小麦少耕免耕田间管理技术

作物生产技术专业/教学资源库小麦少耕或免耕栽培技术及研究进展河南农业职业学院一、基于气候变化的背景与意义1气候变化的现状2气候变化对农业生产的影响3应对气候变化的农业策略近50年中国地表气温呈升高趋势,尤以近20年增温最为明显(2006中国环境状况公报)温度升高的趋势1906年—2005年的100年内，全球平均气温增加0.74度，预计到本世纪末可能继续升高1.1—1.6度20世纪中国地表气温升高0.5-0.8度1986年以来有25个暖冬，只有2004-2005年和2010-2011年冬季正常近50年区域极端天气事件频率高，强度明显变化。全球变暖导致：高山冰川收缩，作物生长季节变长，降水形式与洋流发生变化，以及热浪、风暴、洪水和干旱频率与强度日益增大。气候变化的现状干旱程度加剧平均每10年递减21.7mm。气候变化对农业的影响气候变化标志全球变暖改变惯常的降雨模式，降水量分布不均

持久干旱与洪涝灾害

热浪、飓风、沙尘暴、强降雨等极端天气耕地、草场和林地退化，荒漠化加剧

气候变化对粮食生产的影响

1温度升高，冬春冻害加重2降雨量减少，干旱程度加剧3农田水分失衡，作物需水亏缺4旱涝并存，灾害发生频繁气候要素分析

影响我省粮食产量的主要气候要素是温度和降水。对小麦来讲，降水的影响大于温度。对玉米来讲，温度的影响大于降水。

日照时数对粮食生产的影响较小，多数时候对小麦表现为小的负效应，对玉米表现为小的正效应，且波动较小。农田水分失衡，作物需水亏缺

≥80%保证率年降水450-520mm，整体表现为一季有余，两季不足。从年际间变化看：小麦生育期内降水有个别年份的某个生育期达到需水量；玉米干旱每年都有发生，不同年份发生在不同的生育时期，降水亏缺最高可达95.6%。

冬小麦平均降水满足率为51.18%，最高是苗期78.23%，最低是返青期21.10%；夏玉米平均降水满足率为70.9%，最高是拔节至抽雄前110.6%，最低是苗期55.0%。河南省作物受灾情况（千公顷）

面临问题与挑战温度水分灾害性气候农业生产不稳定作物种植边界的移动种植制度的改变农林牧渔比重的变化品种改良化肥、农药用量灌溉设备农业生产成本增加农业生产结构的改变粮食和环境安全应对气候变化的农业策略1.调整种植制度，改善作物布局结构2.科学选用品种，合理进行品种布局3.改进栽培技术，推广抗灾减灾技术4.改革耕作制度，推广保护性耕作技术5.加强农业综合开发，推广节水抗旱技术二、保护性耕作的概念及发展1、保护性耕作的起源2、保护性耕作的概念3、保护性耕作的技术内容4、保护性耕作研究方法保护性耕作是实现旱作农业持续发展的必有之路20世纪40年代：开始免耕研究，源于美国1988年：改称保护性耕作法1993年：中国农科院明确保护性耕作的技术内涵2002年：农业部开始布点示范2006年：农业部做为重点技术开始全国范围内推广应用2009年：明确为固碳减排、发展循环经济的主要农业技术2010年：保护性耕作发展规划颁布实施保护性耕作的起源与发展专家：保护性耕作是指地表有机残体覆盖在30%以上，使土壤侵蚀控制在50%以下的耕作或种植体系，它是以减少人为因素对土壤体系的破坏为原则，考虑以较低的能量和物质投入来维持相对高产，单位投入可获取较高利润，是具有生态保护意义的一类持续农业形式。农业部：保护性耕作是指“对农田实行免耕、少耕、并用作物秸秆覆盖地表，以减少风蚀，提高土壤肥力和抗旱能力的先进农业耕作技术”。保护性耕作技术的概念

