秸秆覆盖温度效应对冬小麦农艺和生理性状的影响*

2022-05-10陈素英牛君仿张喜英邵立威姚振刚李建波

中国生态农业学报(中英文) 2022年5期

陈素英,牛君仿,张喜英,邵立威,姚振刚,李建波

(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.石家庄市藁城区农业技术推广中心藁城 052160)

秸秆覆盖具有减少土壤蒸发、提高土壤蓄水量、作物产量和水分、养分利用效率等效应,已经在干旱半干旱区域广泛推广应用。然而,华北平原秸秆覆盖出现冬小麦()产量降低的负效应,减产主要归因于覆盖延缓了早春土壤温度的升高。由于秸秆覆盖对土壤温度和土壤水分影响是偶联的,覆盖抑制了土壤水分蒸发和土壤水分的散失,减少了因土壤水分散失引起的土壤热量损失,从而影响了土壤温度的变化。张俊鹏等在河南的研究表明,秸秆覆盖对土壤温度的影响具有“抑高扬低”的特点,气温高时,秸秆覆盖层能大量吸收短波辐射,使一部分热量储存于秸秆内,起到降低土壤温度的作用; 当气温较低时,即长波辐射大于短波辐射时,又因秸秆阻隔而起到保温作用。闫宗正等在河北的研究表明,冬季秸秆覆盖处理具有增温效应,日均温平均比不覆盖的对照提高0.56 ℃,返青后具有降温作用,主要是降低了白天的土壤温度。李全起等在山东的试验表明,在大气温度较低的越冬期,覆盖处理的土壤温度高于不覆盖处理,返青期随着气温的升高,土壤温度表现明显的滞后效应,秸秆覆盖处理土壤热通量低于不覆盖处理,土壤温度上升幅度明显低于不覆盖处理。

土壤温度(根区温度)是影响作物生理过程的重要因素之一,作物对根区温度的变化更敏感,根区温度的变化一方面直接影响水分和养分进入根系的运输速度,同时还能被根系感知,经由植物激素等信息物质向上传导,间接影响地上部的生理生化过程,进而影响农艺和产量性状。分蘖与小麦产量直接相关,显著影响小麦群体的结构和质量,植物内源激素在分蘖发生与衰亡过程中起着关键作用,生长素(IAA)通过顶端优势抑制分蘖发生,细胞分裂素能解除IAA 引起的顶端优势,通过促进分蘖芽生长,使单株分蘖数增加,玉米素核苷(ZR)和玉米素的含量对冬小麦分蘖的发生起着关键作用,根区温度的变化对分蘖的影响是通过改变植物体内的激素含量及其平衡进而引发生理上的效应来实现。

秸秆覆盖后还田是作物秸秆在农业生产中最直接有效的利用方式,关于秸秆覆盖的研究已经有很多,主要集中在秸秆覆盖对土壤温度、土壤水分和产量等方面。对于秸秆覆盖对冬小麦产量的负效应及其机理研究较少。本研究针对秸秆覆盖的减产效应,研究不同秸秆覆盖处理对土壤温度和小麦内源激素含量、地上部生长和干物质积累及产量的影响,揭示秸秆覆盖冬小麦减产机理,为冬小麦田秸秆覆盖技术的实施提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019年10月-2020年6月在中国科学院栾城农业生态系统试验站(37°50′N,114°40′E,海拔50.1 m)进行,该站位于华北平原的河北太行山前平原,主要作物为冬小麦-夏玉米()一年两熟种植。属于暖温带半湿润半干旱季风气候,年均降雨量为480 mm,冬小麦季降雨80～130 mm,需水量460 mm,降雨无法满足生育需求,因此需要灌溉维持冬小麦的生长。土壤为褐土类灰黄土种,0～2 m 土层平均田间持水量36%(/),耕层土壤有机质16 g·kg,速效氮、速效磷和速效钾含量分别为90.5 mg·kg、108 mg·kg和12.0 mg·kg。

