全 文 ：第 13卷 第 3期
2 0 0 5年 7月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
VoI_13 NO．3
July， 2005
不同种植方式麦田生态效应研究*
王旭清 王法宏
(山东省农业科学院作物研究所 济南 250100)
董玉红 于振文 李增嘉
(中国科学院地理科学与资源研究所 北京 100101)(山东农业大学农学院 泰安 271018)
摘 要 试验研究 2个小麦 品种“烟农 19”和“95(6)161”不同种植 方式麦田生态效应结果表明，垄作栽培可显著 降
低耕作层土壤容重，提高土壤孔隙度 ，更适宜小麦根 系生长。土壤呼 吸强度垄作栽培 20～40cm 土层 >平作栽培
20～40cm土层>垄作栽培 0～20cm土层和平作栽培 0～20cm土层。相同灌水量垄作栽培渗入深层土壤 中的水分
显著高于平作，2个小麦品种 垄作栽培水分利用效率分别 为 1．62kg／rn0和 1．56kg／m0，较传 统平作栽培分别提高
21．8％和 16．4％。垄作栽培小麦群体 内空气湿度较平作栽培 降低 3．5％～15．5％，同一品种不 同种植 方式群体透
光率均为垄作栽培 >平作 栽培。且小麦籽粒 光能利用率提 高 10．0％～13．2％，总干物质产量光 能利用率提 高
10．3％ ～ 10．8％ 。
关键词 小麦 垄作栽培 平作栽培 生态效应
Study on the ecological effect in wheat field of different planting patterns．WANG Xu—Qing，WANG Fa-Hong(Crop Re—
search Institute，Shandong Academy of Agricultural Sciences，Jinan 250100，China)，DONG Yu—Hong(Institute of Geo—
graphical Sciences and Natural Resources Research，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100101，China)，YU Zhen-Wen，
LI Zeng-Jia(Colege ofAgronomy，ShandongAgricultural University， ’an 271018，China)，CJEA，2005，13(3)：119～122
Abstract The ecological effects in wheat field of different planting patterns were studied．The results show that the soil
bulk density of bed—planting is lowed significantly，and soil po rosity is improved correspondingly．As far aS soil respiration
intensity，20-40cm of bed —planting is the highest，then 20-40cm of conventional flat planting，and 0-20cm of both，the
lowest．The irigation water amount received in deep soil layer in bed—planting is more than that in conventional flat plant—
ing．and the water use efficiencies in bed—planting are 1．62kg／m and 1．56kg／ITI and are improved by 21．8％ and
16．4％ respectively．higher than those in conventional flat planting of two cultivars．The air humidity inside whea t plant in
bed —planting is lowed by 3．5％ ～ 15．5％ tha n that in conventional flat planting and the solar energy use efficiency of grain
