全 文 ：中国生态农业学报 2012年 7月 第 20卷 第 7期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Jul. 2012, 20(7): 867−873


* 国家科技支撑计划项目(2006BAD29B03)、农业公益性行业科研专项经费项目(200803028)和国家自然科学基金项目(31071374)资助
** 通讯作者 : 李军 (1964—), 男 , 教授 , 博士生导师 , 主要从事旱区农业生态、高效农作制度和农业生产系统模拟等研究。E-mail:
junli@nwsuaf.edu.cn
李娟(1986—), 女, 硕士研究生, 主要从事旱区农业生态研究。E-mail: lijuan8136@163.com
收稿日期: 2011-11-15 接受日期: 2012-03-06
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2012.00867
轮耕对渭北旱塬春玉米田土壤理化性状和产量的影响*
李 娟1 李 军2** 尚金霞1 贾志宽2
(1. 西北农林科技大学林学院 杨凌 712100; 2. 西北农林科技大学农学院 杨凌 712100)
摘 要 为了揭示不同轮耕处理对渭北旱塬春玉米田土壤理化性状及春玉米产量的影响, 于 2008—2010年在
陕西合阳设置了免耕−深松−免耕(NT/ST/NT)、深松−翻耕−深松(ST/CT/ST)、翻耕−免耕−翻耕(CT/NT/CT)、免
耕−免耕−免耕(NT/NT/NT)、深松−深松−深松(ST/ST/ST)和翻耕−翻耕−翻耕(CT/CT/CT)6 种轮耕模式, 测定和
分析了各轮耕处理下土壤容重、土壤养分与玉米产量差异。结果表明: (1)各轮耕处理降低了土壤容重, 提高了
土壤孔隙度, 增加了田间持水量, 且以 NT/ST/NT处理效果最佳; 与对照 CT/CT/CT相比, NT/ST/NT处理 0~20
cm和 20~40 cm土层土壤容重分别降低 11.43%和 9.79%, 土壤孔隙度分别增加 11.05%和 9.87%。(2)NT/ST/NT
处理对耕层 0~20 cm 土层土壤有机质和全氮含量影响显著(P<0.05), 0~60 cm 土层土壤有机质平均含量最高
(10.36 g·kg−1), 土壤全氮含量平均值比试验开始前和对照 CT/CT/CT分别提高 10.65%和 4.31%; 各耕作处理对
0~20 cm土层土壤全氮和碱解氮含量影响较大, 而对 20~40 cm土层土壤有效磷和速效钾含量影响较大, 保护
性轮耕处理对土壤培肥效应显著(P<0.05)高于传统翻耕处理。(3)NT/ST/NT、ST/CT/ST、CT/NT/CT、NT/NT/NT
和 ST/ST/ST处理产量比对照 CT/CT/CT处理分别增产 22.42%、16.33%、3.77%、9.91%和 14.18%(P<0.05), 以
NT/ST/NT处理春玉米增产率最高。
关键词 渭北旱塬 春玉米 轮耕 理化性状 产量
中图分类号: S572 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2012)07-0867-07
Effects of rotational tillage on soil physiochemical properties
and spring maize yield in Weibei Highlands
LI Juan1, LI Jun2, SHANG Jin-Xia1, JIA Zhi-Kuan2
(1. College of Forestry, Northwest A&F University, Yangling 712100, China;
2. College of Agronomy, Northwest A&F University, Yangling 712100, China)
Abstract A study was conducted to investigate the effects of different rotational tillage patterns on soil physiochemical properties
and spring maize yield. The study consisted of a continuous experiment of spring maize in six rotational tillage treatments conducted
in the Weibei Highlands of Heyang County, Shaanxi Province from 2008 to 2010. The tillage treatments included NT/ST/NT (3-year
rotational no-tillage, sub-soiling and no-tillage system), ST/CT/ST (3-year rotational sub-soiling, conventional tillage and sub-soiling
rotated system), CT/NT/CT (3-year rotational conventional tillage, no-tillage and conventional tillage system), NT/NT/NT (3-year
continuous no-tillage system), ST/ST/ST (3-year continuous sub-soiling system) and CT/CT/CT (3-year continuous conventional
tillage system). Among other parameters, soil bulk density, soil nutrient and spring maize yield under different rotational tillage
treatments were measured and analyzed. Compared with CT/CT/CT, conservation tillage significantly (P < 0.05) decreased soil bulk
density but also enhanced soil total porosity and field capacity. Compared with CT/CT/CT, NT/ST/NT decreased soil bulk density by
11.43% in the 0~20 cm soil layer and 9.79% in the 20~40 cm soil layer. Soil porosity increased by 11.05% and 9.87% respectively in
the 0~20 cm and 20~40 cm soil layers under NT/ST/NT treatment. NT/ST/NT had significant effects on soil organic matter and total
nitrogen contents in the 0~20 cm soil layer (P < 0. 05). Under NT/ST/NT treatment, average soil organic matter content in the 0~60
cm soil layer was the highest (10.36 g·kg−1) for all the treatments. The average total soil nitrogen content under NT/ST/NT treatment
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increased by 10.65% and 4.31% respectively compared with initial value and CT/CT/CT treatment. Total N and alkali-hydrolyzable-N
contents in the 0~20 cm soil layer and available P and K contents in the 20~40 cm soil layer were more significantly affected by
different tillage treatments compared with other indexes. Rotational conversation tillage treatments showed significantly higher soil
fertility-enhancing effect compared with the conventional tillage. Spring maize yield under NT/ST/NT, ST/CT/ST, CT/NT/CT,
NT/NT/NT and ST/ST/ST increased by 22.42%, 16.33%, 3.77%, 9.91% and 14.18% (P < 0.05), respectively, compared with
CT/CT/CT. The rate of increase of spring maize yield under NT/ST/NT treatment was the highest among all the treatments.
