渭北旱塬麦田长期保护性轮耕效应定位试验与定量模拟

【作者】 李军； 张玉娇； 吕薇； 王小利；

【机构】 西北农林科技大学农学院；

【摘要】 【研究目的】干旱少雨和土壤瘠薄是渭北旱塬冬小麦生产的主要限制因素。以秸秆覆盖免耕和深松为主的保护性耕作,能增加地表覆盖物和土壤有机质含量,促进自然降水多蓄少耗,减轻水蚀和风蚀,有利于蓄水保墒、培肥地力和增产节本。但长期连续实施单一秸秆覆盖免耕或深松,易导致土壤结构紧实、表层养分富集等弊端凸显。在不同年份将秸秆覆盖免耕、秸秆覆盖深松和秸秆还田翻耕轮换组成不同土壤轮耕模式,有利于克服和避免单一耕作措施的弊端。通过渭北旱塬麦田长期保护性轮耕定位试验和定量模拟研究,评价麦田不同保护性轮耕模式的蓄水保墒、土壤培肥和作物增产效应,强化农田耕地质量提升能力,有利于实现"藏粮于土"战略,促进渭北旱塬小麦生产可持续发展。【方法】2007-2015年在陕西合阳实施麦田夏闲期保护性轮耕定位试验,设置免耕/深松轮耕（NT/ST）、深松/翻耕轮耕（ST/CT）、翻耕/免耕轮耕（CT/NT）等轮耕模式处理,以连续免耕（NT/NT）、连续深松（ST/ST）和连续翻耕（CT/CT）等3种连耕模式为对照,研究麦田不同轮耕模式的蓄水保墒、土壤培肥和作物增产效果。同时,应用Win EPIC模型定量模拟研究1980^-2009年不同保护性连耕与轮耕模式和不同施肥处理（N75、N120、N150、N180和N255）冬小麦田产量与土壤水分变化规律,旨在定量分析和评价不同降水年型下各种保护性耕作模式的蓄水保墒效果和增产效应。【结果】结果 1,2007-2015年旱地麦田长期保护性轮耕定位试验结果显示:（1）在不同降水年型中不同轮耕模式的土壤蓄水保墒效果有差异。在夏闲期丰水年型、欠水年型中,分别以NT/NT和ST/CT处理、NT/ST和CT/NT处理土壤蓄水效率最高。在全年不同降水年型中,轮耕处理全年土壤蓄水量均高于连耕处理,且丰水年和平水年以NT/ST处理最优,欠水年以ST/CT处理最优。（2）秸秆还田轮耕和连耕模式均有利于提高麦田土壤养分含量。轮耕8年后,NT/ST处理较NT/NT、ST/ST、CT/CT处理0-60 cm土壤有机质、全氮和全磷含量均有明显提高,以NT/ST处理土壤培肥效果最佳。（3）在不同降水年型中不同轮耕模式的冬小麦产量和WUE差异明显。丰水年型以ST/ST和NT/ST处理冬小麦产量较高;平水年和欠水年型则以NT/ST和ST/CT轮耕处理冬小麦产量较高。不同降水水年型中WUE均表现为NT/ST和ST/CT处理较好。总之,以NT/ST和ST/CT轮耕处理产量和WUE最优。结果 2,1980^-2009年旱地麦田长期保护性轮耕定量模拟试验结果显示:（1）不同保护性连耕模式下麦田产量与土壤蓄水保墒效果差异较为明显。ST/ST、CT/CT和NT/NT处理冬小麦产量和WUE依次降低;NT/NT处理土壤蓄水保墒效果较好,ST/ST处理次之,CT/CT最差。（2）不同保护性轮耕模式下麦田产量与土壤蓄水保墒效果差异明显。30年冬小麦产量表现为NT/ST>CT/ST>NT/CT/ST>NT/NT/ST>CT/CT,以NT/ST处理产量最高,30年平均值为3.53 t·hm^-2,NT/NT/ST和NT/CT/ST处理WUE最好,30年平均值为8.68 kg×hm^-2×mm^-1;NT/ST处理蓄水保墒效果最好,CT/ST处理和NT/CT/ST处理次之,CT/CT处理最差。因此,渭北麦田最适宜轮耕模式为NT/ST。（3）不同施肥水平下免耕/深松轮耕麦田产量与土壤水分变化动态差异明显。麦田年平均产量、WUE和生产年度耗水量均随着施肥量增加而增大,N255处理产量、WUE和耗水量最高,分别为4.03 t·hm^-2、10.01 kg×hm^-2×mm^-1和608.8 mm,施肥处理间差异显著;随施肥量增加,麦田0-5m土层土壤有效含水量逐渐降低,土壤干燥化速率逐渐增大,深层土壤干层逐渐加厚。渭北旱塬麦田适宜的施肥量为N:150 kg hm^-2,P₂O₅:120 kg hm^-2,K₂O:90 kg hm^-2。【结论】渭北旱塬连作麦田较适宜的保护性轮耕模式为NT/ST轮耕,有利于增加夏闲期土壤蓄水量,改善耕层土壤肥力,促进旱作麦田增产稳产,且免耕/深松轮耕麦田麦田适宜的施肥量为N:150 kg hm^-2,P₂O₅:120 kg hm^-2,K₂O:90 kg hm^-2。更多还原