1.2 试验设计

根据秸秆覆盖量,设4 处理: 对照(CK,无秸秆覆盖)、低覆盖量(LM,秸秆覆盖量为2450 kg·hm)、中覆盖量(MM,秸秆覆盖量为3675 kg·hm)和高覆盖量(HM,秸秆覆盖量为7350 kg·hm)。覆盖秸秆采用上茬夏玉米秸秆,3 个处理的覆盖量分别相当于上茬玉米秸秆产量的1/3、1/2 和全量。小区面积为5 m×7 m,每个处理4 次重复,随机排列。小麦播种时间为2019年10月14日,秸秆覆盖时间为2019年10月16日,各处理的基本苗基本相同,平均为618.2茎·m。种植小麦品种为‘科农1006’,播种量187.5 kg·hm。所有处理在拔节期和灌浆初期灌水,采用低压管道+小白龙灌溉的畦灌方式灌溉,水表计量灌溉水量,每次灌水量75 mm。其他田间管理措施所有处理都相同。

1.3 参数观测及计算方法

采用铜镍热电偶温度传感器和数据采集器(CR1000,Campbell Scientific,USA)自动采集,温度传感器埋深分别为5 cm、10 cm、20 cm 和40 cm。测定开始时间为2019年11月10日至小麦成熟。采集频率为30 min 1 次,日均温为24 h 内的平均温度。

植被指数(NDVI,normalized difference vegetation index)和比值植被指数(RVI,ratio vegetation index): 从冬小麦返青期至成熟期用Rapidscan CS-45(Holland scientific,Lincoln,NE,USA)测定,每6～8 d测定一次,每次测定时间段固定在11:00-14: 00,每个小区在不同方位测定8 次,取平均值。仪器可以同时测量670 nm、760 nm 和780 nm 3 个波段的反射率,通过公式计算植被指数(NDVI)和比值植被指数(RVI)。

式中: NIR 为近红外反射率(780 mm 波长),Red 是测定的670 mm 波长的反射率。

植株蘖茎数和地上部生物量: 冬小麦出苗后,每个小区选择长势均匀地方定点,每个点为1 m 双行小麦(0.3 m),出苗后和分蘖前测定基本苗,并在返青期、拔节期、抽穗期和成熟期测定蘖茎数。生物量则在冬小麦返青期、拔节期、抽穗期和成熟期,每个小区非定点区域内随机选取60～80 茎,从地表处剪取地上部分,105 ℃杀青,80 ℃烘干至恒重,测定生物量,根据密度数据,计算单位面积生物量(g·cm)。

根系性状: 在冬小麦返青期、拔节期和成熟期用直径10 cm 的根钻,在小麦行上取样,10 cm 为一层,共取6 层。每个小区设1 个取样点。取样后用0.25 mm 土壤筛冲洗得到根系,去除杂质,然后用1.27 cm 刻度根盘测量根长,计算总根长,单位为cm。

内源激素的采样和测定: 于冬小麦越冬期、返青期和拔节期取样,每个小区内随机取10 株,将茎、叶鲜样分别剪成0.5 cm 长的小段,按照1 g 分装,3次重复,用液氮将鲜样速冻,置-80 ℃冰箱中贮存。每次采样时间为8:00-10:00。采用酶联免疫吸附(ELISA)法测定内源激素IAA(生长素)、ZR(玉米素核苷)含量,单位为ng·g(FW)。

拔节期茎伤流液收集和离子含量的测定: 在洁净的10 mL 塑料离心试管中加入少量脱脂棉,放于管口位置,悬于管中,管口用保鲜膜包裹,再用皮筋扎紧,准确称量重量(精确至0.01 g)。每个小区选择4 个均匀的小麦主茎,用刀片在植株距离地面2～3 cm处切断,用滤纸吸附断面汁液后,在保鲜膜上划一小孔,孔径大小和茎粗接近,套上小试管,切口与脱脂棉紧密接触,收集茎伤流液。收集时间为天气晴朗的19:00-次日7:00。用20～50 倍用蒸馏水洗脱脂棉稀释,测定溶液中Na、K、Mg、Ca、Cl、SO和NO含量。