Key words Weibei Highland, Spring maize, Rotational tillage, Physiochemical property, Yield
(Received Nov. 15, 2011; accepted Mar. 6, 2012)
保护性耕作有利于改善土壤理化性状, 增加土壤
蓄水保墒能力, 促进作物生长和增产。针对保护性耕
作措施的保土、培肥和增产效应评价, 国内外学者已
经作了大量田间试验研究工作[1−6]。但各项土壤耕作
措施各有其优缺点, 如翻耕有利于翻埋秸秆和肥料,
有利于熟化土壤, 但长期连续翻耕不利于保持水土,
影响土壤蓄水能力和作物根系生长发育; 而免耕有利
于保持水土, 但不利于翻埋肥料和疏松土壤, 长期免
耕会导致表层土壤单位体积质量增加、耕层变浅、结
构性差、产量降低等问题 [7−10]。土壤轮耕(rotational
tillage)技术是通过合理运用土壤耕作技术措施, 将翻
耕、深松、免耕等土壤耕作措施进行合理组合与轮换,
能够克服各项单一土壤耕作措施的缺点, 建立合理的
土壤轮耕制, 有利于充分和持续均衡发挥保持水土、
蓄水保墒、增产增收等保护性耕作效应[11−14]。国外土
壤轮耕研究, 多结合作物轮作系统进行, 而国内土壤
轮耕研究大多集中于灌区麦玉两熟、稻麦两熟和南方
稻田地区, 旱地一年一熟作物土壤轮耕效应研究较
少[15]。由于轮耕试验周期要求比较长, 试验研究难度
较大, 国内长期定位试验研究还不多见。
春玉米是渭北旱塬区仅次于冬小麦的重要粮食
作物, 由于其生长期与降水季节分布吻合程度较高,
其高产和稳产性远高于冬小麦, 近年来春玉米种植
面积日趋扩大。但在渭北旱塬连作春玉米田, 要经历
从9月中旬至翌年4月中旬的较长时段冬闲期, 长期
翻耕裸地越冬容易引起土壤失墒和风蚀危害, 研究
由翻耕、深松和免耕等不同土壤耕作措施组成的轮
耕模式, 对改善旱作玉米田土壤理化性状和作物增
产具有重要的科学意义和生产需求。本研究通过渭
北旱塬区春玉米田多年土壤轮耕定位试验, 探讨不
同轮耕处理对旱塬地春玉米田土壤理化性状及春玉
米产量的影响效应, 旨在寻求能够改善土壤结构稳
定性、培肥地力和提高作物产量的保护性轮耕模式。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
试验设置于陕西省合阳县甘井镇, 北纬35°19′54.45″,
东经 110°05′58.35″, 位于渭北旱塬沟壑区东部的半湿
润易旱区, 年降水量 550 mm, 年蒸发量 1 832.8 mm。
2008 年、2009 年和 2010 年玉米生育期降雨量分别
为 400.3 mm、369.6 mm和 390.7 mm。试验土壤为
黑垆土, 属于中壤土。土层厚, 蓄水保肥能力强, 耕层
土壤 pH 8.2, 有机质含量 10.7 g·kg−1, 全氮 0.7 g·kg−1,
速效磷 12.1 mg·kg−1, 速效钾 110.6 mg·kg−1。
1.2 试验设计
于 2007—2010年期间实施了春玉米 4年连作条
件下的土壤轮耕定位试验, 采用随机区组设计, 小
区面积为 22.5 m×5 m=112.5 m2, 设置 3次重复。本
试验设置 6 种耕作处理: ①免耕/深松/免耕(NT/ST/
NT): 2007年玉米收获后实施免耕处理, 2008年玉米
收获后实施深松处理, 2009 年玉米收获后实施免耕
处理, 2010 年种植玉米。②深松/翻耕/深松(ST/CT/
ST): 2007年玉米收获后实施深松处理, 2008年玉米
收获后实施翻耕处理, 2009 年玉米收获后实施深松
处理, 2010年继续种植玉米。③翻耕/免耕/翻耕(CT/
NT/CT): 2007年玉米收获后实施翻耕处理, 2008年
玉米收获后实施免耕处理, 2009 年玉米收获后实施
翻耕处理, 2010 年继续种植玉米。④连续免耕(NT/
NT/NT): 2007—2009年期间玉米收获后均实施免耕
处理。⑤连续深松(ST/ST/ST): 2007—2009年期间玉
米收获后均实施深松处理。⑥连续翻耕 (对照 ,
CT/CT/CT): 2007—2009 年期间玉米收获后均实施
翻耕处理, 。
在上述各年土壤耕作处理中, 免耕处理是指在
玉米收获后立即将秸秆粉碎覆盖地表, 不采取任何
