耕作方式对内蒙古旱作区土壤水热及玉米产量的影响.pdf

北方农业学报 2023袁51渊2冤院圆圆-猿圆JOURNAL OF NORTHERN AGRICULTURE程志鹏，张成泽，王富贵，等.耕作方式对内蒙古旱作区土壤水热及玉米产量的影响 J.北方农业学报，2023，51（2）：22-猿圆.DOI：10.12190/j.issn.2096-1197.2023.02.03收稿日期：2023-02-27基金项目：国家重点研发计划项目（2022YFD1500902-4）；内蒙古自治区重点研发与成果转化项目（2022YFDZ0041）作者简介：程志鹏（1995），男，硕士研究生，研究方向为寒旱区玉米栽培生理生态。通信作者：王志刚（1983），男，教授，博士，主要从事寒旱区作物栽培生理生态研究工作。耕作方式对内蒙古旱作区土壤水热及玉米产量的影响程志鹏1，张成泽1，王富贵1，王振1，张悦忠2，闫立伟3，梁红伟1，杨志红1，高聚林1，王志刚1（1.内蒙古农业大学，内蒙古 呼和浩特010010；2.兴安盟扎赉特旗农牧和科技局，内蒙古 扎赉特旗137400；3.赤峰市农业技术服务中心，内蒙古 赤峰024000）摘要：【目的】探究不同耕作方式对土壤水热动态及玉米干物质积累和产量的影响，为内蒙古旱作区玉米生产提供理论支撑。【方法】采用随机区组试验设计，设置常规垄作（CP）、秸秆离田免耕（NT）、秸秆覆盖免耕（RNT）、秸秆覆盖条耕（RST）4 个处理，于 20212022 年玉米各生育时期监测土壤温度、土壤含水量，测定各生育时期玉米干物质积累量，收获时测定产量。【结果】与 CP 相比，NT、RNT、RST 降低了玉米各生育时期土壤平均温度及 0耀5 cm 土壤活动积温，其中，NT、RNT 0耀5 cm 土壤活动积温 2 年平均分别显著降低 69.81、127.52 益（P0.05），而 RST 仅降低 18.94 益，差异不显著（P跃0.05）；RNT、RST 显著提高了玉米生育期内土壤贮水量（PNTCPRNT，其中，RST 较 CP、NT、RNT 干物质积累量分别提高 11.68%、4.47%和 12.69%，产量分别提高 6.06%、4.22%和 7.21%，水分利用效率（WUE）分别提高 7.63%、5.61%和 6.52%。【结论】秸秆覆盖条耕具有较好的增温保墒效果，显著提高了玉米干物质积累量及产量，是实现内蒙古旱作区玉米增产增效的耕作方式之一。关键词：内蒙古；旱作区；秸秆覆盖条耕；土壤水热；玉米；产量中图分类号：S513文献标识码：A文章编号：2096-1197渊2023冤园2原园园圆圆原员员Effects of tillage methods on Inner Mongolia dry farming regions soil moisture袁temperature and maize yieldCHENG Zhipeng1袁ZHANG Chengze1袁WANG Fugui1袁WANG Zhen1袁ZHANG Yuezhong2袁YAN Liwei3袁LIANG Hongwei1袁YANG Zhihong1袁GAO Julin1袁WANG Zhigang1渊1.Inner Mongolia Agricultural University袁Hohhot010010袁China曰2.Hinggan League Jalaid Banner Agriculture andAnimal Husbandry袁Science and Technology Bureau袁Jalaid Banner137400袁China曰3.Chifeng City Agricultural Technology Service Center袁Chifeng024000袁China冤Abstract院揖Objective铱Investigate the effects of different tillage methods on soil moisture袁heat dynamics as well as maize drymatter accumulation and yield袁to provide theoretical support for maize production in dry farming regions of Inner Mongolia.揖Methods铱Using random block design袁four tillage methods were set up袁including conventional ridge cropping渊CP冤袁strawoff-field no-tillage 渊NT冤袁straw mulching no-tillage 渊RNT冤袁and straw mulching strip tillage 渊RST冤.Throughout the maizegrowth stages in 2021要2022袁the soil temperature袁soil moisture content and maize dry matter accumulation were monitoredand measured.Yield was determined at harvest.