耕作方式对河南小麦产量和水分利用效率影响的Meta分析

赵凯男,吴金芝,黄 明,李友军,赵广才,付国占,王春平,张振旺,侯园泉,杨中帅

(1.河南科技大学农学院，河南洛阳 471023；2.中国农业科学院作物科学研究所/农业农村部作物生理生态重点实验室，北京 100081)

河南作为我国小麦生产第一大省，其小麦种植面积和总产分别占全国总量的23%和27%以上[1]，因此提高河南小麦产量对巩固我国粮食安全非常重要。然而，半干旱和半湿润易旱区耕地面积占河南总耕地面积的60%以上[2]，且降雨量年际和季节间变化大，导致水资源短缺严重，并制约着河南小麦单产及总产的突破性提高[3]。研究表明，适宜的土壤耕作是打破水资源短缺限制、提高小麦产量和水分利用效率的有效途径之一[4]。当前在河南小麦生产中主要采用翻耕、旋耕、深松耕、免耕等耕作方式。作为常规耕作方式，翻耕的耕作深度为20～30 cm，具有疏松耕层、增加土壤孔隙度，翻埋杂草等多种优点，但易导致土壤水分损失，加剧土壤有机质矿化，在土壤肥力保持和作物生产中的负面作用正日益凸显[5-6]。旋耕具有简化作业步骤、降低耕作成本的优点，但长期旋耕会产生耕层变浅，作物根系下扎困难等不利影响[7]。深松耕和免耕作为保护性耕作的重要措施，有利于蓄水保墒，对提高作物水分利用效率和产量具有积极的作用[8-9]。科技工作者针对河南省不同区域的生产条件已开展了大量的耕作试验。如Mu等[10]的试验结果显示，与常规耕作相比，深松耕可以改善耕层氮肥分布状况，优化0～60 cm土层的根系生长环境，使小麦产量及根系质量密度分别提高6.00%和 43.40%。丁晋利等[3]通过河南禹州市年均降雨量为674.9 mm、施氮量为225 kg·hm-2条件下的长期定位试验发现，深松耕和免耕小麦产量在干旱年份较常规耕作分别提高6.40%和11.30%，在降雨量较多年份分别提高11.30%和9.60%。苏子友等[11]认为，在河南洛阳市年均降雨量600 mm条件下，深松耕小麦产量和水分利用效率较常规耕作分别提高16.10%和6.30%。熊淑萍等[12]通过河南周口市砂姜黑土上进行的耕作试验得出，深松耕小麦产量在施氮量为120、225和330 kg·hm-2条件下较常规耕作分别提高13.66%、4.82%和18.58%。可见，耕作方式对河南小麦产量及水分利用效率具有显著的调控效应，但影响程度因研究区域、气候环境、土壤性状、作物种类以及氮肥运筹等因素的不同而存在差异[7,9]。以往的研究主要针对中国北方麦区、黄土高原麦区[13-14]进行的大区域整合分析，着重分析了深松耕和免耕的效应，缺乏对旋耕的关注，且针对河南省不同生产条件下耕作方式对小麦产量及水分利用效率影响的整合分析尚未见报道。本研究通过文献检索共获得45篇与河南省相关的大田试验文献和192组试验数据，采用Meta分析方法(meta-analysis)，定量分析河南不同区域、不同年降雨量及不同施氮量下耕作方式对河南小麦产量和水分利用效率的影响，以期为优化河南各区域及不同生产条件下的小麦耕作制度提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 数据来源