and dry matter yield are increased by 10．0％ ～ 13．2％ and 10．3％ ～ 10．8％ respectively，the colony transparent rate of
bed —planting is higher than that of conventional flat planting in the same cultivar but in diferent planting patterns．
Key words W heat，Bed—planting，Conventional flat planting，Ecological effect
(Received May l1，2004；revised June 17，2004)
国外有关小麦垄作栽培技术的研究大多结合作物秸秆处理的免耕覆盖技术进行 ，且其研究 内容多局限
在肥料利用率及其与产量的关系等方面L7．8 J，而国内有关垄作栽培技术的研究主要侧重于水稻、大豆和玉米
等作物[ ， ，目前有关小麦垄作栽培技术的研究尚少见报道。为此研究探讨 了小麦垄作栽培对农田生态特
性的影响与传统平作栽培的差异规律，为推广垄作栽培小麦生产提供理论依据。
l 试验材料与方法
大田试验于 2000～2001年在山东省农业科学院试验农场进行 ，供试土壤为壤土，播前土壤有机质含量
为 12．8g／kg，碱解氮 90．2mg／kg，速效磷 25．0mg／kg，速效钾 158．0mg／kg。采用南北垄向种植方式，垄作
栽培垄距 75cm，垄高 17～18cm，垄上种 3行小麦，小麦小行距 为 15cm，大行距 为 45cm，平均行距为 25cm。
传统平作栽培为畦播种植方式，畦宽 3m，平均行距为 25cm。供试小麦品种为“烟农 19”和“95(6)161”，基本
苗分别为 180万株／hm 和 225万株／hm ，10月 10日播种，同一品种垄作栽培与平作栽培 2种种植方式基
农业部农业结构调整重大技术研究专项(2002—11-01A)资助
收稿 日期：2004—05—11 改回日期：2004—06—17
120 中 国 生 态 农 业 学 报 第 13卷
本苗相同。肥水措施为底肥按有机肥 3．75万 kg／hm 、纯 N105kg／hm 、P205150kg／hm 和K2O105kg／hm
于整地前撒施地表 ，拔节期追施纯 N105kg／hm 。全生育期浇水 3次(分别为越冬水 600m ／hm 、拔节水
750m ／hm 和孕穗水 600m ／hm )，垄作栽培施肥浇水均沿着垄沟进行 ，传统平作栽培肥水措施为撒施和畦
灌。小区面积为 3m×lOm，3次重复，随机排列，其他管理措施同高产 田。
土壤容重和孔隙度分为0～lOcm和 10-20cm土层测定，以环刀法测定土壤容重，土壤孔隙度(S)计算式为：
S=(1一容重／比重)×100％ (1)
用比重瓶法测定 比重，用北京分析仪器厂产 GXH一305便携式红外线分析器测定 0～20cm和 20～40cm
土层土壤呼吸强度。以烘干法测定 0～100cm(20cm 1个层次)土层土壤含水量，水分利用效率(Uw)计算式
为：
Uw=单位面积小麦籽粒产量／单位面积水分蒸散量 ×100％ (2)
分别于每 日8：O0、14：O0、20：O0用曲管地温表测定 Ocm、5cm、10cm、15cm和 20cm 5个土层地温，并取
其平均值 。以通风干湿表法测定小麦群体内(植株中部)空气湿度。用美国产 LI一188B光量子计测定小麦群
体内透光率，并按植株中部与 自然光比值的百分数计算。光能利用效率(E)计算式为 ：
E(％)=h×M ／Q[ ] (3)
其中，M 为作物生物学 产量或籽粒 产量 (kg／hm )，h为作物 产热率 (小麦茎 叶按 14．6MJ／kg，籽粒 按
17．8MJ／kg_4 计)，Q为小麦生育期投入该面积的总辐射量(MJ／hm )。
2 结果与分析
2．1 种植方式对土壤容重、孔隙度及呼吸强度的影响
由表 1可知垄作栽培 0～10cm土层和 10～20cm土层 (即耕作层)土壤容重均显著低于传统平作栽培 ，
表1 不同种植方式对土壤容重及孔隙度的影响 土壤总孔 隙度则 显著高于传
! ： 竺竺 !：竺 ! 坐 !竺 !竺 ! ! 竺 兰! 竺竺 统平作栽培，且随小麦生育进
项 目 种植方式 +／~／cm 日期(月-日) Date(month-day)
