小麦种植不同耕作措施的对比

程玉龙等

摘要：试验共设置稻秸秆半量耕翻还田（THS）等6种不同处理，通过小区试验比较小麦不同耕作措施的作业效果，并结合不同稻秸还田量分析其对小麦播种深度、田间密度、根深、产量的影响。结果表明，6种不同处理的播种深度差异不显著，均能完成播种作业；少免耕、秸秆覆盖还田能够促进小麦分蘖，可适当减少用种量；土壤耕翻有利于小麦根系前期生长，后期则不如土壤少免耕种植；长期进行浅旋耕作业已成为限制小麦产量的因素之一，应大力发展和推广保护性耕作技术，择期进行深松或深翻处理更有利于小麦增产。

关键词：耕作；秸秆；小麦；播种深度；根深；产量

中图分类号： S512.104文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）09-0106-03

收稿日期：2014-08-18

土壤质量与所采取的耕作方式有着密切关系，合理的耕作方式可使土壤质量处于较高水平，使其保持健康、稳定、可持续利用的状态[1]。小麦种植方式多种多样，但其耕作环节始终为旋耕、翻耕、免耕3种类型，我国正不断进行耕种模式的创新以推行秸秆还田。旋耕最适于秸秆全量还田，且作业程序最为简捷，较为典型的复式作业机具为拖拉机，下地作业1次便能完成施肥、旋耕、播种。翻耕是将表土翻至耕作层的底层，同时将秸秆翻埋，再经碎土后才能完成播种作业，犁旋一体机的出现虽减少了作业环节，但其动力消耗较大，且秸秆会对作业过程造成不利影响。免耕播种技术正逐步发展成熟，现已克服种子入土难等问题，可基本保证小麦的播种质量；相关研究结果表明，免耕比翻耕更有利于表层土壤有机质和全氮的积累、土壤容重的降低，且免耕、秸秆半量覆盖还田与其他耕作措施相比均有明显的增产效果[2-3]。

1材料与方法

目前，水稻种植区的秸秆还田主要以浅旋耕方式为主，免耕覆盖、耕翻还田所占比例相对较小。针对小麦种植不同耕作方式、稻秸秆还田量，于江苏省泰州市顾高镇夏庄开展小区对比试验。

1.1试验设计

试验前已连续4年采取全幅旋耕的方式种植小麦；采取旱旋耕、放水泡田后直接使用机插秧的方式种植水稻。

试验共设6个处理，每个处理3次重复，小区长4 m、宽23 m，采用随机区组排列。供试小麦品种为大华镇麦168，千粒质量为39.933 g。供试土壤为中性壤土，播种前采用环刀法测得0～20 cm土层的土壤容重为1.425 g/cm3。各试验处理（表1）的播种行距均为20 cm；带状旋耕全量还田（LRS）处理的单行条耕宽度为13～14 cm、未耕宽度为6～7 cm；免耕半量还田（NTHS）处理及免耕全量还田（NTS）处理的单行条耕宽度为5～6 cm、未耕宽度为14～15 cm，条耕设计深度为9 cm，实际耕深3～6 cm。

表1试验设计

试验处理秸秆还田量

（kg/hm2）耕深（cm）翻耕半量还田（THS）4 500翻耕15～18免耕半量还田（NTHS）4 500土壤无扰动翻耕全量还田（TS）9 000翻耕15～18免耕全量还田（NTS）9 000土壤无扰动带状旋耕全量还田（LRS）9 000带状旋耕8～12全幅旋耕全量还田（RS）9 000全幅旋耕8～12

1.2测定项目与方法

1.2.1作业效果观察并记录各处理小麦出苗早晚、幼苗长势强弱、缺苗程度、地表秸秆覆盖量、分布均匀度等情况，以此描述作业效果。

1.2.2覆土深度小麦返青起身后，表层土壤已被自身质量沉积压实，此时将其根系轻轻拔出，测量种子的埋土深度，每个小区测10个样点（即每种处理测30个样点）。

1.2.3苗密度于播种130 d后测量苗密度，每个小区选择1个测量样点，在1个播种幅宽（6行）中测量各行1 m长度内的小麦株数（即每种处理测量18行），目测所有样点是否无明显缺苗现象。

