不同耕作方式及前茬作物對冬小麥產量的影響

楊 佳，崔福柱，郭秀卿，杜天慶，郝國花，楊 慧

（山西農業大學農學院，山西太谷030801）

耕作方式是影響土壤生態環境最直接的途徑，對土壤中水、肥、氣、熱起到了調控作用，從而影響作物最終產量[1]。傳統翻耕長期以來一直主導著全球農業生產，對農業的發展作出了巨大的貢獻。但是，頻繁的翻耕會破壞生態環境，破壞土壤結構，使得土壤耕層變淺、容重增大、養分失衡、保墑保肥能力減弱、抗逆緩沖能力變差等[2-5]。同時，會抑制作物的生長發育，降低作物的產量。土壤旋耕是旋耕犁代替翻耕犁，利用旋耕機旋轉的刀片切削、打碎土塊、疏松混拌耕層的一種耕作法，屬于保護性耕作的一種。目前，有關旋耕對作物產量及土壤理化性狀的研究報道很多。朱敏等[6]研究發現，在麥稈還田條件下，旋耕可改善土壤物理性狀、提高土壤綜合素質、改善玉米的出苗率，并可提高產量。褚鵬飛等[7]研究發現，旋耕處理的籽粒產量低于翻耕處理，不利于經濟產量的提高。也有研究表明，旋耕的小麥籽粒產量高于常規翻耕和免耕處理[8-9]。

山西省中部地區冬季種植的糧食作物主要是冬小麥，復播的夏作物主要有夏高粱、夏玉米、夏谷子、夏大豆。然而，由于作物本身生物學特性的不同，會對土壤的理化性狀和微環境產生不同的影響，最終影響后茬冬小麥的產量[10]，合理種植前茬作物可減少土壤中單一養分的消耗，維持養分的供求平衡，改善土壤肥力調控，最終提高作物產量[11-13]。

目前，關于土壤耕作方式的研究很多，前茬作物的研究也有大量報道[14-18]，但不同耕作方式與不同前茬作物的二因素研究以及有關高粱和谷子作為前茬作物對后茬作物的影響研究卻鮮有報道。

本研究的目的是在山西省中部地區種植的冬小麥—夏作物復播模式下，研究耕作方式與前茬作物交互作用對冬小麥產量的影響，旨在為提高山西省中部地區冬小麥的產量提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

本試驗于2016—2017年在山西省晉中市太谷縣北洸村山西農業大學科技創業園區（112°30′E，37°23′N）進行，海拔 786.5 m，屬于暖溫帶大陸性氣候，年平均溫度9.8℃，10℃以上有效積溫3 675℃，無霜期175～180 d，年平均日照時數2 500～2 600 h。試驗區土壤為砂質黏壤土，地勢平坦，土壤肥力較好。

1.2 試驗設計

以冬小麥品種長6878為研究對象，采用二因素裂區設計，主因素為耕作方式，設旋耕（RT）、翻耕（PT）2個處理；副因素為前茬夏作物茬口，設高粱茬（SBW）、玉米茬（ZMW）、谷子茬（SIW）、大豆茬（GMW）4個處理。具體耕作內容列于表1。試驗小區面積6 m×5 m，3次重復。種植密度為300萬株/hm2。本次試驗中前茬作物收獲后秸稈均全部粉碎還田，冬小麥種植前基施奧磷丹復合肥750 kg/hm2，N-P2O5-K2O質量百分比為17%∶17%∶17%，施肥后按耕作方式的不同進行翻耕或旋耕，于10月20日采用機播播種，越冬前進行冬灌，冬小麥返青后，進行鋤劃松土，用耙子狠摟枯葉，促進心葉生長，拔節前進行追肥，按150 kg/hm2追施尿素，4月4日進行第2次灌溉澆水，6月23日收獲冬小麥。

表1 不同耕作方式及前茬作物試驗的土壤耕作安排

1.3 測定項目及方法

小麥成熟后，每個小區取3 m2測定實際產量，并在每個小區取生長發育良好、長勢基本一致的植株10株，風干后進行考種，考種指標包括穗長、穗質量、單穗粒數、單穗粒質量、結實小穗數、不結實小穗數、千粒質量；計算結實小穗比例（結實小穗/小穗總數）、穗密度（小穗總數/穗長）、谷草比（籽粒產量/秸稈產量）和經濟系數（經濟產量/生物學產量）。

1.4 數據分析

采用Microsoft Excel 2010進行數據處理及作圖和制表，使用SPSS軟件進行同質性檢驗及方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同耕作方式及前茬作物對冬小麥產量及構成因素的影響

由表2可知，耕作方式對冬小麥產量的影響具有顯著性，前茬作物對冬小麥產量的影響達極顯著水平，二因素互作對產量的影響也達極顯著水平。由此得出，耕作方式和前茬作物都是影響冬小麥產量的重要因素。

