小麥/玉米輪作旱地長期輪耕的保墑增產(chǎn)效應(yīng)

張玉嬌，王 浩，王淑蘭，王 瑞，李 軍，王小利

（西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，楊凌 712100）

0 引 言

黃土旱塬是指位于黃土高原中南部半濕潤易旱和偏旱氣候區(qū)的陜西渭北旱塬、甘肅隴東旱塬等黃土臺(tái)塬區(qū)和殘塬溝壑區(qū)，塬面地勢比較平坦，是黃土高原冬小麥和春玉米傳統(tǒng)生產(chǎn)基地，素有“旱塬糧倉”之稱[1]。但該地區(qū)水資源缺乏，氣候干燥，地形和土壤性質(zhì)復(fù)雜，水分是植被恢復(fù)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要限制因子。該地區(qū)盛行的“冬小麥→春玉米”輪作制，在作物收獲后多部分采用翻耕和耙耱結(jié)合的農(nóng)田耕作法，在輪作體制休閑期進(jìn)行翻耕耕作，促使土壤的熟化作用增強(qiáng)，土壤土層水分蒸發(fā)散失，土壤蓄水保墑能力差[2-6]，嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)囟←満痛河衩椎母咝a(chǎn)[7]。但該地區(qū)廣闊的黃土臺(tái)塬，土層深厚，土壤結(jié)構(gòu)疏松，滲透能力強(qiáng)，蓄水性好，據(jù)測定2 m深的土層可蓄存500～600 mm的水分，即可把全年的降雨全部蓄存起來，這是黃土旱塬高效利用將水資源的有利條件[5]。因此，如何充分利用有限的降水，增加土壤的入滲能力，減少土壤水分的無效蒸發(fā)，增加農(nóng)田的蓄水保墑能力和提高水分利用效率是黃土旱塬旱作農(nóng)業(yè)高效和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

以作物休閑期秸稈覆蓋免耕和深松為主的保護(hù)性耕作技術(shù)，能有效減少耕層土壤擾動(dòng)量，增加地表覆蓋物和土壤有機(jī)質(zhì)含量[8-9]，促進(jìn)自然降水多蓄少耗，提高作物產(chǎn)量與質(zhì)量，同時(shí)能減輕水土流失威脅，降低風(fēng)蝕揚(yáng)塵危害，維護(hù)和改善耕地質(zhì)量，是黃土旱塬旱作農(nóng)田蓄水保墑、培肥地力和增產(chǎn)節(jié)本的重要技術(shù)措施之一[10-11]。然而，近年來，眾多研究發(fā)現(xiàn)，長期采用單一的保護(hù)性耕作方式不僅不能促進(jìn)作物增產(chǎn)，反而會(huì)對(duì)土壤和生態(tài)環(huán)境帶來一些不利影響。如長期翻耕土壤失墑大，形成犁底層，影響土壤蓄水能力和作物根系生長發(fā)育；長期采用少、免耕技術(shù)，會(huì)造成表層土壤體積質(zhì)量增加、犁底層上移、耕層變淺、結(jié)構(gòu)性差、產(chǎn)量降低等問題，不利于作物的生長發(fā)育[12]。土壤輪耕（Rotational tillage）技術(shù)通過合理配置土壤耕作技術(shù)措施，將翻、旋、免等土壤耕作措施進(jìn)行合理的組合與配置，對(duì)于減少長期單一耕作缺點(diǎn)具有重要的作用[12-13]。侯賢清等[13]和李娟等[14]在黃土旱塬的輪耕試驗(yàn)表明，不同年限的免耕與深松輪換耕作模式均能顯著改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤蓄水量，促進(jìn)作物增產(chǎn)。深松和免耕耕作技術(shù)均是秸稈和殘茬覆蓋地表，能減少降雨產(chǎn)生的地表徑流量，且深松能夠打破犁底層，促進(jìn)自然降雨的入滲和土壤水分貯蓄，有利于作物生長和根系下扎，提高了作物對(duì)土壤水分和養(yǎng)分利用率[6,9,12]。不同耕作措施的組合與輪換多種多樣，且土壤輪耕周期較長。但受大田試驗(yàn)技術(shù)條件和試驗(yàn)周期過長等因素的限制，目前，對(duì)土壤輪耕的相關(guān)報(bào)道均多集中于短期試驗(yàn)研究（2～5 a），且重心多集中于免耕和深松的土壤輪耕模式，而相對(duì)其他輪耕模式和中長期定位試驗(yàn)研究較少。對(duì)旱作田保護(hù)性耕作輪耕效應(yīng)和模式缺乏深入系統(tǒng)研究，表明以土壤耕作、水肥利用與作物生長關(guān)系為核心的保護(hù)性耕作理論與模式研究亟待深入和強(qiáng)化。本研究依托在黃土旱塬小麥/玉米輪作田連續(xù)10 a定位試驗(yàn)，研究了不同輪耕模式小麥/玉米輪作田的產(chǎn)量效應(yīng)、土壤水分變化動(dòng)態(tài)及土壤蓄水效應(yīng)，為進(jìn)一步探索適宜的旱地作物生產(chǎn)保水蓄水及作物增產(chǎn)的輪耕模式提供理論依據(jù)。

1 材料方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2007－2017年在陜西省合陽縣甘井鎮(zhèn)西北農(nóng)林科技大學(xué)試驗(yàn)站（海拔 877 m，35°19′N,106°4′E）進(jìn)行。該地區(qū)屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，氣溫及降水年較差和日較差都較大，多年平均氣溫在9～13.3℃之間，試驗(yàn)期間年降水量波動(dòng)范圍為349.9～710.5 mm，平均年降雨量為529.6 mm（2007－2017年）。每年降雨主要集中在7、8和9月（圖1），占全年降雨量的42.6%～77.5%，是典型的半濕潤易旱地區(qū)[15]。該地區(qū)農(nóng)田代表性土壤為黑壚土，土壤質(zhì)地疏松深厚，試驗(yàn)前土壤容重為1.42g/cm3，田間持水量25.2%。2007年試驗(yàn)前土壤理化性質(zhì)見表1。

圖1 合陽試驗(yàn)點(diǎn)2007－2016年月降雨量Fig.1 Monthly rainfall during 2007－2016 at Heyang Station