本研究以“小麦(wheat)”和“旋耕(rotary tillage,RT)/深松耕(subsoiling tillage,ST)/免耕(no-tillage,NT)”、“小麦(Wheat)”和“水分利用效率(water use efficiency)”、“小麦(wheat)”和“产量(yield)”为关键词，在中国知网(CNKI)和Web of science数据库，检索了2000-2020年间发表的耕作方式相关文献，并对检索到的文献进行筛选。筛选依据如下：(1)试验地点在河南省内；(2)试验方式为大田试验，且均以常规耕作(翻耕、翻耕+旋耕或翻耕+耙地等以翻耕为基础的耕作方式,CT)作为对照，处理组至少有旋耕、深松、免耕中的一项；(3)小麦产量、水分利用效率等数据均有具体图表形式报道；(4)对不同文献报道的同一试验数据只统计一次。通过严格筛选，共获得符合要求的文献为45篇，其中分别有7、13、9、6和10篇与豫中、豫东、豫西、豫南、豫北地区相关。对符合标准的文献提取试验地点、耕作方式、年降雨量、施氮量等数据。经筛选，共获得分布于河南省5个生产区域的192 组配对试验和609个试验观测值。

1.2 数据分类

依据耕作方式将筛选后的数据分为3类：旋耕，即试验期间只进行过旋耕作业；深松耕，即前茬作物收获后至小麦播种前，使用深松机对土壤深松30～40 cm；免耕，即前茬作物收获后的休闲期，不对土壤进行任何耕作处理，适播期用免耕播种机同时完成播种和施肥。3种耕作方式均以常规耕作为对照。具体统计数据见表1。

表1 分析统计分类信息Table 1 Analysis of classified data

根据河南区域划分方法[15-17]，将河南分为豫中、豫东、豫西、豫南、豫北5个区域，各生产区域气候特点见表2。参照魏欢欢等[14]和赵爱琴等[18]的方法将小麦种植区域年降雨量分为≤500 mm、500～600 mm(包含600 mm)和>600 mm；综合河南省小麦生产中肥料使用特点[12,19-22]，将施氮量分为≤150 kg·hm-2(低氮水平)、150～240 kg·hm-2(中氮水平，包含240 kg·hm-2)和>240 kg·hm-2(高氮水平)；根据本文收集数据以及土壤分类方法[23]，将土壤类型分为壤土、黄土、潮土、砂姜黑土。

表2 河南省各区域划分及其气候特征Table 2 Areas division in Henan province and its climate characteristics

1.3 数据分析方法

在Meta分析中，当试验结果不为0且为物理尺寸测量时，两组数据的均值比可用作效应量，即反应比R[23-24]。本研究选用反应比R来计算效应量M[24-25]，M=lnR=ln(Xt/Xc)，其中Xt为试验组(旋耕/深松耕/免耕)对应的小麦产量、水分利用效率的平均值，Xc为对照组对应的小麦产量、水分利用效率的平均值。同时参考了Pittelkow[26]的方法进行效应量权重W的计算，W=(nt×nc)/(nt+nc)，nt为试验组重复数，nc为对照组重复数。整合分析在对同类独立研究进行统计分析之前，需要明确试验处理间及试验结果是否存在异质性(偏倚性)。本研究通过方差齐性检验，分析结果均显示P>0.05，即本研究所用数据不存在偏倚。

通过Meta分析得出每组数据对应的效应量，加权后得到综合效应量。同时采用Bootstrapping运算方法通过4 999次迭代计算其95%的置信区间。为了更好地解释耕作方式对小麦产量、水分利用效率的影响，将数据分析结果转化为相对变化率Y，Y=[exp(M)-1]×100%[24-25]。结果表达中，当Y的 95% 上下限不与横轴重叠时，则认为P<0.05，即研究有统计学意义，表明旋耕/深松耕/免耕处理下小麦产量、水分利用效率与对照差异显著，反之表示差异不显著[27]。

本研究采用 Metawin2.0软件进行数据统计分析，采用Excel 2019进行数据整理及图表 制作。

2 结果与分析

2.1 耕作方式对河南不同区域小麦产量及水分利用效率的影响

旋耕、深松耕、免耕对河南全省及不同区域小麦产量的调节效应不同(图1)。与常规耕作相比，旋耕小麦产量总体降低3.08%(P< 0.05)，其中豫东、豫南、豫北地区分别降低10.58%、 7.85%、 4.05%，均达到0.05显著水平。深松耕小麦产量总体较常规耕作提高10.46%(P< 0.05)，其中豫中、豫东、豫西地区分别提高 12.58%、 15.01%、12.29%，豫北地区提高 4.34%，豫南地区下降 2.72%，后两个地区产量变化未达到显著水平。免耕对小麦产量的影响在各生产区域存在差异，豫西和豫南地区分别提高 8.38%和下降4.15%，均达到0.05显著水平。豫中、豫东、豫北无显著变化；免耕较常规耕作平均增产2.32%(P>0.05)。