光合参数测定: 用Li-6400 便携式光合作用测量系统(LI-COR Inc.,Lingoln,NE,USA)在冬小麦花后16 d(灌浆期)测定旗叶的光合指标,包括净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间二氧化碳浓度。在晴朗无风的天气,于上午9:00-11:00 测定,每个小区选取至少4 片旗叶测定。

1.4 数据处理

数据采用完全随机设计进行统计分析,各处理数据取多次重复测定的平均值,并计算标准偏差;使用SPSS 11.0 软件分析方差和不同处理间显著性差异,处理之间显著性分析均在＜0.05 水平。Excel做图。

2 结果与讨论

2.1 秸秆覆盖对土壤温度的影响

图1 为冬小麦苗期至越冬期秸秆覆盖对土壤温度的影响。根据田间观察和小麦生长发育的气象指标界定冬小麦播种后62 d 进入越冬期,134 d 后进入返青期。整个冬季秸秆覆盖具有增温效应,CK、LM、MM 和HM 处理5 cm日均温均值分别为-1.22 ℃、-0.91 ℃、-0.58 ℃和-0.52 ℃; 10 cm 地温分别为-0.64 ℃、-0.42 ℃、-0.10 ℃和0.01 ℃; 20 cm 地温分别为-0.20 ℃、0.31 ℃、0.80 ℃和0.83 ℃; 40 cm地温分别为1.09 ℃、1.75 ℃、2.11 ℃和2.09 ℃。相同土壤深度下,随着覆盖量的增加,0～40 cm 土壤温度呈增加趋势。图2 为越冬期不同秸秆覆盖量土壤温度与CK 土壤温度的差,5 cm、10 cm、20 cm 和40 cm 土壤温度差均为正值,表明越冬期秸秆覆盖具有提高土壤温度的作用,尤其是高覆盖量(HM)和中覆盖量(MM)处理与CK 的土壤温度差较大,低覆盖量(LM)与CK 土壤温度差较小,覆盖量小的处理对土壤温度的影响较小。5 cm、10 cm、20 cm 和40 cm 3 个覆盖处理比CK 分别平均提高0.55 ℃、0.47 ℃、0.84 ℃和0.89 ℃。

图1 小麦出苗—返青前不同秸秆覆盖量下5 cm、10 cm、20 cm 和40 cm 土壤日均温度变化Fig.1 Average daily soil temperatures at 5 cm,10 cm,20 cm and 40 cm depth under different mulching amounts of straws from emergency to the beginning of recovery stage of winter wheat

图2 冬小麦越冬期不同秸秆覆盖量下5 cm、10 cm、20 cm 和40 cm 土壤均温与对照温度的差值Fig.2 Differences of average soil temperature at 5 cm,10 cm,20 cm and 40 cm depths between straw mulching treatments and CK during the overwintering period of winter wheat

