保护性轮耕对渭北旱作麦田土壤理化性状与作物生产的影响

由免耕、深松和翻耕等耕作措施合理组配而成的土壤轮耕技术体系，是有效解决旱地长期连续单一耕作弊端的重要措施，但目前对不同保护性耕作方式组成的轮耕模式研究较少，因此需要进行旱作农田保护性轮耕技术的长周期定位试验，探讨休闲期不同轮耕模式的蓄水保墒效应，以明确轮耕对土壤水分及作物产量的影响效果。2007-2012年在渭北旱塬实施了夏闲期免耕/深松、深松/翻耕和翻耕/免耕等3种隔年交替的轮耕试验，以连续翻耕、连续深松和连续免耕等单一耕作处理为对照，探讨了不同轮耕模式对土壤物理结构与稳定性、休闲期和生育期土壤水分状况和土壤养分变化的影响及小麦生育期农艺性状和产量的响应。主要研究结果如下： （1）不同轮耕模式对土壤容重、孔隙度和团聚体稳定性的影响 3种轮耕处理收获期耕层土壤容重与孔隙度差异均不显著。3种轮耕处理的耕层团聚体性状变化差异显著，0-10cm土层大于0.25mm水稳性团聚体含量及稳定率表现为免耕/深松＞深松/翻耕＞翻耕/免耕；0-30cm土层水稳性团聚体平均重量直径大小表现为免耕/深松＞深松/翻耕＞翻耕/免耕。3种轮耕处理的团聚体分形维数，干筛法下在10-30cm土层表现出差异，湿筛法下则在0-10cm土层表现出差异，免耕/深松处理分形维数低于深松/翻耕和翻耕/免耕处理。 （2）不同轮耕模式对土壤水分特征的影响 不同耕作方式的夏闲期蓄水效率和生育期土壤水分动态变化受到降水年型的影响。在干旱年和平水年，免耕/深松轮耕处理的蓄水效率较好；在丰水年，翻耕/免耕轮耕处理的蓄水效率较好。2010-2011年干旱年型冬小麦生育期内，3种轮耕处理0-200cm土层蓄水量与连续翻耕相比差异不显著，其中免耕/深松轮耕处理土壤墒情优于深松/翻耕和翻耕/免耕；但轮耕处理与连续翻耕相比降低了生育期土壤耗水量。2011-2012年丰水年型冬小麦生育期内，3种轮耕处理生育期土壤蓄水量差异也不显著；免耕/深松、翻耕/免耕轮耕处理与连续翻耕相比增加了生育期土壤耗水量。 （3）不同轮耕模式对土壤肥力的影响 免耕/深松轮耕与连续翻耕相比显著提高了0-20cm土层有机质、全氮和碱解氮含量；而全效和速效磷、钾含量，不同轮耕处理与连续翻耕相比差异不显著。 （4）不同轮耕模式对小麦农艺性状的影响 干旱年型，免耕/深松轮耕处理土壤墒情较好，冬小麦叶面积、株高、光合性能和干物质积累量等农艺性状总体上优于深松/翻耕和翻耕/免耕处理。丰水年型，翻耕/免耕轮耕处理下冬小麦各项农艺性状总体表现较好。 （5）不同轮耕模式对小麦产量和水分利用效率的影响 干旱年型和平水年型，免耕/深松和深松/翻耕轮耕处理下小麦产量和水分利用效率较好；丰水年型，翻耕/免耕轮耕处理下小麦产量和水分利用效率较好。多年平均结果比较表明，免耕/深松和深松/翻耕轮耕处理产量和水分生产效率优于翻耕/免耕轮耕处理。 （6）不用轮耕模式对小麦生产经济效益的影响 免耕/深松和翻耕/免耕处理隔年耕作一次，相比传统翻耕降低了耕作的机械投入。免耕/深松轮耕处理与连续翻耕相比，在丰水年不降低产量且在干旱年增产，提高了生产收益。 综上可知，免耕/深松保护性轮耕模式能提高耕层团聚体含量与稳定性，改善旱地土壤结构；而深松/翻耕与翻耕/免耕的轮耕模式由于隔年翻耕对土壤的扰动，土壤结构改善效果不明显。轮耕方式的夏闲期蓄水效率和生育期土壤墒情受不同降水年型的影响，干旱年型免耕/深松轮耕处理夏闲期蓄水效果和土壤水分状况较好；丰水年型翻耕/免耕轮耕处理蓄水效果较好。3种轮耕方式中，免耕/深松处理有利于提高表层有机质和氮素含量。免耕/深松轮耕处理在丰水年不降低产量且干旱年增产的情况下，提高了小麦生产经济收益。所以，在渭北旱塬冬小麦生产常年受干旱胁迫的情况下，免耕/深松轮耕模式相比传统翻耕，能够增加夏闲期土壤蓄水量，改善生育期土壤墒情，提高表层土壤肥力，有利于旱作麦田的增产稳产，同时减少了机械投入，提高了生产收益。