張統(tǒng)帥，閆麗娟，李 廣，陳國鵬，羅永忠

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) a. 林學(xué)院；b. 農(nóng)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

土壤作為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)重要的環(huán)境組分，具有供應(yīng)和協(xié)調(diào)植物正常生長發(fā)育所需水分、養(yǎng)分和熱量的能力[1]。耕作是影響農(nóng)田土壤生態(tài)環(huán)境最直接的途徑，合理的耕作措施可以協(xié)調(diào)土壤中水、肥、氣、熱的關(guān)系[2]，提高土地資源利用效率，促進(jìn)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)[3]。我國黃土高原旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，農(nóng)民連續(xù)多年的精耕細(xì)作(翻耕、耙耱)對耕層土壤環(huán)境造成頻繁破壞和擾動，加劇土壤風(fēng)蝕和水蝕危害，加快土壤有機(jī)質(zhì)礦化速率，導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)破壞和土壤質(zhì)量下降[4-6]。為緩解多年連續(xù)傳統(tǒng)耕作對于生態(tài)環(huán)境破壞的壓力，當(dāng)?shù)亟鼛啄晖茝V免耕、秸稈覆蓋等農(nóng)田耕作措施，通過少耕、免耕，以及作物殘茬和秸稈覆蓋地表，保護(hù)土壤結(jié)構(gòu)的完整性，防止風(fēng)蝕和水蝕危害，促進(jìn)有限降水的利用，改善土壤水分和養(yǎng)分狀況，發(fā)展生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益協(xié)調(diào)發(fā)展的可持續(xù)耕作方式。大量研究表明，與傳統(tǒng)耕作相比，免耕能保護(hù)耕層土壤結(jié)構(gòu)和保持土壤水分，顯著提高耕層土壤含水量[7-9]。研究表明，少免耕結(jié)合秸稈覆蓋有保持土壤水分、防止土壤侵蝕和增加土壤養(yǎng)分的作用[10-12]。董林林等[13]研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田后土壤全氮平均增加了0.35 g·kg-1，硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量也有所增加，但增加效果因秸稈類型和還田量的不同而存在差異。Varvel等[14]和鄭家國等[15]研究發(fā)現(xiàn)，少免耕結(jié)合秸稈覆蓋有利于土壤養(yǎng)分和水稻產(chǎn)量的增加。但近年來的一些研究發(fā)現(xiàn)，連續(xù)多年免耕不利于土壤疏松和肥料翻埋，會使耕層土壤容重增加，蓄水供肥能力下降，土壤耕層變淺[16-18]。因此，尋求一種適宜黃土高原旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)的耕作方式，成為當(dāng)?shù)丶毙杞鉀Q的問題。

本研究以定西市安定區(qū)安家坡村布設(shè)的耕作試驗(yàn)為依托，研究4種耕作處理——傳統(tǒng)耕作(CT)、免耕(NT)、傳統(tǒng)耕作+秸稈覆蓋(TS)、免耕+秸稈覆蓋(NTS)土壤水分、氮含量、土壤容重和小麥產(chǎn)量的變化特征，進(jìn)一步探討不同耕作措施下土壤氮含量、含水量和作物產(chǎn)量之間的關(guān)系，以期為黃土高原旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)建立合理的耕作模式提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于甘肅省定西市安定區(qū)安家坡村(35°58′ N，104° 66′E)，海拔1 974.4 m。該區(qū)屬于典型的半干旱地區(qū)，大陸性季風(fēng)氣候特征明顯，年均氣溫6.4 ℃，≥0 ℃的活動積溫2 933.5 ℃，≥10 ℃的活動積溫2 239 ℃，年日照時(shí)數(shù)2 476.6 h，年均無霜期140 d，年均蒸發(fā)量1 531 mm，多年平均降水量385 mm，降水量低而不穩(wěn)定，年際變異大(變異系數(shù)18.5%)，干旱頻發(fā)，且降水季節(jié)分布不均，主要集中在7—9月。試驗(yàn)地土壤為黃綿土，耕層土壤有機(jī)碳含量6.21 g·kg-1，全氮含量0.61 g·kg-1，容重1.26 g·cm-3。2017年1月—2018年10月的逐日降水量和溫度如圖1所示，氣象資料由甘肅省定西市水土保持研究所提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間定位試驗(yàn)于2017—2018年進(jìn)行，試驗(yàn)前，試驗(yàn)地是連續(xù)常規(guī)耕作的農(nóng)田，試驗(yàn)以當(dāng)?shù)卮盒←?定西42號)為研究對象。采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，共設(shè)置4種處理：CT，前茬作物收獲后至凍前三耕兩耱，系黃土丘陵溝壑區(qū)典型的耕作方式；NT，全年不耕作，播種時(shí)用免耕機(jī)一次性完成施肥和播種，收獲后用除草劑進(jìn)行雜草清除；TS，在傳統(tǒng)耕作的基礎(chǔ)上，收獲脫粒后將前茬作物秸稈全部切碎均勻覆蓋于原小區(qū)，即在小麥播種后，將小麥秸稈切碎(秸稈碎片長3～5 cm)，均勻覆蓋于種植小區(qū)；NTS，耕作、播種和除草方法同免耕，前茬作物收獲脫粒后將秸稈切碎均勻覆蓋于原小區(qū)(具體做法同TS)。每種處理3次重復(fù)，共12個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為4 m×6 m。采用條播方式播種，播種量187.5 kg·hm-2，播種深度7 cm，播種行距24 cm，每小區(qū)25行。免耕采用免耕機(jī)播種。氮肥和磷肥作為基肥隨播種一次性施入，氮肥施尿素(N 46%)62.5 kg·hm-2，磷肥施過磷酸鈣(P2O514%)150 kg·hm-2。播種日期為當(dāng)年的3月18日，7月下旬收獲。

