华北平原不同耕作方式的土壤水热特征及其对作物生长发育影响

针对华北平原冬小麦、夏玉米一年两熟区保护性耕作技术现状及存在的问题,于2004-2005年在中国科学院栾城试验站以常规的翻耕为对照,以连续动态测定冬小麦、夏玉米生长发育动态及土壤温度、土壤水分为重点,系统研究了保护性耕作条件对冬小麦播种及出苗的影响,保护性耕作农田的土壤水热特征及其对冬小麦、夏玉米生长发育的影响,并分析产量,得出以下主要结论: 1.保护性耕作条件下小麦出苗率低与玉米秸秆或根茬存在有直接关系。本试验进一步将影响小麦出苗因素划分为播种过浅、播种过深、秸秆（或根茬）物理阻碍、种子霉烂、及土壤水分不足或干湿不均等五种类型,明确了不同耕作方式下影响小麦出苗率的关键因素及其优先序列,同时对立秆直播和碎秆直播两种免耕方式下小麦出苗数和秸秆还田量间的关系进行了研究,得到了计算大田所需苗数下的最佳秸秆还田量公式y=402.67x-0.7192和y=509.4x-1.0597。 2.保护性耕作冬小麦田土壤具有“降温效应”和“增温效应”的双重效应。在播种—越冬和返青—拔节期,免耕冬小麦田土壤表现出明显的“降温效应”,越冬期免耕冬小麦田土壤表现“增温效应”。全生育期各耕作方式地温随外界气温变化变化趋势一致。就土壤温度和土壤深度的的关系来看,返青以后随着土壤深度的加深,不同耕作方式土壤温度都逐渐降低。 3.保护性耕作冬小麦田具有保水作用,土壤表层平均含水量比传统耕作要高。当田间含水量降低时,不同耕作处理间差异加大;当田间含水量升高时（降水或灌水）,不同耕作处理间差异减小。两种免耕方式土壤含水量始终最高。在表层各层次上,20-30cm层次土壤含水量较高。 4.冬小麦返青以后,两种免耕方式生育时期推后,最大差值达到了11天,两种免耕方式无论在株高、叶面积、分蘖率等方面都显著低于传统耕作方式。不同耕作方式下,两种常规耕作处理产量没有明显差异（P=0.01）,都显著高于另外三种耕作处理,另外三种耕作处理相互都存在显著差异,立秆免耕产量最低。立秆免耕、旋耕、碎秆免耕产量较常规耕作低3646.91kg/hm2、2954.16kg/hm2、2029.62kg/hm2,分别减产44.9%、36.4%和25%。通过产量性状比较,可以看出科农9204、石家庄8号比较适合在保护性耕作条件下种植。 5.保护性耕作前茬下夏玉米田土壤并没有体现出明显的降温作用,这可能与垄上播种有关,各处理日平均温度在8月中旬以前温度较高时存在一定的差异,在玉米开始灌浆后,各处理间相差不大;且各处理随外界温度变化土壤日平均温度变化一致。不同层次土壤温度的变化趋势一致,随着土壤深度的增加不同耕作前茬下土壤温度都逐渐降低。 6.保护性耕作前茬秸秆覆盖有一定的保水作用,不同体系的土壤平均含水量保护性耕作比传统耕作高。在0-10cm土层各体系质量含水量差异比较显著,全生育期旋耕最高,立秆免耕和碎秆免耕次之,传统耕作前茬土壤质量含水量相对较低,对照常规耕作最低;在10-20cm及以下土层各体系之间差别不大,且随生育进程