玉米收割機機械化作業(yè)對后茬小麥生長的影響

王瑛，郭梅燕，郭書磊，肖林云，劉海礁*

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)經(jīng)濟與信息研究所，河南 鄭州 450000；2.項城市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，河南 項城 466200；3.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 糧食作物研究所，河南 鄭州 450000；4.博愛縣植物保護植物檢疫工作站，河南 博愛 454450)

農(nóng)作物全程機械化生產(chǎn)是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的必然發(fā)展趨勢，農(nóng)作物全程機械化不僅可以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，而且可以提升農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的市場競爭力、提高農(nóng)產(chǎn)品的技術(shù)含量、增加農(nóng)民收入[1]。2017年河南省推進主要農(nóng)作物生產(chǎn)全程機械化進程，各地(市)大力開展深松整地、保護性耕作、精量播種、秸稈還田等關(guān)鍵環(huán)節(jié)機械化示范推廣工作。玉米收割機可一次性完成玉米收割、剝皮、摘穗、脫粒、秸稈還田等作業(yè)流程，不僅減少人力，還可以規(guī)范化生產(chǎn)，同時解決了秸稈焚燒污染環(huán)境的問題。玉米收割機是示范推廣的重要的農(nóng)作物機械之一，2014年已經(jīng)在焦作市部分示范區(qū)進行了應(yīng)用，推廣過程中有農(nóng)民反映玉米收割機機械化作業(yè)后小麥產(chǎn)量降低、病蟲害加重，質(zhì)疑玉米收割機機械化作業(yè)對后茬作物小麥的生長發(fā)育和產(chǎn)量會產(chǎn)生不良影響。關(guān)于這個問題前人雖有研究報道[2-5]，但隨著作業(yè)機械的不斷改進，不斷全程化，對這一問題研究還需要進一步深化。帶著農(nóng)民的質(zhì)疑，我們在焦作市博愛縣生產(chǎn)示范區(qū)通過大田3年對比試驗，分析了玉米收割機機械化作業(yè)對后茬作物小麥的生長發(fā)育和產(chǎn)量以及小麥病蟲害發(fā)生情況的影響，旨在為玉米全程機械化推廣應(yīng)用提供數(shù)據(jù)參考和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗在博愛縣孝敬鎮(zhèn)原莊進行，為常年小麥玉米輪作田，2014年前采用的是人工收割玉米，玉米秸稈運出田外，機械旋耕后播種小麥。2015年開始進行玉米全程機械化作業(yè)。2015年試驗前檢測該示范田土壤為砂壤土，pH 6.8，有機質(zhì)9.96 g·kg-1，全氮1.34 g·kg-1，有效磷9.1 mg·kg-1，速效鉀61.8 mg·kg-1。該試驗田灌溉方便，管理精細，玉米和小麥病蟲害發(fā)生輕，玉米產(chǎn)量在9 000 kg·hm-2左右，小麥產(chǎn)量在8 250 kg·hm-2左右。

1.2 處理設(shè)計

試驗面積約為1 hm2，其中0.75 hm2示范田采用玉米聯(lián)合收割機與拖拉機配套一體化作業(yè)；0.25 hm2采用常規(guī)作業(yè)，作為對照(CK)，玉米收獲后，玉米秸稈移出田塊，用拖拉機旋耕后播種小麥。參試小麥品種為鄭麥336，用16行小麥播種機播種，小麥播種量為150 kg·hm-2。小麥生長期肥水和田間管理，示范區(qū)和對照區(qū)保持一致。

1.3 調(diào)查項目與方法

1.3.1 小麥生長情況調(diào)查

小麥播種14 d后調(diào)查出苗數(shù)，五點取樣，每塊田固定5點，每點單行1 m。小麥分蘗后期調(diào)查單株分蘗數(shù)，五點取樣，每點單行1 m。小麥抽穗后，調(diào)查小麥單株成穗數(shù)，五點取樣，每點單行1 m。小麥成熟后調(diào)查小麥的株高和千粒重，五點取樣，每點20株，從莖基部測量株高，并帶回室內(nèi)考種，測千粒重，計算小麥理論產(chǎn)量；隨后機械收割統(tǒng)計小麥實際產(chǎn)量。

1.3.2 小麥病蟲害調(diào)查

冬小麥越冬前和返青后各調(diào)查1次地下害蟲，采用棋盤式10點取樣，每點0.5 m2，挖土深度30 cm，記載蠐螬、螻蛄、金針蟲等地下害蟲數(shù)量。小麥抽穗期調(diào)查蚜蟲和紅蜘蛛等害蟲為害情況，采用棋盤式10點取樣，每點20株。小麥乳熟期調(diào)查紋枯病、赤霉病、根腐病等發(fā)病情況，采用棋盤式10點取樣，每點20株。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)用EXCEL 2007和DPS 9.50統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對后茬小麥生長的影響