Items Planting patternsSoil layer 03。13 03。28 04。12 04。27 05。12 05。27
土壤容重／g·∞I3垄作栽培 0～10
10～20
平作栽培 0～10
10～20
~i11~11／％ 垄作栽培 0～10
10～ 20
平作栽培 0～10
10～20
1．11Bd 1．17Cd 1．21Bd 1．19Bc 1．22cc 1．23Bc
1．22Bc 1．29Bc 1．32Bc 1．28Bb 1．35Bb 1．34Bb
1．30Ab 1．39Ab 1．42Ab 1．44Aa 1．48Aa 1．49Aa
1．38Aa 1．47Aa 1．52Aa 1．49Aa 1．46Aa 1．45Aa
58．1Aa 55．8Aa 54．3Aa 55．1Aa 54．0Aa 53．6Aa
54．0Ab 51．3Ab 50．2Ab 51．7Ab 49．1Bb 49．4Bb
50．9Bc 47．5Bc 46．4Bc 45．7Bc 44．2cc 43-8Bc
47．9Bd 44．5Bc 42．6cd 43．8Bc 44．9cc 45．3Bc
结果表明影响土壤呼吸强度
的因素很多，其 中主要 因子
为温度和水分_5 J。垄作栽培
改变了根际土壤水分的运动
方向，消除了土壤板结现象。
由图 1可知土壤呼吸强度依
次为垄作栽培 20～40cm 土
层 > 传 统 平 作 栽 培 20～
程的推进，垄作栽培土壤容重
变化较小，而平作栽培土壤容
重则逐渐增大 ，表明垄作栽培
可显 著改善小麦根 际土壤理
化性状，降低土壤容 重，土壤
不板结 ，有利于小麦根系生长
发育和土壤微生物活动，尤其
是有利于增强后 期植株 中下
层根 的吸收能 力。试 验研究
BII(B‘日) 土壤含水量／％
40cm土J丢>垄作 0～20cm 图1 不同种植方式对土壤呼吸强度的影响 图2 土壤含水量与土壤呼吸强度的关系
土层 和 传 统 平 作 栽 培 0～ Fig．1 Efect of diferent planting patems Fig．2 Relationship between soil moisture
20cm土层。春季随小 麦群 on the soil respiratory intensity content and respiratory intensity
体的增大和地表覆盖度的增加 ，土壤温度(尤其是耕作层以下)对土壤呼吸强度的影响越来越小 ，此时土壤
水分成为影响土壤呼吸强度的主要因子(见图 2)。
2．2 种植方式对土壤水分垂直变化及水分利用效率的影响
图3表明春季灌水(3月25日)前0～60cm土层土壤含水量垄作栽培与传统平作栽培无显著差异，>60cm
第 3期 王旭清等 ：不同种植方式麦田生态效应研究 121
土层则为垄作栽培显著高于传统平作栽培；灌水后垄作栽培各层土壤
含水量除表层外均显著高于传统平作栽培 ，尤其是深层土壤，而传统
平作栽培深层土壤灌水后土壤含水量仅达到垄作栽培灌水前的水平。
表 2 不 同种植方式小麦水分利用效率比较
Tab．2 Comparison of water use eficiency(WOE)of diferent planting patterns in wheat
表明传统平作栽培因大水漫灌 ，增加了水分
蒸发面积 ，早春干燥气候条件加此时地表裸
露较大 ，水分丧失远超过垄作栽培；而垄作
栽培由于灌水是沿垄沟进行 ，灌溉水一部分
直接人渗地下 ，另一部分则沿两侧垄体人渗
至垄顶根际部位及垄体底部 ，土壤表面积垄
作栽培虽大于传统平作栽培 ，但有效蒸发面
积则传统平作栽培大于垄作栽培 ，这是垄作
2O
3O
4O
5O
6o
卅 7O
8o
9o
l0o
土壤含*dim
0 5 10 I5 20 25
图3 不同种植方式小麦灌水前后土壤水分垂直变化
Fig．3 Vertical chaI of soil moisture content before
日期(月一日) 日期(月一日)
图4 冬季小麦根区垄作(a)与平作(b)栽培不同地温的影响
栽培水分利用效率显著提高的主要原 因之 F嚷4 Dynami∞of soiltemperaturein diferent rs of soil anddifereI1t pl lgl~ternsinwinter
一
。 由表 2可知“95(6)161”和“烟农 19”2品种全生育期耗水量垄作栽培较传统平作栽培分别减少 25．Omm
H~I(B-H) 日期(月·日)