秸秆覆盖冬小麦田春季具有降低土壤温度的效应(图3)。返青期覆盖处理不同深度的土壤温度均低于不覆盖处理,返青1 周后(播种后148 d),CK、LM、MM 和HM 处理5 cm 土壤温度分别为6.21 ℃、6.1 ℃、6.0 ℃和6.0 ℃,10 cm 土壤温度分别为6.07 ℃、6.06 ℃、5.87 ℃和5.55 ℃,20 cm 土壤温度分别为5.51 ℃、5.44 ℃、5.28 ℃和5.26 ℃,40 cm 土壤温度分别为5.02 ℃、5.42 ℃、5.39 ℃和5.37 ℃。相同土壤深度下,土壤温度随秸秆还田量的增加而降低。小麦播种后163 d 进入拔节期,拔节期1 周后(播种后170 d) CK、LM、MM 和HM 处理5 cm 土壤温度分别为14.95 ℃、14.68 ℃、14.79 ℃和14.68 ℃,10 cm土壤温度分别为14.59 ℃、14.31 ℃、14.62 ℃和14.4 ℃,20 cm 土壤温度分别为13.98 ℃、14.00 ℃、13.62 ℃和13.62 ℃,40 cm 土壤温度分别为12.70 ℃、12.60 ℃、12.72 ℃和12.72 ℃,拔节期土壤温度覆盖处理与CK 间差异减小,秸秆覆盖对土壤温度的降低效应随着冠层覆盖度的增加而逐渐降低。图4 为小麦返青期5 cm、10 cm、20 cm 和40 cm 土壤温度不同覆盖处理与CK 的差,与越冬期(图2)不同,返青期覆盖处理与CK 的温度差均为负值,表明返青期秸秆覆盖降低了土壤温度,并且随着覆盖量的增加,秸秆覆盖的降温效应越大。5 cm、10 cm、20 cm 和40 cm覆盖处理比CK日均温分别降低-0.27 ℃、-0.20 ℃、-0.16 ℃和-0.16 ℃。

图3 不同覆盖处理下冬小麦返青前—成熟期5 cm、10 cm、20 cm 和40 cm 土壤日均温度的变化Fig.3 Average daily soil temperature at 5 cm,10 cm,20 cm and 40 cm depths under different treatments from the beginning of recovery stage to mature stage of winter wheat

图4 冬小麦返青期不同秸秆覆盖量下5 cm、10 cm、20 cm 和40 cm 土壤均温与对照温度的差值Fig.4 Differences of average soil temperature at 5 cm,10 cm,20 cm and 40 cm depths between straw mulching treatments and control during the recovery stage of winter wheat

2.2 秸秆覆盖对冬小麦生理性状的影响

不同秸秆量覆盖对冬小麦不同生育期内源激素的影响如表1所示。植物生长素(IAA)在冬小麦茎和叶中的含量随着生育期和不同覆盖量的不同而变化。冬小麦茎IAA 含量随生育期的变化基本呈倒抛物线型,越冬前较低,返青期和拔节期较高,灌浆期降低。叶IAA 含量随着生育期的变化不明显。不同覆盖处理下冬小麦越冬前和返青期的茎IAA 含量变化趋势相同,CK 最低,覆盖处理较高,随着覆盖量的增大而增大,各处理间差异显著(＜0.05),尤其是返青期LM、MM 和HM 处理的IAA 含量分别比对照高73.7%、151.7%和169.9%。拔节期和灌浆期变化趋势,茎的IAA 含量以CK 最大,随着覆盖量的增大先减小后增大。叶片中的IAA 含量在越冬前、拔节期和灌浆期各处理间差异显著(＜0.05),越冬前表现为LM＞MM＞MM＞CK,拔节期为CK＞LM＞MM＞HM,灌浆期为MM＞CK＞LM＞HM; 返青期LM 和MM 间差异不显著,且为CK＞HM＞MM、LM。

表1 不同覆盖处理对冬小麦内源激素含量的影响Table 1 Effects of different straw mulching treatments on endogenous hormone contents of winter wheat

玉米素核苷(zeatin riboside,ZR)是细胞分裂素之一,主要在根内合成,冬小麦茎中ZR 含量随生育期变化不大,越冬前ZR 含量CK 处理显著高于秸秆覆盖处理(＜0.05),LM 处理最低,MM 和HM 差异不显著。返青期、拔节期和灌浆期茎ZR 含量处理间达到显著差异(＜0.05),随着覆盖量的变化规律不明显。冬小麦越冬前、返青期、拔节期和灌浆期叶片中的ZR 含量变化趋势基本上随着覆盖量的增大而增大,处理间差异显著(＜0.05)。