通过对检索的所有大田文献筛选，所得数据不能满足各区域相对水分利用效率的计算，因此本研究仅在全省整体水平下分析了不同耕作方式间水分利用效率的差异(图2)。与常规耕作相比，旋耕小麦水分利用效率降低3.75%(P> 0.05)；而深松耕和免耕小麦水分利用效率分别提高8.56%和8.32%，均达到显著水平。这表明水分利用效率对旋耕和常规耕作的响应不明显，而深松耕和免耕则可以较好地发挥蓄水保墒作用，对提高小麦水分利用效率产生积极的影响。

2.2 不同年降雨量下耕作方式对河南小麦产量及水分利用效率的影响

不同年降雨量下(每组数据的年降雨量均为当年实际降雨量，下同)，旋耕、深松耕、免耕对小麦产量的影响存在差异(图3)。与常规耕作相比，在年降雨量≤500 mm、500～600 mm和>600 mm下，旋耕小麦产量分别降低6.30%、 4.20%和3.33%，差异均显著，说明在不同年降雨量下旋耕都会造成小麦减产，但随着年降雨量的增加，减产幅度呈降低的趋势，主要是因为旋耕小麦难以利用深层土壤水分，而较多的降雨可以减轻水分胁迫，从而使产量差异减小。与常规耕作相比，在年降雨量≤500 mm、500～600 mm 和>600 mm下深松耕产量分别提高13.68%、 7.19%和11.45%，差异均显著，这是因为深松耕打破了犁底层，在降雨较少时小麦根系可以更好地利用深层土壤水分，降雨多时则促进水分入渗、蓄积于深层土壤，因此无论在干旱还是湿润的情况下都可以提高小麦产量，对高产、稳产具有积极影响。免耕小麦产量在年降雨量500～600 mm的条件下提高6.23%(P<0.05)，而在其他降雨量下的增产效应不显著，说明免耕仅在适宜降雨量下才具有显著的增产效果。

不同年降雨量条件下旋耕、深松耕、免耕对小麦水分利用效率的影响也存在差异(图4)。由于年降雨量≤500 mm下与旋耕水分利用效率有关的文献数据仅1组，故不进行该降雨量下的Meta分析。与常规耕作相比，在年降雨量500～600 mm和>600 mm下旋耕的水分利用效率分别降低4.18%和1.69%，但降幅均不显著。与常规耕作相比，在年降雨量≤500 mm、500～600 mm 和>600 mm下深松耕的水分利用效率分别提高 9.23%、6.45%和16.79%，其中在年降雨量 ≤500 mm和>600 mm下差异显著，表明深松耕对水分利用效率的促进作用在干旱和降雨较多的情况下效果更佳。较常规耕作，在3种年降雨量条件下免耕的水分利用效率均不同程度提高，但仅在年降雨量>600 mm下差异显著，增幅为10.87%。

2.3 不同施氮量下耕作方式对河南小麦产量及水分利用效率的影响

从图5来看，与常规耕作相比，在施氮量 ≤150 kg·hm-2时，旋耕小麦产量下降2.75%(P>0.05)，而深松耕和免耕均显著增加了小麦产量，增幅分别为12.41%和8.88%。在施氮量为150～240 kg·hm-2时，旋耕小麦产量较常规耕作下降5.39%(P<0.05)，深松耕产量提高 9.65%(P<0.05)，而免耕产量无显著变化。当施氮量>240 kg·hm-2时，旋耕和免耕小麦产量较常规耕作分别下降2.95%和8.19%，深松耕小麦产量提高7.32%，但差异均未达到显著水平。