2007年試驗(yàn)開始前，試驗(yàn)地連年種植春玉米，作物收獲后秸稈焚燒并進(jìn)行翻耕。本試驗(yàn)在冬小麥 →春玉米輪作條件下，每年作物收獲后秸稈粉碎還田，并立即實(shí)施3種耕作處理：①免耕處理（NT:no tillage）：不采取任何土壤耕作措施，休閑期秸稈覆蓋地表；②深松處理（ST:subsoiling）：每間隔60 cm寬度行間深松30～35 cm，休閑期秸稈覆蓋地表；③翻耕處理（CT:conventional tillage）：土壤全面翻耕20～25 cm，將秸稈翻入耕層土壤。除休閑期噴灑一次除草劑，播種前對(duì)土壤沒有任何擾動(dòng)。本研究以連續(xù)翻耕處理(CT)為對(duì)照，3種耕作處理組成3種不同的隔年輪耕模式：免耕/深松(NS)、深松/翻耕(SC)和翻耕/免耕(CN)輪耕模式。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積為112.5 m2（22.5 m×5 m）。在2007－2017年試驗(yàn)期間共完成5個(gè)輪耕周期，具體的土壤耕作情況見表2。

表1 2007年試驗(yàn)前土壤理化性質(zhì)Table 1 Basic physical and chemical properties of soil in 2007

表2 不同處理2007－2017年小麥-玉米輪作田耕作概況Table 2 Tillage details in winter wheat-spring maize field during 2007－2017

表3 2007－2017年小麥/玉米輪作田作物種植情況Table 3 Planting details in winter wheat-spring maize field during 2007－2017

本試驗(yàn)中，冬小麥在9月底播種，春玉米在4月底播種，播量分別為150和75 kg/hm2。冬小麥行距20 cm，春玉米行距60 cm，種植密度為67500株/hm2。在播種前人工撒施化肥，施肥量為N 150 kg/hm2，P2O5120 kg/hm2，K2O 90 kg/hm2，其中氮磷鉀肥分別為尿素、磷酸二銨和硫酸鉀。2007－2017年具體作物種植情況見表3。

1.2 田間取樣及計(jì)算方法

1.2.1 土壤容重

在冬小麥?zhǔn)斋@后，即每個(gè)輪耕周期完成后，采用環(huán)刀法測定小麥/玉米輪作田土壤容重。每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選3個(gè)取樣點(diǎn)，取樣深度為0～60 cm耕層，每個(gè)取樣點(diǎn)分3個(gè)土層取樣，每20 cm土層深度取一次樣，分別為0～20、20～40和40～60 cm。取樣環(huán)刀高5 cm，直徑為5.04 cm，容積為100 cm3。

式中，D為土壤容重，g/cm3；WS為環(huán)刀及土壤干質(zhì)量，g；W為環(huán)刀質(zhì)量，g；V為環(huán)刀容積，cm3。

1.2.2 土壤水分

土壤含水量測量采用土鉆取樣和烘箱烘干法。在作物生長的每個(gè)時(shí)期及休閑期用2 m土鉆取樣測定0～2 m土層土壤水分含量。每20 cm取一層土樣，共10層。樣品放入鋁盒中稱質(zhì)量，烘箱105℃烘8h，并稱干質(zhì)量，計(jì)算土壤含水量。利用測定的土壤容重計(jì)算土壤蓄水量。

土壤含水量Wi（%）=（濕土質(zhì)量-干土質(zhì)量）/干土質(zhì)量×100%；

式中Wi代表第i層土壤含水量，%；SWS為0～2 m土層土壤蓄水量，mm；Di為第i層土壤容重，g/cm3；Hi為第i層土層厚度，cm；ET為作物生育期耗水量，mm；P為作物生育時(shí)期降雨量，mm；SWS1為作物播種時(shí)0～2 m土壤蓄水量；SWS2為作物收獲時(shí)0～2 m土壤蓄水量；WUE為作物水分利用效率，kg/(hm2·mm)；Y為作物產(chǎn)量，kg/hm2。

1.2.3產(chǎn)量

冬小麥產(chǎn)量于各小區(qū)隨機(jī)選取3個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)取3 m2；春玉米產(chǎn)量于各小區(qū)隨機(jī)選取3個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)取9 m2。樣品經(jīng)過人工脫粒，自然風(fēng)干后計(jì)算產(chǎn)量。

1.3 統(tǒng)計(jì)方法及數(shù)據(jù)分析

本文采用Excel 2007軟件計(jì)算數(shù)據(jù)，采用SPSS17.0軟件進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（LSD法）和相關(guān)性分析，采用Origin 2015作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同輪耕處理土壤容重變化

土壤容重是反映土壤結(jié)構(gòu)、透氣性、透水性能以及保水能力的主要物理指標(biāo)。在試驗(yàn)初期，由于該地區(qū)長期實(shí)施翻耕，在20～40 cm形成犁底層，土壤容重較大（表4）。經(jīng)過一個(gè)輪耕周期，耕作處理間0～60 cm土壤容重?zé)o顯著差異；隨著試驗(yàn)時(shí)間的延長，耕作處理間的差異顯著。

經(jīng)過5個(gè)輪耕周期后，各耕作處理表層（0～20 cm）土壤容重相較于試驗(yàn)初期明顯下降；NS、SC、CN輪耕和CT處理表層容重分別較試驗(yàn)前降低7.5%、6.7%、4.8%和5.2%，以NS輪耕處理表層容重最低，為1.24 g/cm3。而土壤深層容重（20～60 cm）則與表層土壤容重表現(xiàn)不同，其中CT處理20～60 cm土壤容重隨試驗(yàn)時(shí)間的延長逐漸增大。在20～40 cm土層，長期翻耕形成犁底層，土壤容重較試驗(yàn)前2007年升高3.7%，而NS、SC和CN輪耕較試驗(yàn)前分別降低4.1%、2.7%和11%，以CN輪耕處理容重較低，為1.32 g/cm3；耕作處理間差異隨著試驗(yàn)時(shí)間的延長逐漸增大（P<0.05），經(jīng)過5個(gè)輪耕周期后，以CN輪耕較低，比CT處理容重低14.2%。在40～60 cm土層，各輪耕處理土壤容重均隨著試驗(yàn)時(shí)間延長有所降低，NS、SC和CN輪耕分別較試驗(yàn)前降低6.9%、2.8%和9.3%，而CT處理則較試驗(yàn)前增加1.4%；耕作處理間差異隨試驗(yàn)時(shí)間延長增大，經(jīng)過5個(gè)輪耕周期，以CN輪耕處理容重最低為1.31 g/cm3，較CT處理低10.5%。

表4 2007－2016年小麥/玉米輪作田土壤容重變化Table 4 Soil bulk density in winter wheat-spring maize field during 2007－2016

2.2 不同輪耕處理休閑期農(nóng)田土壤蓄水效應(yīng)