圖1 2017年1月—2018年10月日平均溫度和降水量Fig.1 Daily precipitation and average temperature from January 2017 to October 2018

1.3 測定項(xiàng)目與方法

2017—2018年試驗(yàn)期間，在春小麥播種前、分蘗期、拔節(jié)期、開花期和成熟期用三點(diǎn)法在每個(gè)小區(qū)分別采集0～10、10～20、20～40 cm土層土樣，同一層土樣混合均勻。將新鮮土樣裝入液氮罐，帶回實(shí)驗(yàn)室用于測定土壤含水量，及土壤全氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量。土壤含水量采用烘干法測定，土壤全氮含量采用半微量凱氏定氮法測定，土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量采用MgO-代氏合金蒸餾法測定[19]。于2018年小麥?zhǔn)斋@后，采用環(huán)刀法分別測定0～10、10～20、20～40 cm土層土壤容重。在2017、2018年小麥成熟后，每試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)選取9行小麥計(jì)算其籽粒產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理匯總。利用SPSS 19.0軟件進(jìn)行方差分析，對有顯著(P<0.05)差異的處理，采用LSD法進(jìn)行多重比較。利用Origin 8.6軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對土壤容重、含水量的影響

不同處理實(shí)施2 a后，春小麥田0～40 cm土層的土壤容重變化如圖2所示，均隨著土層深度的增加先減小后增大，相同處理下，均以10～20 cm土層的土壤容重最小，以20～40 cm土層的土壤容重最大。同一土層不同處理的土壤容重差異顯著，在0～10、10～20、20～40 cm土層，土壤容重均以NTS處理最大，且均顯著(P<0.05)高于TS處理。

連續(xù)2 a的春小麥田0～40 cm土層土壤含水量變化如圖3所示。受降雨影響，2018年春小麥生育期降水量(291.6 mm)遠(yuǎn)高于2017年(177.8 mm)，因而2018年的土壤含水量也相應(yīng)高于2017年。2017年，除分蘗期外，不同處理的土壤含水量隨土層深度(0～40 cm)增加而減小，就春小麥全生育期平均值而言，與CT相比，TS、NT、NTS處理0～40 cm土層的平均土壤含水量分別提高了5.26%、降低了0.24%、提高了1.48%。2018年，不同處理的土壤含水量隨土層深度增加而增加，就春小麥生育期平均值而言，與CT相比，TS、NT、NTS處理0～40 cm土層的平均土壤含水量分別提高了11.39%、6.58%和6.16%。就2 a試驗(yàn)平均值而言，TS、NT和NTS處理的土壤含水量較CT處理分別增加8.33%、3.17%和3.82%

相同土層不同處理間無相同字母的表示差異顯著(P<0.05)。下同。Treatments marked without the same letters indicated significant difference at P<0.05 in the same soil layer. The same as below.圖2 不同處理的土壤容重Fig.2 Soil buck density under different treatments