由于旋耕、免耕在施氮量>240 kg·hm-2条件下的水分利用效率数据不足2对，无法进行Meta分析，因此将其排除(图6)。在施氮量≤150 kg·hm-2下，旋耕小麦水分利用效率下降1.66%(P>0.05)；深松耕和免耕小麦水分利用效率分别增加8.98%和11.10%，差异均显著。在施氮量150～240 kg·hm-2条件下，旋耕小麦水分利用效率显著下降7.54%；深松耕和免耕小麦水分利用效率分别提高11.69%和4.88%，其中深松耕变化显著。而在施氮量>240 kg·hm-2条件下，深松耕水分利用效率可显著提高11.21%。

2.4 不同土壤类型下耕作方式对河南小麦产量及水分利用效率的影响

耕作方式对小麦产量的影响因土壤类型的不同而异(图7)。与常规耕作相比，壤土条件下免耕显著降低小麦产量，降幅为6.42%；3种耕作方式在黄土条件下均能够增加小麦产量，其中深松耕和免耕影响均显著，增幅分别为12.29%和 8.38%；潮土条件下，旋耕降低小麦产量，降幅为 9.48%(P<0.05)，深松耕增加小麦产量，增幅为16.59%(P<0.05)；砂浆黑土下仅旋耕小麦产量显著降低，深松耕影响较小(砂姜黑土下免耕产量数据不足两对，无法进行Meta分析)。

由于壤土、潮土条件下的旋耕和免耕以及潮土条件下的深松耕小麦水分利用效率数据不足2对，无法进行Meta分析，因此将其排除。黄土条件下，免耕和深松耕小麦水分利用效率分别提高9.21%(P<0.05)和8.64%(P<0.05)；砂姜黑土下旋耕小麦产量显著降低，降幅为5.97%，免耕和深松耕无显著影响；壤土条件下深松耕小麦产量显著提高，增幅达到11.21%。

3 讨 论

3.1 耕作方式对小麦产量和水分利用效率的影响

在河南小麦生产中，广泛采用播前翻耕整地作业，虽然有效地提高了作物产量，但犁铧对土壤的挤压作用易造成厚实的犁底层，且土壤翻转会产生地表裸露、矿化加速等问题，增加了水分和养分的损失，其在小麦高产、高效、绿色生产中的负面作用正日益凸显[6-7]。本研究表明，在河南生产条件下，与常规耕作相比，旋耕总体使小麦产量降低3.08%(P<0.05)，水分利用效率降低3.75%(P>0.05)，主要是因为旋耕深度一般为0～15 cm，多数在10 cm左右，耕作深度较常规耕作 (20～30 cm)浅，在旋耕刀对底层土壤的打击和挤压下，使犁底层加厚上移，不利于小麦根系下扎，同时旋耕后表层土壤过于疏松，透风失墒严重，不利于种子发芽出苗，以上不足均会造成小麦产量和水分利用效率的降低[5]。本研究表明，在河南生产条件下，深松耕总体使小麦产量及水分利用效率分别显著提高10.46%和8.56%，主要是因为深松耕入土深度一般在35～40 cm，相比较常规耕作而言，不仅可以在不打乱土层结构的前提下破除犁底层，增加土壤通气、透水能力，并且能使耕层土壤粒径>0.25 mm的团聚体含量大幅度提高[28]，土壤容重和紧实度分别显著降低6.50%和25.00%[29]，从而降低小麦根系下扎阻力，优化小麦根系生长环境，促进土壤中水分和养分向上运输，为小麦的生长发育奠定良好的基础，有利于提升光合同化和物质转运能力，最终达到提高小麦产量和水分利用效率的目的[30]。本研究还发现，与常规耕作相比，免耕总体使河南小麦水分利用效率显著提高，但增产作用不显著，主要是免耕虽然有诸多优点，比如减少了对土壤的扰动，利于维持耕层土壤孔隙结构以及提高土壤稳定性和饱和透水率[31]，覆盖于地表的残茬还可以减缓雨水径流，减少水分蒸发，提高土壤含水量[32-34]，增加耕层微生物活性和种类，提高多种生物酶的活性，对提高土壤生产力产生积极影响[35-37]，但是免耕农田的表层土壤往往较为硬实，不利于小麦出苗以及幼苗根系下扎[38]，且容易造成群体偏小、偏弱、缺苗断垄、病虫草害加重[39]，导致小麦产量不稳。