土壤耕作措施, 地表覆盖秸秆越过冬闲期; 深松处
理是在玉米收获后立即将秸秆粉碎覆盖地表, 每间
隔 60 cm深松 30~35 cm, 地表部分覆盖秸秆越过冬
闲期; 翻耕处理是指在玉米收获后立即将秸秆粉碎
覆盖地表, 将土壤全面翻耕 20~25 cm并全部翻埋秸
秆, 地表裸露越过冬闲期。
玉米分别于2008年4月17日、2009年4月15日、
2010年4月19日播种, 2008年9月18日、2009年9月17
日、2010年9月16日收获。供试玉米品种为“豫玉22”。
第 7期 李 娟等: 轮耕对渭北旱塬春玉米田土壤理化性状和产量的影响 869


各处理施肥量分别为: N 150 kg·hm−2, P2O5 120 kg·hm−2,
K2O 90 kg·hm−2, 其中氮肥、磷肥、钾肥分别为尿素、
磷酸二铵和氯化钾。试验期间其他田间管理措施同
当地大田, 没有补充灌溉。
1.3 测定项目及方法
1.3.1 土壤物理性状测定
土壤贮水量测定: 在玉米播种前 5 d, 采用土钻
烘干法测定 0~3 m土壤湿度, 每 20 cm取土。其计
算公式为: w=ρ×h×ω×10, 其中 w为土壤水分总贮存
量(mm), ρ为地段实测土壤容重(g·cm−3), h为土层厚
度(cm), ω为土壤水分(%)。
土壤容重测定: 分别于 2008 年 4 月 17 日播种
前和 2010年 9月 16日玉米收获后, 以对角线布置 5
个样点, 采用环刀法分别测定 0~20 cm和 20~40 cm
土层土壤容重。
土壤孔隙度计算: 土壤孔隙度(%)=(1－容重/比
重)×100%, 土壤比重近似值取 2.65 g·cm−3。
土壤持水量测定: 采用环刀法, 取样方法同测
定土壤容重方法。
1.3.2 土壤化学性状测定
分别于 2008年 4月 17日播种前和 2010年 9月
16 日玉米收获后, 每小区以对角线布置 5 个样点取
样, 分别测定 0~20 cm、20~40 cm和 40~60 cm土层
土壤养分含量。土壤有机质含量采用重铬酸钾外加
热法测定, 全氮采用半微量凯氏定氮法测定, 碱解
氮采用碱解扩散法测定 , 速效磷采用 0.5 mol·L−1
NaHCO3浸提法测定, 速效钾采用 NH4OAc浸提、火
焰光度法测定。
1.3.3 玉米产量及产量构成因素
玉米产量: 在每年玉米收获时, 各处理分别取9 m2
的样方, 重复3次, 测定实际产量和有效穗数; 随机
取30株有代表性的植株 , 3次重复 , 进行室内考种 ,
包括穗粒数和千粒重, 用于测定玉米的理论产量和
产量构成。
1.4 数据处理
试验采用Excel 2003对数据、图表进行处理, 用
DPS 3.01数据处理软件对数据进行方差分析及
Duncan 新复极差法多重比较。
2 结果与分析
2.1 轮耕对春玉米田土壤物理性状的影响
2.1.1 对土壤容重的影响
不同轮耕处理对春玉米田土壤容重影响显著
(图 1A)。在 2008年试验开始前, 0~20 cm土层土壤容
重为 1.41 g·cm−3, 20~40 cm 土层土壤容重为 1.45
g·cm−3, 2010年保护性耕作处理下土壤容重明显小于
播前土壤容重。在 0~20 cm 土层 , NT/ST/NT、
ST/CT/ST、CT/NT/CT、NT/NT/NT、ST/ST/ST 和
C T / C T / C T 轮 耕 处 理 下 土 壤 容 重 降 幅 达
0.71%~12.1%。NT/ST/NT、ST/CT/ST、CT/NT/CT
轮耕处理 0~20 cm土层土壤容重分别比试验开始前



图 1 不同轮耕处理下春玉米田 0~40 cm土层土壤容重
(A)、土壤孔隙度(B)和田间持水量(C)比较
Fig. 1 Comparison of soil bulk density (A), soil porosity (B)
and field water capacity (C) at 0~40 cm soil layer of spring corn
field among different rotational tillage treatments
不同小写字母表示 P<0.05 水平差异显著(LSD) Different small
letters show significant difference at 0.05 level (LSD). NT/ST/NT: 免耕−深
