麦秸覆盖还田对大豆耕层物理性状及产量形成的影响

吴宗声 徐彩龙 李瑞东 徐一帆,2 孙 石 韩天富 宋雯雯,* 吴存祥,*

麦秸覆盖还田对大豆耕层物理性状及产量形成的影响

吴宗声1,**徐彩龙1,**李瑞东1徐一帆1,2孙 石1韩天富1宋雯雯1,*吴存祥1,*

1中国农业科学院作物科学研究所/ 国家大豆产业技术研发中心, 北京 100081;2东北农业大学, 黑龙江哈尔滨 150006

黄淮海是我国优质高蛋白大豆主产区, 但前茬小麦秸秆严重制约着该地区的大豆生产。本试验通过研究秸秆免耕覆盖还田下大豆耕层温度、含水量、容重、团粒结构等耕层物理性状以及大豆产量构成因素, 试图解析免耕配合秸秆覆盖还田对耕层结构及大豆产量的调控机制, 为黄淮海地区大豆高产耕作模式的选择提供理论依据。采用裂区试验设计, 主区为肥料处理, 设施肥(F: 225 kg hm-2)与不施肥(NF); 副区为秸秆处理, 设免耕秸秆不还田(SR)、免耕秸秆覆盖还田(SM)和免耕秸秆粉碎还田(SC)。结果表明: (1) 免耕配合秸秆覆盖还田对耕层的影响主要集中在0～10 cm内。(2) SM与SC较SR耕层温度分别下降0.21℃和0.17℃, 土壤含水量分别增加13.18%和9.07%; SM较SR与SC土壤容重分别下降2.61%和2.87%, 耕层固相占比分别降低2.60%和3.01%, >2 mm土壤团聚体分别增加6.84%和3.14%。(3) SM与SC较SR单株荚数分别增加22.41%和9.49%, 单株粒数分别增加18.20%和7.51%, 百粒重分别增加1.18%和2.40%, 单株产量分别增加39.16%和18.07%, 单位面积产量分别增加11.56%和5.43%; SM较SC增产效果显著, 施肥对秸秆还田的增产效果具有促进作用。综上所述, 麦茬夏大豆免耕覆秸精量播种技术在大豆耕层环境优化与促进产量形成方面具有显著优势。

夏大豆; 耕层温度; 物理性质; 产量

目前, 我国大豆年消费量居世界第一, 但是自给率不足15%, 主要依赖进口。大量进口大豆已经严重冲击我国的粮食生产, 影响国家粮食安全。因此, 提高国产大豆的产能是当务之急。然而, 我国耕地面积有限, 大豆种植面积难以扩大与大豆需求量不断攀升的矛盾, 决定了我国大豆生产必须以提高单产来增加总产[1]。黄淮海地区是我国优质高蛋白大豆生产的优势产区[2], 但是大量的前茬小麦秸秆严重影响了大豆的播种和出苗, 在田间常出现缺苗和断垄的现象, 显著降低了大豆的产量。为破解秸秆处理难题, 本团队会同国家大豆产业技术体系相关岗站专家研发了黄淮海麦茬夏大豆免耕覆秸精量播种技术, 该技术在麦秸全量还田条件下实现了大豆精量播种, 不仅破解了秸秆处理难题, 而且显著提高了大豆的产量[3]。

耕层环境是作物生长发育的基础保障, 耕层土壤的理化特性直接影响着作物的生长发育与产量形成[4]。秸秆还田可增加土壤的有机质积累量[5], 降低土壤容重, 促进土壤颗粒的团聚作用, 增加耕层的总孔隙度, 调节耕层三相比[6], 从而改善耕层的水、肥、气、热等条件[7]。良好的耕层结构可显著优化作物的根系形态指标, 增加根长和根表面积[8], 进而提高根系的吸收能力, 促进作物地上部的干物质积累, 从而提高作物产量[9]。前期研究发现, 麦茬夏大豆免耕覆秸精量播种技术可显著提高土壤含水量,从而确保大豆的出苗率, 并可通过生物产量的增加来提高大豆的经济产量[10-12]。同时, 研究发现, 少、免耕配合秸秆还田的保护性耕作对耕层的扰动较小,可提高土壤表层土壤有机质含量和土壤团聚体的稳定性, 从而优化耕层结构[13-14]。然而, 目前关于麦茬夏大豆免耕覆秸精量播种技术对大田耕层的调控作用及其与大豆产量形成关系有待进一步探索, 这是解析该技术增产增效的关键。

本试验设置不同的秸秆覆盖还田模式, 通过对不同处理耕层物理性状和大豆产量形成的研究, 旨在阐明麦茬夏大豆免耕覆秸精量播种技术对田间耕层和大豆产量形成的优化作用机制, 为该技术的推广应用提供理论依据。