IAA/ZR 值结果表明,越冬前CK 的茎IAA/ZR 值最低,随着覆盖量的增加比值增加,处理间差异显著(＜0.05),返青期与越冬前的趋势基本一致; 拔节期茎IAA/ZR 值为LM＞HM＞CK＞MM,CK 与HM 间差异不显著,与LM 和MM 间差异显著(＜0.05); 灌浆期CK 最高,随着覆盖量的增加比值降低,各处理间差异显著(＜0.05)。叶片IAA/ZR 值越冬前、返青期、拔节期和灌浆期的变化趋势基本一致,CK 最高,随着覆盖量的增加,IAA/ZR 值降低,处理间差异显著(＜0.05)。

伤流液中的养分主要是根系吸收和转化的结果,伤流液的数量和其中的成分代表根系生理活动的强弱。图5 为不同覆盖处理对拔节期冬小麦茎伤流液中离子浓度的影响,可以看出,拔节期覆盖处理的各离子含量高于对照,随着覆盖量的增加,茎伤流液中各离子含量减少,但各处理间差异不显著。表明拔节期覆盖量少的处理随降温效应的减小根系吸收功能开始增强,覆盖量大的处理降温效应仍然存在。

图5 不同覆盖处理对冬小麦拔节期茎伤流液离子浓度的影响Fig.5 Ions contents in stem saps of winter wheat at jointing stage under different mulching treatments

灌浆期秸秆覆盖处理的冬小麦旗叶净光合速率高于不覆盖处理(表2)。与CK 相比,秸秆覆盖处理(LM、MM 和HM)旗叶的净光合速率分别提高14.5%、13.1%和29.9%(＜0.05),HM 处理的净光合速率最大,显著高于LM 和MM(＜0.05),LM 和MM间差异不显著。HM 的气孔导度和蒸腾速率都最大,与其他3 个处理间差异显著,不同覆盖处理胞间CO浓度显著低于CK(＜0.05)。秸秆覆盖下冬小麦生长发育延迟,这也是灌浆期秸秆覆盖下的叶片光合能力高于不覆盖处理的原因。

表2 不同覆盖处理对冬小麦灌浆期旗叶光合速率的影响Table 2 Effects of different straw mulching treatments on photosynthetic rate of flag leaves of winter wheat at grain filling stage

2.3 秸秆覆盖对冬小麦农艺性状的影响

植被指数是反映植被生长状况及植被覆盖度的最佳因子,其值为0～1,数字越大代表植被的覆盖面积越大,植被的量越多。RVI 是绿色植物的灵敏指示参数,与叶干生物量、叶绿素含量相关性高,也能较好地反映植被覆盖度和生长状况的差异。不同覆盖处理对冬小麦返青期后至成熟期的NDVI 和RVI 产生了显著影响(图6)。可以看出NDVI 和RVI 变化趋势基本相同,均呈现单抛物线形。返青期NDVI和RVI 相对较低,随着生育期的进展,NDVI 和RVI逐渐增加,抽穗期达最大值。随着小麦灌浆期和成熟期叶子的衰老,NDVI 逐渐降低,并在成熟期下降到最低。

图6 冬小麦返青期至成熟期植被指数(NDVI)和比值植被指数(RVI)的变化Fig.6 Changes of winter wheat NDVI and RVI from turning green to maturity under different straw mulching treatments

返青期CK 处理的NDVI 和RVI 最高,随着秸秆覆盖量的增加,NDVI 和RVI 显著降低。CK 与LM和HM 间差异显著(＜0.05)。LM 和MM 处理之间差异不显著,处理间的差异持续到抽穗期。随着抽穗期冬小麦冠层的增加,CK 和不同覆盖处理之间的NDVI 和RVI 差异减小,各处理间差异不显著。从抽穗期之后,CK 处理的NDVI 和RVI 迅速降低,低于3 个覆盖处理。