松−免耕 no tillage-subsoiling-no tillage; ST/CT/ST: 深松−翻耕−深松
subsoiling-conventional tillage-subsoiling; CT/NT/CT: 翻耕−免耕−翻耕
conventional tillage-no tillage-conventional tillage; NT/NT/NT: 免耕−免耕
−免耕 no tillage-no tillage-no tillage; ST/ST/ST: 深松−深松−深松 sub-
soiling-subsoiling-subsoiling; CT/CT/CT: 翻耕−翻耕−翻耕 conventional
tillage-conventional tillage-conventional tillage. 下同 The same below.
870 中国生态农业学报 2012 第 20卷


降低 12.06%、10.63%和 8.51%, 差异显著(P<0.05)。
在 20~40 cm土层, NT/ ST/NT、ST/CT/ST、CT/NT/
CT、NT/NT/NT、ST/ST/ST 和 CT/CT/CT 轮耕处理
的土壤容重降幅达 1.38%~11.03%。NT/ST/NT、
ST/CT/ST、CT/NT/CT轮耕处理 20~40 cm土层土壤
容重分别比试验开始前降低 11.03%、10.34%和
8.96%, 差异显著(P<0.05)。土壤容重降低次序依次
为: NT/ST/NT>ST/CT/ST>CT/NT/CT>ST/ST/ST>NT/
NT/NT>CT/CT/CT。与对照 CT/CT/CT相比, NT/ST/
NT处理 0~20 cm和 20~40 cm土层土壤容重分别降低
11.43%和 9.79%。
在 NT/ST/NT 处理下, 间隔深松(ST)能够打破
犁底层, 免耕(NT)能够避免机具碾压土壤, NT和 ST
隔年轮换, 既能疏松深层土壤, 又能减少机具碾压
土壤次数, 因此土壤容重降低幅度最大; 在 ST/CT/
ST 或 ST/ST/ST 轮耕处理下, 在连年翻耕或者深松
作业疏松土壤的同时, 又增加了机具碾压土壤的次
数和强度, 土壤容重降幅居中; 在对照CT/CT/CT处
理下, 连续 3 年翻耕全面疏松了耕层土壤, 但对土
壤碾压次数最多, 碾压强度最大, 且翻耕深度不及
深松, 土壤容重降低幅度最低。因此, 相对于传统耕
作处理, 保护性轮耕模式有利于减少土壤碾压效应,
使 0~40 cm土层土壤容重维持较低的水平。
2.1.2 对土壤孔隙度的影响
不同轮耕处理对春玉米田土壤孔隙度影响显著
(图 1B)。与 2008 年试验开始前相比, 各轮耕处理
0~40 cm土层土壤孔隙度均比处理前显著(P<0.05)增
加。NT/ST/NT处理 0~20 cm和 20~40 cm土层土壤
孔隙度与试验开始前相比增幅最大, 分别为 10.57%
和 9.69%, 对照 CT/CT/CT处理土壤孔隙度增幅最小,
分别为 0.69%和 1.41%。不同轮耕模式对土壤孔隙度
的影响不同, NT/ST/NT处理与对照 CT/CT/CT处理
相比 0~20 cm和 20~40 cm土层土壤孔隙度增加幅度
分别为 11.05%和 9.87%, 在 0~20 cm土层, 土壤孔隙
度增加次序为 : NT/ST/NT>CT/NT/CT>ST/CT/ST>
ST/ST/ST>NT/NT/NT>CT/CT/CT。在 20~40 cm土层,
土壤孔隙度增加的次序为 : NT/ST/NT>ST/CT/ST>
CT/NT/CT>ST/ST/ST>NT/NT/NT>CT/CT/CT。不同
轮耕处理能有效打破犁底层, 显著改善耕层土壤孔
隙状况, 增强土壤通气能力。
2.1.3 对土壤田间持水量的影响
不同轮耕处理对春玉米田土壤田间持水量影响
显著(P<0.05)(图 1C)。在 0~20 cm土层, 各轮耕处理
土 壤 田 间 持 水 量 均 显 著 增 加 , 增 幅 依 次 为
NT/ST/NT>ST/CT/ST>CT/NT/CT>ST/ST/ST>CT/CT
/CT>NT/NT/NT, NT/ST/NT 和对照 CT/CT/CT 处理
田间持水量较试验前分别增加 25.19%和 7.02%。在