1.2.4根系集中区深度分别于拔节期（2014年4月2日）、小麦灌浆期（2014年5月13日）2次测量根系集中区深度，每个小区选择3个样点。第1次测量将同样株数（10株）的小麦取出，用水清洗后测量其根系长度，以10条根系以上（含10条）部分的根长作为根系集中区深度值。第2次测量以植株行中心为中间点，在垂直植株行的水平方向观察 15 cm 宽度内的根系数目，以15条根系以上（含15条）部分的根长作为根系集中区深度值，再分2次向前轻轻剥落2 cm土层，先后形成3个竖直面，以量取的最大值作为观察值。

1.2.5产量在收割前每个小区随机选取3个样点，目测各样点的小麦是否均匀。人工收割各采样点1 m2面积内的小麦，并分别进行人工脱粒、除杂，晾晒2 d后称其质量。LRS、RS处理使用联合收割机收割，晾晒后统一称质量，取平均值作为比较对象。

1.3数据分析

采用Excel 2007软件对试验数据进行初步整理和分析，并绘制图表；采用SPSS软件进行统计分析。

2结果与分析

2.1作业效果比较分析

由播种30 d后田间的实际情况（图1）可见，NTHS、NTS处理出苗较早，长势良好，叶色浓绿，幼苗密度适当，较早达到基本苗数，无明显断行现象。NTHS处理行间田面稻秸分布均匀，残茬清晰可见，未发现杂草萌发；NTS处理稻秸及残茬100%覆盖于地表，平铺厚度较深，无杂草萌发。LRS处理的地表秸秆量少于NTHS处理，且分布无序、不均匀，大部分掺杂于浅层土壤中，可发现少量杂草幼苗；RS处理出苗较晚，幼苗长势不如LRS处理，且迟于LRS处理达到齐苗，地表有少量秸秆覆盖，分布较杂乱，杂草滋生较多。THS处理与TS处理差异不大，出苗均相对较晚，幼苗长势最弱，苗密度最小，地表秸秆量极少，未发现杂草萌发。

2.2耕作措施、秸秆对播种深度的影响

在稻秸秆全量还田时，小麦播种深度以全幅旋耕最大，以带状旋耕最小；翻耕田的播种深度值大于免耕田（表2）。播种深度在一定程度上受机器对土壤、秸秆扰动程度的影响，但影响不显著，6种作业方式均能按照既定深度完成播种作业。

表2各处理的播种深度mm

耕作措施播种深度秸秆半量还田秸秆全量还田翻耕26.23±8.3225.87±9.68免耕23.53±8.9124.57±8.59带状旋耕—24.10±7.74全幅旋耕—26.43±8.44

利用Fisher提出的最小显著差异（LSD）方法，对6个样本间的平均值进行多重比较，检验其是否存在显著性差异，其中显著性水平α=0.05。

LSD=tα/2（n-k）MSE（1ni+1nj）。 （1）

式中，tα/2是自由度为（n-k）的t分布临界值；ni、nj分别为第i、第j个样本的容量。

经计算得组内均方MSE=74.573 18，再根据自由度（n-k）=180-6=174，查t分布表得tα/2（n-k）=t0.025（174）=196，由于样本容量均为30，所以各LSD值均为3.09。

LSD=1.96×74.573 18×（130+130）=3.09。

不同处理的平均值之差最大值为2.90，均小于3.09，所各处理的播种深度间差异不显著。

2.3耕作措施、秸秆对小麦田间密度及分蘖数的影响

土壤耕作的主要目的是通过调整耕作层和地表状况，创造出适宜的土壤条件以保证作物种子的萌发和出苗，但是不同耕作模式对小麦田间密度影响较大。小麦苗密度受播种量、分蘖数的影响，所以以苗密度与播种量的比值作为小麦分蘖情况的评价指标，同时可反映小麦种子的发芽情况及成活率。