世界主要国家保护性耕作应用面积农业部规划：2010年：适宜区域的17%（实际10%）。

2050年：适宜区域的65%。保护性耕作的核心技术与实现途径

技术内容：免耕施肥播种、秸秆残茬管理、杂草及病虫害防治、深松与表土作业等。应用基础：实施土壤深松，打破犁底层。实现途径：选用经济、实用的免耕播种机进行免耕施肥播种。国内研究现状从种植制度上讲：主要集中于一年一熟制地区，一年两熟制研究较少从应用效果上讲：主要集中于对作物产量、水分的影响方面，土壤—作物体系的系统研究较少，特别是免耕覆盖系统的土壤环境和作物生理响应涉及更少从应用范围上讲：主要集中于西北干旱半干旱地区，对于降水相对丰富的半湿润偏旱区研究较少在推广应用过程中：存在着农机与农艺不配套问题，缺少行之有效的保护性耕作技术体系与操作规范长期定位监测与模拟试验相结合理论研究与应用研究相结合试验研究与示范推广相结合研究方法监测设备气象要素：实时蒸散量：实时径流：实时TDR：10天/次养分：5月/年模拟降雨1999-2011年试验区降雨量12年间超过常年平均的只有2个年份。降水特点及年型分析图21999-2009年降水变化情况10年平均546.7mm，呈下降趋势，较常年平均减少了16.3%，年递减9.7mm。说明干旱程度在加剧10年间欠水年型占了7个。小麦生育期欠水：6年，夏闲期欠水：5年。1、保护性耕作对土壤水分利用的影响2、保护性耕作对作物产量的影响3、保护性耕作对作物生长发育的影响4、保护性耕作对土壤水分入渗的影响5、保护性耕作对土壤土壤肥力的影响6、保护性耕作技术水土流失的影响7、保护性耕作经济效益分析三、保护性耕作增产机理与应用效果2m土体贮水量（1999-2009）每一个峰值代表一个年度的变化，年度差异明显，夏休闲期土壤贮水量：350mm(2002年)-550mm（2003年）小麦收获时土壤贮水量大多在250mm左右（不到田间持水量的40%）在降水充沛时差异不明显（2003、2004年），在偏旱与正常年份免耕与深松处理的土壤含水量明显高于传统耕作（2002、2005、2007、2008）免耕、深松有着良好的保墒效果，特别在干旱情况下差异明显（2002-2003、2006-2007、2007-2008）。旱地土壤水分周年变化规律整体上呈“广口偏V型”两期六段规律。两期：水分消耗期、水分恢复期六段：土壤水分持续增加阶段（9月下至10月中旬）土壤水分缓慢下降阶段（10月下旬到12月中旬）土壤水分相对稳定阶段（12月中旬到翌年3月上旬）土壤水分快速下降阶段（3月中旬到6月初）土壤水分缓慢上升阶段（6月上旬到7月初）土壤水分快速上升稳定阶段（7月中旬到9月下旬）旱地土壤水分垂直变化规律0-160mm土体蓄水量：反S曲线1、无论是在降水正常、偏旱、较旱的情况下免耕与深松两保护性耕作技术均有较高降水贮蓄率，在干旱年份效果尤为明显。2、保护性耕作处理下的冬小麦水分利用效率高于传统耕作。3、免耕覆盖在前3年水分利用效率低于传统耕作，3年之后水分利用效率高于传统耕作。4、深松覆盖处理下的冬小麦水分利用效率一直高于传统耕作，不同年份表现不一。2、免耕覆盖对冬小麦产量的影响12年间增产10年，平均增产5.83%。12年间平均产量4662.5kg/ha，有7年高于平均产量。5年以后表现稳定增产。深松覆盖对冬小麦产量的影响12年间全部增产，平均增产9.10%。12年间平均产量5077.3kg/ha，有7年高于平均产量。增产趋势稳定，增产幅度与降水年型有关。对一年两熟小麦产量及产量结构的影响处理小区产量（kg/hm2）平均（kg/hm2）较传统增产%千粒重（克）穗粒数（粒）穗数(万)/hm2IIIIII夏免秋免5394.05584.55362.55446.56.6534.035.8484.5夏松秋免5437.55436.052265367.05.0734.134.9478.5秸秆还田5331.05263.55137.55244.02.6632.631.9528.0对照4998.05166.05155.55107.50.0033.132.2537.0深松和免耕较对照均有不同程度的增产以夏玉米（免耕）+小麦（免耕）增产效果最好，比传统平均增产6.65%，达显著水平。保护性耕作模式下小麦的千粒重和穗粒数较高。