20~40cm 土层 , 田间持水量增加次序依次为 : NT/
ST/NT>CT/NT/CT>ST/CT/ST>ST/ST/ST>CT/CT/CT
>NT/NT/NT, NT/ST/NT和 CT/CT/CT处理田间持水
量较试验前分别增加 19.73%和 4.22%。不同轮耕处
理均有效提高了玉米田土壤持水量, 有利于土壤蓄
水保墒。其中, 以 NT/ST/NT轮耕模式最佳。
2.2 轮耕对春玉米田土壤化学性状的影响
2.2.1 对土壤有机质和全氮含量的影响
不同轮耕处理对春玉米田 0~60 cm土层土壤有
机质和全氮含量具有明显影响。经过 3 年轮耕期间
秸秆还田和施肥后玉米田土壤有机质含量显著增加
(P<0.05)(表 1)。在 0~20 cm土层, NT/ST/NT、ST/CT/
ST、CT/NT/CT、NT/NT/NT、ST/ST/ST和 CT/CT/CT
轮耕处理土壤有机质含量分别比试验开始前增加
25.15%、21.33%、14.18%、23.44%、9.66%和 11.57%。
在 20~40 cm土层, 各轮耕处理土壤有机质含量差异
显著(P<0.05), CT/NT/CT处理土壤有机质含量最高,
分别比试验开始前和对照 CT/CT/CT 高 14.78%和
12.15%。在 0~60 cm土层, NT/ST/NT处理土壤有机
质含量平均值最高(10.36 g·kg−1), 即免耕/深松/免耕
轮耕措施有利于提高土壤有机质含量。
不同轮耕处理对各土层土壤全氮含量的影响不
同。与试验开始前相比, 在 0~40 cm土层, 土壤全氮
含量增加明显, 各处理间差异明显(P<0.05); 在 40~

表 1 不同轮耕处理对 0~60 cm土层土壤有机质和全氮含量的影响
Table 1 Effects of different rotational tillage treatments on soil organic matter, total N contents in 0~60 cm soil g·kg−1
有机质 Soil organic matter 全氮 Total N 年份
Year
处理
Treatment 0~20 cm 20~40 cm 40~60 cm 0~20 cm 20~40 cm 40~60 cm
2008 耕作前 Before tillage 9.94±0.09c 9.41±0.12c 7.11±0.03d 0.74±0.00b 0.65±0.00c 0.58±0.01a
NT/ST/NT 12.44±0.05a 10.06±0.60abc 8.57±0.40a 0.86±0.02a 0.69±0.02ab 0.63±0.01a
ST/CT/ST 12.06±0.39ab 10.03±0.79abc 8.25±0.04abc 0.84±0.04ab 0.72±0.01a 0.64±0.02a
CT/NT/CT 11.35±0.79ab 10.80±0.13a 7.87±0.15bc 0.85±0.03a 0.70±0.02ab 0.61±0.03a
NT/NT/NT 12.27±0.40ab 9.45±0.04c 8.07±0.36abc 0.82±0.01a 0.68±0.01bc 0.60±0.01a
ST/ST/ST 10.90±0.22b 10.61±0.50ab 7.43±0.06cd 0.81±0.04a 0.71±0.01ab 0.62±0.02a
2010
CT/CT/CT 11.09±1.03abc 9.63±0.38bc 7.96±0.42abc 0.82±0.01a 0.68±0.00ab 0.59±0.02a

第 7期 李 娟等: 轮耕对渭北旱塬春玉米田土壤理化性状和产量的影响 871


60 cm土层, 土壤全氮含量增加, 但处理间差异不明
显。NT/ST/NT处理土壤全氮含量平均值比试验开始
前和对照 CT/CT/CT 分别提高 10.65%和 4.31%。各
轮耕处理 0~40 cm土层土壤全氮含量均高于 40~60 cm
土层。
2.2.2 对土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量的影响
各轮耕处理0~60 cm土层土壤碱解氮含量与处
理前和对照CT/CT/CT之间差异显著(P<0.05)(表2)。
在0~60 cm土层, NT/ST/NT处理土壤碱解氮含量均
