秸秆还田和耕作方式对河套灌区合理耕层构建及玉米产量的影响

河套灌区是我区粮食主产区之一,单一的耕作方式制约了当地玉米生产发展,探索区域合理耕层构建理论与技术具有重要意义。2015年在内蒙古河套灌区进行实地调查研究,每个调查点分别取样测试低肥力水平(LY,玉米产量低于7500 k g·hm-2)、中肥力水平(MY,玉米产量在7500-12000 kg·hm-2)与高肥力水平(H Y,玉米产量高于12000 kg·hm-2)3种肥力水平下深松（S）、翻耕（P）、浅旋（RT）三种耕作方式的土壤理化特性和玉米产量等指标。2016、2017年于河套灌区进行定点试验,设置浅旋（RT）、翻耕（P）、深松（S）、翻耕+秸秆还田（PR）、翻耕+深松（SP）、深松+翻耕+秸秆还田（SPR）6个试验处理,分析耕作方式和秸秆还田与冠层结构、土壤特性以及玉米产量的关系。结果表明:（1）深松和翻耕在低、中、高肥力条件下较浅旋处理土壤含水量分别提高7.25%-29.67%、5.52%-20.59%,土壤容重降低5.23%-8.61%、0.69%-4.91%,土壤R值降低12.29%-89.99%、7.30%-57.77%;土壤全氮含量提高17.88%-55.60%、9.81%-22.25%,土壤速效磷含量提高21.23%-41.26%、10.84%-22.04%,土壤速效钾含量提高36.85%-71.99%、6.01%-50.99%,土壤有机质含量提高28.85%-54.14%、14.63%-36.38%。SPR处理较其它处理显著优化了0-50cm土层的土壤结构,显著提高了土壤含水量4.12%-41.92%,增加土壤贮水量8.80%-25.65%,土壤容重降低1.35%-12.37%,土壤三相比R值降低了5.67%-54.26%,土壤碱解氮增加4.10%-54.63%,土壤速效磷增加4.98%-62.23%,土壤速效钾增加5.56%-53.58%,土壤有机质增加6.81%-62.84%。SP、PR、S、P于20-35cm土层较RT增幅显著,其中SP与PR差异较小,S作用效果好于P。（2）深松在低、中、高肥力条件产量增长率分别达到47.97%、40.74%、16.27%,深翻分别达到32.79%、23.46%、8.03%。翻耕和深松较浅旋在不同肥力（低、中、高）下玉米的增产潜力分别为22.75%、16.96%、16.55%和29.56%、25.37%、16.13%。（3）SPR、SP、PR、S和P处理下,花前干物质积累量与成熟期干物质积累量,均为SPR效果最佳,较其它处理增加了4.57%-33.94%,SP、PR、S、P均显著高于RT,整体趋势为SPR>SP>PR>S>P>RT。花后干物质积累SPR处理达到最大243.78g。不同耕作方式叶面积持续期在R1-R3时达到最大值,净同化率均在V6-V12达到最大值;不同耕作方式对叶面积的作用效果SPR效果为最佳,较其它处理显著提高4.01%-55.80%,SP、PR、S、P处理均显著高于RT。（4）SPR显著提高了WUE、WPE、NRE,NUE和NHI。各指标在SPR、SP、PR、S、P间差异不显著,但均显著高于RT。（5）不同耕作模式下,玉米产量及其构成因素对耕作方式的响应为,SPR>S P>PR>S>P>RT,SPR较其它处理玉米产量提高了2.74%-26.27%,增加经济效益0.36万元/hm2。