yàn)中，稻秸稈半量還田、翻耕作業(yè)是最有利于小麥增產(chǎn)的影響因子。周江明等研究證明，早稻秸稈半量（3 000 kg/hm2）還田比晚稻更有利于產(chǎn)量的增加[5]。與翻耕作業(yè)、秸稈半量還田相比，免耕作業(yè)、秸稈全量還田雖略有減產(chǎn)，但與全幅旋耕作業(yè)相比，其增產(chǎn)幅度仍然明顯。

2.6因子交互作用分析

除了考慮耕作措施、秸稈對試驗(yàn)指標(biāo)的影響，還應(yīng)對兩者之間的聯(lián)合搭配作用，即交互作用進(jìn)行分析。不同試驗(yàn)指標(biāo)受交互作用影響的程度不同，有的甚至可忽略不計。耕作措施、秸稈2個因子的互作效應(yīng)對小麥田間密度、根深、產(chǎn)量的影響見圖3。交互作用對田間密度和產(chǎn)量有著明顯影響，對各時期根深值的影響則不明顯；因此，在分析耕作措施、秸稈對田間密度、產(chǎn)量的影響時，應(yīng)將二者的交互作用考慮在內(nèi)；而在分析其對根系的影響時，可將交互作用忽略不計。

采用免耕方式時，秸稈還田量對苗密度的影響并不明顯；而采用翻耕方式時，苗密度隨秸稈還田量的增加而顯著增大。采用翻耕方式時，秸稈全量還田的產(chǎn)量低于半量還田；而采用免耕方式時，隨著秸稈還田量的增加，產(chǎn)量下降更為明顯。

2.7相關(guān)性分析

經(jīng)皮爾遜相關(guān)性檢驗(yàn)結(jié)果可知，苗密度與播種量的相關(guān)系數(shù)為0.831 07，而苗密度與苗種比的相關(guān)系數(shù)為0.932 58，表明播種量在一定范圍內(nèi)變化時，小麥分蘗數(shù)對苗密度的影響更顯著。苗密度與播種深度在播深區(qū)間內(nèi)呈負(fù)相關(guān)， 相關(guān)系數(shù)為-0.436 23；苗密度與秸稈還田量呈一定正相關(guān)，即耕作方式相同時，秸稈全量還田比半量還田的苗密度值大。在拔節(jié)期，THS、TS處理的根深最大，與播種深度呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.415 1。

3結(jié)論與討論

當(dāng)?shù)販貪櫟臍夂?、豐富的水資源為種子發(fā)芽提供了得天獨(dú)厚的環(huán)境條件，但從小麥苗期至拔節(jié)期的一段時間內(nèi)，土壤耕作的質(zhì)量可直接影響作物的生長。與淺旋耕種植的小麥相比，免耕、翻耕種植的小麥在生長前期已凸顯優(yōu)勢。

免耕田為保證基本苗數(shù)量，常增大播種量。事實(shí)上，播種后及時灌水便可保證小麥種子的發(fā)芽和出苗，甚至由于春冬季節(jié)秸稈覆蓋的增溫作用可促進(jìn)小麥分蘗，可以適當(dāng)減少用種量。與翻耕田相比，免耕田灌漿期的根深優(yōu)勢并未促成產(chǎn)量優(yōu)勢，原因是該種植季雨水及灌溉水充足，水分不是限制小麥增產(chǎn)的因素。目前，實(shí)際生產(chǎn)中比例較大的是旋耕作業(yè)，應(yīng)適當(dāng)改變耕作方式以突破產(chǎn)量限制。在實(shí)施免耕處理前，最好對田塊進(jìn)行深松或深翻處理，不宜選擇長期進(jìn)行淺旋耕的田塊進(jìn)行免耕種植。保護(hù)性耕作的優(yōu)勢在于其長期效應(yīng)，但短期內(nèi)的試驗(yàn)也已證明，在管理得當(dāng)?shù)那疤嵯?，?shí)施保護(hù)性耕作第1年內(nèi)不會造成減產(chǎn)，且比常規(guī)的淺旋耕作具有增產(chǎn)優(yōu)勢。與傳統(tǒng)的鏵式犁耕翻作業(yè)相比，雖然短期內(nèi)的產(chǎn)量略有下降，但卻減少了勞動力、機(jī)械設(shè)備、能源的投入。

鑒于時間、試驗(yàn)場地等條件的限制，試驗(yàn)中尚存在不完善之處：（1）試驗(yàn)條件的一致性。試驗(yàn)缺少帶狀旋耕、全幅旋耕條件下稻秸稈半量還田的處理，各處理的播種量應(yīng)當(dāng)相同，LRS、RS處理的產(chǎn)量測試應(yīng)當(dāng)與其他處理采用相同方法。（2）小麥田間密度構(gòu)成因素的不確定性。應(yīng)在小麥出苗1周內(nèi)、分蘗結(jié)束后、小麥灌漿前3個時期分別記錄小麥的田間密度。（3）產(chǎn)量構(gòu)成因素的不確定性。在收割前，應(yīng)測量小麥的穗密度、每穗結(jié)實(shí)粒數(shù)、千粒質(zhì)量等產(chǎn)量構(gòu)成因子。試驗(yàn)中存在諸多不足之處，有待在今后的研究中加以改進(jìn)和完善。

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