高于其他处理, 0~60 cm土层平均碱解氮含量分别比
处理前和对照CT/CT/CT高37.88%和23.77%。在0~20
cm土层 , NT/ST/NT、 ST/CT/ST、 NT/NT/NT和
ST/ST/ST处理之间差异不显著。在20~60 cm土层 ,
处理前碱解氮含量和对照CT/CT/CT之间差异不显
著。NT/ST/NT处理土壤碱解氮含量显著增加, 提高
了土壤氮素的有效性。

表 2 不同轮耕处理对 0~60 cm土层土壤速效养分含量的影响
Table 2 Effects of different rotational tillage treatments on soil available nutrients contents in 0~60 cm soil mg·kg−1
碱解氮 Alkali-hydrolyzable N 速效磷 Available P 速效钾 Available K 年份
Year
处理
Treatment 0~20 cm 20~40 cm 40~60 cm 0~20 cm 20~40 cm 40~60 m 0~20 cm 20~40 cm 40~60 cm
2008 耕作前
Before tillage
56.60±1.00d 46.20±0.83c 30.76±0.49c 14.01±0.08c 7.93±0.08d 4.46±0.16c 118.00±1.41e 77.00±2.83e 71.00±2.83b
NT/ST/NT 75.22±0.78a 64.31±0.94b 44.64±0.94a 17.98±0.82a 9.27±0.29ab 5.42±0.09b 158.56±0.01a 83.55±2.79d 72.69±1.38b
ST/CT/ST 74.00±1.01a 63.74±2.27a 41.90±0.78a 17.05±0.51ab 9.68±0.28a 6.63±0.41a 141.78±4.11c 89.48±2.77bc 80.60±1.29a
CT/NT/CT 68.90±0.35b 56.11±1.10b 35.25±3.78b 15.30±0.48bc 8.94±0.01bc 6.34±0.58ab 142.77±2.79c 92.93±3.48b 78.75±0.65a
NT/NT/NT 74.13±1.12a 56.27±5.27b 35.78±0.60b 16.76±0.83ab 9.71±0.30a 5.48±0.55b 149.68±1.39b 82.18±0.84de 68.74±1.39b
ST/ST/ST 73.33±0.40a 58.05±0.37b 33.09±1.20bc 17.14±0.84ab 9.30±0.15ab 5.74±0.28ab 142.77±0.07c 100.33±1.39a 80.57±1.37a
2010
CT/CT/CT 66.39±0.59c 49.32±0.57c 33.08±0.80bc 16.23±1.17ab 8.71±0.30c 4.49±0.19c 127.96±1.39d 86.05±0.75cd 62.82±1.40c

各轮耕处理之间0~60 cm土层土壤速效磷含量
和土壤速效钾含量差异显著(P<0.05)(表2)。在0~20
cm土层, NT/ST/NT处理土壤速效磷含量均显著高于
其他处理, 而CT/NT/CT处理土壤速效磷含量显著低
于对照CT/CT/CT。在20~40 cm土层, NT/NT/NT处理
土壤速效磷含量最高, 分别比试验开始前和CT/CT/
CT提高22.45%和11.48%。在40~60 cm土层, ST/CT/
ST处理土壤速效磷含量最高 , 其次为CT/NT/CT处
理, 且与其他处理之间差异显著(P<0.05)。这表明,
NT/ST/NT处理能有效提高表层土壤速效磷含量; 虽
然ST/CT/ST和ST/ST/ST处理增加表层土壤速效磷含
量效果并不明显, 但提高了下层土壤速效磷含量。
表 2 显示, 各轮耕处理 0~60 cm 土层土壤速效
钾含量均显著增加(P<0.05)。NT/ST/NT 和 NT/NT/
NT处理 0~20 cm和 20~40 cm土层土壤速效钾含量
均高于对照 CT/CT/CT。ST/CT/ST、CT/NT/CT 和
ST/ST/ST处理 0~60 cm土层土壤速效钾含量均高于
