全 文 ：耕作方式与施肥对陇东旱塬冬小麦鄄春玉米
轮作农田土壤理化性质及产量的影响*
张建军1,3,4摇 王摇 勇1,3,4**摇 樊廷录2,3,4摇 郭天文1,3,4摇 赵摇 刚1摇 党摇 翼1摇 王摇 磊1摇 李尚中1
( 1甘肃省农业科学院旱地农业研究所, 兰州 730070; 2甘肃省农业科学院科研管理处, 兰州 730070; 3农业部西北作物抗旱栽
培与耕作重点开放实验室, 兰州 730070; 4甘肃省旱作区水资源高效利用重点实验室, 兰州 730070)
摘摇 要摇 以陇东黄土旱塬已进行 7 年的田间定位试验为基础,分析了免耕和传统耕作条件下
5 个施肥处理冬小麦收获期土壤水分、土壤容重(2011 年)及土壤养分和产量(2005—2011
年)变化,探讨了耕作方式和施肥对冬小麦鄄春玉米轮作农田土壤蓄水保墒效果及土壤肥力和
产量的影响.结果表明: 2011 年免耕条件下 0 ~ 200 cm各土层土壤含水量、0 ~ 20 cm 和 20 ~
40 cm土层土壤容重及土壤有机质、速效氮、速效磷含量均高于传统耕作.相同耕作条件下氮
磷化肥与有机肥配施处理的土壤有机质、速效氮、速效磷含量高于其他施肥处理;不同耕作方
式及施肥处理下速效钾呈逐年减少的趋势;传统翻耕处理的产量高于免耕,相同耕作条件下
氮磷化肥与有机肥配施处理产量最高,不施肥对照产量最低.不同耕作方式和施肥处理的土壤
蓄水保墒能力和肥力效应以免耕优于传统翻耕,产量以传统翻耕下有机无机肥配施处理最好.
关键词摇 耕作方式摇 土壤水分动态摇 土壤肥力摇 产量
*国家科技支撑计划项目(2012BAD09B03)和公益性行业(农业)科研专项(2012030301)资助.
**通讯作者. E鄄mail: wangyonghns@ 163. com
2012鄄08鄄28 收稿,2013鄄02鄄05 接受.
文章编号摇 1001-9332(2013)04-1001-08摇 中图分类号摇 S158摇 文献标识码摇 A
Effects of different tillage and fertilization modes on the soil physical and chemical properties
and crop yield under winter wheat / spring corn rotation on dryland of east Gansu, North鄄
west China. ZHANG Jian鄄jun1,3,4, WANG Yong1,3,4, FAN Ting鄄lu2,3,4, GUO Tian鄄wen1,3,4,
ZHAO Gang1, DANG Yi1, WANG Lei1, LI Shang鄄zhong1 ( 1Dryland Agriculture Institute, Gansu
Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, China; 2Science and Technology Management
Department, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, China; 3Ministry of Agricul鄄
ture Key Laboratory of Northwest Drought鄄resistant Crop Farming, Lanzhou 730070, China; 4Key
Laboratory of High Efficient Use of Water Resource in Dryland Farming Region, Lanzhou 730070,
China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2013,24(4): 1001-1008.
Abstract: Based on the 7鄄year field experiment on the dryland of east Gansu of Northwest China in
2005-2011, this paper analyzed the variations of soil moisture content, bulk density, and nutrients
content at harvest time of winter wheat and of the grain yield under no鄄tillage and conventional till鄄
age and five fertilization modes, and approached the effects of different tillage and fertilization
modes on the soil water storage and conservation, soil fertility, and grain yield under winter wheat /
spring corn rotation. In 2011, the soil moisture content in 0-200 cm layer and the soil bulk density
and soil organic matter and available nitrogen and phosphorus contents in 0-20 cm and 20-40 cm
layers under different fertilization modes were higher under no鄄tillage than under conventional till鄄
age. Under the same tillage modes, the contents of soil organic matter and available nitrogen and
available phosphorus were higher under the combined application of organic and inorganic fertiliz鄄
ers, as compared with other fertilization modes. The soil available potassium content under different
tillage and fertilization modes decreased with years. The grain yield under conventional tillage was
higher than that under no鄄tillage. Under the same tillage modes, the grain yield was the highest un鄄
der the combined application of organic and inorganic fertilizers, and the lowest under no fertiliza鄄
tion. In sum, no鄄tillage had the superiority than conventional tillage in improving the soil water
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 4 月摇 第 24 卷摇 第 4 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Apr. 2013,24(4): 1001-1008
storage and conservation and soil fertility, and the combined application of organic and inorganic
fertilizers under conventional tillage could obtain the best grain yield.