圖3 不同處理春小麥關(guān)鍵生育期0～40 cm土層的土壤含水量變化Fig.3 Moisture changes in 0-40 cm soil layer during key growth stages of spring wheat under different treatments

2017年為干旱年和不同處理實(shí)施初期階段，降水少，土壤容重較大，TS、NT和NTS處理的土壤蓄水保墑能力差。2018年為濕潤年和不同處理實(shí)施第2年，降水多，土壤容重低，TS、NT和NTS處理的土壤蓄水保墑能力較好。就2 a不同處理0～40 cm土層平均土壤含水量而言，與CT相比，NTS、NT、TS增加了春小麥關(guān)鍵生育期(播種前、分蘗期、拔節(jié)期、開花期、成熟期)0～40 cm土層的土壤含水量。

2.2 不同處理對土壤全氮的影響

如表1所示，土壤全氮含量隨生育時(shí)期的推移并沒有明顯變化規(guī)律；但不同土層不同處理下表現(xiàn)出一致的分布特征，即各處理土壤全氮含量隨土層深度(0～40 cm)的增加呈逐漸降低的趨勢，說明土壤全氮有表層積累現(xiàn)象。

就2017年春小麥全生育期不同土層的土壤全氮含量平均值而言：在0～10、10～20 cm土層，NTS處理顯著(P<0.05)大于CT、TS和NT處理；在20～40 cm土層，NT處理顯著(P<0.05)大于CT、TS和NTS處理；從0～40 cm土層平均土壤全氮含量來看，NTS>TS>CT>NT，且各處理間均差異顯著。就2018年春小麥全生育期全氮含量平均值而言：在0～10、20～40 cm土層，NTS和TS處理均顯著(P<0.05)大于CT和NT處理；從0～40 cm土層平均土壤全氮含量來看，NTS和TS顯著(P<0.05)大于CT，CT顯著(P<0.05)大于NT，而NTS與TS之間差異不顯著。

表1 不同處理下土壤全氮含量

2.3 不同處理對土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的影響

由表2可知，土壤銨態(tài)氮含量隨生育時(shí)期的推進(jìn)呈先增加后減小的趨勢，在拔節(jié)期達(dá)到最大值。就2017年春小麥全生育期銨態(tài)氮含量平均值而言：在0～10 cm土層，CT處理顯著(P<0.05)大于NTS、TS和NT處理；在10～20 cm土層，NT和CT處理顯著(P<0.05)大于TS和NTS處理；在20～40 cm土層，NT處理顯著(P<0.05)大于CT、TS和NTS處理；從0～40 cm土層平均土壤銨態(tài)氮含量來看，CT處理顯著(P<0.05)大于NT、TS和NTS處理。就2018年春小麥全生育期土壤銨態(tài)氮含量平均值而言：在0～10 cm土層，CT和NT處理顯著(P<0.05)大于TS和NTS處理；在10～20、20～40 cm土層，CT處理顯著(P<0.05)大于NT、TS和NTS處理；從0～40 cm土層平均土壤銨態(tài)氮含量來看，CT處理顯著(P<0.05)大于NT、TS和NTS處理。

由表3可知，在分蘗期和拔節(jié)期，各處理土壤硝態(tài)氮含量達(dá)到最大值。就2017年春小麥全生育期土壤硝態(tài)氮含量平均值而言：在0～10 cm土層，CT和TS處理顯著(P<0.05)大于NT和NTS處理；在10～20、20～40 cm土層，CT處理顯著(P<0.05)大于NT、TS和NTS處理；從0～40 cm土層平均土壤硝態(tài)氮含量來看，CT處理顯著(P<0.05)大于NTS、TS和NT。就2018年春小麥全生育期土壤硝態(tài)氮含量平均值而言：在0～10 cm土層，CT、NT和TS處理之間差異不顯著，但均顯著(P<0.05)大于NTS處理；在10～20、20～40 cm土層，CT和TS處理均顯著(P<0.05)大于NT和NTS處理；從0～40 cm土層平均土壤硝態(tài)氮含量來看，CT和TS處理顯著(P<0.05)大于NTS處理。