对照 CT/CT/CT。在 0~60 cm土层, ST/ST/ST处理土
壤速效钾平均含量最高, 其次为 NT/ST/NT处理。
2.3 轮耕对春玉米产量及其构成因素的影响
图 2表明 2008—2010年不同土壤轮耕处理下玉
米产量的差异。2008年各处理平均玉米产量均高于
2009年和 2010年。在 2008年和 2009年, 深松处理
玉米产量最高 , 其次为免耕 , 最后为翻耕 , 分别比
免耕和翻耕处理增产 2.05%、14.33%和 11.24%、
14.30%。2010年深松、免耕处理玉米产量与翻耕处


图 2 不同轮耕处理对 2008—2010年玉米产量的影响
Fig. 2 Effects of different rotational tillage treatments on
grain yield from 2008 to 2010

理差异显著(P<0.05), 分别增产 17.53%和 17.03%,
即深松处理和免耕处理有利于提高作物产量。
各轮耕处理对春玉米产量和产量构成因素影响
显著(表 3)。NT/ST/NT处理播前土壤贮水量最高, 说
明土壤蓄墒比较充足 , 为玉米生长提供了有利条
件。从产量构成看, 平均单位面积穗数表现为 NT/
ST/NT>ST/CT/ST>ST/ST/ST>CT/NT/CT>NT/NT/NT
>CT/CT/CT, 且各处理间差异显著(P<0.05); 平均穗
粒数表现为NT/ST/NT>ST/CT/ST>ST/ST/ST>NT/NT/
NT>CT/NT/CT>CT/CT/CT, 各处理间差异也显著
(P<0.05), NT/ST/NT处理玉米平均穗粒数比 CT/CT/
CT处理提高 16.68%。NT/ST/NT处理平均百粒重最
大, 为 36.72 g, 与其他处理间差异显著(P<0.05); ST/
CT/ST、NT/NT/NT和 ST/ST/ST处理间差异不显著,
872 中国生态农业学报 2012 第 20卷


表 3 不同轮耕处理对 2008—2010年春玉米平均产量及其构成因素的影响
Table 3 Effects of different rotational tillage treatments on grain yield and its components of spring corn from 2008 to 2010
处理
Treatment
播前贮水量
Soil water before sowing (mm)
平均单位面积穗数
Ears per hm2 (104·hm−2)
平均穗粒数
Grain numbers per ear
平均百粒重
100-kernel weight (g)
平均籽粒产量
Grain yield (kg·hm−2)
NT/ST/NT 442.6±1.69a 48 667±48.80a 621.1±2.20a 36.72±0.09a 10 099.38±109.16a
ST/CT/ST 437.6±0.98a 48 333±70.71ab 574.7±0.21b 34.55±0.02b 9 596.94±91.88b
CT/NT/CT 420.5±0.92c 47 600±28.28bc 533.2±0.85e 33.73±0.04c 8 560.78±65.60d
NT/NT/NT 425.1±0.49c 46 367±324.56c 565.5±1.06d 34.58±0.06b 9 067.06±72.17c
ST/ST/ST 432.4±3.74b 47 900±141.24ab 569.5±0.71c 34.53±0.03b 9 419.45±75.98b
CT/CT/CT 407.6±1.13d 45 995±109.61d 532.4±0.42e 33.69±0.03c 8 249.92±44.49e

与CT/NT/CT和CT/CT/CT处理间差异显著(P<0.05),
CT/CT/CT处理平均百粒重最小, 为33.69 g。从表3
可以看出 , 2008—2010年NT/ST/NT、ST/CT/ST、
CT/NT/CT、NT/NT/NT、ST/ST/ST处理平均籽粒产
量分别比CT/CT/CT处理增产 22.42%、 16.33%、
3.77%、9.91%和14.18%(P<0.05), 以NT/ST/ NT处理