2.2.1 土壤蓄水量

休閑期輪耕能有效提高農(nóng)田土壤蓄水量（圖2a）。在2007－2017年試驗(yàn)期間，共有5個(gè)休閑期。不同耕作處理休閑期0～2 m土層平均土壤蓄水量表現(xiàn)為CN(385.8 mm)>NS(380.9 mm)>SC(369.0 mm)>CT(360.7 mm)，輪耕處理土壤蓄水量均高于CT處理。在休閑期2008－2009年，NS與CN輪耕處理蓄水量顯著高于對(duì)照翻耕處理，分別提高了4.7%和7.7%，而SC輪耕處理含水量則較翻耕低4.5%。在2010－2011年，NS與CN輪耕處理蓄水量顯著高于對(duì)照翻耕處理，分別提高了7.4%和2.6%，而SC輪耕處理含水量則較CT低1.3%。而在2012－2013年度，休閑期降雨量較少，耕作處理間沒有顯著差異（P>0.05）。在2014－2015年度，NS、SC與CN輪耕處理土壤蓄水量分別較翻耕處理提高11.0%、10.9%和13.7%。在2016－2017年度，NS、SC與CN輪耕處理分別較翻耕處理提高2.7%、3.4%和8.0%。在不同休閑年度，以CN輪耕模式蓄水效果較好。

圖2 2007－2017年不同輪耕處理休閑年度和休閑時(shí)期土壤蓄水量變化Fig.2 Soil water storage in different fallow years and periods during 2007－2017 under different tillage rotations

冬小麥→春玉米一年一熟制輪作田整個(gè)休閑期從當(dāng)年冬小麥?zhǔn)斋@的6月中旬至下年春玉米播種的4月中下旬，長達(dá)10個(gè)月，2007－2017年試驗(yàn)期間休閑期平均土壤蓄水量變化動(dòng)態(tài)如圖2b所示。在整個(gè)休閑期各輪耕處理土壤蓄水量差異顯著（P<0.05）；在雨水充足的夏季（7、8、9月），土壤含水量持續(xù)上升；而在降雨較少的冬季及次年春季，土壤含水量則逐漸減少。在休閑初期（7月），NS（367.6 mm）輪耕模式蓄水效果較好，較CT（354.2 mm）高3.8%；到休閑中期（9月），各輪耕處理的蓄水量均高于連續(xù)翻耕處理，NS、SC和CN分別較CT蓄水量高32.2、20.1和24.0 mm；而在休閑中后期（11月），SC輪耕處理蓄水效果下降，NS和CN輪耕模式蓄水效果較好；到休閑末期，CN和NS輪耕處理的蓄水效果顯著高于SC和CT處理，CN輪耕較CT高17.7 mm。在整個(gè)休閑時(shí)期CN輪耕處理的蓄水效果較好。

2.2.2 土壤剖面含水量

圖3為休閑期不同輪耕處理土壤剖面含水量動(dòng)態(tài)變化，休閑期土壤含水量受降水影響較大，不同年度差異較大，但均在40～60 cm土層土壤含水量一直保持較高水平。

圖3 不同輪耕處理休閑期土壤剖面含水量Fig.3 Soil water content in fallow period under different tillage rotations

在2008－2009年度，休閑期降雨相對(duì)較少，其土壤含水量相對(duì)較低，土壤含水量范圍為10.95%～16.03%；處理間土壤表層水分差異僅在20～40 cm處達(dá)到顯著差異（P<0.05），且以CT處理土壤含水量較高；而土壤深層，特別是120～200 cm，耕作處理間水分差異顯著，NS與CN處理土壤含水量顯著高于SC和CT。在2010－2011年度，土壤含水量范圍為11.73%～17.87%；處理間土壤表層水分差異僅在20～40 cm處達(dá)到顯著差異（P<0.05），且以NS處理土壤含水量較高；而土壤深層，特別是100～200 cm，耕作處理間土壤含水量差異顯著，輪耕處理高于連續(xù)翻耕處理。在2012－2013年度，土壤含水量波動(dòng)范圍為11.15%～18.61%；各土層耕作處理間土壤含水量差異顯著，CN處理土壤含水量顯著高于CT。在2014－2015年度，休閑期降雨相對(duì)較多，其土壤含水量相對(duì)較高，土壤含水量波動(dòng)范圍為16.13%～19.90%；耕作處理間土壤含水量的顯著差異僅出現(xiàn)在20～40 cm和120～140 cm土層。在2016－2017年，休閑期降雨相對(duì)較少，其土壤含水量相對(duì)較低，土壤含水量范圍為11.05%～18.55%；耕作處理間土壤含水量差異顯著，CN處理土壤含水量顯著高于其他耕作處理。在整個(gè)試驗(yàn)進(jìn)程中，CN處理蓄水效果和土壤含水量均高于其他耕作處理。

2.3 不同輪耕處理作物生育期土壤水分效應(yīng)

2.3.1 作物生育期多年平均土壤蓄水量變化

作物生育期水分的動(dòng)態(tài)變化顯著影響作物產(chǎn)量。在冬小麥生育期，0～200 cm土壤蓄水量呈顯著下降趨勢（圖4a）。在整個(gè)小麥生育期，均以NS和CN輪耕處理土壤蓄水量較高。在播種期、苗期、拔節(jié)期和抽穗期，不同輪耕處理間土壤蓄水量差異顯著（P<0.05）；但經(jīng)過小麥抽穗期和灌漿期的急劇耗水，灌漿期和收獲期，輪耕處理間土壤蓄水量差異不顯著。在整個(gè)冬小麥生育期，NS、SC、CN和CT處理0～200 cm土壤蓄水量分別降低157.0、149.6、160.7和140.6 mm，以CN輪耕處理土壤水分消耗量較高。

圖4 不同輪耕處理冬小麥和春玉米生育期土壤蓄水量變化Fig.4 Soil water storage of winter wheat and spring maize under different tillage rotations

而在春玉米生育期，0～200 cm土壤蓄水量呈現(xiàn)先升高后急劇降低，到收獲期又急劇升高的趨勢（圖-4b）。從播種至拔節(jié)期，不同輪耕處理均以CN輪耕處理土壤蓄水量較高，且耕作處理間差異顯著（P<0.05）。抽雄和灌漿期，玉米生長速度較快，不同輪耕處理土壤蓄水量均顯著降低，其中以CN處理降幅較大；在灌漿期，輪耕處理間土壤蓄水量差異顯著（P<0.05），以CN輪耕較低，CT處理較高。在玉米收獲期，作物水分需求量較小且降雨較多，土壤水分得到恢復(fù)；輪耕處理間差異顯著（P<0.05），以NS輪耕處理土壤蓄水量較高。在整個(gè)春玉米生育期，NS、SC、CN和CT處理0～200 cm土壤蓄水量分別降低-16.4、3.3、10.6和 8.0 mm。

