耕作方式与秸秆还田对冬小麦/夏玉米籽粒糖类积累和产量的影响

赵华桐等

摘要：试验设在冬小麦/夏玉米轮作区的长期定位大田中，在常规耕作、旋耕、耙耕和免耕4种耕作方式下分别设置秸秆还田与不还田两种处理，研究不同耕作方式与秸秆还田与否对小麦、玉米收获期籽粒可溶性糖含量、蔗糖含量及淀粉累积的影响。结果表明：收获期籽粒中淀粉的合成与蔗糖的积累量、可溶性糖含量没有明显的关系，在淀粉积累量较低的耕作方式下，蔗糖含量与可溶性糖含量却没有相应的降低，说明籽粒的贮存容量和物质转化能力成为影响淀粉积累的主要因素。旋耕和免耕的籽粒贮存容量和物质转化能力明显高于耙耕与常规耕作，从而使千粒重明显增加，加之耕作对穗数的影响，最终表现为旋耕与免耕的产量较高。秸秆还田有利于小麦产量的增加，但对玉米产量的影响不大。因此，少免耕配合秸秆还田有利于籽粒的充实，从而提高作物产量。

关键词：耕作；秸秆还田；小麦/玉米；糖类；产量

中图分类号：S512.1+10.1+S513.01文献标识号：A文章编号：1001-4942（2014）01-0032-05

淀粉等籽粒品质性状不仅受遗传控制，而且在很大程度上受环境因素的影响[14，15，17]。已有研究表明，土壤耕作直接影响土壤水分、养分等理化性状，土壤理化性状又是影响作物生长期间光合产物积累和向籽粒分配的重要因素[1，6，12]。秸秆还田可改良土壤性质、加速生土熟化、提高土壤肥力，进而影响作物的干物质积累、淀粉含量，最终影响作物产量和品质[4]。但土壤耕作与秸秆还田对土壤环境的改变是一个缓慢的过程，随着时间的推移，会对土壤产生相当大的影响。前人研究结果表明少免耕能增加土壤的容重、改变地温、影响作物根系和地上部的生长[11，20，23]。秸秆还田可能带来病虫草害的发生，直接或间接影响作物的生长发育，进而影响籽粒品质。目前关于长期条件下不同耕作方式与秸秆还田对冬小麦/夏玉米籽粒糖含量及淀粉积累的研究还较少。为此，我们在大田条件下安排本试验，以研究不同耕作方式与秸秆还田与否对冬小麦/夏玉米轮作体系中籽粒可溶性总糖含量、蔗糖含量、淀粉含量以及产量的影响，以期筛选出科学合理的耕作措施，提高小麦、玉米周年产量。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验在山东省龙口市前诸留村进行。属温带季风气候区，年降水量600mm左右，主要集中在6～9月，占全年降水总量的70%左右。年平均气温12.2℃。全年日照总时数2794.2h，无霜期190天，太阳总辐射量127.8kJ/cm2，≥0℃生理辐射量54.6kJ/cm2。≥0℃年活动积温4444.7℃，≥10℃年积温3951.3℃，年最高气温37℃，年最低气温-16℃。

供试土壤有机质含量1.31%，碱解氮71.3mg/kg，速效磷37.4mg/kg，速效钾91.2mg/kg，pH6.4。试验于2005年10月耘地后播种小麦，2006年玉米收获后开始设置处理进行长期定位试验。供试土壤为棕壤土，麦玉两熟。本文选用2011～2012年度小麦/玉米两季试验结果进行分析。

1.2试验设计

试验为裂区设计，主区为耕作方式，四个水平：常规耕作、旋耕、耙耕和免耕；副区为秸秆处理方式，两个水平：秸秆全量还田、秸秆不还田；共8个处理，每个处理重复3次。施肥量按当地推荐施肥量：麦季施氮量为纯N210kg/hm2，分为基施和拔节追肥两次施用，基追比为3∶1；P2O5用量90kg/hm2，K2O用量110kg/hm2，均基施。玉米季施氮量为270kg/hm2，分为基施和大口期追肥两次施用，基追比为1∶1；P2O5用量90kg/hm2，K2O用量180kg/hm2，均基施。小麦品种为良星99，玉米品种为登海3688。小区面积：15m×15m=225m2。