表2 不同處理下土壤銨態(tài)氮含量

表3 不同處理下土壤硝態(tài)氮含量

方差分析結(jié)果表明，處理、土層深度、生育時(shí)期，以及生育時(shí)期和處理的交互作用對土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量影響極顯著(P<0.01)。處理中所涉及的耕作方式和是否覆蓋秸稈的交互作用對土壤硝態(tài)氮含量影響極顯著(P<0.01)，但對銨態(tài)氮含量影響不顯著。多重比較結(jié)果顯示，0～10 cm土層的土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量顯著(P<0.05)大于10～20、20～40 cm土層，但10～20、20～40 cm土層的土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量差異不顯著。用2 a的數(shù)據(jù)整體分析發(fā)現(xiàn)，土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量與土層深度呈現(xiàn)極顯著(P<0.01)負(fù)相關(guān)。不同處理間，CT處理的土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量顯著(P<0.05)高于TS、NT和NTS處理。

2.4 不同處理對春小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成要素的影響

2017—2018年不同處理的春小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成要素如表4所示。各處理中，TS處理的產(chǎn)量最高，NT處理的產(chǎn)量最低。2017年，各處理產(chǎn)量無顯著差異；2018年，TS處理的春小麥產(chǎn)量顯著(P<0.05)高于NT處理，但與CT和NTS處理差異不顯著。2017年，各處理的穗粒數(shù)和千粒重均沒有顯著差異；2018年，各處理的千粒重也沒有顯著差異，但TS處理的穗粒數(shù)顯著(P<0.05)多于NT處理，與CT和NTS處理差異不顯著。可以看出，不同處理主要通過影響春小麥的穗粒數(shù)最終影響產(chǎn)量。

方差分析結(jié)果表明，年份和處理的交互作用對春小麥千粒重和產(chǎn)量均無顯著影響，但對穗粒數(shù)影響顯著(P<0.05)；不同年份對春小穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量影響極顯著(P<0.01)；不同處理對春小麥穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量影響不顯著；處理中所涉及的耕作方式和是否覆蓋秸稈的交互作用對春小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成要素均無顯著影響?？偟膩砜?，2017—2018年春小麥產(chǎn)量、穗粒數(shù)和千粒重的差異主要受年際間環(huán)境因子變化的影響。小麥產(chǎn)量較低主要是因?yàn)橄路N后降雨量較少導(dǎo)致小麥發(fā)芽率較低。

3 討論

本研究對4種處理下土壤水分、氮含量、土壤容重，及小麥產(chǎn)量變化特征進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)實(shí)施2 a后，CT和TS處理的0～10 cm土壤容重明顯小于NT和NTS處理，且在春小麥?zhǔn)斋@后，土壤容重隨土層深度增加呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢。TS和NTS處理能增加土壤水分和全氮含量，降低土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量。秸稈覆蓋措施能增加春小麥產(chǎn)量，以2 a數(shù)值平均值計(jì)，與CT相比，TS和NTS處理的春小麥產(chǎn)量分別增加35.34%和9.33%，而NT處理的春小麥產(chǎn)量卻降低9.62%?？偟膩砜?，少免耕加秸稈覆蓋通過改善土壤水分狀況，改變了土壤全氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的空間分布，有助于促進(jìn)春小麥植株生長發(fā)育和產(chǎn)量形成。

3.1 不同處理對土壤容重和含水量的影響

土壤容重是表征土壤物理性質(zhì)的重要參數(shù)之一，反映土壤的透水性、通氣性和根系延展時(shí)阻力大小[20]。容重小，表明土壤結(jié)構(gòu)良好，反之，則土壤缺少團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，土壤板硬緊實(shí)[21]。關(guān)于不同耕作方式對土壤容重的影響目前還存在很大分歧，有研究認(rèn)為免耕使土壤容重增大[22-23]，也有研究認(rèn)為免耕使土壤容重減小[1，24-25]。本研究發(fā)現(xiàn)，NTS和NT處理的土壤容重高于CT和TS處理，這與王玥凱等[26]的研究一致，可能是因?yàn)檫B續(xù)2 a免耕的累積效應(yīng)使土壤耕層的沉實(shí)作用加強(qiáng)，從而使土壤容重增加[27]。NTS處理的土壤容重大于TS和NT處理，主要是因?yàn)槊飧寥劳庑圆?，土壤緊實(shí)，土壤總孔隙度低，對肥料的利用率低，加上作物秸稈腐熟需要消耗大量養(yǎng)分，致使土壤質(zhì)地黏重[28]，且分解物不能很好地與土壤顆粒結(jié)合形成疏松的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，故使土壤容重增加。容重隨土層深度增加先減小后增大，主要是因?yàn)樽魑锸斋@后正值當(dāng)?shù)赜晁疃嗟臅r(shí)節(jié)，土壤裸露接受雨滴的直接沖蝕，使表層土壤孔隙度減小，質(zhì)地變差，因而土壤表層容重增大。