2.3.2 作物生育期多年土壤剖面平均含水量變化

在整個(gè)冬小麥生育期，各土層的土壤含水量隨著冬小麥的生長逐漸降低（圖5）。在冬小麥播種時(shí)期，土壤含水量較高，且在20～60 cm和100～200 cm土層耕作處理間差異顯著，其范圍為14.17%～18.31%。在苗期，土壤含水量為13.01%～18.06%；不同輪耕處理間在20～40和120～160 cm土層顯著差異。在拔節(jié)期，土壤含水量范圍為12.47%～17.00%；輪耕處理間在80～100和140～180 cm土層差異顯著。在抽穗期，土壤含水量范圍為10.87%～15.88%；在0～20、60～100和140～200 cm土層處理間差異顯著。在小麥灌漿期，作物生長耗水量較大，土壤含水量急劇下降，其范圍為9.27%～13.47%；耕作處理間顯著差異表現(xiàn)在20～40和160～200 cm土層。在收獲期，土壤含水量為8.32%～12.83%；土壤表層0～80 cm以CT處理土壤含水量較高，各輪耕處理土壤深層100～200 cm水分較高；耕作處理間顯著差異出現(xiàn)在0～60和140～160 cm土層。在冬小麥生育期，0～100 cm土層土壤水分受降雨影響較大，隨降雨量和作物生長而波動(dòng)；而1～2 m土層土壤含水量變化較為穩(wěn)定，隨著土層的加深，土壤含水量逐漸增加。在整個(gè)冬小麥生育期，NS和CN輪耕土壤深層水分（1～2 m）優(yōu)于SC和CT處理。

圖5 不同輪耕處理冬小麥各生育期土壤剖面含水量Fig.5 Soil water content in winter wheat growth periods under different tillage rotation treatments

在整個(gè)春玉米生育期，各時(shí)期土壤含水量波動(dòng)較小，僅在玉米灌漿期，土壤含水量顯著降低，其他時(shí)期土壤含水量均保持基本穩(wěn)定（圖6）。在春玉米播種時(shí)期，土壤含水率波動(dòng)范圍為13.16%～17.34%；耕作處理間存在顯著差異，主要表現(xiàn)在土壤深層120～200 cm；在20～40 cm和60～80 cm土層，耕作處理間也有顯著差異。在苗期，土壤含水量相對(duì)于播種時(shí)期有一定的提高，其波動(dòng)范圍為14.57%～18.33%；耕作處理間的顯著差異主要表現(xiàn)在表層0～40 cm和深層100～200 cm土層，且土壤深層耕作處理間差異較大。在拔節(jié)期，土壤含水量波動(dòng)范圍為13.16%～17.41%，耕作處理間的顯著差異僅表現(xiàn)在土壤深層140～180 cm。到抽雄期，玉米生長較快，耕作處理間深層160～200 cm土層水分差異顯著，土壤含水量波動(dòng)范圍為11.7%～16.10%。灌漿時(shí)期是玉米生長的關(guān)鍵時(shí)期，土壤水分消耗量大，各土層土壤含水量均急劇下降，以表層土壤水分消耗量較大，隨土層加深而逐漸減少；其土壤含水率波動(dòng)范圍為9.64%～15.32%；耕作處理間40～120 cm土層土壤含水量差異顯著，土壤深層水分差異不顯著。在春玉米收獲期，作物生長基本停滯，且降雨較多，土壤水分得到一定的補(bǔ)充和恢復(fù)；土壤含水率相較于灌漿期顯著增加，其波動(dòng)范圍為12.27%～18.11%；耕作處理間土壤含水量差異顯著，主要表現(xiàn)在土壤深層100～200 cm，土壤表層40～60 cm土層也存在顯著差異。在整個(gè)春玉米生育期，除玉米灌漿期，NS和CN輪耕處理土壤水分均優(yōu)于SC和CT處理，以CN輪耕土壤含水量最高。

2.4 不同輪耕處理作物生育期耗水量

作物生育期耗水為作物生長提供充足的水分，保證作物生長。作物生育期耗水量與作物生長季土壤蓄水量、土壤作物生育期多年降雨量多少及分布顯著相關(guān)。各處理冬小麥生育期平均耗水量無顯著差異（P>0.05），表現(xiàn)為CT（380.7 mm）>NS（368.3 mm）>CN（364.3 mm）>SC（364.2 mm）；在試驗(yàn)初期，CN輪耕處理耗水量顯著低于其他耕作處理（圖7a）；而在2010年小麥生產(chǎn)季，CT處理耗水量顯著高于輪耕處理（NS、SC和CN）；在2012和2014年小麥生產(chǎn)季，耕作處理間耗水量無顯著差異；而在2016年小麥生產(chǎn)季，NS和CN輪耕處理耗水量顯著高于SC和CT處理。而2007－2017年春玉米生育期平均耗水量表現(xiàn)為SC（371.6 mm）>CT（368.5 mm）>CN（368.2 mm）>NS（358.1 mm），各輪耕處理間亦無顯著差異（圖7b）。在2009年玉米生產(chǎn)年度，CN輪耕處理耗水量顯著低于其他耕作處理；在2011玉米生產(chǎn)年度，各處理生育期耗水量無顯著差異；在2013年，SC和CN輪耕處理耗水量顯著高于NS和CT處理；而在2015年，耕作處理間差異顯著，SC輪耕和CT處理玉米生育期耗水量顯著高于CN和NS輪耕處理；在2017年，CN輪耕處理耗水量顯著高于其他處理。

圖6 不同輪耕處理春玉米各生育期土壤剖面含水量Fig.6 Soil water content in spring maize growth periods under different tillage rotation treatments

2.5 不同輪耕處理產(chǎn)量和水分利用效率的變化

在輪耕第一周期（2008和2009年），各耕作處理間產(chǎn)量沒有顯著差異（表5）；隨著試驗(yàn)時(shí)間的延長，輪耕第二周期，耕作處理間產(chǎn)量出現(xiàn)顯著差異（P<0.05）。在2010、2014和2016年冬小麥生產(chǎn)年度，各輪耕處理的產(chǎn)量均顯著高于對(duì)照連續(xù)翻耕處理，其中以CN輪耕處理增產(chǎn)效應(yīng)較好，分別較CT增產(chǎn)14.1%、8.8%和13.2%；而在2012年冬小麥生產(chǎn)季，則以SC輪耕處理產(chǎn)量較高，比CT高13.1%。在冬小麥生產(chǎn)季，不同輪耕處理冬小麥平均產(chǎn)量表現(xiàn)為SC、CN和NS處理間無顯著差異，但均顯著大于CT，較CT分別高7.4%、7.2%和5.4%。在2011年春玉米生產(chǎn)年度，SC輪耕處理增產(chǎn)效果顯著，比CT增產(chǎn)19%；而在2013和2015年，耕作處理間產(chǎn)量無顯著差異；在2017年，玉米生育關(guān)鍵時(shí)期遭遇嚴(yán)重干旱，產(chǎn)量較低，CN輪耕處理產(chǎn)量顯著高于其他耕作處理，分別比NS、SC輪耕和CT處理高196%、267%和98.8%。2007－2017年春玉米生產(chǎn)季，平均產(chǎn)量表現(xiàn)為CN>NS>>SC；其中以CN輪耕處理產(chǎn)量較高，較CT高6.7%。在10 a的輪作試驗(yàn)中，CN輪耕處理均表現(xiàn)出較好的小麥和玉米增產(chǎn)效應(yīng)。