揖Results铱Compared with CP袁NT袁RNT and RST reduced the average soiltemperature and 0-5 cm soil active accumulated temperature in the maize growth stages.The 0-5 cm average soil activeaccumulated temperature of NT and RNT significantly decreased by 69.81 and 127.52 益渊P0.05冤.RNT and RST significantly increasedsoil water content during the maize growth period袁with RNT increasing 107.75 and 74.14 mm and RST increasing 71.50 and37.89 mm compared to CP and NT袁respectively.RST increased maize emergence by an average of 1.58%袁9.28%and 9.11%compared to NT袁CP and RNT respectively.Both dry matter accumulation and yield at maize maturity stage were RSTNTCPRNT in the two years.In comparison to CP袁NT and RNT袁the dry matter accumulation in RST increasing by 11.68%袁4.47%and 12.69%袁yield increased by 6.06%袁4.22%and 7.21%袁and water use efficiency 渊WUE冤 increased by 7.63%袁5.61%and 6.52%袁respectively.揖Conclusion铱Straw mulching strip tillage had better effect in temperature increasing and soilmoisture preserving袁significantly increased maize dry matter accumulation and yield袁was one of the tillage methods toincrease maize yield and efficiency in dry farming regions of Inner Mongolia.Keywords院Inner Mongolia曰Dry farming regions曰Straw mulching strip tillage曰Soil moisture and temperature曰Maize曰Yield在内蒙古旱作区，春旱等阶段性干旱频发，水资源短缺成为限制该地区玉米生产的主要因素。不同耕作方式可以调节耕层土壤温度及水分含量，影响土壤水热变化，进而促进作物生长发育并提高产量1-2。研究表明，秸秆覆盖免耕可以有效减少土壤水分损失，提高土壤水分蓄贮能力，进而影响产量3-4，是一项适合半干旱地区节本增效的保护性耕作技术5。但秸秆覆盖免耕会降低土壤温度，存在玉米播种质量差，出苗不齐、幼苗长势弱等问题6。秸秆覆盖条带耕作技术（strip-till）是国外实现秸秆覆盖还田的耕作技术，通过条带旋耕或深松清理表面覆盖的秸秆，整理出无秸秆苗带用于播种，并改善苗带土壤环境，可有效提高玉米出苗率，同时行间有秸秆覆盖，可以减少水分的挥发与散失7。与秸秆覆盖免耕相比，秸秆覆盖条耕有效解决了覆盖免耕播种困难的问题，同时加快了苗带土壤升温速率，使得玉米出苗质量得到大幅改善8。有研究表明，秸秆覆盖条耕技术土壤温度较免耕提高 2耀4 益9。郝展宏等7在吉林省梨树县半湿润地区进行秸秆覆盖条耕试验表明，秸秆覆盖条耕有效地解决了覆盖免耕播种困难的问题，有较好的应用效果，使得玉米出苗质量得到大幅改善，但该模式在内蒙古旱作区的应用效果鲜有报道。因此，本试验设置常规垄作（CP）、秸秆离田免耕（NT）、秸秆覆盖免耕（RNT）、秸秆覆盖条耕（RST）4 种耕作方式，探究不同耕作方式对土壤水热动态及玉米干物质积累和产量的影响，为内蒙古旱作区玉米生产提供理论支撑。1材料和方法1.1试验地概况试验于 20212022 年在内蒙古兴安盟扎赉特旗农牧和科技局试验基地（46毅45忆N，122毅47忆E）进行。该地区年平均气温 3.24 益，年平均降水量 400 mm，无霜期 120耀140 d。试验地土壤为草甸土，020 cm耕层土壤有机质含量 17.5 g/kg、全氮含量 1.2 g/kg、碱解氮含量 101.0 mg/kg、速效磷含量 32.5 mg/kg、速效钾含量 115.9 mg/kg，pH 值为 7.9。20212022 年玉米生育期内日照时数分别为 1 138.2 h 和 1 352.3 h，总降雨量分别为 650.5 mm 和 390.1 mm。1.2试验设计试验设 4 种耕作方式，采用随机区组试验设计，玉米品种为大昌国玉 918，种植密度为 75 000 株/hm2。采用等行距种植，行距 65 cm，8 行区，行长 30 m，小区面积 156 m2，设 3 次重复。4 种耕作方式分别为（1）常规垄作（CP）：于秋季收获后，用秸秆离田机将秸秆离田，翌年整地起垄镇压后进行播种；（2）秸秆离田免耕（NT）：于秋季收获后，采用秸秆离田机将秸秆离田，翌年使用免耕播种机播种；（3）秸秆覆盖免耕（RNT）：于秋季收获后，秸秆留茬，高度为 30 cm，翌年使用免耕播种机播种；（4）秸秆覆盖条耕（RST）：于秋季收获后，秸秆留茬，高度为 30 cm，翌年播种前使用条耕机进行苗带清理，随后使用免耕播种机播种。试验各处理施肥时间、施肥量均保持一致，施用纯 N 225 kg/hm2、P2O597.5 kg/hm2、K2O 58.5 kg/hm2。底肥施用掺混肥料（兴安盟绰尔河2 期23程志鹏等：耕作方式对内蒙古旱作区土壤水热及玉米产量的影响种业有限责任公司，N-P-K：16-22-13）450 kg/hm2，拔节期追施尿素 333 kg/hm2。使用吉林省康达农业机械有限公司的 1ST-300 型条耕整地机进行苗带清理、深松（深度达到 25耀30 cm，宽度达到 25耀30 cm）、碎土、镇