Key words: tillage mode; soil moisture dynamics; soil fertility; yield.
摇 摇 土地利用方式的变化不仅可以改变土壤状况而
且影响诸多生态过程[1],采用合理的土地利用方式
可以改善土壤结构,增强土壤对外界环境变化的抵
抗能力[2],而不合理的土地利用方式则会降低土壤
质量[3] .旱作农业的可持续发展需要长久地维持和
提高土壤生产力,保持和提高土壤肥力[4] . 黄土高
原干旱、半干旱雨养农业区常年以传统耕作方式对
土壤进行翻耕、耙耱,作物秸秆大量移出后导致表土
暴露和土壤结构被破坏,特别是加速了土壤有机质
的分解,增加了土壤侵蚀和养分流失,使耕地质量日
趋下降[5] .已有研究表明,以免耕为代表的各种保
护性耕作措施在增加土壤有机质,改善土壤结构,增
加土壤持水性能、抗蚀性和通透性等方面具有明显
效果[6] .传统翻耕在不施有机肥料或有机肥料补充
不足的条件下,易加剧有机质矿化,不利于土壤肥力
的维持[7],而采用适宜的土壤耕作施肥方式不仅可
以改善土壤特性,还可以提高田间水分利用效率,达
到保水增产的目的.
目前,国内外对施肥和耕作效应的研究多为单
因素[8],而对耕作和施肥处理综合效应的研究较
少.余晓鹤等[9]曾报道了我国北亚热带地区稻鄄麦水
旱轮作条件下,3 年 7 茬连续免耕并配合施用化肥
与不同种类有机肥对土壤某些理化性质的影响. 笔
者于 2010 年对该长期定位试验连作 3 年冬小麦的
土壤部分理化性状及产量变化进行了报道[10] .本文
在此基础上进一步研究了经过 7 年 7 茬连续耕作与
施肥后土壤水分、养分及有关物理性状和产量的变
化,通过对不同耕作方法、不同施肥处理连续 7 年土
壤养分含量、产量变化及第 7 茬作物收获后土壤水
分、容重测定结果的比较分析,研究该生态条件下合
理的耕作和培肥措施,为该地区旱作农业可持续发
展中土壤管理与肥料运筹提供科学依据.
1摇 研究区域与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
试验在位于甘肃省庆阳市镇原县(35毅29忆42义 N,
107毅29忆36义 E)的农业部西北植物营养与施肥科学观
测试验站进行,该区多年平均降雨量 540 mm,降雨
季节短且分配不均,54%以上的降雨集中在 7—9
月,地下水埋深 60 ~ 100 m,不参加生物水循环,属
典型的旱作雨养农业区. 供试土壤为发育良好的覆
盖黑垆土,试验开始时 0 ~ 40 cm 土层土壤有机质
11郾 75 g· kg-1,碱解氮 78郾 66 mg· kg-1,速效钾
150郾 43 mg · kg-1,速效磷 13郾 94 mg · kg-1; 0 ~
20 cm、20 ~ 40 cm 土层土壤容重分别为 1郾 22 和
1郾 32 g·cm-3 .