1.4数据统计

数据处理采用DPS软件，用LSD法进行多重比较，采用origin软件作图。

2结果与分析

2.1土壤耕作方式对冬小麦/夏玉米籽粒糖类积累的影响

2.1.1对籽粒可溶性糖含量的影响由图1可以看出，不同耕作方式对籽粒可溶性糖的积累有明显的影响。在小麦季，四种耕作方式下籽粒可溶性糖含量的变化表现为常规≈免耕>旋耕≈耙耕；免耕比常规耕作没有明显降低冬小麦籽粒中可溶性糖的含量，而耙耕与旋耕中，秸秆是否还田对籽粒可溶性糖含量产生了明显影响，而且耙耕下秸秆还田比不还田提高了可溶性糖的含量，其它耕作方式秸秆还田对籽粒可溶性糖的影响表现出相反的作用。

玉米生长季，秸秆是否还田对籽粒可溶性糖含量有明显影响，秸秆还田条件下籽粒可溶性糖的变化表现为免耕>旋耕>耙耕>常规耕作；而秸秆不还田处理表现出不同的规律，四种耕作方式下可溶性糖的含量为常规>旋耕>耙耕>免耕；同时，除免耕外秸秆还田明显降低了籽粒中可溶性糖的含量。

2.2耕作方式与秸秆还田对小麦/玉米产量的影响

2.2.1对小麦产量的影响由表1可知，不同耕作方式下冬小麦产量存在显著性差异。四种耕作方式对产量的影响表现为旋耕>免耕>耙耕>常规耕作，但在同一耕作方式下秸秆还田与否也对最终产量产生了明显影响。除常规耕作外，各处理秸秆还田后，小麦公顷穗数都显著低于不还田处理。不同处理下，冬小麦穗粒数差异不明显。在四种耕作方式下，千粒重高低依次为旋耕>免耕>耙耕>常规耕作，这与四种耕作方式对淀粉积累的影响基本吻合；但在本试验条件下，不同耕作方式与秸秆还田与否明显影响公顷有效穗数，致使耕作方式对产量的影响与对淀粉积累的影响不一致，而穗粒数对产量影响较小。

3讨论与结论

刘霞等（2005）[7]认为籽粒中蔗糖积累量高并不代表转化成淀粉的积累量也高。本试验条件下，收获期籽粒中淀粉的合成与蔗糖的积累量、可溶性糖的含量没有明显的关系，在淀粉积累量较低的耕作方式下，蔗糖含量与可溶性糖含量却没有相应的降低，这可能是由于碳水化合物底物的供应能力（蔗糖与可溶性糖含量）在基本满足籽粒需求量的条件下，籽粒的贮存容量和物质转化能力成为影响淀粉积累的主要因素。旋耕和免耕的小麦籽粒贮存容量和物质转化能力明显高于耙耕与常规耕作，从而使千粒重明显增加，加之耕作对穗数的影响，最终表现为旋耕与免耕的产量较高。秸秆还田条件下少免耕有利于增加土壤含水率、土壤有机质、全氮和速效钾等在上层富集，可以改善土壤水、肥、气、热等作物生长环境，这些因素也有利于小麦产量的提高，但对玉米产量的影响不大。

可溶性糖含量和蔗糖含量在常规耕作中积累量高，但淀粉含量低于其它耕作方式，说明籽粒中可溶性总糖、蔗糖供应充足，但其降解代谢不足，同化物利用能力不高，导致籽粒中淀粉的积累降低。而免耕条件下，收获期可溶性糖含量、蔗糖含量较低，但淀粉含量较高，说明免耕条件下可溶性糖等物质转化能力更高，淀粉的合成代谢旺盛，最终影响作物产量。

因此，在本地区小麦玉米轮作6年的长期定位试验条件下，作物生产可以采用少免耕配合秸秆还田来调控作物个体、群体的生长发育，以建立合理的群体结构与个体发育模式，提高光合产量在籽粒中的积累和转化，促进籽粒的充实，从而提高本地区冬小麦产量。同时，长期定位条件下，耕作方式与秸秆还田对作物整个灌浆期的糖类积累与影响需要继续进行更加深入的研究。

参考文献：

[1]

付国占，李潮海，王俊忠，等.残茬覆盖与耕作方式对夏玉米光合产物生产与分配的影响[J].华北农学报，2005，20（3）：62-66.

[2]高俊凤.植物生理学实验技术[M].西安：世界图书出版西安公司，2000.

[3]何照范.粮油籽粒品质及其分析技术[M].北京：农业出版社，1985.