图 5 春季小麦根区垄作(a)与平作(b)栽培不同地温的影响
和 32．3mm，籽 粒 产 量 分 别 增 加 565．5
kg／hm 和 799．5kg／hm2。不 同品种水分利
用效率垄作栽培较传统平作栽培有极显著
提高。
2．3 种植方式对小麦根区地温及群体内空气
湿度与光能利用率的影响
由图4和图 5表明垄作栽培与传统平作
栽培冬春季小麦根 区地温变化趋势基本 一
致，表层地温变化幅度大于深层地温，且 春
Fig．5 DyrIarfIi∞0f soilt咖pera indife删layers of soil aIld difereI1 planfing patefI1sin springtime 季垄作栽培各层土壤温度均高于传统平作
栽培，这对春 季麦苗 早发、培育健 表3 不同种植方式对小麦群体内空气湿度的影响
壮群体非常有利。图 4还表明气温
骤降后垄作栽 培土壤表层温度也
随之下降 ，但对正常越冬小麦并未
造成不利影响，这说明冬季土壤热
量人不敷出下垄作栽培更易因土
壤表面积的增大而散失过多热量。
由表 3可知不同品种随小麦生育进
程的推进，小麦群体 内空气湿度逐
Tab．3 Air humidity inside wheat plant canopy of different planting patterns
渐升高，垄作栽培垄背小麦群体内空气湿度高于垄沟，但垄背与垄沟小麦群体 内空气湿度基本显著低于传
统平作栽培，表明垄作栽培可显著降低小麦群体内空气湿度 ，有利于植株发育。
122 中 国 生 态 农 业 学 报 第 13卷
日期<月。日)
图6 不同种植方式对小麦群体透光率的影响
Fig．6 Effect of different planting patterns on
the population transmitance of wheat
小麦进入拔节期后开始两极分化 ，群体开始减小 ，透光率逐渐提
高。由图 6可知同一品种群体透光率均为垄作栽培>传统平作栽培，
且差异均达极显著水平。不同品种相同种植方式群体透光率均为“95
(6)161”>“烟农 19”。对同一品种而言垄作栽培可较好地解决传统平
作栽培因群体过大田间郁蔽而导致的通风透光不 良现象，为植株健壮
生长打下良好基础。从光能资源有效利用来看，垄作栽培小麦生产中
应选用叶片松散型且繁茂性较好的品种为宜，以截获较多光能和提高
光能利用率。由表 4可知“95(6)161”、“烟农 19”2品种籽粒光能利用
率和总生物产量光能利用率垄作栽培较传统平作栽培均极显著提高，
说明垄作栽培可较好地协调小麦群体与个体的关系。由于增加了边
行受光与多层受光及直接光照面积，使边行优势突出，叶片叶绿素含
量提高，光合性能增强，因而经济产量和生物产量均有不同程度增加，光能利用率提高，使高产小麦产量潜
力得到更充分发挥。
表 4 不同种植方式对小麦光能利用率的影响
Tab．4 Effect of diferent planting patterns on the solar energy use efficiency(SEUE)in wheat
3 小 结与讨 论
郭仁卿等_6 J研究认为垄作栽培增温的原因除调节热容量、导热率等外，主要是通过调节接受太阳辐射
能的面积、部位 、角度与方位达到最充分地接受并合理分配使用太阳能，以达到增温效果。这种温度效应在
不同垄向(东西垄或南北垄)之间有差异，由于太阳辐射能的合理分配，南北垄向上述温度效应优于东西垄
向。本研究结果表明春季垄作栽培比传统平作栽培土壤耕层温度升温快 ，有利于提高分蘖成穗率，具有增
穗数、促穗大的双重作用 ；冬季垄作栽培耕层土壤温度低于传统平作栽培且受低温天气影响较大(尤其
0～10cm土层)，这与北方冬季太阳辐射强度较弱，小麦集中在垄顶种植，垄作栽培土壤表面积的增大比平作
栽培散失较多的热量有关。王志敏等(2002年)研究表明灌足底墒水基础上生育期间浇 2水，总灌水量为
2250m ／hm ，水分利用效率可达 1．62kg／m 。本研究表明垄作栽培和传统平作栽培 2种种植方式采用相同
低定额水分管理方式，全生育期灌 3次水(总灌水量为 1950m ／hm )，相同灌水量垄作栽培深层土壤水分人
渗量显著高于传统平作栽培 ，而垄作栽培土壤有效蒸发面积减少和无效耗水比例下降是垄作栽培小麦水分
利用效率提高的主要原因之一。
参 考 文 献
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