耕作是調(diào)節(jié)土壤水分最重要的農(nóng)藝措施之一，耕層土壤水分對作物生長發(fā)育具有至關(guān)重要的作用[29]，建立適合當(dāng)?shù)匕l(fā)展的耕作方式是改善土壤結(jié)構(gòu)和提高作物產(chǎn)量的主要措施之一[30]。少免耕加秸稈覆蓋能減少地表徑流，降低土壤侵蝕，提高土壤水分利用效率[31]。許迪等[32]研究發(fā)現(xiàn)，免耕無論是在干旱年還是平水年均能不同限度地增加0～40 cm土層含水量。張亞麗等[33]研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田配施適量氮肥能增強(qiáng)土壤的蓄水能力，提高土壤含水量。本試驗(yàn)結(jié)果表明，與CT相比，TS、NT和NTS處理增加了春小麥關(guān)鍵生育期0～40 cm土層的土壤含水量。TS處理的土壤含水量明顯高于其他處理，說明秸稈覆蓋在干旱時(shí)期能夠滿足作物更多的水分需求，從而避免作物較快受到干旱脅迫，這與Devita等[34]和雷金銀等[12]研究結(jié)果一致。TS處理較NT處理土壤含水量增幅大，這主要是由于傳統(tǒng)耕作的秸稈覆蓋能形成較好的土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，從而能保持更多的水分，而免耕實(shí)施年限短，還未形成較好的土壤結(jié)構(gòu)，土壤質(zhì)地緊實(shí)，因此土壤含水量較低。NTS處理保持土壤水分的能力小于TS和NT處理，在2017年個(gè)別生育期含水量甚至低于CT，主要是因?yàn)镹TS處理的土壤緊實(shí)，容重大，通氣性差，秸稈沒有與土壤顆粒結(jié)合成較好的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，加上秸稈腐熟過程中消耗土壤養(yǎng)分，土壤黏重，因而不能較好地保存水分[35]。本研究中，春小麥不同年份各生育期的土壤含水量差異主要是由降水量差異導(dǎo)致的。2017年春小麥生育期內(nèi)降水少，墑情差，可以看出，耕作實(shí)施初期干旱年內(nèi)，NTS處理的保水作用較弱，而TS處理的保水性較好。