不同处理对小麦苗密度、苗种比的影响差异显著，各处理苗密度由大到小依次为NTS、NTHS、TS、RS、THS、LRS；各处理苗种比由大到小依次为NTS、NTHS、TS、LRS、RS、THS（表3）。可见，免耕、秸秆覆盖还田更有利于小麦分蘖，翻耕、秸秆全量还田次之。受稻秸秆覆盖的影响，小麦分蘖期免耕田的地表气温高于翻耕田，从而促进小麦分蘖，增大小麦的苗密度。带状旋耕田与全幅旋耕田相比也呈现此特点，表明秸秆覆盖有利于小麦分蘖。表3小麦田间密度参数

试验处理密度[株/（m·行）]中位数平均值标准差播种量

2.4耕作措施、秸秆对小麦根系生长的影响

在拔节期，THS、TS处理的根深值较大，表明土壤耕翻更有利于小麦苗期根系的生长；其次为免耕；旋耕田根系集中区深度值较小，这是由于旋耕方式使浅层土壤的草土比过高，不利于水分的保持及根系的生长。在灌浆期，免耕田小麦根系的长势优于翻耕田，且均比全幅旋耕田的根系长势好，带状旋耕田已经体现出少免耕田的优势，与全幅旋耕田相比优势明显。同为翻耕或免耕时，秸秆全量还田的根系集中区深度值大于秸秆半量还田（表4）。

表4根长

试验处理根系集中区深度（cm）拔节期灌浆期THS12.9321.67NTHS11.9323.78TS13.5022.44NTS12.4024.44LRS11.3324.33RS11.5320.67

2.5耕作措施、秸秆对小麦产量的影响

LRS、RS处理是在小麦全部收割后统一测产的，其平均值为5 250 kg/hm2，与往年采用全幅旋耕方式播种的产量极为接近。另外4种处理的小麦产量存在一定差异，其中全量免耕覆盖田（NTS）的产量最低，仅为6 924.8 kg/hm2。THS、TS处理相比较，即同为耕翻还田时，稻秸秆半量还田比全量还田增产242.5 kg/hm2；NTHS、NTS处理相比较，即同为免耕覆盖时，稻秸秆半量还田比全量还田增产359.7 kg/hm2；THS、NTHS处理相比较，即同为半量还田时，耕翻还田比免耕覆盖还田增产162.8 kg/hm2；TS、NTS处理相比较，即同为全量还田时，耕翻还田比免耕覆盖还田增产280 kg/hm2（图2）。

以显著性水平α为0.05对各处理的产量值进行多重比较，最小显著差值为1 620 kg/hm2，即图2中4种不同处理产量之间的差异均未达显著水平，但与LRS、RS处理的产量相比，各自之间的差异均达显著水平，这与梁淑敏等在成都平原对小麦产量的研究结果[4]不完全相同。

秸秆还田量及耕作方式的不同可直接影响小麦产量。在本试验中，稻秸秆半量还田、翻耕作业是最有利于小麦增产的影响因子。周江明等研究证明，早稻秸秆半量（3 000 kg/hm2）还田比晚稻更有利于产量的增加[5]。与翻耕作业、秸秆半量还田相比，免耕作业、秸秆全量还田虽略有减产，但与全幅旋耕作业相比，其增产幅度仍然明显。

2.6因子交互作用分析

除了考虑耕作措施、秸秆对试验指标的影响，还应对两者之间的联合搭配作用，即交互作用进行分析。不同试验指标受交互作用影响的程度不同，有的甚至可忽略不计。耕作措施、秸秆2个因子的互作效应对小麦田间密度、根深、产量的影响见图3。交互作用对田间密度和产量有着明显影响，对各时期根深值的影响则不明显；因此，在分析耕作措施、秸秆对田间密度、产量的影响时，应将二者的交互作用考虑在内；而在分析其对根系的影响时，可将交互作用忽略不计。

