李岩华，闫金龙，霍成斌，冯丽云

（山西省农业科学院谷子研究所，山西长治046011）

覆盖栽培是旱地冬小麦一项重要的抗旱增产措施[1]。温度胁迫是重要的非生物胁迫之一，影响植物的生长发育、生产量和地理分布范围[2]。有研究表明，农田秸秆覆盖后，改变了土壤与大气的界面状况，秸秆覆盖对土壤温度变化有明显的调节作用[3-8]。大多数研究结果表明，秸秆覆盖具有增产效应[9-13]，但也有少数试验表现出减产效应[14-17]，一般认为，这与土壤温度有关。秸秆覆盖所采用的材料多数为农作物成熟收获后的小麦秸秆或玉米秸秆，但以活体的玉米鲜秸秆作为材料对农作物实行覆盖栽培的研究尚未见报道。

本试验通过田间覆盖不同量的活体玉米鲜秸秆研究旱地冬小麦的土壤温度变化，以阐明覆盖玉米鲜秸秆对旱作麦田拔节前3 个生育时期土壤温度的影响，旨在为丰富覆盖栽培学和农田秸秆覆盖有机旱作生产技术提供理论参考依据。

1 材料和方法

1.1 研究区概况

试验于2017 年9 月至2018 年7 月在山西省农业科学院谷子研究所试验地进行。该试验地土壤为褐土，土壤基础肥力为有机质含量30.4 g/kg，全氮含量0.129%，碱解氮含量83.2 mg/kg，硝态氮含量22.5 mg/kg，有效磷含量4.76 mg/kg。

1.2 试验材料

供试冬小麦品种为长6878。供试玉米秸秆为生长1.1～1.3 m 高的玉米活体植株，含水量67%～70%，秸秆直径≤2 cm，秸秆粉碎长度5～10 cm。

1.3 试验方法

试验采用完全随机区组设计，以不同秸秆覆盖量为处理，设4 个水平，分别为9 000（HM），6 000（MM），3 000（LM），0 kg/hm2（CK，不覆盖）。小区面积21 m2，3 次重复。2017 年9 月25 日播种，播种前将铡好的玉米短节鲜秸秆均匀撒覆在地表，用3 条腿耧人工播种，播种量187.5 kg/hm2，行距20 cm，每小区播15 行。于6 月25 日收获。整个生育期未浇水。

1.4 测定项目及方法

0～30 cm 土层土壤温度采用扦插式数显温度计进行测定，记录层次为0，5，10，15，20，25，30 cm（地表温度测定时将温度计倾斜成70°，测其他土层温度时则需将温度计插入土壤，7～8 min 开始读数记录）；每10 d 记录一次各土层的土壤温度，测定时刻为一天中的3：00，8：00，14：00，18：00，22：00。统计各生育期温度平均值，同时记录相应的气温数据。

1.5 数据处理

采用Excel 软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同玉米鲜秸秆覆盖量下土壤温度垂直传递效应分析

2.1.1 分蘖期土壤温度特征 由表1 可知，与CK相比，秸秆覆盖具有增温作用，覆盖量越大，增温幅度越大，秸秆覆盖的土壤温度始终高于无覆盖处理。在同一土层深度，土壤温度表现为HM＞MM＞LM＞CK。从不同深度土层看，0～30 cm 土层增温幅度最高点出现在5 cm 处，HM，MM，LM处理分别比CK 增温1.32，0.92，0.70 ℃；增温幅度最低点出现在25 cm 处，HM，MM，LM 处理分别 比CK 增 温0.16，0.16，0.10 ℃。无论覆盖与否，地温均随着土层深度的递增而升高，土壤温度均表现为0 cm＜5 cm＜10 cm＜15 cm＜20 cm＜25 cm＜30 cm，在30 cm 深处土壤温度达到最高；不同玉米鲜秸秆覆盖量增温强弱特征表现为HM＞MM＞LM＞CK。HM，MM，LM，CK 各处理在土壤中垂直传递的平均温度分别是3.06，2.88，2.76，2.29 ℃，HM，MM，LM 处理分别比CK 增温0.77，0.59，0.47 ℃。