由图7A 可以看出,冬小麦出苗后的基本苗CK和覆盖处理几乎相同,返青期秸秆覆盖处理的茎蘖数低于CK,且随着覆盖量的增加茎蘖数降低,LM、MM 和HM 分别比CK 低1.3%、4.4%和7.4%,处理间差异不显著。拔节期覆盖处理的茎蘖数迅速增加,与CK 茎蘖数接近,拔节后覆盖处理部分茎蘖没有成穗,造成抽穗后覆盖处理的茎蘖数低于CK,但处理间差异不显著。

不同覆盖处理对冬小麦不同生育期地上部生物量的影响如图7B 所示。冬小麦地上部干物质返青期最小,随着生育期推进逐渐增大,成熟期达最大值。小麦返青期冬小麦干物质积累量以CK 最大,覆盖处理生物量减小,低量和中量覆盖处理与CK 之间差异显著(＜0.05)。拔节-成熟期各处理之间差异不显著。

图7 不同秸秆覆盖处理对冬小麦茎蘖数(A)和地上部干重(B)的影响Fig.7 Stem density(A) and aboveground dry weight(B) changes of winter wheat under different straw mulching treatments

秸秆覆盖处理推迟了春季小麦生育期。据田间观测试验,CK 与3 个覆盖处理进入拔节期的时间分别为4月2日和4月4日,抽穗期的时间分别为4月26日和4月28日,开花期时间分别为5月4日和5月6日。不同秸秆覆盖量对小麦生育期的影响不大,春季小麦拔节期至开花期覆盖处理比CK 处理生育期均推迟2 d,这与Wang 等的报道结果一致。

总根长是单位土壤面积的总根长,表征植物根系总量的大小。从图8 可以看出,冬小麦返青期和拔节期0～60 cm 土层总根长的变化趋势相同,不覆盖处理(CK)最大,覆盖处理较小,并且随着覆盖量的增大而减小,处理间差异不显著(＜0.05)。成熟期CK 的总根长最小,覆盖处理的较大,处理间差异不显著(＜0.05)。表明返青期秸秆覆盖的降温效应对地下根系影响至拔节期,返青期、拔节期和成熟期各处理的根长差异不显著。

图8 不同秸秆覆盖处理对冬小麦0～60 cm 土层总根长的影响Fig.8 Total root length in 0-60 cm soil layer of winter wheat under different straw mulching treatments

由表3可知,各覆盖处理冬小麦的产量均低于CK,LM、MM 和HM 处理分别降低2.2%、2.9%和3.7%,但差异不显著。有效穗数与产量变化趋势基本相同,CK 最高,覆盖处理较低,并且随着覆盖量的增加呈递减趋势。覆盖处理对穗粒数和千粒重的影响较小。CK 和LM 处理的收获指数显著高于MM和HM 处理(＜0.05),MM 和HM、CK 和LM 处理间差异不显著。

表3 不同秸秆覆盖处理对冬小麦产量、产量构成及收获指数的影响Table 3 Grain yield,yield components and harvest index of winter wheat under different straw mulching treatments

3 讨论

本研究表明,秸秆覆盖对冬小麦田根区温度具有调节作用,在温度较低的冬季,秸秆覆盖具有增温的效应,在温度回升的春季(返青期),秸秆覆盖具有降温的效应。这与同类型地区的其他研究结果一致。由于冬小麦越冬期气温和地温均处于0 ℃以下,小麦的生长发育基本停止,可以认为冬季秸秆覆盖的增温效应对冬小麦的生长发育无效。返青后冬小麦进入快速生长,秸秆覆盖对根区温度降低,会直接影响作物体内内源激素含量的变化,并引起植物生长和养分吸收的明显变化,进而影响产量。