圖7 不同輪耕處理冬小麥和春玉米生育期耗水量Fig.7 Water consumption during winter wheat and spring maize growth season under different tillage rotations

在冬小麥生產(chǎn)季，冬小麥平均WUE表現(xiàn)為CN>SC>NS>CT；輪耕處理WUE均顯著高于CT處理（P<0.05），SC、CN和NS輪耕分別較CT高13.1%、12.4%和10.4%，其中CN處理平均WUE為15.5kg/(hm2·mm)（表5）。在2008年冬小麥生產(chǎn)年度，CN輪耕處理WUE顯著高于其他耕作處理，比CT高17.5%；在2010年，NS輪耕處理WUE顯著高于CT處理，較CT高31.3%；在2012和2014年，耕作處理間WUE無顯著差異；在2016年，SC輪耕處理WUE顯著高于其他耕作處理，比CT高11.2%。而春玉米生產(chǎn)季，春玉米平均WUE表現(xiàn)為CN>NS>CT>SC；CN和NS輪耕處理WUE顯著高于CT（P<0.05），以CN輪耕WUE較高，較CT高7.8%。在2009和2017年春玉米生產(chǎn)年度，CN輪耕處理WUE顯著高于其他耕作處理，分別比CT高13.9%和81%；而在2011年春玉米生產(chǎn)年度，則以SC輪耕處理WUE較高，比CT處理高18.2%；在2013和2015年春玉米生產(chǎn)年度，以NS輪耕處理WUE較高，分別較CT處理高36.1%和8.9%。10年試驗(yàn)中，CN輪耕處理冬小麥和春玉米WUE均高于其他耕作處理。

表5 不同輪耕模式作物產(chǎn)量與水分利用效率Table 5 Grain yield and water use efficiency under different tillage rotation treatments

2.6 不同輪耕處理經(jīng)濟(jì)效益變化

在2007－2017年試驗(yàn)期間，小麥/玉米輪作田投入、收益及經(jīng)濟(jì)收益如表6所示。由于玉米產(chǎn)量較高，其經(jīng)濟(jì)效益也較高。在四種耕作方式中，SC輪耕模式投入較大，CT次之，NS和CN輪耕投入較低。在試驗(yàn)2017年，由于春玉米生長關(guān)鍵時(shí)期遭遇嚴(yán)重干旱，產(chǎn)量較低，NS、SC輪耕和CT處理經(jīng)濟(jì)收益為負(fù)收入，但CN輪耕處理經(jīng)濟(jì)收益為正收益，為1554元/hm2，且顯著高于其他耕作處理（P<0.05）；SC和NS無顯著差異。長期試驗(yàn)結(jié)果表明，CN輪耕處理平均收益較高，為12561元/hm2，其經(jīng)濟(jì)投入也較低，經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)于其他耕作處理；CT處理收益最低，為11 789元/hm2。長期試驗(yàn)結(jié)果顯示，CN輪耕平均經(jīng)濟(jì)效益較高為6254元/hm2，比傳統(tǒng)CT處理高21.6%。

表6 不同輪耕處理的經(jīng)濟(jì)效益Table 6 Economic profits under different tillage rotations

3 討論

土壤容重隨著土層加深而逐漸增大[16]，但在本研究中，試驗(yàn)前長期翻耕形成深厚的犁底層，導(dǎo)致20～40 cm土層土壤容重大于40～60 cm，這與前人結(jié)論不同。不同耕作措施均能通過機(jī)械對(duì)土壤土壤物理性狀產(chǎn)生直接作用[17]，合理的耕作措施對(duì)農(nóng)田土壤結(jié)構(gòu)的改善起到促進(jìn)作用，有效減少農(nóng)田風(fēng)蝕水蝕；而不合理的耕作措施則引起土壤地力衰退，導(dǎo)致土壤肥力衰竭，甚至?xí)斐蓢?yán)重的水土流失[18-20]。本研究長期輪耕定位試驗(yàn)結(jié)果表明，相較于CT處理，不同輪耕處理（NS、SC和CN）均能夠有效改善土壤結(jié)構(gòu)，降低土壤容重。深松能疏松土壤，緩解連續(xù)免耕造成的土壤緊實(shí)，打破連續(xù)翻耕形成的犁底層[16]，免耕對(duì)土壤的擾動(dòng)量較小，能促進(jìn)土壤中大團(tuán)聚體的形成，提高團(tuán)聚體穩(wěn)定性，顯著改善耕層土壤結(jié)構(gòu)[12-13]，有利于土壤蓄水保墑，而翻耕和深松均能緩解長期免耕帶來的土壤緊實(shí)問題。在輪耕初期，不同耕作處理土壤容重?zé)o顯著差異，而隨著試驗(yàn)時(shí)間延長差異顯著，這說明輪耕效應(yīng)是一個(gè)長期過程，其對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的改良效應(yīng)具有一定的滯后性。長期CN和NS輪耕充分發(fā)揮單一免耕、深松和翻耕的優(yōu)點(diǎn)，有效改善耕層土壤結(jié)構(gòu)，土壤容重顯著降低。