1郾 2摇 试验设计
试验于 2005—2011 年进行,采用耕作和施肥二
因素裂区设计,耕作为主处理,设 2 个水平,分别为
传统耕作和免耕,施肥为副处理,设 6 个水平,分别
为不施肥对照(CK)、施纯 N 150 kg·hm-2(N)、施
纯 P2O5 105 kg·hm-2(P)、施农家肥(腐熟的纯牛
粪)22500 kg·hm-2(M)、施纯 N 150 kg·hm-2和纯
P2O5 105 kg·hm-2(NP)、施纯 N 150 kg·hm-2、纯
P2O5 105 kg·hm-2、农家肥(腐熟的纯牛粪) 22500
kg·hm-2(NMP),小区面积 8 m伊9 m=72 m2,3 次重
复.常规耕作分别于作物收获后和播前各耕作一次;
免耕在作物收获后至播种前,不搅动土壤,利用前作
残茬覆盖地表. 施肥采用定位施肥,小区为固定小
区,农家肥和磷肥在播前一次性基施,氮肥 50%作
基肥,50%作追肥于返青期施入.作物种植方式采用
1 年玉米 3 年冬小麦的轮作模式. 供试冬小麦品种
为陇鉴 301,播量 157郾 5 kg·hm-2,玉米品种为沈单
16,保苗 50000 株·hm-2,其他管理措施按常规要求
实施.
1郾 3摇 测定方法
于每年冬小麦、春玉米收获后按照 S 形多点混
合采集耕作层 0 ~ 40 cm土样,风干、研磨过筛.有机
质含量采用重铬酸钾鄄外加热法测定;碱解氮含量采
用碱解扩散法测定;速效磷含量采用 0郾 5 mol·L-1
NaHCO3浸提鄄比色法测定;速效钾含量采用NH4OAc
浸提鄄火焰光度法测定[11] . 土壤含水量采用烘干称
量法测定,用土钻人工分层取土,于播前和收获后由
地表向下依次取 0 ~ 2 m 土体,每隔 20 cm 一层,分
10 层测定土壤含水量. 土壤水分 = (湿土质
量-烘干土质量) /烘干土质量伊100% . 作物收获后
分层采集 0 ~ 20 cm、20 ~ 40 cm原状土壤样品,环刀
法测定土壤容重.
1郾 4摇 数据处理
采用 Microsoft Excel 2003 软件处理数据和制
2001 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
图,DPS 统计软件对数据进行统计分析,用 LSD 法
进行多重比较(琢=0郾 05).
2摇 结果与分析
2郾 1摇 耕作方式和施肥对土壤容重的影响
土壤容重的变化能够反映耕作方式对土壤物理
特性的影响程度.从图 1 可以看出,耕作及施肥处理
显著影响土壤容重的变化,免耕条件下 0 ~ 20 cm和
20 ~ 40 cm土层土壤容重均高于传统耕作,而相同
耕作方式下有机无机肥配施(NMP)处理 0 ~ 20 cm
和 20 ~ 40 cm 土层土壤容重低于其他施肥处理,且
不同耕作及施肥处理土壤容重表现为逐年增加的趋
势,其中 20 ~ 40 cm土层较 0 ~ 20 cm土层增加幅度
大,免耕较传统翻耕增加幅度大. 免耕条件下,CK、
N、P、M、NP、NMP 6 个处理 0 ~ 20 cm 土层土壤容重
较传统翻耕分别增加 7郾 9% 、3郾 5% 、3郾 7% 、7郾 9% 、
6郾 0%和 3郾 0% ;20 ~ 40 cm 土层分别增加 3郾 9% 、
0郾 6% 、8郾 2% 、0郾 4% 、1郾 2%和 1郾 3% .
2郾 2摇 耕作方式和施肥对收获期土壤含水量的影响
作物对土壤水分的利用受土壤底墒和作物生长
状况的共同影响.从图 2 可以看出,免耕土壤全剖面
(0 ~ 200 cm)的平均土壤含水量高于传统翻耕,且
图 1摇 不同耕作及施肥处理土壤容重变化
Fig. 1摇 Change of soil bulk density under different tillage and
fertilizer treatments郾
不同小写字母表示处理间差异显著 Different small letters meant signif鄄
icant difference among treatments郾 玉:传统耕作 Traditional tillage; 域:
免耕 No tillage郾 下同 The same below郾
各土层的土壤含水量均普遍高于对应的翻耕土层,
这是由于免耕减少了对土层的扰动,有利于抑制土
面的无效蒸发,提高表层水分含量,而在降水比较充
分的条件下又有利于保持土壤的深层蓄水. 不同耕
作及施肥处理 0 ~ 80 cm 土壤含水量随土层深度增
加而降低,80 ~ 200 cm土壤含水量趋于稳定,80 cm
处为水分含量变化的拐点,表明小麦生育期降水入
渗深度不足 80 cm,前茬作物生长耗水所形成的土
壤干层依然存在. 相同耕作方式下,0 ~ 80 cm 以
NMP处理土壤含水量最低,CK 土壤含水量最高;
80 ~ 200 cm土层,传统耕作以 NMP 处理土壤含水
量最低,免耕各施肥处理土壤含水量差异不明显.