3.2 耕作方式对小麦产量和水分利用效率产生影响的因素分析

3.2.1 区域因素

通过Meta分析可知，耕作方式对河南省不同区域小麦产量的影响存在明显差异，其中旋耕在豫东、豫南、豫北地区分别下降10.58%、 7.85%、4.05%，深松耕在豫中、豫东、豫西地区分别提高12.58%、15.01%、12.29%，免耕在豫西地区增加8.38%，在豫南地区降低4.15%。说明不同耕作方式对河南小麦产量和水分利用效率的影响在不同地区间存在差异。国内外的相关报道也多表明旋耕不利于增产增效[7,13]，旋耕在河南不同区域也均导致减产。在降雨较少的的豫东、豫西、豫北、豫中地区，深松耕蓄水保墒、改土促根效应突出，增加了小麦对深层土壤水分的利用，最终实现小麦产量显著增加；而豫南地区降雨较多，水分对小麦产量提高的限制作用减弱，深松耕的增蓄、保墒、增产、增效作用也随之降低，增产幅度不显著。免耕仅在豫西地区表现为显著增产，这是因为水分不足是限制豫西地区小麦产量形成的最主要因素，免耕的抗旱保墒作用得到有效地发挥；而在其他地区，由于有较好的降雨或灌溉条件，在一定程度上减轻了水分对小麦高产形成的限制作用，此时免耕在小麦生产中根系下扎困难、土层通气不畅等负面效应逐渐突出，因此小麦产量表现为区域间不稳定现象，特别是在豫南地区，降水较多，免耕的负面效应更为突出，从而导致显著减产。此外，砂姜黑土普遍存在于豫东南小麦产区，面积约为90万hm2[40]，土层坚实，通气性差，肥力较低，在这种情况下采用常规耕作或旋耕，更易形成坚实的犁底层，降低了雨水的下渗能力，增加了表层水分和养分的损失量，严重限制小麦产量提升[4]，而深松耕因具备减少土壤扰动和破除犁底层的双重作用，优化了土层结构，有效弥补了砂姜黑土的不足，较好地满足了作物生产的需要[41]。