[4]江晓东，王芸，侯连涛，等.少免耕模式对冬小麦生育后期光合特性的影响[J].农业工程学报，2006，22（5）：66-69.

[5]李友军，熊瑛，吕强，等.不同类型专用小麦叶、茎、粒可溶性糖变化与淀粉含量的关系[J].中国农业科学，2005，38（11）：2219-2226.

[6]李宗新，王庆成，刘霞，等.控释肥对夏玉米的应用效应研究[J].玉米科学，2007，15（6）：89-92.

[7]刘霞，姜春明，郑泽荣，等.藁城8901和山农1391淀粉合成酶活性和淀粉组分积累特征的比较[J].中国农业科学，2005，38（5）：897-903.

[8]刘晓冰，李文雄，张志学.春小麦籽粒灌浆过程中淀粉积累和蛋白质积累规律的初步研究[J].作物学报，1996，22（6）：736-740.

[9]潘庆民，于振文，王月福，等.追氮时期对小麦旗叶中蔗糖合成与籽粒中蔗糖降解的影响[J].中国农业科学，2002，35（7）：771-776.

[10]孙铭泽，王法宏，冯波，等.秸秆还田条件下不同耕作方式和氮肥配施对冬小麦生长发育的影响[J].山东农业科学，2013，45（3）：47-51

[11]王殿武，褚达华.少、免耕对旱地土壤物理性质的影响[J].河北农业大学学报，1992，21（2）：28-33.

[12]王靖，林琪，倪永君，等.不同保护性耕作模式对冬小麦籽粒品质的影响[J].麦类作物学报，2009，29（5）：881-884.

[13]王瑜，马加清，张士永，等.稻田少免耕土壤生态学效应的研究进展[J].山东农业科学，2013，45（5）：142-145，150.

[14]王月福，于振文，李尚霞，等.土壤肥力对小麦籽粒蛋白质组分含量及加工品质的影响[J].西北植物学报，2002，22（6）：1318-1324.

[15]阴卫军，王庆成，刘霞，等.高淀粉玉米胚乳淀粉粒度分布特征及其对水分胁迫的响应[J].山东农业科学，2013，45（1）：54-59.

[16]鱼欢，冯佰利，高金锋，等.不同栽培模式下冬小麦籽粒糖及淀粉累积的动态研究[J].干旱地区农业研究，2008，26（2）：90-101.

[17]张连晓，王树勇，黄群，等.小麦籽粒品质影响因素研究进展[J].山东农业科学，2006，5：102-104.

[18]张秋英，刘娜，金剑，等.春小麦籽粒淀粉和蛋白质积累与底物供应的关系[J].麦类作物学报，2000，20（1）：55-58.

[19]张荣亭，黄翊鹏，朱长华，等.秸秆还田条件下小麦耕作模式与施肥技术研究[J].山东农业科学，2013，45（3）：80-82.

[20]赵秉强，李凤超.耙茬少耕在我国的研究与应用[J].耕作与栽培，1992，6：6-9.

[21]赵会杰，邹琦，张秀英.两个不同穗型小麦品种生育后期碳水化合物代谢的比较研究[J].作物学报，2003，29（5）：676-681.

[22]祝小捷，朱云集，刘小平，等.施硫对小麦旗叶糖含量和籽粒淀粉积累的影响[J].麦类作物学报，2008，28（3）：471-475.

[23]周兴祥，高焕文，刘晓峰.华北平原一年两熟保护性耕作体系试验研究[J].农业工程学报，2001，17（6）：81-84.

可溶性糖含量和蔗糖含量在常规耕作中积累量高，但淀粉含量低于其它耕作方式，说明籽粒中可溶性总糖、蔗糖供应充足，但其降解代谢不足，同化物利用能力不高，导致籽粒中淀粉的积累降低。而免耕条件下，收获期可溶性糖含量、蔗糖含量较低，但淀粉含量较高，说明免耕条件下可溶性糖等物质转化能力更高，淀粉的合成代谢旺盛，最终影响作物产量。

因此，在本地区小麦玉米轮作6年的长期定位试验条件下，作物生产可以采用少免耕配合秸秆还田来调控作物个体、群体的生长发育，以建立合理的群体结构与个体发育模式，提高光合产量在籽粒中的积累和转化，促进籽粒的充实，从而提高本地区冬小麦产量。同时，长期定位条件下，耕作方式与秸秆还田对作物整个灌浆期的糖类积累与影响需要继续进行更加深入的研究。

参考文献：

[1]

付国占，李潮海，王俊忠，等.残茬覆盖与耕作方式对夏玉米光合产物生产与分配的影响[J].华北农学报，2005，20（3）：62-66.