表2 不同耕作方式及前茬作物對冬小麥產量的方差分析

從表3可以看出，在旋耕處理下，有效穗數大小表現為玉米茬（ZMW）＞高粱茬（SBW）＞谷子茬（SIW）＞大豆茬（GMW），且高粱茬、玉米茬、谷子茬間無顯著差異，但都與大豆茬間存在顯著差異；穗粒數表現為谷子茬最大，為43.00粒，顯著高于高粱茬和玉米茬；千粒質量在各處理間差異不顯著。谷子茬產量最高，達到7 602.03 kg/hm2，大豆茬產量最低，為 7 232.04 kg/hm2，相差 369.99 kg/hm2。在翻耕處理下，有效穗數表現為高粱茬處理顯著高于谷子茬、大豆茬和玉米茬處理；穗粒數為谷子茬最大，且顯著高于玉米茬；千粒質量在各處理間差異不顯著，玉米茬產量最高，顯著高于其他3種作物茬口。總體來說，旋耕處理的冬小麥穗粒數高于翻耕處理，最終的產量也是旋耕處理高于翻耕處理，說明旋耕處理主要是通過增加冬小麥穗粒數來增加冬小麥的產量。且無論是在旋耕處理下還是在翻耕處理下，玉米茬冬小麥的產量比較穩定，且總體上高于其他3種前茬作物處理。

表3 不同耕作方式及前茬作物對冬小麥產量及其構成的影響

2.2 不同耕作方式及前茬作物對冬小麥穗部性狀的影響

從表4可以看出，在旋耕處理下，4種作物茬口的冬小麥穗密度、谷草比、經濟系數之間差異不顯著；高粱茬、玉米茬、谷子茬的穗長與大豆茬的穗長存在顯著差異，高粱茬穗長最大；谷子茬、大豆茬的穗質量與高粱茬、玉米茬存在顯著差異，谷子茬的穗質量最大；谷子茬的結實小穗數最多，與高粱茬間存在顯著差異，與玉米茬、大豆茬間不存在顯著差異；高粱茬的不結實小穗最多，與其他3種作物茬口存在顯著差異；谷子茬結實小穗數所占比例最大，與高粱茬存在顯著差異；大豆茬每小穗平均結實粒數最大，與玉米茬存在顯著差異。在翻耕處理下，4種作物茬口的冬小麥每小穗平均結實粒數、穗密度、谷草比、經濟系數之間差異不顯著；谷子茬的穗長與玉米茬、大豆茬和高粱茬的穗長存在顯著差異，谷子茬穗長最大；高粱茬、谷子茬、大豆茬的穗質量與玉米茬的穗質量存在顯著差異，谷子茬穗質量最大；谷子茬的結實小穗數最多，與玉米茬存在顯著差異；大豆茬的不結實小穗最多，與高粱茬存在顯著差異；高粱的結實小穗數所占比例最大，但與谷子茬、大豆茬不存在顯著差異。總體來說，耕作方式的改變，對各種茬口的冬小麥穗密度、谷草比、經濟系數影響不顯著，但谷子茬處理下，冬小麥的穗長、穗質量、結實小穗數都高于其他3種作物茬口，對冬小麥產量的影響較大；相同茬口下，旋耕比翻耕更有利于冬小麥穗長的增長，穗質量、結實小穗數的增加以及不結實小穗的減少，對產量的增加具有一定的積極作用。

表4 不同耕作方式及前茬作物對冬小麥穗部性狀的影響

3 結論與討論

有研究表明，不同耕作方式或者不同的前茬作物會對后茬作物生長和產量產生一定的影響[19-21]。玉米茬口下冬小麥的產量最高，大豆茬口下冬小麥的產量最低，這可能是由于大豆固氮所產生的氮素在土壤中還沒有完全被冬小麥直接利用或者追施尿素以后大豆茬氮肥含量過高，抑制了小麥的生長發育，最終使小麥減產。耕作方式的改變，對各種茬口的冬小麥穗密度、谷草比、經濟系數影響不顯著。相同茬口下，旋耕比翻耕更有助于冬小麥穗長的增長，穗質量、結實小穗數的增加和不結實小穗的減少，對產量的增加具有一定的促進作用。本試驗中，旋耕處理下冬小麥產量高于翻耕處理，玉米茬有利于冬小麥產量的增加，這可能是由于旋耕處理對土壤結構的改善，進而提高了小麥根系對養分的吸收，最終使小麥增產，同時前茬作物的不同，土壤中秸稈腐爛產生的營養元素也有很大差異，最終造成冬小麥產量存在差異。生產上可以采用冬小麥—夏玉米模式旋耕種植，從而提升經濟效益。