2郾 3摇 耕作方式和施肥对土壤养分含量的影响
2郾 3郾 1 有机质含量变化摇 土壤有机质含量的高低与
土壤肥力水平密切相关,直接影响土壤理化性状,并
反映土壤熟化程度. 从图 3 可以看出,除 CK 外,各
处理土壤有机质含量随年际变化均呈上升趋势,不
同处理 0 ~ 40 cm土层有机质含量增加速度有差异,
以免耕条件下增幅最快,明显高于传统耕作. 2011
年收获期免耕 CK、N、P、M、NP、NMP 处理较传统耕
作有机质含量分别增加 3郾 6% 、 3郾 7% 、 3郾 8% 、
3郾 2% 、7郾 3% 、6郾 1% ;相同耕作方式以 NMP 处理有
机质含量最高,CK最低. 与试验开始前相比,除 CK
外,传统耕作和免耕各施肥处理有机质含量均增加,
图 2摇 不同耕作及施肥处理 0 ~ 200 cm土层土壤含水量变化
Fig. 2摇 Change of soil water content in 0-200 cm soil layer un鄄
der different tillage and fertilizer treatments郾
30014 期摇 摇 摇 摇 摇 张建军等: 耕作方式与施肥对陇东旱塬冬小麦鄄春玉米轮作农田土壤理化性质及产量的影响摇
图 3摇 不同耕作及施肥处理 0 ~ 40 cm土层土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量的变化
Fig. 3摇 Changes of organic matter, available N, available P and available K in 0-40 cm soil layer under different tillage and fertilizer
treatments郾
N、P、M、NP、NMP 处理有机质含量分别增加 6郾 6% 、
2郾 9% 、3郾 9% 、2郾 3% 、8郾 4%和 0郾 3% 、9郾 0% 、6郾 7% 、
11郾 7% 、17郾 1% .
2郾 3郾 2 碱解氮含量变化 摇 试验进行 7 年后,不同耕
作方式和施肥处理碱解氮含量较试验前呈逐年降低
的趋势,免耕较传统翻耕降低幅度小,有机无机肥配
施较其他施肥处理降低幅度小(图 3). 这是由于均
衡施肥可增加根茬、根系和根分泌物量,即增加了归
还土壤的有机氮量,这部分氮比土壤中有机氮易矿
化.而 N、P 化肥单施或配施、有机肥单施土壤中碱
解氮含量低,说明不合理施肥导致土壤中氮挥发、下
渗等损失较大,而长期不施肥土壤中的碱解氮含量
最小,说明由于作物携带和氮素转化,造成长期不施
肥土壤中氮素含量明显下降.