采用免耕方式时，秸秆还田量对苗密度的影响并不明显；而采用翻耕方式时，苗密度随秸秆还田量的增加而显著增大。采用翻耕方式时，秸秆全量还田的产量低于半量还田；而采用免耕方式时，随着秸秆还田量的增加，产量下降更为明显。

2.7相关性分析

经皮尔逊相关性检验结果可知，苗密度与播种量的相关系数为0.831 07，而苗密度与苗种比的相关系数为0.932 58，表明播种量在一定范围内变化时，小麦分蘖数对苗密度的影响更显著。苗密度与播种深度在播深区间内呈负相关， 相关系数为-0.436 23；苗密度与秸秆还田量呈一定正相关，即耕作方式相同时，秸秆全量还田比半量还田的苗密度值大。在拔节期，THS、TS处理的根深最大，与播种深度呈正相关，相关系数为0.415 1。

3结论与讨论

当地温润的气候、丰富的水资源为种子发芽提供了得天独厚的环境条件，但从小麦苗期至拔节期的一段时间内，土壤耕作的质量可直接影响作物的生长。与浅旋耕种植的小麦相比，免耕、翻耕种植的小麦在生长前期已凸显优势。

免耕田为保证基本苗数量，常增大播种量。事实上，播种后及时灌水便可保证小麦种子的发芽和出苗，甚至由于春冬季节秸秆覆盖的增温作用可促进小麦分蘖，可以适当减少用种量。与翻耕田相比，免耕田灌浆期的根深优势并未促成产量优势，原因是该种植季雨水及灌溉水充足，水分不是限制小麦增产的因素。目前，实际生产中比例较大的是旋耕作业，应适当改变耕作方式以突破产量限制。在实施免耕处理前，最好对田块进行深松或深翻处理，不宜选择长期进行浅旋耕的田块进行免耕种植。保护性耕作的优势在于其长期效应，但短期内的试验也已证明，在管理得当的前提下，实施保护性耕作第1年内不会造成减产，且比常规的浅旋耕作具有增产优势。与传统的铧式犁耕翻作业相比，虽然短期内的产量略有下降，但却减少了劳动力、机械设备、能源的投入。

鉴于时间、试验场地等条件的限制，试验中尚存在不完善之处：（1）试验条件的一致性。试验缺少带状旋耕、全幅旋耕条件下稻秸秆半量还田的处理，各处理的播种量应当相同，LRS、RS处理的产量测试应当与其他处理采用相同方法。（2）小麦田间密度构成因素的不确定性。应在小麦出苗1周内、分蘖结束后、小麦灌浆前3个时期分别记录小麦的田间密度。（3）产量构成因素的不确定性。在收割前，应测量小麦的穗密度、每穗结实粒数、千粒质量等产量构成因子。试验中存在诸多不足之处，有待在今后的研究中加以改进和完善。

参考文献：

[1]王晶. 不同保护性耕作措施对土壤质量的影响[D]. 兰州：甘肃农业大学，2007.

[2]高亚军，朱培立，黄东迈，等. 稻麦轮作条件下长期不同土壤管理对有机质和全氮的影响[J]. 土壤与环境，2000，9（1）：27-30.

[3]严洁，邓良基，黄剑. 保护性耕作对土壤理化性质和作物产量的影响[J]. 中国农机化，2005（2）：31-34.

[4]梁淑敏，谢瑞芝，汤永禄，等. 不同耕作措施对成都平原稻麦轮作区土壤蓄水抗蚀性及产量的影响[J]. 中国水稻科学，2014，28（2）：199-205.

[5]周江明，徐大连，薛才余. 稻草还田综合效益研究[J]. 中国农学通报，2002，18（4）：7-10.孙君艳，张淮，仝胜利. 自然干旱条件下叶面喷施锌、钼肥对玉米叶绿素含量及光合特性的影响[J]. 江苏农业科学，2015，43（9）：115-117.