不同耕作方式及前茬作物对冬小麦产量的影响

杨 佳，崔福柱，郭秀卿，杜天庆，郝国花，杨 慧

（山西农业大学农学院，山西太谷030801）

耕作方式是影响土壤生态环境最直接的途径，对土壤中水、肥、气、热起到了调控作用，从而影响作物最终产量[1]。传统翻耕长期以来一直主导着全球农业生产，对农业的发展作出了巨大的贡献。但是，频繁的翻耕会破坏生态环境，破坏土壤结构，使得土壤耕层变浅、容重增大、养分失衡、保墒保肥能力减弱、抗逆缓冲能力变差等[2-5]。同时，会抑制作物的生长发育，降低作物的产量。土壤旋耕是旋耕犁代替翻耕犁，利用旋耕机旋转的刀片切削、打碎土块、疏松混拌耕层的一种耕作法，属于保护性耕作的一种。目前，有关旋耕对作物产量及土壤理化性状的研究报道很多。朱敏等[6]研究发现，在麦秆还田条件下，旋耕可改善土壤物理性状、提高土壤综合素质、改善玉米的出苗率，并可提高产量。褚鹏飞等[7]研究发现，旋耕处理的籽粒产量低于翻耕处理，不利于经济产量的提高。也有研究表明，旋耕的小麦籽粒产量高于常规翻耕和免耕处理[8-9]。

山西省中部地区冬季种植的粮食作物主要是冬小麦，复播的夏作物主要有夏高粱、夏玉米、夏谷子、夏大豆。然而，由于作物本身生物学特性的不同，会对土壤的理化性状和微环境产生不同的影响，最终影响后茬冬小麦的产量[10]，合理种植前茬作物可减少土壤中单一养分的消耗，维持养分的供求平衡，改善土壤肥力调控，最终提高作物产量[11-13]。

目前，关于土壤耕作方式的研究很多，前茬作物的研究也有大量报道[14-18]，但不同耕作方式与不同前茬作物的二因素研究以及有关高粱和谷子作为前茬作物对后茬作物的影响研究却鲜有报道。

本研究的目的是在山西省中部地区种植的冬小麦—夏作物复播模式下，研究耕作方式与前茬作物交互作用对冬小麦产量的影响，旨在为提高山西省中部地区冬小麦的产量提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

本试验于2016—2017年在山西省晋中市太谷县北洸村山西农业大学科技创业园区（112°30′E，37°23′N）进行，海拔 786.5 m，属于暖温带大陆性气候，年平均温度9.8℃，10℃以上有效积温3 675℃，无霜期175～180 d，年平均日照时数2 500～2 600 h。试验区土壤为砂质黏壤土，地势平坦，土壤肥力较好。

1.2 试验设计

以冬小麦品种长6878为研究对象，采用二因素裂区设计，主因素为耕作方式，设旋耕（RT）、翻耕（PT）2个处理；副因素为前茬夏作物茬口，设高粱茬（SBW）、玉米茬（ZMW）、谷子茬（SIW）、大豆茬（GMW）4个处理。具体耕作内容列于表1。试验小区面积6 m×5 m，3次重复。种植密度为300万株/hm2。本次试验中前茬作物收获后秸秆均全部粉碎还田，冬小麦种植前基施奥磷丹复合肥750 kg/hm2，N-P2O5-K2O质量百分比为17%∶17%∶17%，施肥后按耕作方式的不同进行翻耕或旋耕，于10月20日采用机播播种，越冬前进行冬灌，冬小麦返青后，进行锄划松土，用耙子狠搂枯叶，促进心叶生长，拔节前进行追肥，按150 kg/hm2追施尿素，4月4日进行第2次灌溉浇水，6月23日收获冬小麦。

表1 不同耕作方式及前茬作物试验的土壤耕作安排

1.3 测定项目及方法

小麦成熟后，每个小区取3 m2测定实际产量，并在每个小区取生长发育良好、长势基本一致的植株10株，风干后进行考种，考种指标包括穗长、穗质量、单穗粒数、单穗粒质量、结实小穗数、不结实小穗数、千粒质量；计算结实小穗比例（结实小穗/小穗总数）、穗密度（小穗总数/穗长）、谷草比（籽粒产量/秸秆产量）和经济系数（经济产量/生物学产量）。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2010进行数据处理及作图和制表，使用SPSS软件进行同质性检验及方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同耕作方式及前茬作物对冬小麦产量及构成因素的影响

由表2可知，耕作方式对冬小麦产量的影响具有显著性，前茬作物对冬小麦产量的影响达极显著水平，二因素互作对产量的影响也达极显著水平。由此得出，耕作方式和前茬作物都是影响冬小麦产量的重要因素。