3.2 不同處理對土壤全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮的影響

土壤氮素是評價(jià)土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)，其動態(tài)變化直接影響土壤肥力。研究普遍認(rèn)為，少免耕加秸稈覆蓋能提高土壤全氮含量[36]。在干旱、半干旱區(qū)，與傳統(tǒng)耕作相比，免耕可保持或提高土壤全氮含量，少免耕結(jié)合秸稈覆蓋技術(shù)能有效降低土壤養(yǎng)分的流失，增加土壤養(yǎng)分，提高作物養(yǎng)分利用效率[37-38]。本試驗(yàn)表明，與對照相比，NTS和TS處理均能顯著增加表層(0～40 cm)土壤全氮含量，這說明與傳統(tǒng)耕作相比，NTS和TS處理更有利于均衡表層土壤養(yǎng)分，促進(jìn)緩效養(yǎng)分的釋放，增加土壤肥力。與CT相比，TS和NTS處理0～10、10～20、20～40 cm土層的土壤全氮含量都有所提高，與王淑蘭等[39]的研究結(jié)果較為一致。這主要是由于TS和NTS處理作物收獲后秸稈和根系全部歸還土壤，對土壤擾動較小，使得真菌生長效率和真菌與細(xì)菌活性比率增加，降低了有機(jī)氮礦化分解，且殘留的作物根系和秸稈分解會釋放無機(jī)氮和有機(jī)氮，使耕層土壤全氮維持穩(wěn)定[40]。不同處理下，表層土壤全氮含量的變化表明，秸稈覆蓋和耕作所產(chǎn)生的土壤擾動是引起土壤全氮變化的主要原因。Beare等[41]和王淑蘭等[39]認(rèn)為，隨著耕作年限增加，土壤全氮含量均有不同程度的增加，全氮含量與耕作年限呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。然而，Dalal等[42]卻認(rèn)為，土壤全氮含量不會隨著耕作年限的增加而持續(xù)增加：一方面，不同年份的降水量不同，春小麥對土壤養(yǎng)分的吸收量也有差異，且秸稈還田量差異對土壤養(yǎng)分的貢獻(xiàn)不同；另一方面，降雨量不同導(dǎo)致不同年份的氣候因子有差異，土壤有機(jī)氮礦化和損失速率有差異。與傳統(tǒng)耕作相比，TS和NTS處理增加了表層土壤全氮含量，且以NTS處理的增加幅度較大，說明秸稈覆蓋能有效緩解因微生物分解而損失的土壤氮素，而傳統(tǒng)耕作措施因沒有秸稈覆蓋，加速了氮素的礦化損失，加之無秸稈等生物物質(zhì)的輸入，降低了表層土壤氮素的積累。本研究發(fā)現(xiàn)，2018年土壤全氮含量高于2017年，主要是因?yàn)楸Ｗo(hù)性耕作隨實(shí)施年限的增加會提高表層土壤全氮含量。不同氮素形態(tài)對植物具有不同的生理效應(yīng)[43]。本研究表明，CT處理的土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量大于其他處理，這可能是由于免耕沒有對土壤進(jìn)行翻耕，土肥難以融合，土壤緊實(shí)，促進(jìn)了銨態(tài)氮的揮發(fā)[44-45]，從而使得銨態(tài)氮含量低于傳統(tǒng)耕作。傳統(tǒng)耕作對土壤的劇烈擾動破壞了土壤的原有結(jié)構(gòu)，改善了土壤耕層的通氣狀況；因此，相比免耕能較好地使肥料融于土壤，加快有機(jī)質(zhì)礦化，加強(qiáng)硝化作用，從而使硝態(tài)氮積累[46]。翻耕后，土壤較大的比表面積和較短的彌散路徑，便于硝態(tài)氮隨水向下淋溶[47]。覆蓋的秸稈降解后能增加土壤養(yǎng)分[48]，但生育初期的降溫會影響作物生長和養(yǎng)分吸收[49]，土壤中雖能積累部分銨態(tài)氮和硝態(tài)氮，但覆蓋秸稈也會增加降水入滲，將水儲存于深層，從而使得硝態(tài)氮向更深層淋溶積累[50]。TS處理能有效抑制土壤蒸發(fā)，增加深層水分的上升和利用，減少了硝態(tài)氮向下層的流失，促進(jìn)根系生長，增強(qiáng)根系對土壤硝態(tài)氮的吸收，從而抑制硝態(tài)氮的積累[51]。

3.3 不同處理對春小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成要素的影響

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要目的是實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物的高產(chǎn)。保護(hù)性耕作改善了土壤水肥環(huán)境，可為作物生長創(chuàng)造良好條件[52-53]。秸稈覆蓋能改善土壤結(jié)構(gòu)和質(zhì)地，提高土壤養(yǎng)分的有效性，提高作物產(chǎn)量[46，54]。本研究表明，TS和NTS處理均不同限度地增加了春小麥產(chǎn)量，TS、NTS處理2 a平均的春小麥產(chǎn)量較CT分別提高35.34%、9.33%。這主要是因?yàn)檫m宜的耕作處理能降低土壤緊實(shí)程度，促進(jìn)土壤結(jié)構(gòu)體的形成，增強(qiáng)土壤通氣能力，促進(jìn)水分和養(yǎng)分積累。本試驗(yàn)中，2018年的春小麥產(chǎn)量明顯高于2017年，主要是因?yàn)?018年降水較多，土壤水分保持良好，能及時(shí)供應(yīng)作物所需水分和養(yǎng)分。方差分析顯示，年份對產(chǎn)量、千粒重和穗粒數(shù)的影響極顯著，說明2017—2018年產(chǎn)量的變化主要是由年際間環(huán)境因子的差異所引起的。由于各處理的實(shí)施年限短，因此降水等環(huán)境因子對產(chǎn)量的影響反較所設(shè)置的耕作措施等處理的影響更大，但耕作措施對土壤理化性質(zhì)的影響較顯著。從2018年數(shù)據(jù)來看，TS處理較其他處理對增加春小麥產(chǎn)量的效果更好，這可能主要是由于秸稈覆蓋能促進(jìn)土壤腐殖質(zhì)的形成和土壤團(tuán)聚體的增加，并且秸稈本身亦可釋放營養(yǎng)物質(zhì)[55]。