表1 各处理在不同土层深度土壤平均温度 ℃

2.1.2 越冬期土壤温度特征 在冬小麦越冬期，秸秆覆盖同样表现为覆盖量越多，增温作用越大，秸秆覆盖的土壤温度始终高于无覆盖处理（表1）。在同一土层深度，土壤温度表现为HM＞MM＞LM＞CK。从不同土层看，HM，MM 处理增温幅度最高点出现在5 cm 处，分别比CK增温1.05，0.89 ℃，LM处理增温最高点出现在10 cm 处，较CK 增温0.79 ℃；覆盖处理增温幅度最低点出现在30 cm 处，HM，MM，LM处理分别比CK 增温0.61，0.48，0.34 ℃；各处理土壤温度均表现为0 cm＜5 cm＜10 cm＜15 cm＜20 cm＜25 cm＜30 cm，在30 cm 深处土壤温度达到最高；不同玉米鲜秸秆覆盖量下土壤处理的增温强弱特征表现为HM＞MM＞LM＞CK。HM，MM，LM，CK 在土壤中垂直传递的平均温度分别是-1.00，-1.09，-1.23，-1.78 ℃，HM，MM，LM 处 理 分 别 比CK 增温0.78，0.69，0.55 ℃。

2.1.3 返青期土壤温度特征 冬小麦进入返青期后，由于大气温度逐渐升高及作物生育进程加快，植物生长吸收养分激活了土壤微生物活性，与分蘖期、越冬期相比，土壤温度有明显提升。而秸秆覆盖处理却表现出显著的减温作用，且覆盖量越多减温作用越明显，秸秆覆盖处理的土壤温度始终低于无覆盖处理（表1）。在同一土层深度，土壤温度表现为HM＜MM＜LM＜CK。从不同深度土层看，减温幅度最高点出现在5 cm 处，HM，MM，LM 处理分别比CK 减温2.27，1.84，0.89 ℃；减温幅度最低点出现在30 cm 处，HM，MM，LM 处理分别比CK 减温0.79，0.67，0.03 ℃；无论覆盖与否，土壤温度均表现为0 cm＞5 cm＞10 cm＞15 cm＞20 cm＞25 cm＞30 cm，土壤浅表层温度均高于土壤深层温度，地表0 cm 处土壤温度最高，30 cm 处深度地温最低；不同量玉米鲜秸覆盖减温强弱特征表现为HM＞MM＞LM＞CK。HM，MM，LM，CK 处理在土壤中垂直传递的平均温度分别是5.78，6.14，6.98，7.46 ℃，HM，MM，LM处理分别比CK 减温1.68，1.32，0.48 ℃。

2.2 不同玉米鲜秸秆覆盖量下土壤温度的日变化特征

2.2.1 分蘖期土壤温度日变化 从表2 可以看出，每个处理白天（8：00，14：00，18：00）土壤平均温度均高于夜晚（3：00，22：00）土壤平均温度，玉米鲜秸覆盖量越多，土壤温度越高，白天和夜晚均表现为HM＞MM＞LM＞CK。HM，MM，LM，CK 处理白天土壤平均温度分别为3.18，3.16，3.14，3.02 ℃，夜晚土壤平均温度分别为2.58，2.41，2.18，1.5 ℃；各处理最高、最低温度分别出现在14：00 和8：00；秸秆覆盖在3：00，8：00，22：00 主要以增温为主，在14：00，18：00 主要以减温为主；增减温度大小与覆盖量成正比。不同玉米鲜秆秸覆盖量土壤温度日变化特征为HM＞MM＞LM＞CK。HM，MM，LM，CK 处理土壤日平均温度分别为2.94，2.86，2.76，2.41 ℃，HM，MM，LM处理分别比CK 增温0.53，0.45，0.35 ℃。