2016年調(diào)查結(jié)果顯示，玉米收割機機械化作業(yè)后，小麥出苗數(shù)為262.40萬·hm-2，單株分蘗數(shù)6.3個，單株成穗數(shù)2.8個，株高77.3 cm，千粒重為32.3 g，理論產(chǎn)量為7 253.3 kg·hm-2，實際產(chǎn)量為7 047.2 kg·hm-2(表1)。與對照區(qū)相比，示范區(qū)小麥出苗率低，單株分蘗數(shù)高，單株成穗數(shù)高，株高低，千粒重低，理論產(chǎn)量和實際產(chǎn)量低。經(jīng)差異顯著性分析，示范區(qū)小麥出苗率、理論產(chǎn)量和實際產(chǎn)量顯著(P<0.05)低于對照區(qū)，而單株分蘗數(shù)、單株成穗數(shù)、株高、千粒重等小麥農(nóng)藝學(xué)性狀和對照區(qū)沒有顯著差異。

表1 玉米收割機機械化作業(yè)對后茬小麥生長的影響

2017年調(diào)查結(jié)果顯示，玉米收割機機械化作業(yè)后，小麥出苗數(shù)為274.14萬·hm-2，單株分蘗數(shù)為5.7個，單株成穗數(shù)為3.0個，株高78.0 cm，千粒重34.8 g，理論產(chǎn)量為8 476.4 kg·hm-2，實際產(chǎn)量為7 098.4 kg·hm-2。與對照區(qū)相比，示范區(qū)小麥出苗率低，單株分蘗數(shù)高，單株成穗數(shù)低，株高低，千粒重高，理論產(chǎn)量和實際產(chǎn)量低。經(jīng)差異顯著性分析，示范區(qū)小麥出苗率、分蘗數(shù)、株高、千粒重等小麥農(nóng)藝學(xué)性狀和對照區(qū)沒有顯著差異，實際產(chǎn)量與對照區(qū)也無顯著差異；但單株成穗數(shù)、理論產(chǎn)量顯著低于對照區(qū)。

2018年調(diào)查結(jié)果顯示，玉米收割機機械化作業(yè)后，小麥出苗數(shù)為289.70萬·hm-2，單株分蘗數(shù)為6.2個，單株成穗數(shù)為3.1個，株高78.1 cm，千粒重為35.9 g，理論產(chǎn)量為9 737.3 kg·hm-2，實際產(chǎn)量為8 398.4 kg·hm-2。與對照區(qū)相比，示范區(qū)小麥出苗率低，單株分蘗數(shù)高，單株成穗數(shù)高，株高低，千粒重高，理論產(chǎn)量和實際產(chǎn)量高。經(jīng)差異顯著性分析，示范區(qū)小麥出苗率、單株分蘗數(shù)、株高、千粒重等小麥農(nóng)藝學(xué)性狀和對照區(qū)沒有顯著差異，理論產(chǎn)量和實際產(chǎn)量均與對照區(qū)無顯著差異。

2.2 對后茬小麥病蟲害的影響

2.2.1 地下害蟲

表2表明，玉米收割機機械化作業(yè)后第一年(2016年)，后茬小麥生長期間示范區(qū)地下害蟲(蠐螬、螻蛄、金針蟲)蟲口密度高于對照區(qū)，但無顯著差異(P<0.05)。第二年(2017年)，示范區(qū)地下害蟲蟲口密度高于對照區(qū)，經(jīng)統(tǒng)計分析，螻蛄、蠐螬二者無顯著差異，金針蟲示范區(qū)蟲口密度顯著高于對照區(qū)。第三年(2018年)，后茬小麥生長期間示范區(qū)地下害蟲蠐螬、螻蛄、金針蟲蟲口密度高于對照區(qū)，經(jīng)統(tǒng)計分析，金針蟲、蠐螬蟲口密度的差異均達顯著水平。