3.2.2 年降雨量

耕作方式对小麦产量的影响因年降水条件而异。魏欢欢等[14]研究表明，在年降雨量≤500 mm条件下，免耕对黄土高原小麦增产效果不佳，而在年降雨量>500 mm下免耕小麦产量和水分利用效率都会显著提高，而深松耕小麦产量和水分利用效率则在不同降雨量下均显著增加。河南省年降雨量在340～1 400 mm范围(表2)，多年平均降雨量在550 mm左右[42]，豫南地区可常年保持降雨800 mm左右，而豫西丘陵地区年降雨量却经常在550 mm以下[43]，这种巨大的降水差异势必影响小麦生产中不同耕作措施的效果。杜聪阳等[44]研究表明，在降雨较多的豫南驿城区，旋耕会使15～25 cm和25～35 cm土层土壤容重平均提高5.90%和7.70%，使产量降低7.60%。黄 明等[45]研究发现，在豫西洛阳市，欠水年和丰水年旋耕小麦产量分别较常规耕作降低5.20%和5.16%。本研究表明，与常规耕作相比，在年降雨量≤500 mm、500～600 mm、>600 mm下，旋耕产量分别降低6.30%、4.20%、3.33%，旋耕的减产幅度随年降雨量的增加而减弱，在一定程度上说明水分是导致旋耕减产的主要原因之一，增加水分供应可减弱或消除旋耕对小麦产量和水分利用效率的负效应，这与黄 明等[45]的研究结果一致。在河南各区域小麦生产中，生育期的降雨量仅占全年降雨量的30%～40%[46]，耕作措施的雨水蓄积能力是其影响小麦产量和水分利用效率的关键。杨永辉等[47]研究表明，在豫中开封市年降雨量658 mm条件下，深松耕使植株总干物质积累较常规耕作提高21.27%，株间水分无效蒸发降低12.10%，最终使产量和水分利用效率分别显著提高35.32%和63.58%。在豫北温县年降雨量为550 mm的情况下，深松耕可以使 20～40 cm土层的土壤容重降低6.60%，小麦株间蒸发量降低5.80%，最终小麦产量和水分利用效率分别提高10.30%和6.60%[48]。本研究表明，在年降雨量≤500 mm、500～600 mm、>600 mm下，深松耕产量提高13.68%、7.19%、 11.45%，水分利用效率提高9.23%、6.45%、 16.79%，主要是由于深松耕优化了耕层结构，增强了土壤的蓄水保墒能力，在不同年降雨量下均会对小麦产量和水分利用效率的提高产生积极影响[49-50]，这与魏欢欢等[14]的研究结果一致。免耕作为保护性耕作，对提高土壤水分利用效率有积极影响，但其增产作用却受年降雨量的影响较大。李向东等[51]研究表明，在豫南西平县年降雨量852 mm情况下，免耕小麦产量较常规耕作降低3.28%，而在年降雨量为550 mm左右的豫西地区，免耕条件下小麦产量和水分利用效率分别提高 19.30%和17.50%[52]。本研究中，免耕小麦产量在年降雨量500～600 mm下提高6.23%，水分利用效率在年降雨量>600 mm下提高 10.87%，这是因为免耕的主要作用是提高土壤保水能力、减少水分蒸发，虽然在年降雨量>600 mm下免耕增产不显著，但其土壤水分消耗量降低，从而显著提高水分利用效率，但免耕仅在中等年降雨量条件下显著增产的原理还有待研究。

3.2.3 施氮水平

耕作方式和施氮量存在显著的互作效应，在适宜耕作方式的基础上合理施氮可以有效提高土壤养分的供应能力，增加土壤微生物种类和酶活性，促进根系对养分的吸收和利用，最终实现高产高效[53]。由于受生产区域或生产条件的影响，适宜不同耕作方式的施氮量并不相同。杜聪阳等[44]研究表明，不同耕作方式下小麦产量均随着施氮量的增加而增加，但施氮量超过240 kg·hm-2后，产量增幅不显著。熊淑萍等[12]研究表明，常规耕作小麦产量在施氮量225 kg·hm-2条件下达到最大值，继续增施氮肥，产量会显著下降，而深松耕小麦在施氮量330 kg·hm-2下产量最高。本研究表明，不同耕作方式对小麦产量和水分利用效率的影响因施氮量的不同而存在差异，与常规耕作相比，旋耕小麦产量和水分利用效率在施氮量150～240 kg·hm-2下分别降低5.39%和7.54%；深松耕小麦产量在施氮量≤150 kg·hm-2和150～240 kg·hm-2下分别提高12.41%和9.65%，水分利用效率在施氮量≤150 kg·hm-2、150～240 kg·hm-2、 >240 kg·hm-2下分别提高8.98%、11.69%和11.21%；免耕产量和水分利用效率在施氮量 ≤150 kg·hm-2下分别提高8.88%和11.10%。其原因主要是，旋耕处理氮肥位于0～15 cm土层，氮肥损失量增加，且施肥量越高氮素损失越多，从而造成小麦生育中后期缺肥早衰[4,20]，最终降低产量和水分利用效率；深松耕作多采用深松施肥一体机，可以将肥料施入25～35 cm土层，不仅减少了肥料损失，而且促进了小麦生育前期根系下扎，增加小麦对深层水分和养分的吸收，从而同步提高产量和水分利用效率[8]。免耕条件下，小麦产量和水分利用效率在≤150 kg·hm-2施氮量条件下显著提高，但随着施氮量的增加，小麦产量和水分利用效率的提高幅度均呈现下降趋势，这可能是因为免耕多采用种肥浅层同播，肥料与小麦种子的间隔距离往往较小，施氮量较低时有利于改善养分供应并促进小麦生长发育，但施氮量较高时可能导致烧苗等不良影响，因此表现为增产不显著甚至减产的现象[54]。