表2 各处理不同生育期土壤日平均温度 ℃

2.2.2 越冬期土壤温度日变化 由表2 可知，越冬期每个处理白天土壤平均温度高于夜晚土壤平均温度，白天和夜晚土壤平均温度均表现为HM＞MM＞LM＞CK。HM，MM，LM，CK 处理白天土壤平均温度分别为-0.72，-0.99，-1.19，-1.53 ℃，夜晚土壤平均温度分别为-1.24，-1.43，-1.60，-2.09 ℃；各处理最高、最低土壤温度分别出现在14：00 和8：00；越冬期秸秆覆盖处理在5 个时刻土壤温度均比CK增高，增温大小与覆盖量成正比。不同玉米鲜秸秆覆盖量土壤温度日变化特征表现为HM＞MM＞LM＞CK。HM，MM，LM，CK 处理土壤日平均温度分别为-0.93，-1.16，-1.35，-1.75 ℃，HM，MM，LM 处理分别比CK 提高0.82，0.59，0.40 ℃。

2.2.3 返青期土壤温度日变化 由表2 可知，返青期每个处理白天土壤平均温度均高于夜晚土壤平均温度，白天和夜晚均表现为HM＜MM＜LM＜CK。HM，MM，LM，CK 处理白天土壤平均温度分别为6.44，6.88，7.62，8.39 ℃，夜晚土壤平均温度分别为4.97，5.09，5.77，6.07 ℃；各处理最高、最低温度分别出现在14：00 和8：00；返青期秸秆覆盖处理在5 个时刻土壤温度均比CK 降低，降温大小与覆盖量成正比。不同玉米鲜秸秆覆盖量下土壤温度的时空效应表现为HM＜MM＜LM＜CK。HM，MM，LM，CK 处理土壤日平均温度分别为5.85，6.16，6.88，7.47 ℃，HM，MM，LM处理分别比CK 降低1.62，1.31，0.59 ℃。

3 结论与讨论

土壤温度影响着植物的生长、发育和土壤的形成，土壤中各种生物化学过程如微生物活动所引起的生物化学过程和非生命化学过程也都受土壤温度的影响。闫秋艳等[3]研究表明，提高土壤温度可为黄瓜安全高效生产提供保障，同时可提高植株对养分的吸收利用；孟自力等[18]研究表明，适度增温对提高小麦单产有积极作用；杨芳等[19]研究表明，低温下升温会促进土壤有机碳的矿化。在小麦拔节期前，采取玉米鲜秸秆覆盖技术，能够改变和调节土壤温度，而作物生长环境的变化，会影响小麦的生长发育及产量[18]。

本研究通过对小麦拔节期前3 个生育时期的地温观测，结果发现，0～10 cm 土层为敏感层，10～30 cm 为影响较小的不敏感层，这与于晓蕾等[20]的研究结果稍有差别。

玉米鲜秸秆覆盖对旱地冬小麦土壤温度的影响表现为：越冬期主要以增温为主，秸秆覆盖处理的土壤温度始终高于无覆盖处理；返青期主要以减温为主，秸秆覆盖处理的土壤温度始终低于无覆盖处理；分蘖期秸秆覆盖处理在3：00，8：00，22：00 主要以增温为主，土壤平均温度垂直传递效应总体表现为增温；而在14：00，18：00 秸秆覆盖处理土壤温度又低于不覆盖处理，土壤日变化特征则表现出低温高温、高温低温。土壤温度的增减程度与秸秆覆盖量成正比。

在分蘖期、越冬期、返青期，玉米鲜秸秆覆盖下白天的土壤平均温度高于夜晚土壤平均温度。分蘖期、越冬期各处理白天和夜晚土壤温度均表现为HM＞MM＞LM＞CK；返青期白天和夜晚土壤温度均表现为HM＜MM＜LM＜CK。