輪耕技術(shù)在降低土壤容重的同時(shí)，促進(jìn)不同土層土壤孔隙空間再分配，形成較好的土壤結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改善土壤物理性質(zhì)和土壤通氣狀況[16]，提高降雨入滲和土壤蓄水能力，促進(jìn)農(nóng)田土壤蓄水保墑[17-18]。本研究結(jié)果表明，相對(duì)于CT處理，NS和CN輪耕能有效提高休閑期農(nóng)田土壤蓄水量。從休閑初期至休閑末期，NS和CN輪耕均表現(xiàn)出較好的蓄水效果，但SC輪耕的蓄水效果較差。這是免耕及其地表秸稈覆蓋發(fā)揮作用的結(jié)果。休閑期的秸稈覆蓋，秸稈覆蓋減少了地表蒸發(fā)，能更好地蓄納休閑期雨水，有效保蓄土壤水分，改良了土壤結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)作物生長用水、需水矛盾，并且可促進(jìn)深層水分的利用[19]。免耕配合深松或翻耕輪耕在疏松土壤的同時(shí)，改善了土壤的物理結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤的蓄水能力，同時(shí)，在休閑期免耕或深松配合秸稈覆蓋也有效的減少了土壤蒸發(fā)，起到蓄水保墑的效果。這與前人的研究結(jié)論相同[20]。而傳統(tǒng)的翻耕地表裸露，蒸發(fā)量較大，蓄水效果較差[21-22]。深松與翻耕輪耕處理，在前一年的深松之后，土壤結(jié)構(gòu)疏松，增大土壤孔隙度，而之后的翻耕和疏松的土壤結(jié)構(gòu)加劇了休閑期的土壤水分蒸發(fā)，導(dǎo)致休閑期土壤蓄水效果較差。這與李娟等[14]在旱地玉米田的研究結(jié)論不同，這可能是不同輪作系統(tǒng)和休閑時(shí)期共同作用的結(jié)果。不同輪作系統(tǒng)對(duì)土壤水分及作物的影響不盡相同。在前兩個(gè)輪耕周期（2008－2009年和2010－2011年）內(nèi)，SC輪耕休閑期的蓄水效果低于CT處理，這可能是在輪耕初期，深松和翻耕輪換疏松土壤，且休閑期地表裸露，蒸發(fā)量顯著高于連續(xù)翻耕處理，因此蓄水效果較差。而隨著試驗(yàn)時(shí)間的延長，在第四及五輪耕周期內(nèi)（2014－2015年和2016-2017年），SC輪耕休閑期的蓄水效果優(yōu)于CT處理，主要是由于輪耕處理較優(yōu)的土壤結(jié)構(gòu)促進(jìn)土壤水分下滲，土壤深層水分增加，而長期傳統(tǒng)翻耕造成土壤形成深厚的犁底層，不利于土壤水分下滲，土壤蓄水效果低于輪耕模式。

播前良好的土壤水分條件是保證作物全苗、壯苗，獲得高產(chǎn)的前提條件[23]。本研究中，在春玉米播種前，NS和CN輪耕在休閑期的良好蓄水能力為春玉米的播種和生產(chǎn)提供了較好的土壤水分條件。在接下來的春玉米生長季，降雨較多，作物對(duì)土壤水分的利用相對(duì)較少，僅在玉米生長關(guān)鍵時(shí)期的灌漿期對(duì)土壤消耗較大。然而，這種消耗在接下來多雨收獲期又得以補(bǔ)充。這為下一季冬小麥的播種和生產(chǎn)提供了良好的土壤水分條件。而在冬小麥生產(chǎn)季，旱地麥田播前土壤有效水的多少直接影響小麥的出苗與生長狀況，并決定小麥產(chǎn)量的高低[24]。在雨養(yǎng)旱區(qū)，小麥生長季作物耗水量的60%～70%源于土壤貯水量，這說明土壤貯水量在小麥生產(chǎn)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[25]。在本研究中，NS和CN輪耕處理的冬小麥播前土壤水分均優(yōu)于CT處理，為冬小麥高產(chǎn)提供了前提條件。而黃土高原半干旱地區(qū)降水多集中在夏季,小麥生育期內(nèi)水分的來源在很大程度上取決于其對(duì)土壤深層水分利用的可能性[26]。在小麥整個(gè)生育期，NS和CN輪耕在0～2 m土層均表現(xiàn)出較好的水分效應(yīng)，而CT的水分效應(yīng)相對(duì)較差，這也是NS和CN輪耕增產(chǎn)的主要原因之一。保護(hù)性耕作的蓄水保水效應(yīng)主要?dú)w功于秸稈覆蓋，秸稈覆蓋可以有效減少作物棵間土壤水分蒸發(fā)，增加貯水量，降低水分虧缺程度[27-28]。在冬小麥生育期內(nèi)，小麥生長前期，CT處理地表裸露，土壤水分無效蒸發(fā)量相對(duì)較大，導(dǎo)致CT處理在冬小麥生育期內(nèi)耗水量較高，其水分利用效率也較低。而在春玉米生產(chǎn)季，恰逢夏季，土壤蒸發(fā)量較大，CT處理無秸稈覆蓋，而SC輪耕疏松表層土壤，加劇了土壤蒸發(fā)量，造成SC輪耕和CT處理玉米生育期耗水量高于NS和CN輪耕處理，其水分利用效率也較低。

旱地土壤耕作的目的是建立適宜作物生長的土壤環(huán)境條件，增強(qiáng)蓄水保墑能力，促進(jìn)作物增產(chǎn)[29]。本研究中，CN輪耕處理疏松的土壤結(jié)構(gòu)以及在休閑期和作物生育時(shí)期內(nèi)均表現(xiàn)出較好的土壤水分狀況，為作物高產(chǎn)打下基礎(chǔ)。然而，SC輪耕處理土壤水分條件較差，但其小麥水分利用效率及產(chǎn)量與NS和CN處理無顯著差異。這可能是由于輪耕所提供的良好的土壤物理結(jié)構(gòu)及作物根系分布有關(guān)。王永華等[30]研究表明，耕作能改善土壤結(jié)構(gòu)，提高作物根系對(duì)土壤養(yǎng)分和深層土壤水分的吸收。深松能打破犁底層，促進(jìn)降雨入滲土壤和貯蓄，并有利于作物根系伸長，更加有效地提高了作物的產(chǎn)量和水分利用效率[31]。SC輪耕能有效地培肥土壤，改良土壤物理結(jié)構(gòu)，這促使作物根系下扎，充分利用土壤深層水分，達(dá)到高產(chǎn)[13]。而但長期SC輪耕不利于土壤水分蓄存，CN輪耕無論是在休閑期和作物生育期均表現(xiàn)出較好的蓄水效應(yīng)，并在長期試驗(yàn)中表現(xiàn)出較好的增產(chǎn)增收效應(yīng)。在特別干旱的2017年，CN輪耕處理表現(xiàn)出較好的增產(chǎn)效應(yīng)，而其他耕作處理作物產(chǎn)量效應(yīng)較差，這說明在特別干旱年份，CN輪耕更有利于作物生產(chǎn)。從長期水分保持可持續(xù)發(fā)展的角度，CN輪耕更有利于作物增產(chǎn)和土壤蓄水保墑，更適宜于雨養(yǎng)旱區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)論