[2]高俊凤.植物生理学实验技术[M].西安：世界图书出版西安公司，2000.

[3]何照范.粮油籽粒品质及其分析技术[M].北京：农业出版社，1985.

[4]江晓东，王芸，侯连涛，等.少免耕模式对冬小麦生育后期光合特性的影响[J].农业工程学报，2006，22（5）：66-69.

[5]李友军，熊瑛，吕强，等.不同类型专用小麦叶、茎、粒可溶性糖变化与淀粉含量的关系[J].中国农业科学，2005，38（11）：2219-2226.

[6]李宗新，王庆成，刘霞，等.控释肥对夏玉米的应用效应研究[J].玉米科学，2007，15（6）：89-92.

[7]刘霞，姜春明，郑泽荣，等.藁城8901和山农1391淀粉合成酶活性和淀粉组分积累特征的比较[J].中国农业科学，2005，38（5）：897-903.

[8]刘晓冰，李文雄，张志学.春小麦籽粒灌浆过程中淀粉积累和蛋白质积累规律的初步研究[J].作物学报，1996，22（6）：736-740.

[9]潘庆民，于振文，王月福，等.追氮时期对小麦旗叶中蔗糖合成与籽粒中蔗糖降解的影响[J].中国农业科学，2002，35（7）：771-776.

[10]孙铭泽，王法宏，冯波，等.秸秆还田条件下不同耕作方式和氮肥配施对冬小麦生长发育的影响[J].山东农业科学，2013，45（3）：47-51

[11]王殿武，褚达华.少、免耕对旱地土壤物理性质的影响[J].河北农业大学学报，1992，21（2）：28-33.

[12]王靖，林琪，倪永君，等.不同保护性耕作模式对冬小麦籽粒品质的影响[J].麦类作物学报，2009，29（5）：881-884.

[13]王瑜，马加清，张士永，等.稻田少免耕土壤生态学效应的研究进展[J].山东农业科学，2013，45（5）：142-145，150.

[14]王月福，于振文，李尚霞，等.土壤肥力对小麦籽粒蛋白质组分含量及加工品质的影响[J].西北植物学报，2002，22（6）：1318-1324.

[15]阴卫军，王庆成，刘霞，等.高淀粉玉米胚乳淀粉粒度分布特征及其对水分胁迫的响应[J].山东农业科学，2013，45（1）：54-59.

[16]鱼欢，冯佰利，高金锋，等.不同栽培模式下冬小麦籽粒糖及淀粉累积的动态研究[J].干旱地区农业研究，2008，26（2）：90-101.

[17]张连晓，王树勇，黄群，等.小麦籽粒品质影响因素研究进展[J].山东农业科学，2006，5：102-104.

[18]张秋英，刘娜，金剑，等.春小麦籽粒淀粉和蛋白质积累与底物供应的关系[J].麦类作物学报，2000，20（1）：55-58.

[19]张荣亭，黄翊鹏，朱长华，等.秸秆还田条件下小麦耕作模式与施肥技术研究[J].山东农业科学，2013，45（3）：80-82.

[20]赵秉强，李凤超.耙茬少耕在我国的研究与应用[J].耕作与栽培，1992，6：6-9.

[21]赵会杰，邹琦，张秀英.两个不同穗型小麦品种生育后期碳水化合物代谢的比较研究[J].作物学报，2003，29（5）：676-681.

[22]祝小捷，朱云集，刘小平，等.施硫对小麦旗叶糖含量和籽粒淀粉积累的影响[J].麦类作物学报，2008，28（3）：471-475.

[23]周兴祥，高焕文，刘晓峰.华北平原一年两熟保护性耕作体系试验研究[J].农业工程学报，2001，17（6）：81-84.