对一年两熟玉米产量及产量结构的影响处理小区产量（kg/hm2）平均（kg/hm2）较传统增产%千粒重（克）穗粒数（粒）穗数/hm2IIIIII对照3787.53754.53927.03823.5217.6412.631875.0夏免秋免4653.04248.04287.04396.514.97230.4451.532292.0夏松秋免4729.54723.54717.54723.523.54242.1417.331666.5秸秆还田4195.54012.53939.04048.55.89220.7419.132083.5保护性耕作显著提高玉米产量，增产幅度为14.97%-23.54%。夏玉米深松+冬小麦免耕最好，比对照增产23.54%。产量的提高主要通过增加千粒重和穗粒数来实现的。

3、对叶面积指数的影响叶面积指数的变化均呈单峰曲线。叶面积指数的峰值免耕覆盖最高，深松覆盖次之，传统耕作最低。开花期到成熟期，免耕覆盖和深松覆盖叶面积指数显著高于传统耕作。免耕覆盖和深松覆盖能有效延缓小麦生育后期叶片衰老进程，延长籽粒灌浆时间，提高千粒重。

对干物质积累影响生物干重增长呈慢-快-慢的趋势挑旗前，深松覆盖生物量小于其它耕作处理，分别比传统耕作和免耕覆盖低13.2％和15.6％；开花后干物质增长速率：深松覆盖>免耕覆盖>传统耕作；成熟期干物质积累量：免耕覆盖>量深松覆盖>传统耕作。深松覆盖和免耕覆盖能有效的延缓小麦生育后期植株衰老，提高小麦干物质积累能力，起到增源作用。对小麦籽粒灌浆速率的影响呈单峰曲线变化。强势粒增长速率开花后15d之前传统耕作较大，之后深松覆盖和免耕覆盖快速上升，20d达到峰值时，深松、免耕较传统提高11.5％、10.1％。花后25d直到成熟期增长速率：深松覆盖>免耕覆盖>传统耕作。弱势粒增长速率峰值出现比强势粒退迟5d左右，在花后25d达到最大值，深松覆盖和免耕覆盖分别比传统耕作提高23.2％和20.8。4、保护性耕作提高土壤入渗深松土壤水分下渗速度一直较高，免耕5分钟以后超过传统耕作。土壤饱和导水率：深松>免耕>传统，地面残茬延缓径流，增加降雨入渗，同时减少地面水分蒸发。对土壤微生物态碳的影响不同耕作对土壤微生物态碳的影响免耕和深松微生物量碳0～10cm含量较10～20cm高，而传统耕作却相反耕层微生物态碳含量：免耕>深松>传统，较传统增加79.3%和19.9%。不同坡位上、中、下，免耕较传统耕作分别增加了41.3%、58.5%和129.2%对土壤微生物态氮的影响0～10cm免耕和深松较传统增加了34.38%和22.27%。0～20cm土壤微生物态氮含量免耕和深松较传统增加了17.92%和8.13%。不同坡位：坡下增加明显，免耕和深松增加22.68%和13.75%。免耕覆盖和深松覆盖可提高酶活性。提高土壤脲酶活性，增加了土壤供氮能力；提高过氧化氢酶活性，提高肥料和土壤养分的有效性；提高转化酶活性，为作物生长发育提供充足的营养。对土壤酶的影响处理脲酶（mgNH2-N/100g干土）过氧化氢酶（0.1MKmnO4ml/g干土）转化酶（0.1MNa2S2O3ml/g干土）0-20cm较CT增加（%）0-10cm10-20cm0-20cm0-10cm10-20cm0-20cm0-10cm10-20cm0-20cm脲酶过氧化氢酶转化酶NT79.8365.2072.510.97390.95260.96331.451.221.344.251.471.76ST77.8370.8474.341.01981.03061.02521.541.211.376.877.994.72CT70.1668.9569.560.94560.95300.94931.391.231.315、对土壤养分的影响土壤肥力4项指标（有机质、全氮、有效磷、速效钾）均随年度增加而增加，有机质提高0.025%/年，50cm以下趋于一致。有机质的演变0—10cm有机质的含量随着年份的增加而增加。免耕提高0.026%/年，深松提高0.025%/年。随着土层深度的增加有机质含量呈下降趋势，50cm以下趋于一致。土壤全氮含量的演变深松和免耕全氮含量呈逐年上升变化耕层以免耕覆盖的全氮含量最高传统耕作的全氮有下降趋势土壤有效磷含量的演变免耕和深松的有效磷含量高并呈逐年增加趋势免耕覆盖高于深松覆盖传统耕层的有效磷含量呈明显下降。土壤速效钾含量的变化

