关劼兮, 陈素英, 邵立威, 张玉铭, 张喜英, 路 杨, 闫宗正

华北典型区域土壤耕作方式对土壤特性和作物产量的影响*

关劼兮1,2, 陈素英1**, 邵立威1, 张玉铭1, 张喜英1, 路 杨1,2, 闫宗正1,2

(1. 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/中国科学院农业水资源重点实验室/河北省节水农业重点实验室 石家庄 050022; 2. 中国科学院大学 北京 100049)

华北平原是我国重要的小麦玉米种植区, 长期土壤旋耕免耕和秸秆全量还田带来耕层变浅、犁底层变厚和上移、土壤养分表聚等现象, 通过耕作方式改变, 解决上述问题对维持区域粮食生产有重要意义。试验以冬小麦-夏玉米轮作系统为研究对象, 分别在代表华北平原高产区的栾城试验区和代表中低产区的南皮试验区进行, 设置冬小麦播种前进行土壤深耕、深松、窄深松3种处理, 以生产上常用的旋耕为对照。所有处理夏玉米季均采用土壤免耕播种, 测定项目包括土壤容重、作物根系、作物产量和水分利用效率。结果表明, 不同耕作方式对土壤特性和作物产量的影响具有区域差异。南皮试验区土壤深耕(松)显著地(<0.05)提高了作物产量, 深耕、深松和窄深松处理的冬小麦产量比旋耕分别增加16.5%、19.3%和13.1%, 夏玉米产量分别增加17.3%、16.2%和21.9%, 周年产量分别增加16.9%、17.6%和17.8% ; 深耕、深松和窄深松处理间作物产量差异不显著。栾城试验区冬小麦、夏玉米产量和周年产量各处理之间差异不显著。土壤深耕、深松、窄深松和旋耕均能降低0~20 cm土层土壤紧实度和土壤容重。冬小麦播种后, 与土壤耕作前比较, 土壤深耕、深松和旋耕处理土壤紧实度南皮试验区分别平均降低71.6%和68.2%, 栾城试验区分别降低88.8%和-7.7%, 常用的旋耕模式在栾城试区没有降低土壤紧实度。小麦收获时不同耕作方式0~40 cm土层的土壤容重均低于土壤耕作前的土壤容重, 至夏玉米收获时不同耕作处理的土壤容重与耕作前基本一致, 不同耕作处理对土壤容重的影响差异不显著。在南皮试验区, 3种耕作方式与旋耕相比, 均显著提高了冬小麦和夏玉米水分利用效率; 在栾城试验区, 各处理冬小麦和夏玉米水分利用效率差异不显著。本研究结果显示在华北平原高产区连续实施土壤旋耕模式没有影响作物产量, 而在中低产区实施土壤深耕或者深松模式更利于作物产量提高。

小麦玉米一年两熟; 高产区; 中低产区; 耕作方式; 土壤容重; 产量构成; 水分利用效率

华北平原是我国重要的粮食生产基地之一, 70%以上的耕地实施冬小麦()和夏玉米()一年两熟轮作制。20世纪80年代开始, 随着秸秆焚烧的禁止, 秸秆机械化还田和土壤旋耕作业迅速发展, 土壤耕作采用冬小麦旋耕后播种, 夏玉米免耕播种, 秸秆全量还田。……