有效地蓄存更多土壤水分是雨養(yǎng)旱區(qū)作物高產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，傳統(tǒng)單一的土壤耕作方式不利于農(nóng)田土壤蓄水和作物增產(chǎn)，土壤輪耕能有效改善土壤結(jié)構(gòu)，蓄存土壤水分，促進(jìn)作物增產(chǎn)增收。

1）翻耕/免耕輪輪耕能有效降低土壤容重，特別是土壤深層容重，經(jīng)過長期輪耕試驗(yàn)，翻耕/免耕輪耕處理0～60 cm土層土壤容重顯著降低，較試驗(yàn)前降低8.5%。

2）輪耕能改善土壤結(jié)構(gòu)，在休閑期蓄存更多土壤水分，以翻耕/免耕輪耕蓄水效果最優(yōu)，10a平均值為385.8mm。在冬小麥和春玉米生育期，翻耕/免耕輪耕處理能為作物生長提高更好的土壤水分條件。

3）輪耕能顯著提高作物產(chǎn)量和水分利用效率，其中以翻耕/免耕輪耕處理增產(chǎn)增收效應(yīng)較好。2007-2017年試驗(yàn)期間，冬小麥和春玉米平均產(chǎn)量分別為5221和7433 kg/hm2，水分利用效率分別為15.5和20.7 kg/hm2·mm。其經(jīng)濟(jì)效益也較高，平均值為6254元/hm2。

綜上所述，在黃土旱塬小麥/玉米輪作田，以翻耕/免耕輪耕的土壤蓄水保墑效果和增產(chǎn)增收效應(yīng)較好，是適宜于該地區(qū)旱作農(nóng)田長期可持續(xù)發(fā)展的土壤輪耕模式。

[1]王曉峰，田霄鴻，陳自慧，等.不同覆蓋施肥措施對(duì)黃土旱塬冬小麥土壤水分的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2009，20(5)：1105－1111.Wang Xiaofeng,Tian Xiaohong,Chen Zihui,et al.Effects of mulching and fertilization on winter wheat field soil moisture in dry highland region of Loess Plateau[J].Chinese Journal of Applied Ecology,2009,20(5):1105－1111.(in Chinese with English abstract)

[2]方日?qǐng)?，同延安，趙二龍，等.渭北旱塬不同保護(hù)性耕作方式水肥增產(chǎn)效應(yīng)研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2003，21(1)：54－57.Fang Riyao,Tong Yanan,Zhao Erlong,et al.Effect of conservation tillages on moisture,fertility and yield in Weibei Highland[J].Agricultural Research in the Arid Areas,2003,21(1):54－57.(in Chinese with English abstract)

[3]Dong G R.Evolvement of ecological environment[M].In:QinD Hed.Estimation ofEvolvementofEcological Environment in west China.Beijing:Science Press,2002:105－144.

[4]楊文治，邵明安.黃土高原土壤水分研究[M].北京：科學(xué)出版社，2000.

[5]孟丹丹，殷淑燕.陜西渭北旱塬地區(qū)縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)建設(shè)互動(dòng)研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2010，24(1)：20－24.Meng Dandan,Yin Shuyan.Interaction of regional economy development and ecological reconstruction in the Weibei arid Plateau region[J].Journal of Arid Land Resources and Environment,2010,24(1):20－24.(in Chinese with English abstract)

[6]李玲玲，黃高寶，晉小軍，等.不同保護(hù)性耕作措施對(duì)旱作農(nóng)田土壤水分的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2005，25(9)：2326－2332.Li Lingling,Huang Gaobao,Jin Xiaojun,et al.Effects of conservation tillage on soil water regimes in rainfed areas[J].Acta Ecologica Sinica,2005,25(9):2326－2332.(in Chinese with English abstract)

[7]李立群，薛少平，王虎全，等.渭北高原旱地春玉米不同種植模式水溫效應(yīng)及增產(chǎn)效益研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2006，24(1)：36－38.Li Liqun,Xue Shaoping,Wang Huquan,et al.Effects of different planting patterns on soil moisture,temperature and yield spring maize on WeibeiPlateau[J].Agricultural Research in the Arid Areas,2006,24(1):36－38.(in Chinese with English abstract)

[8]David C N,Paul W U,Perry R M.Efficient water use in dry land cropping systems in the Great Plains[J].Agronomy Journal,2005,97:364－372.

[9]趙洪利，李軍，賈志寬，等.不同耕作方式對(duì)黃土高原旱地麥田土壤物理性狀的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2009，27(3)：17－21.Zhao Hongli,Li Jun,Jia Zhikuan,et al.Effect of different tillages on soil physical properties of dryland wheat field in the Loess Plateau[J].Agricultural Research in the Arid Areas,2009,27(3):17－21.(in Chinese with English abstract)

[10]殷淑燕，黃春長，延軍平.陜西渭北旱塬近43年氣候暖干化研究[J].陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2000，28(1)：119－122.Yin Shuyan,Huang Chunchang,Yan Junping.On warming and drying of climate in Weibei dry land of Shaanxi province in recent 43 years[J]. Journal of Shaanxi Normal University ：Natural Science Edition,2000,28(1):119－122.(in Chinese with English abstract)

[11]Lajpat R A,Li W M,Dennis J T.Trans-Disciplinary soil physics research criticalto synthesis and modeling of agricultural systems[J].Soil Science Society of America Proceedings,2006,70:311－326.

[12]孔凡磊，陳阜，張海林，等.輪耕對(duì)土壤物理性狀和冬小麥產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010，26(8)：150－155.Kong Fanlei,Chen Fu,Zhang Hailin,et al.Effects of rotational tillage on soil physical properties and winter wheat yield[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE),2010,26(8):150－155.(in Chinese with English abstract)

[13]侯賢清，賈志寬，韓清芳，等.不同輪耕模式對(duì)旱地土壤結(jié)構(gòu)及入滲蓄水特性的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28(5):85－94.Hou Xianqing,Jia Zhikuan,Han Qingfang,et al.Effects of different rotational tillage patterns on soil structure,infiltration and water storage characteristics in dryland[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE),2012,28(5):85－94.(in Chinese with English abstract)

[14]李娟，王麗，李軍，等.輪耕對(duì)渭北旱塬玉米連作系統(tǒng)土壤水分和作物產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015，31(16)：110－118.Li Juan,Wang Li,Li Jun,et al.Effects of rotational tillage on soil water content and crop yield of spring maize system on Weibei dryland[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE),2015,31(16):110－118.(in Chinese with English abstract)

[15]宋孝玉，劉賢趙，沈冰，等.陜西渭北旱塬種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的水資源問題及對(duì)策[J].干旱區(qū)地理，2004，27(2)：199－201.Song Xiaoyu,Liu Xianzhao,Shen Bing,et al.Problems of water resources and the measures for the regulation of planting structure in the Weibei Rainfed Highland,Shaanxi Province[J].Arid Land Geography,2004,27(2):199－201.(in Chinese with English abstract)

[16]柏?zé)樝?，李軍，王玉玲，?渭北旱塬小麥玉米輪作區(qū)不同耕作方式對(duì)土壤水分和作物產(chǎn)量的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，47(5)：880－894.Bai Weixia,Li Jun,Wang Yuling,et al.Effects of different tillage methods on soil water and crop yield of winter wheat-spring maize rotation region in Weibei Highland[J].Scientia Agricultura Sinica,2014,47(5):880－894.(in Chinese with English abstract)

[17]Zhang Y J,Wang R,Wang S L,et al.Effects of different sub-soiling frequencies incorporated into no-tillage systems on soil properties and crop yield in dryland wheat-maize rotation system[J].Field Crops Research,2017,209,151－158.