免耕和深松的速效钾含量呈逐年上升。免耕覆盖最高。传统耕作的速效钾含量呈明显下降。表10不同年份耕作措施对坡耕地径流量的影响（mm）在自然降水条件下，保水效果随着年份的增加而增加。第1年，免耕与深松减少径流17.39%和30.43%，第2年减少82.56%和100%。免耕覆盖在第4年雨季强降水过程保水效果比深松覆盖好，提高了14.29%。

6、对水土流失的影响处理2000200120022003200420052006免耕覆盖NT1.90.60.05.40.00.00.0深松覆盖ST1.60.00.06.30.00.00.0传统耕作CT2.33.50.0＞35.0*48.07.110.0对土壤养分流失的影响

处理氮N磷P钾K沉淀(ppm)径流

(ppm)侵蚀量(g/区)沉淀

(ppm)径流(ppm)侵蚀量(g/区)沉淀

(ppm)径流(ppm)侵蚀量(g/区)免耕覆盖NT0.15212.036.820.0860.1120.972.20414.9626.68深松覆盖ST0.1989.692.270.0930.3000.682.05813.2515.55传统耕作CT0.31315.217.390.1000.3141.582.26025.5338.93养分流失最严重的是钾，其次是氮，磷的流失相对较小；免耕覆盖对N和K的流失有不同程度的减少作用；免耕覆盖下N侵蚀量减少7.71%，P侵蚀量减少38.6%，K侵蚀量减少31.47%。表11不同耕作措施对养分流失的影响保护性耕作可遏制硝态氮淋溶小麦成熟期:0—20cm传统耕作最高，40cm—60cm三者差异最小，传统耕作在100cm出现最低值雨季土壤表层NO3--N含量传统耕作在40cm-60cm处出现累积峰雨季末施氮后15d，各处理0-160cm土体内硝态氮含量急剧增加，平均由原来的16.4%增加到57.7%。成熟期

雨季

施肥后

对净初级生产力（碳固定）的影响和传统耕作相比，免耕和深松处理增加了经济产量，同时增加了总生物量，也就增加了净初级生产力的固碳量。免耕和深松处理的NNP固碳量比传统分别增加了5.1和5.2%。

表16：不同耕作处理下净初级生产力比较处理秸秆生物量(kghm-2)根系生物量(kghm-2)产量生物量(kghm-2)总生物量NPP(kghm-2)NPP(kgChm-2)NT5713.31885.06070.013668.3