1.1 试验地概况

试验于2020—2021年在中国农业科学院作物科学研究所新乡试验基地(35.18°N, 113.54°E)进行。试验基地为暖温带大陆性季风气候, 试验期间温度和降雨量如图1所示。土壤类型为潮土, 试验前耕层含有机质12.9 g kg–1、速效氮63.8 mg kg–1、速效磷15.9 mg kg–1、速效钾112.1 mg kg–1, pH 8.18。

1.2 试验材料与设计

供试材料为中黄301, 本团队选育。采用裂区试验设计, 主区为肥料处理, 设施肥(225 kg hm–2, N∶P2O5∶K2O=16.7∶23.0∶16.7, F)和不施肥(NF); 副区为秸秆处理, 设免耕秸秆不还田(SR)、免耕秸秆覆盖还田(SM)和免耕秸秆粉碎还田(SC)。免耕秸秆不还田处理于秸秆清除后, 再进行人工点播大豆; 免耕秸秆覆盖还田处理于人工点播大豆后, 再将秸秆(秸秆长度同联合收割机收获后留田的秸秆长度)均匀覆盖到原大田; 秸秆粉碎处理于人工将粉碎麦秸(秸秆状态同灭茬机打碎秸秆的状态)均匀撒于原大田后, 再点播大豆。大豆播种行距0.4 m, 株距9 cm,每小区长宽分别为8.0 m和7.2 m, 每处理4次重复。在播种后的主区人工撒施化肥, 视土壤墒情喷灌补水。

图1 试验期间降雨量及温度

1.3 测定项目与方法

1.3.1 土壤温度 大豆播种后在各处理田块0～5 cm与5～10 cm耕层放置土壤温湿度记录仪(HZTJ2), 每隔10 min自动记录耕层的温度。

1.3.2 土壤含水量 大豆出苗期(VE)、三叶期(V3)、始花期(R1)、始荚期(R3)、鼓粒期(R5)、初熟期(R7)、完熟期(R8), 利用土钻对各处理田块进行取样, 0～5 cm和5～10 cm耕层土样分开放置于铝盒内烘干, 采用差量法计算土壤质量含水量: 土壤质量含水量(%)= (M1-M2)/(M2-M0)×100, 式中, M0为铝盒质量; M1为烘前土样和铝盒总重; M2为烘后土样和铝盒总重。

1.3.3 土壤容重和三相比 采用取土环饱和法, 于大豆R8期使用环刀取各处理田块0～5 cm、5～10 cm以及10～20 cm的耕层土, 然后将带土环刀放置在垫有滤纸的吸水石上, 利用滤纸的毛管力吸水至恒重, 最后放置于烘箱再烘干至恒重。利用以下公式分别计算土壤容重和孔隙度:

容重(g cm-3)=(M2-M0)/V (1)

固相(%)=(M2-M0)/(ρ/V)×100 (2)

液相(%)=(M1-M2)/V×100 (3)

气相(%)=100-固相-气相 (4)

式中, M0为环刀质量; M1为吸水饱和后土样和环刀总重; M2为烘干至恒重后土样和环刀总重; V为环刀体积; ρ为土壤密度2.65 g cm-3。

1.3.4 团粒结构 大豆R8期采集各处理田块的耕层原状土壤, 无扰动带回实验室自然风干, 当土壤含水量达到塑限时, 沿自然断裂缝隙用手把大土块掰成小土块, 挑出植物残根、小石块、秸秆等杂质后进行土壤团聚体筛分。将处理好的风干土样置于土壤分级筛中, 人工摇筛, 分出大团粒(>2 mm)、小团粒(0.25～2 mm)和微团粒(<0.25 mm), 每处理3次重复。利用以下公式计算各粒级占比: 土壤团粒占比(%)=M1/M0×100, 式中, M0为各粒级土壤团粒总重; M1为某粒级土壤团粒重。

1.3.5 产量及产量构成 于大豆R8期, 每小区随机选取3个2.4 m2(3行×2 m)区域进行测产, 计算最终产量(籽粒含水量按13.5%计算); 在各个处理田块随机选取长势一致的10株大豆进行考种, 测定单株荚数、单株粒数、百粒重和单株产量。