[18]張玉嬌，李軍，郭正，等.渭北旱塬麥田保護(hù)性輪耕的產(chǎn)量和土壤水分效應(yīng)模擬研究[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，48(14)：2730－2746.Zhang Yujiao,LiJun,Guo Zheng,etal.Long-term simulation of winter wheat yield and soil water response to conservation tillage rotation in Weibei Highland[J].Scientia Agricultura Sinica,2015,48(14):2730－2746.(in Chinese with English abstract)

[19]崔凱，高志強(qiáng)，孫敏，等.休閑期深翻覆蓋對(duì)旱地小麥土壤水分運(yùn)行及產(chǎn)量與品質(zhì)形成的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2014，32(2)：78－84.Cui Kai,Gao Zhiqiang,Sun Min,et al.Effect of deep plowing and plastic film mulching in fallow period on soil water storage and wheatgrain yield and quality[J].Agricultural Research in the Arid Area,2014,32(2):78－84.(in Chinese with English abstract)

[20]謝迎新，靳海洋，李夢達(dá)，等.周年耕作方式對(duì)砂姜黑土農(nóng)田土壤養(yǎng)分及作物產(chǎn)量的影響[J].作物學(xué)報(bào)，2016，42(10)：1560－1568.Xie Yingxin,Jin Haiyang,Li Mengda,et al.Effect of annual tillage practices on soilnutrientand crop yield in lime concretion black soil farmland[J].Acta Agronomica Sinica,2016,42(10):1560－1568.(in Chinese with English abstract)

[21]孫敏，高志強(qiáng)，趙維峰，等.休閑期深松配施氮肥對(duì)旱地土壤水分及小麥籽粒蛋白質(zhì)積累的影響[J].作物學(xué)報(bào)，2014，40(7)：1286－1295.Sun Min,Gao Zhiqiang,Zhao Weifeng,et al.Effect of subsoiling in fallow period and nitrogen application on soil moisture and grain protein accumulation in Dryland wheat[J].Acta Agronomica Sinica,2014,40(7):1286－1295.(in Chinese with English abstract)

[22]付國占，李潮海，王俊忠，等.殘茬覆蓋與耕作方式對(duì)土壤性狀及夏玉米水分利用效率的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2005，21(1)：52－56.Fu Guanzhan,Li Chaohai,Wang Junzhong,et al.Effects of stubble mulch and tillage managements on soil physical properties and water use efficiency of summer maize[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE),2005,2l(1):52－56.(in Chinese with English abstract)

[23]Wang X B,Cai D X,Hoogmoed W B,et al.Crop residue,manure and fertilizer in dryland maize under reduced tillage in northern China:I grain yields and nutrientuse efficiencies[J].Nutr Cycl Agroecosyst,2007,79(1):1－16.

[24]韓娟，廖允成，賈志寬，等.半濕潤偏旱區(qū)溝壟覆蓋種植對(duì)冬小麥產(chǎn)量及水分利用效率的影響[J].作物學(xué)報(bào)，2014，40(1)：101－109.Han Juan,Liao Yuncheng,Jia Zhikuan,et al.Effects of ridging with mulching on yield and water use efficiency in winter wheat in semi-humid drought-prone region in China[J].Acta Agronomica Sinica,2014,40(1):101－109.(in Chinese with English abstract)

[25]Guan D H,Zhang Y S,Al-Kaisi M M,et al.Tillage practices effect on root distribution and water use efficiency of winter wheat under rain-fed condition in the North China Plain[J].Soil&Tillage Research,2015,146,286－295.

[26]高艷梅，孫敏，高志強(qiáng)，等.不同降水年型旱地小麥覆蓋對(duì)產(chǎn)量及水分利用效率的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，48(18)：3589－3599.Gao Yanmei,Sun Min,Gao Zhiqiang,et al.Effects of mulching on grain yield and water use efficiency of dryland wheat in different rainfall years[J].Scientia Agricultura Sinica,2015,48(18):3589－3599.(in Chinese with English abstract)

[27]趙亞麗，薛志偉，郭海斌，等.耕作方式與秸稈還田對(duì)冬小麥-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，47(17)：3359－3371.Zhao Yali,Xue Zhiwei,Guo Haibin,et al.Effects of tillage and straw returning on water consumption characteristics and water use efficiency in the winter wheat and summer maize rotation system[J].Scientia Agricultura Sinica,2014,47(17):3359－3371.(in Chinese with English abstract)

[28]Heuer H,Tomanová O,Koch H J,et al.Subsoil properties and cerealgrowth as affected by a single pass of heavy machinery and two tillage systems on a Luvisol[J].Journal of Plant Nutrition and Soil Science,2008,171(4):580－590.

[29]田慎重，王瑜，寧堂原，等.轉(zhuǎn)變耕作方式對(duì)長期旋免耕農(nóng)田土壤有機(jī)碳庫的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2016，32(17)：98－105.Tian Shenzhong,Wang Yu,Ning Tangyuan,et al.Effect of tillage method changes on soil organic carbon pool in farmland under long-term rotary tillage and no tillage[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE),2016,32(17):98－105.(in Chinese with English abstract)

[30]王永華，王玉杰，馮偉.兩種氣候年型下不同栽培模式對(duì)冬小麥根系時(shí)空分布及產(chǎn)量的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，45：2826－2837.Wang Y H,Wang Y J,Feng W.Effects of different cultivation patterns on the spatial temporal distribution characteristics of roots and grain yield of winter wheat in two climatic years[J].Scientia Agricultura Sinica,2012,45:2826–2837.(in Chinese with English abstract)

[31]Chu P F,Zhang Y L,Yu Z W,et al.Winter wheat grain yield,water use,biomass accumulation and remobilisation under tillage in the North China Plain[J].Field Crops Research,2016,193,43－53.