2郾 3郾 3 速效磷含量变化 摇 试验进行 7 年后,不同耕
作方式相同施肥处理土壤速效磷含量以免耕处理较
高,并随种植年限的增加,呈不断上升趋势,其中免
耕 CK、N、P、M、NP、NMP 处理较传统耕作速效磷含
量 分 别 增 加 15郾 7% 、 8郾 0% 、 11郾 4% 、 11郾 6% 、
11郾 0% 、9郾 9% .相同耕作方式不同施肥处理以 NMP
速效磷含量最高,其中 2011 年传统耕作 NMP 处理
较 CK、N、P、M、NP处理分别增加 130郾 6% 、68郾 0% 、
4001 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
表 1摇 不同耕作及施肥处理作物产量
Table 1摇 Crop yield under different tillage and fertilizer treatments
耕作方式
Type of
tillage
施肥
Fert鄄
ilizer
冬小麦产量
Winter wheat yield (kg·hm-2)
2006 2007 2008 2010 2011 平均
Mean
玉米产量
Maize yield (kg·hm-2)
2005 2009 平均
Mean
传统耕作 CK 1596郾 0bD 2254郾 5aA 2764郾 5bA 664郾 5cB 1534郾 5dD 1762郾 8 7650郾 0a 3145郾 5dD 5397郾 8
Traditional N 1612郾 5cdB 2314郾 5aA 2944郾 5abA 700郾 5bcB 1650郾 0dD 2130郾 4 8322郾 0a 4078郾 5bcBC 6200郾 3
tillage P 1704郾 0cdB 2332郾 5aA 3159郾 0abA 967郾 5bcB 2332郾 5cC 2382郾 0 8416郾 5a 4032郾 0bcBC 6224郾 3
M 2184郾 0bcAB 2631郾 0aA 3342郾 0abA 1222郾 5bB 2644郾 5cC 2404郾 8 8283郾 0a 3733郾 5cCD 6008郾 3
NP 2583郾 0abA 2668郾 5aA 3780郾 0aA 2808郾 0aA 3301郾 5bB 3028郾 2 8544郾 0a 4503郾 0abAB 6523郾 5
NMP 2814郾 0aA 2833郾 5aA 3828郾 0abA 3283郾 5aA 3861郾 0aA 3324郾 0 9078郾 0a 4807郾 5aA 6942郾 8
免 耕 CK 1848郾 9bAB 1782郾 0bB 1806郾 0bcB 510郾 0cB 1513郾 5dD 1492郾 1 6238郾 5cB 1596郾 0bC 3917郾 3
No N 1711郾 4bB 2004郾 0abB 2023郾 5bB 570郾 0cB 1564郾 5dD 1574郾 7 7261郾 5bcAB 1953郾 0bC 4607郾 3
tillage P 1803郾 0abB 2473郾 5aA 1602郾 0cB 876郾 0bcB 2245郾 5cC 1800郾 0 7644郾 0bAB 2229郾 0bBC 4936郾 5
M 2046郾 8abAB 2485郾 5aA 1975郾 5bcB 1126郾 5bB 2530郾 5bBC 2033郾 0 7705郾 5abAB 3132郾 0aAB 5418郾 3
NP 2462郾 4aA 2511郾 0aA 3027郾 0aA 2349郾 0aA 2559郾 0bB 2581郾 7 8028郾 0abA 3183郾 0aAB 5605郾 5
NMP 2467郾 7aA 2580郾 0aA 3010郾 5aA 2760郾 0aA 3502郾 5aA 2864郾 1 8788郾 5aA 3475郾 5aA 6132郾 0
同列不同小、大写字母分别表示差异显著(P<0郾 05)和极显著(P<0郾 01)Different small and capital letters in the same column indicated significant
difference at 0郾 05 and 0郾 01 levels, respectively郾
54郾 6% 、38郾 2% 、18郾 5% ,免耕 NMP 处理较 CK、N、
P、M、NP 处理分别增加 119郾 1% 、71郾 0% 、52郾 5% 、
36郾 0% 、17郾 3% (图 3).说明不施磷的 CK、N 处理由
于作物收获时带走了土壤中的磷,使土壤中速效磷
含量明显降低,而施磷和有机肥的土壤速效磷含量
较高,这是因为磷肥的残效期较长,长期施用磷肥可
以在土壤中建立有效的磷库,同时有机肥本身含有
一定数量的磷,且以有机磷为主,这部分磷易于分解
释放;另外有机肥施入土壤可增加土壤有机质含量,
而有机质可减少无机磷的固定,促进无机磷的溶解.
2郾 3郾 4 速效钾含量变化摇 不同耕作方式相同施肥处
理土壤速效钾含量较播前呈逐年减少趋势,耕作方
式间差异不明显,而相同耕作方式不同施肥处理在
试验进行 7 年后差异明显,以 NMP、M 处理速效钾
含量最高,传统耕作 NMP处理较 CK、N、P、M、NP处
理 分 别 增 加 19郾 0% 、 16郾 8% 、 10郾 6% 、 3郾 5% 、
14郾 9% ;免耕 NMP处理较 CK、N、P、M、NP处理分别
增加 10郾 1% 、8郾 7% 、11郾 8% 、0郾 1% 、2郾 9% (图 3),说
明增施有机肥可以明显提高土壤速效钾含量.