根区土壤温度作为植物生长的重要影响因子,对植物的生长起到至关重要的作用。根区温度每变化1 ℃就能引起植物生长和养分吸收的明显变化。当植物遭受低温逆境时还可以通过调节自身的有机物和内源激素含量来抵御逆境。根区温度的改变会直接导致植物体内内源激素含量变化,进而影响小麦的分蘖,如植物生长素(IAA)通过顶端优势抑制分蘖发生,IAA 通常在低浓度下具有促进植物生长发育的作用,在高浓度下具有抑制生长发育的作用。返青期覆盖处理降低了土壤温度,致使小麦茎IAA含量远高于CK,覆盖处理在小麦分蘖-返青期较高的IAA 浓度抑制了小麦的生长发育。玉米素核苷(ZR)也是控制冬小麦分蘖的主要内源激素,当IAA/(ZR+)值低时(为玉米素),有利于分蘖发生,反之则不利于分蘖发生,较高的ZR+含量和分蘖增长具有一致性。本研究在没有测定玉米素()的情况下,显示(表1)返青期小麦茎的IAA/ZR 不覆盖处理最低,覆盖处理较高,并且随着覆盖量的增加而增加,说明覆盖处理影响了小麦返青期分蘖的生长。Li 等研究表明覆盖后春季较低土壤温度阻碍了作物根系生长,延迟了生育进程,影响了分蘖期截获的光合有效辐射。而分蘖影响小麦群体的结构和质量,与小麦产量直接相关,这一结果诠释了秸秆覆盖降低了冬小麦有效穗数,导致减产的原因。

小麦拔节期随着秸秆覆盖对根区温度影响的减弱,茎中IAA 含量覆盖处理显著降低,并且低于CK处理,覆盖对冬小麦的生长发育影响减小,茎中的IAA/ZR 比值也迅速下降,与CK 间差异减小,覆盖处理促进了拔节期冬小麦的生长发育。拔节期茎中伤流液离子浓度(图5)覆盖处理均高于CK。覆盖处理对冬小麦灌浆期茎中内源激素(表1)和光合参数的影响(表2)也表明,覆盖处理的生长发育比CK 强,结果与李全起等的结果一致。

由于覆盖处理的返青期低温效应影响了冬小麦地上和地下生理过程,推迟了冬小麦的春季生育期,降低了群体截获的光合有效辐射,表现在NDVI、RVI 和地上生物量显著低于CK。覆盖处理的降温效应在拔节期减弱,拔节期覆盖处理内源激素含量和茎伤流液离子浓度增强,但覆盖处理的农艺性状如NDVI、RVI、茎蘖数和地上部生物量仍低于CK,是由于返青期这些性状基础值较低,拔节期覆盖处理的快速生长还没有完全反映出来。Li 等研究也表明秸秆覆盖降低了冬小麦的分蘖数及生育前期的叶面积指数,但生育后期覆盖处理的叶面积指数反而升高。

不同秸秆覆盖量下冬小麦产量及产量构成的结果表明,在华北平原灌溉条件下,秸秆覆盖造成了冬小麦减产,不同覆盖量处理间产量差异不显著,覆盖处理降低了有效穗数,对穗粒数和千粒重的影响较小,与同地区研究结果一致。针对秸秆覆盖降低了有效穗数而减产的问题,Liu 等试图通过精准种植冬小麦提高冬小麦穗数,但并未达到明显的效果,仍因冬小麦的穗数和千粒重降低而减产。高延军等研究了不同冬小麦品种对覆盖的响应,在充分灌溉条件下,不同冬小麦品种在秸秆覆盖条件下的产量高于CK,但增产效应均不显著。董文旭等试验表明,秸秆覆盖条件下免耕播种,冬小麦播种量比CK 提高46.2%,出苗率、收获时穗数和产量均低于CK。闫宗正等研究表明,冬小麦三叶期覆盖处理对有效穗数降低较少,随着覆盖量的增加,减产幅度增加。