3.2.4 土壤类型

不同耕作方式对小麦产量及水分利用效率的影响因土壤类型的不同存在一定差异。在农业生产中，适宜的耕作措施能够改善土层结构，调节土壤生态环境[55]，协调土层养分分布，促进养分有效性的发挥[56]。刘卫玲等[57]研究表明，在砂姜黑土地区深松耕能够显著提高耕层土壤全效及速效养分含量，缓解了砂姜黑土养分贫瘠的缺点，最终显著提高了小麦产量。龙 潜等[58]研究表明，深耕能够显著提高潮土20～40 cm土层土壤有机质及全氮含量，对产量的增加具有积极影响。周延辉等[59]Meta分析结果表明，相较于壤质土壤，潮土条件下土壤耕作结合秸秆覆盖更有利于协调小麦产量三要素共同提高，对促进小麦高产高效生产具有积极影响。本研究表明，相较于传统耕作，潮土和砂姜黑土地区，旋耕小麦产量均显著降低，同时也显著降低了砂姜黑土水分利用效率，这是因为潮土和砂姜黑土均属于养分含量较少的中、低产田，仅通过旋耕不利于培肥地力，因此最终造成了产量和水分利用效率均降低。免耕小麦在壤土条件下产量显著降低，但在黄土条件下产量和水分利用效率均显著提高，这是因为壤土中黏粒、粉粒、砂粒含量适中，通气透水能力以及保水保温能力均较好，结合传统翻耕能够为小麦生长创造更好的外界条件，因此产量表现为免耕较传统翻耕下降；而黄土作为干旱气候条件下形成的多孔性土壤，翻耕加速了水分的损失，而免耕能够较好的蓄住土壤水分，减少水分的无效损失，为小麦生长提供更多的水分，因此表现为产量及水分利用效率的显著增加。不同土壤类型下深松耕均能够提高小麦产量及水分利用效率，其中在黄土和潮土条件下产量增幅达到最佳水平，在壤土和黄土条件下水分利用效率达到最佳水平，这是因为深松耕既能够打破由翻耕形成的犁底层增加水分入渗，同时又减少土壤扰动，具备免耕的保墒能力，因此表现为在多种土壤类型下均具有增产效果。

4 结 论

与常规耕作相比，旋耕降低了河南省各区域小麦产量和水分利用效率，深松耕在豫中、豫东、豫西可显著提高小麦产量，总体提高10.46%，而免耕仅在豫西有显著增产效应。在年降雨量≤500 mm、500～600 mm和>600 mm的条件下，旋耕小麦产量均显著降低，降幅分别为6.30%、4.20%、 3.33%，深松耕分别显著提高，增幅分别为13.68%、7.19%和11.45%，而免耕仅在年降雨量500～600 mm的条件下显著增产(增幅 6.23%)(P<0.05)。在施氮量150～240 kg·hm-2的条件下，旋耕小麦产量和水分利用效率分别显著降低，降幅分别为5.39%和 7.54%，深松耕在不同施氮量条件下小麦产量和水分利用效率均大幅增加，而免耕仅在施氮量≤150 kg·hm-2的条件下小麦产量和水分利用效率分别显著提高，增幅分别为8.88%和11.10%。潮土和砂姜黑土条件下旋耕小麦产量分别降低9.48%和9.25%，黄土条件下免耕小麦产量和水分利用效率分别提高8.38%和9.21%，深松耕在不同土壤类型下均能提高小麦产量及水分利用效率，其中在黄土和潮土条件下显著提高产量，壤土和黄土条件下显著增加水分利用效率。综上所述，深松耕在河南除豫南外的不同生产条件下增产增效作用显著，免耕在豫西、低施氮量以及黄土区域也有较好的应用效果。