可溶性糖含量和蔗糖含量在常规耕作中积累量高，但淀粉含量低于其它耕作方式，说明籽粒中可溶性总糖、蔗糖供应充足，但其降解代谢不足，同化物利用能力不高，导致籽粒中淀粉的积累降低。而免耕条件下，收获期可溶性糖含量、蔗糖含量较低，但淀粉含量较高，说明免耕条件下可溶性糖等物质转化能力更高，淀粉的合成代谢旺盛，最终影响作物产量。

因此，在本地区小麦玉米轮作6年的长期定位试验条件下，作物生产可以采用少免耕配合秸秆还田来调控作物个体、群体的生长发育，以建立合理的群体结构与个体发育模式，提高光合产量在籽粒中的积累和转化，促进籽粒的充实，从而提高本地区冬小麦产量。同时，长期定位条件下，耕作方式与秸秆还田对作物整个灌浆期的糖类积累与影响需要继续进行更加深入的研究。

参考文献：

[1]

付国占，李潮海，王俊忠，等.残茬覆盖与耕作方式对夏玉米光合产物生产与分配的影响[J].华北农学报，2005，20（3）：62-66.

[2]高俊凤.植物生理学实验技术[M].西安：世界图书出版西安公司，2000.

[3]何照范.粮油籽粒品质及其分析技术[M].北京：农业出版社，1985.

[4]江晓东，王芸，侯连涛，等.少免耕模式对冬小麦生育后期光合特性的影响[J].农业工程学报，2006，22（5）：66-69.

[5]李友军，熊瑛，吕强，等.不同类型专用小麦叶、茎、粒可溶性糖变化与淀粉含量的关系[J].中国农业科学，2005，38（11）：2219-2226.

[6]李宗新，王庆成，刘霞，等.控释肥对夏玉米的应用效应研究[J].玉米科学，2007，15（6）：89-92.

[7]刘霞，姜春明，郑泽荣，等.藁城8901和山农1391淀粉合成酶活性和淀粉组分积累特征的比较[J].中国农业科学，2005，38（5）：897-903.

[8]刘晓冰，李文雄，张志学.春小麦籽粒灌浆过程中淀粉积累和蛋白质积累规律的初步研究[J].作物学报，1996，22（6）：736-740.

[9]潘庆民，于振文，王月福，等.追氮时期对小麦旗叶中蔗糖合成与籽粒中蔗糖降解的影响[J].中国农业科学，2002，35（7）：771-776.

[10]孙铭泽，王法宏，冯波，等.秸秆还田条件下不同耕作方式和氮肥配施对冬小麦生长发育的影响[J].山东农业科学，2013，45（3）：47-51

[11]王殿武，褚达华.少、免耕对旱地土壤物理性质的影响[J].河北农业大学学报，1992，21（2）：28-33.

[12]王靖，林琪，倪永君，等.不同保护性耕作模式对冬小麦籽粒品质的影响[J].麦类作物学报，2009，29（5）：881-884.

[13]王瑜，马加清，张士永，等.稻田少免耕土壤生态学效应的研究进展[J].山东农业科学，2013，45（5）：142-145，150.

[14]王月福，于振文，李尚霞，等.土壤肥力对小麦籽粒蛋白质组分含量及加工品质的影响[J].西北植物学报，2002，22（6）：1318-1324.

[15]阴卫军，王庆成，刘霞，等.高淀粉玉米胚乳淀粉粒度分布特征及其对水分胁迫的响应[J].山东农业科学，2013，45（1）：54-59.

[16]鱼欢，冯佰利，高金锋，等.不同栽培模式下冬小麦籽粒糖及淀粉累积的动态研究[J].干旱地区农业研究，2008，26（2）：90-101.

[17]张连晓，王树勇，黄群，等.小麦籽粒品质影响因素研究进展[J].山东农业科学，2006，5：102-104.

[18]张秋英，刘娜，金剑，等.春小麦籽粒淀粉和蛋白质积累与底物供应的关系[J].麦类作物学报，2000，20（1）：55-58.

[19]张荣亭，黄翊鹏，朱长华，等.秸秆还田条件下小麦耕作模式与施肥技术研究[J].山东农业科学，2013，45（3）：80-82.

[20]赵秉强，李凤超.耙茬少耕在我国的研究与应用[J].耕作与栽培，1992，6：6-9.

[21]赵会杰，邹琦，张秀英.两个不同穗型小麦品种生育后期碳水化合物代谢的比较研究[J].作物学报，2003，29（5）：676-681.

[22]祝小捷，朱云集，刘小平，等.施硫对小麦旗叶糖含量和籽粒淀粉积累的影响[J].麦类作物学报，2008，28（3）：471-475.

[23]周兴祥，高焕文，刘晓峰.华北平原一年两熟保护性耕作体系试验研究[J].农业工程学报，2001，17（6）：81-84.