2郾 4摇 耕作方式和施肥对轮作作物产量的影响
从表 1 可以看出,冬小麦鄄春玉米轮作条件下小
麦、玉米产量年际间变幅较大,但相同耕作方式不同
施肥处理同一年份作物产量差异显著(P<0郾 05).不
论是冬小麦还是春玉米,不同年份产量均以 NMP处
理最高,CK 最低,其中 2010 年是干旱年份,不同处
理产量均较低. 从平均产量来看,冬小麦传统耕作
NMP处理较 CK、N、P、M、NP处理分别增加 88郾 6% 、
80郾 2% 、 58郾 4% 、 38郾 2% 、 9郾 8% , 免耕分别增加
92郾 0% 、81郾 9% 、59郾 1% 、40郾 9% 、10郾 9% ;玉米传统
耕作分别增加 28郾 6% 、 12郾 0% 、 11郾 5% 、 15郾 6% 、
6郾 4% ,免耕分别增加 56郾 5% 、 33郾 1% 、 24郾 2% 、
13郾 2% 、9郾 4% .而 N、P、M、NP 处理平均产量变化在
多数年份表现为 NP>M>P>N,说明无机肥配施较单
施产量高,而有机肥单施较无机肥单施产量高,P单
施较 N单施持续增产效果好.相同施肥处理不同耕
作方式表现为传统耕作平均产量高于免耕,其中
CK、N、P、M、NP、NMP 处理冬小麦平均产量传统耕
作较 免 耕 分 别 增 加 18郾 1% 、 17郾 1% 、 16郾 6% 、
18郾 3% 、17郾 3% 、16郾 1% ,玉米平均产量分别增加
37郾 8% 、34郾 6% 、26郾 1% 、10郾 9% 、16郾 4% 、13郾 2% .
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 不同耕作及施肥处理对土壤理化性质的影响
本研究结果表明,免耕 0 ~ 40 cm土层土壤有机
质含量高于传统耕作,而相同耕作方式不同施肥处
理以有机无机肥配施处理土壤有机质含量最高,CK
最低,N、P、M或 NP 处理有机质含量高于 CK,低于
有机无机肥配施处理,不同年份间变化趋势一致,这
与徐明岗等[12]的研究结果一致,但也有研究认为连
续免耕 3 年以上导致土壤中各层有机质含量下
降[13] .
冯跃华等[14]认为,免耕 0 ~ 5 cm土层土壤速效
氮、速效钾含量高于翻耕,5 ~ 20 cm 土层则低于翻
耕,而速效磷在整个耕层内高于翻耕. 王昌全等[15]
认为,除速效磷外,免耕耕层内速效钾含量也明显高
于翻耕,并且随免耕年限的增加,速效磷、速效钾含
50014 期摇 摇 摇 摇 摇 张建军等: 耕作方式与施肥对陇东旱塬冬小麦鄄春玉米轮作农田土壤理化性质及产量的影响摇
量有不断上升的趋势. 彭娜等[16]认为,长期有机无
机肥配施显著增加了土壤碱解氮、速效磷、速效钾含
量;但也有研究表明,免耕对土壤养分影响不明显,
与翻耕基本相同[17],或者降低了土壤养分含量[18] .
本研究结果表明,相同施肥处理下免耕的碱解氮、速
效磷含量高于传统耕作,相同耕作方式下以 NMP处
理最高,CK最低.这是由于免耕不翻耕土壤,地表残
茬覆盖,增加了有机氮的归还量;而传统耕作由于长
期且频繁地犁翻土壤导致表层土壤结构稳定性下
降,从而加剧了农田表层土壤养分损失.不同耕作及
施肥处理速效钾含量均呈逐年下降的趋势,且低于
试验前,这与王宏庭等[19]在山西石灰性褐土 16 年
的定位研究结果一致. 原因可能是作物从土壤中带
走的钾远大于归还量,同时施入土壤中的氮、磷、钾
比例失调,钾肥投入不足,也是土壤钾含量下降的一
个原因.