表2 玉米收割機機械化作業(yè)對后茬小麥地下害蟲的影響

2.2.2 地上害蟲

表3表明，玉米收割機機械化作業(yè)后第一年(2016年)，后茬小麥生長期間示范區(qū)地上害蟲蚜蟲、紅蜘蛛蟲口密度低于對照區(qū)，但差異不顯著。第二年(2017年)，后茬小麥生長期間示范區(qū)地上害蟲蚜蟲、紅蜘蛛蟲口密度高于對照區(qū)，但差異不顯著。第三年(2018年)，后茬小麥生長期間示范區(qū)紅蜘蛛蟲口密度高于對照區(qū)，蚜蟲蟲口密度低于對照區(qū)，但差異也均不顯著。

表3 玉米收割機機械化作業(yè)對后茬小麥地上害蟲的影響

2.2.3 小麥病害

表4表明，玉米收割機機械化作業(yè)后第一年(2016年)，后茬小麥生長期間示范區(qū)根腐病和紋枯病發(fā)病率高于對照區(qū)，赤霉病發(fā)病率低于對照區(qū)，但均未達到顯著水平(P<0.05)。第二年(2017年)，后茬小麥生長期間示范區(qū)3種病害發(fā)病率均高于對照區(qū)，且小麥紋枯病的差異達到顯著水平。第三年(2018年)，后茬小麥生長期間示范區(qū)根腐病和紋枯病發(fā)病率高于對照區(qū)，赤霉病發(fā)病率低于對照區(qū)，且小麥紋枯病示范區(qū)發(fā)病率顯著高于對照區(qū)。

表4 玉米收割機機械化作業(yè)對后茬小麥病害的影響

3 小結(jié)與討論

通過3年的對比試驗，結(jié)果表明，玉米收割機機械化作業(yè)后第一年，示范區(qū)的小麥出苗率以及產(chǎn)量顯著低于對照區(qū)，小麥的單株分蘗數(shù)、單株成穗數(shù)、株高、千粒重均略低于對照區(qū)，但無顯著差異；小麥病蟲害發(fā)生情況與對照區(qū)無顯著差異。分析原因，玉米收割機直接將玉米秸稈粉碎還田旋耕播種，未粉碎的玉米秸稈可以阻礙小麥出苗，另外秸稈粉碎翻壓時容易破壞土壤毛細管，下層水分上升受阻，土壤水分不足，播種過淺也是影響小麥出苗的原因[6]；同時，秸稈腐爛分解時與作物爭肥水，影響了小麥的生長和產(chǎn)量[7]。機械化作業(yè)后第二年，小麥出苗率雖低于對照區(qū)，但無顯著差異；小麥單株分蘗數(shù)、單株成穗數(shù)和產(chǎn)量與對照區(qū)相當(dāng)；示范區(qū)地下害蟲金針蟲數(shù)量顯著高于對照區(qū)，小麥紋枯病發(fā)病率顯著高于對照區(qū)。分析原因可能是秸稈還田后可以為病蟲害提供有利的環(huán)境，螻蛄、蠐螬、金針蟲等地下害蟲和病原菌可在未腐熟的秸稈中取食、繁殖和越冬，從而導(dǎo)致地下害蟲蟲口密度增加，一定程度上加劇了病原菌的危害[8-9]。機械作業(yè)后的第三年，示范區(qū)小麥單株分蘗數(shù)、單株成穗數(shù)、產(chǎn)量等高于對照區(qū)；根據(jù)前人研究可知，隨著秸稈的腐爛，改善了土壤理化性狀，增加土壤有機質(zhì)和養(yǎng)分含量[10-12]，提高了土壤肥力，有利于小麥等后茬作物的生長發(fā)育，增加小麥有效穗數(shù)和千粒重，提高小麥的產(chǎn)量[13-15]；但地下害蟲蠐螬、金針蟲蟲口密度以及紋枯病發(fā)病率顯著高于對照區(qū)，需進行相應(yīng)的病蟲害防治。

總之，玉米收割機機械化作業(yè)后，短期內(nèi)秸稈腐解程度小，對小麥的出苗和生長發(fā)育有一定的不良影響。建議小麥播種前可以適當(dāng)鎮(zhèn)壓土壤，小麥播種時可以適當(dāng)增加播種量和播種深度，小麥出苗后需要加強肥水管理，使秸稈盡快腐熟，對小麥病蟲害管理要做出相應(yīng)的調(diào)整，重視地下害蟲和根莖類病害的防治。隨著秸稈的腐熟，有機質(zhì)的增加，土壤理化性狀的改變，小麥產(chǎn)量將提高。玉米機械化作業(yè)后土壤理化性狀會隨時間變化而不斷變化，會不斷有新問題出現(xiàn)，因此，玉米機械化作業(yè)后對小麥的影響還需要繼續(xù)觀察研究，從而不斷調(diào)整小麥生產(chǎn)管理模式。