表2 不同耕作方式及前茬作物对冬小麦产量的方差分析

从表3可以看出，在旋耕处理下，有效穗数大小表现为玉米茬（ZMW）＞高粱茬（SBW）＞谷子茬（SIW）＞大豆茬（GMW），且高粱茬、玉米茬、谷子茬间无显著差异，但都与大豆茬间存在显著差异；穗粒数表现为谷子茬最大，为43.00粒，显著高于高粱茬和玉米茬；千粒质量在各处理间差异不显著。谷子茬产量最高，达到7 602.03 kg/hm2，大豆茬产量最低，为 7 232.04 kg/hm2，相差 369.99 kg/hm2。在翻耕处理下，有效穗数表现为高粱茬处理显著高于谷子茬、大豆茬和玉米茬处理；穗粒数为谷子茬最大，且显著高于玉米茬；千粒质量在各处理间差异不显著，玉米茬产量最高，显著高于其他3种作物茬口。总体来说，旋耕处理的冬小麦穗粒数高于翻耕处理，最终的产量也是旋耕处理高于翻耕处理，说明旋耕处理主要是通过增加冬小麦穗粒数来增加冬小麦的产量。且无论是在旋耕处理下还是在翻耕处理下，玉米茬冬小麦的产量比较稳定，且总体上高于其他3种前茬作物处理。

表3 不同耕作方式及前茬作物对冬小麦产量及其构成的影响

2.2 不同耕作方式及前茬作物对冬小麦穗部性状的影响

从表4可以看出，在旋耕处理下，4种作物茬口的冬小麦穗密度、谷草比、经济系数之间差异不显著；高粱茬、玉米茬、谷子茬的穗长与大豆茬的穗长存在显著差异，高粱茬穗长最大；谷子茬、大豆茬的穗质量与高粱茬、玉米茬存在显著差异，谷子茬的穗质量最大；谷子茬的结实小穗数最多，与高粱茬间存在显著差异，与玉米茬、大豆茬间不存在显著差异；高粱茬的不结实小穗最多，与其他3种作物茬口存在显著差异；谷子茬结实小穗数所占比例最大，与高粱茬存在显著差异；大豆茬每小穗平均结实粒数最大，与玉米茬存在显著差异。在翻耕处理下，4种作物茬口的冬小麦每小穗平均结实粒数、穗密度、谷草比、经济系数之间差异不显著；谷子茬的穗长与玉米茬、大豆茬和高粱茬的穗长存在显著差异，谷子茬穗长最大；高粱茬、谷子茬、大豆茬的穗质量与玉米茬的穗质量存在显著差异，谷子茬穗质量最大；谷子茬的结实小穗数最多，与玉米茬存在显著差异；大豆茬的不结实小穗最多，与高粱茬存在显著差异；高粱的结实小穗数所占比例最大，但与谷子茬、大豆茬不存在显著差异。总体来说，耕作方式的改变，对各种茬口的冬小麦穗密度、谷草比、经济系数影响不显著，但谷子茬处理下，冬小麦的穗长、穗质量、结实小穗数都高于其他3种作物茬口，对冬小麦产量的影响较大；相同茬口下，旋耕比翻耕更有利于冬小麦穗长的增长，穗质量、结实小穗数的增加以及不结实小穗的减少，对产量的增加具有一定的积极作用。

表4 不同耕作方式及前茬作物对冬小麦穗部性状的影响

3 结论与讨论

有研究表明，不同耕作方式或者不同的前茬作物会对后茬作物生长和产量产生一定的影响[19-21]。玉米茬口下冬小麦的产量最高，大豆茬口下冬小麦的产量最低，这可能是由于大豆固氮所产生的氮素在土壤中还没有完全被冬小麦直接利用或者追施尿素以后大豆茬氮肥含量过高，抑制了小麦的生长发育，最终使小麦减产。耕作方式的改变，对各种茬口的冬小麦穗密度、谷草比、经济系数影响不显著。相同茬口下，旋耕比翻耕更有助于冬小麦穗长的增长，穗质量、结实小穗数的增加和不结实小穗的减少，对产量的增加具有一定的促进作用。本试验中，旋耕处理下冬小麦产量高于翻耕处理，玉米茬有利于冬小麦产量的增加，这可能是由于旋耕处理对土壤结构的改善，进而提高了小麦根系对养分的吸收，最终使小麦增产，同时前茬作物的不同，土壤中秸秆腐烂产生的营养元素也有很大差异，最终造成冬小麦产量存在差异。生产上可以采用冬小麦—夏玉米模式旋耕种植，从而提升经济效益。