目前关于耕作方式对土壤容重影响的研究结论
存在差异. Ismail等[20]认为,免耕与传统耕作的土壤
容重没有明显差异;Chang 等[21]通过长期试验研究
也认为,不同耕作方式的粘土容重无明显差异;而有
研究认为免耕土壤容重高于传统耕作[22],如 Dam
等[23]研究认为,免耕促使土壤容重增加,特别是表
层 0 ~ 10 cm土层容重的增加;但也有研究认为免耕
减小土壤容重,如王昌全等[15]研究发现,免耕的土
壤容重不但小于翻耕,并且随免耕年限的增加呈不
断减小的趋势. 本研究结果表明,免耕 0 ~ 20 cm、
20 ~ 40 cm 土层土壤容重均高于传统耕作,且相同
耕作方式均以 NMP处理在 0 ~ 20 cm、20 ~ 40 cm土
层土壤容重较低,CK 最高. 其原因可能是由于免耕
未扰动土壤,导致土壤表层残留物和有机质较少到
达深层土壤,而且由于土粒自身的沉积作用减小了
土壤中大孔隙,从而增加了土壤容重;而传统耕翻处
理由于对土壤进行了翻耕导致土壤疏松,土壤容重
相对较小.
3郾 2摇 不同耕作及施肥处理对土壤水分的影响
不同耕作方式对土壤水分含量具有较大影响.
大量研究证实,免耕具有显著的水土保持效应,但对
土壤含水量的影响程度因地区、年份以及季节降雨
量的不同而有所差异[24] .张海林等[25]认为,免耕土
壤贮水量比传统耕作增加 10% ,土壤蒸发减少约
40% ,耗水量减少 15% .余海英等[26]认为,免耕处理
作物全生育期土壤剖面的平均含水量均明显高于传
统翻耕,两者间的差异在降水较大的情况下表现尤
为突出,其中表土层(0 ~ 10 cm)和底土层(80 ~
100 cm)的水分增量明显高于中间层次,最高增量
可达翻耕土壤的 2郾 2% . Singh等[27]认为,免耕15 cm
的土壤含水量最大,与传统耕作的差异也最大,
65 cm以下的土壤含水量间的差异有所减小,一般小
于 2% .本研究结果表明,相同施肥处理免耕收获期
0 ~ 200 cm 土层土壤含水量高于传统耕作,这与已
有研究结果一致.原因可能是由于免耕减少了土壤
耕翻,有效减少了土壤水分蒸发,增加了土壤蓄水保
墒能力,另外也与免耕作物产量及生物量低有关.相
同耕作方式 NMP 处理收获期 0 ~ 200 cm 土层土壤
含水量最低,不同降水年份变化趋势基本一致,原因
可能是 NMP处理作物生物量和产量高,对土壤水分
消耗大.
3郾 3摇 不同耕作及施肥处理对作物产量的影响
耕作方式对作物产量的影响一直以来存在较大
分歧.贾树龙等[28]认为,连续免耕处理的前 3 年对
小麦产量无显著影响,之后产量显著降低(最大降
幅达到 31郾 8% ). Lampurlanes等[29]认为多年免耕使
土壤压实从而导致减产. 王育红等[30]认为,相对于
传统耕作,免耕对土壤的扰动较少,能够有效减少土
壤水分蒸发,增加土壤蓄水保墒能力,从而增加作物
产量. Franzluebbers[31]认为,旱作条件下进行少、免
耕可以蓄水保墒,提高作物产量. Fuentes 等[32]认为
免耕增加土壤含水量及提高产量的效果优于传统耕
作.本研究结果表明,相同施肥处理传统耕翻的作物
产量高于免耕,相同耕作方式以有机无机肥配施处
理(NMP)产量最高,CK产量最低,N、P、M 或 NP 处
理产量均低于 NMP处理,且在不同降水年型产量变
化趋势基本一致.原因可能是本研究在冬小麦鄄春玉
米轮作制度下,春玉米种植前经历了长达 10 个月的
夏季和冬季连续休闲,冬小麦播前经过夏季休闲,恰
好与当地降雨期吻合,土壤墒情和地力恢复较充分.
因此,翻耕处理冬小麦、春玉米产量高于免耕处理;
而长期免耕减产的原因可能是养分表层富集下耕层
贫化和 0 ~ 40 cm 土层土壤容重增加影响根系下扎
所致.
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作者简介摇 张建军,男,1977 年生,助理研究员.主要从事农
田土壤培育及作物栽培生理研究. E鄄mail: hnszhjj@ 163. com
责任编辑摇 张凤丽
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