增产效果最佳。
3 讨论与结论
张海林等、孙国锋等[15−16]研究表明, 轮耕措施
能显著降低土壤容重, 并且能够疏松土壤, 进而增
加土壤孔隙度和通气孔隙度[17]。秦红灵等、朱利群
等[18−19]研究表明, 不同轮耕方式可有效降低土壤容
重。本研究结果表明: NT/ST/NT、ST/CT/ST、CT/NT/
CT、NT/NT/NT和ST/ST/ST处理0~40 cm土层平均土
壤容重比试验开始前和对照CT/CT/CT处理分别显
著降低11.54%、10.48%、8.74%、2.80%、5.60%和
10.60%、9.54%、7.77%、1.76%、4.59%, 表明免耕
与深松隔年轮耕措施对降低耕层土壤容重, 改善土
壤结构最有效。Roseberg等[20]研究表明: 作物生长条
件下长期免耕处理, 一定程度上通常会增加总孔隙
度, 改善土壤空隙的几何空间。张海林等[15]研究认为,
土壤耕作增加了耕层大孔隙的数量。本研究发现, 经
过3年定位试验, 经过不同轮耕处理0~40 cm土层土
壤孔隙度及田间持水量比试验前和对照CT/CT/CT处
理显著增加, 这可能由于经过免耕、深松和翻耕处理
轮换耕作后可增强土壤通气能力, 减小土壤紧实度,
增加耕层土壤孔隙度及田间持水量。
与传统耕作(翻耕)相比较 , 农田土壤连续免耕
后, 出现养分元素在土壤表层富集, 免耕处理下整
个耕层内土壤速效磷含量高于翻耕处理[21−22]; 轮耕
处理有利于均衡土层养分含量分布和矿化养分释放,
同时可避免养分富集现象[23]。本研究中, 在0~20 cm
土层, NT/ST/NT处理土壤有机质含量和全氮含量均
显著高于其他处理, 说明免耕与深松轮耕减少了对
土壤的扰动从而改善土壤结构, 从而减少了碳、氮输
出的损失, 这与朱利群等、Larney等和Chen等[19,24−25]
的研究结论相似; 在20~40 cm土层, ST/ST/ST处理
土壤有机质含量和全氮含量均较高 , NT/ST/NT和
NT/NT/NT处理0~20 cm和20~40 cm土层土壤速效
磷、速效钾和碱解氮含量基本高于对照CT/CT/CT处
理, ST/CT/ST、CT/NT/CT和ST/ST/ST处理40~60 cm
土层土壤速效磷、速效钾和碱解氮含量均高于对照
CT/CT/CT, 这说明免耕有利于提高表层土壤养分含
量 , 而深松和翻耕措施有利于促进缓效养分的释
放。这与唐海明等[26]的研究结论相似。碱解氮含量
增加量较大, 可能与施加氮肥有关。
轮耕后改善了土壤的孔隙状况, 降低了土壤容
重和紧实度, 形成了适宜玉米生长发育的种床, 促
进了玉米籽粒的萌发和生长发育 , 提高了玉米产
量。本研究表明, 轮耕处理平均单位面积穗数、平
均穗粒数、平均百粒重和平均产量与对照CT/CT/CT
处理相比, 分别增加0.81%~5.81%、0.15%~16.67%、
0.13%~8.99%和3.77%~22.41%。NT/ST/NT处理平均
单位面积穗数、平均穗粒数、平均百粒重和平均产
量增加最高, 比CT/CT/CT(对照)处理分别高5.81%、
16.67%、8.99%和22.41%。可见, 免耕与深松隔年轮
耕使土壤容重明显减小, 总孔隙度增加, 提高了土
壤保水保肥能力和有效养分含量, 即轮耕措施对提
高玉米产量具有重要意义。
不同轮耕处理能显著改善渭北旱塬春玉米田土
壤物理结构, 降低土壤容重, 改变土壤孔隙空间分
布特征, 增加土壤田间持水量, 以免耕/深松/免耕的
轮耕模式效果最佳, 对土壤有机质含量、全氮、速
效磷、速效钾和碱解氮含量影响显著。NT/ST/NT处
理表层土壤有机质和全氮含量最高。NT/ST/NT 和
NT/NT/NT处理下, 耕层土壤速效磷、速效钾和碱解
氮含量均高于对照 CT/CT/CT; ST/CT/ST、CT/NT/CT
和 ST/ST/ST处理底层土壤速效磷、速效钾和碱解氮
含量均高于对照 CT/CT/CT。NT/ST/NT组合处理下
增产效果最为显著, 其平均单位面积穗数、平均穗
粒数和平均产量比 CT/CT/CT(对照)处理分别提高
5.81%、16.67%和 22.41%。
第 7期 李 娟等: 轮耕对渭北旱塬春玉米田土壤理化性状和产量的影响 873


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