1.4 数据分析

采用SPSS 17.0和Origin 2019b进行数据分析与做图。相同试验年份的肥料处理中, 差异不显著的指标取施肥与不施肥处理的平均值进行数据分析与做图。

2.1 秸秆还田对耕层温度的影响

秸秆还田处理相较于秸秆不还田处理降低了耕层温度(图2)。综合2年数据发现, 各处理0～5 cm和5～10 cm耕层内的温度变化趋势一致, 随着夏大豆生长天数的延长表现为波动下降。在整个观测周期内0～5 cm耕层的平均温度SM与SC较SR处理分别下降0.214℃和0.181℃, SM、SC与SR的日平均温差范围分别为-2.660～1.325℃和-1.280～ 1.565℃; 5～10 cm内耕层平均温度分别下降0.206℃和0.169℃, SM、SC与SR的日平均温差范围分别为-2.610～1.010℃和-1.770～1.055℃。SM处理耕层的降温幅度大于SC处理耕层的降温幅度。

图2 秸秆还田对耕层温度的影响

SR: 免耕秸秆不还田; SM: 免耕秸秆覆盖还田; SC: 免耕秸秆粉碎还田。

SR: straw removing; SM: straw mulching; SC: straw crushing.

2.2 秸秆还田对土壤含水量的影响

秸秆还田对耕层土壤含水量的影响显著(图3)。2020年和2021年0～10 cm耕层内的土壤含水量SR均显著低于SM和SC。2种秸秆还田处理SM与SC之间土壤含水量除个别生育时期SM高于SC外, 其余生育时期无显著差异, 施肥与不施肥处理呈现相同的变化趋势。各处理0～5 cm和5～10 cm耕层内的土壤含水量变化趋势一致。由图3可知, 在R1和R5期前后0～5 cm耕层内各处理土壤含水量差异明显。0～5 cm耕层内不施肥处理平均土壤含水量SM与SC较SR分别提高20.81%和17.25%, 施肥处理耕层平均土壤含水量SM与SC较SR分别提高14.64%和8.59%; 5～10 cm耕层内不施肥处理平均土壤含水量SM与SC较SR分别提高7.52%和6.24%, 施肥处理耕层平均土壤含水量SM与SC较SR分别提高9.77%和5.78%。SM处理对耕层土壤的保水效果优于SC处理。

2.3 秸秆还田对土壤容重的影响

秸秆覆盖还田和粉碎还田影响了0～20 cm耕层内的土壤容重(图4)。综合2年数据发现, 秸秆还田在0～10 cm耕层内可明显降低土壤容重。SM处理0～5 cm耕层土壤容重较SR和SC处理分别降低1.17%和1.95%; SM处理5～10 cm耕层土壤容重较SR和SC处理分别降低2.30%和5.08%; SM处理10～20 cm耕层土壤容重较SR和SC处理分别降低4.36%和1.59%。

图3 秸秆还田与肥料施用对土壤含水量的影响

S: 秸秆; F: 施肥; NF: 不施肥; SR: 免耕秸秆不还田; SM: 免耕秸秆覆盖还田; SC: 免耕秸秆粉碎还田。**表示在0.01概率水平差异显著; Ns: 差异不显著。VE: 出苗期; V3: 三叶期; R1: 始花期; R3: 始荚期; R5: 鼓粒期; R7: 初熟期; R8: 完熟期。

S: straw; F: fertilization; NF: no fertilization; SR: straw removing; SM: straw mulching; SC: straw crushing. ** means significant difference at the 0.01 probability level. Ns: not significant. VE: emergence; V3: the third trifoliolate; R1: beginning bloom; R3: beginning pod; R5: beginning seed; R7: beginning maturity; R8: full maturity.

图4 秸秆还田对土壤容重的影响

SR: 免耕秸秆不还田; SM: 免耕秸秆覆盖还田; SC: 免耕秸秆粉碎还田。不同小写字母表示处理间差异显著(< 0.05)。

SR: straw removing; SM: straw mulching; SC: straw crushing. Different lowercase letters indicate significant difference at the 0.05 probabi­lity level.

2.4 秸秆还田对耕层孔隙度的影响

秸秆还田对0～20 cm耕层内的土壤三相影响显著(图5)。综合2年的耕层三相试验结果发现, 随着耕层深度的增加耕层固相占比上升, 液相和气相占比下降, 耕层孔隙度变差。秸秆覆盖降低耕层固相占比的效果要优于免耕和灭茬。SM固相占比相较于SR与SC处理0～5 cm耕层内分别降低0.19%和3.10%; 5～10 cm耕层内分别降低2.30%和4.44%; 10～20 cm耕层内分别降低5.32%和1.60%。

2.5 秸秆还田对耕层土壤稳定性的影响

施肥配合秸秆还田对0～20 cm耕层内>0.25 mm的土壤团聚体含量影响显著(表1)。综合2年数据发现, 随着耕层的加深各处理土壤微团粒结构和小团粒结构含量降低, 大团粒结构占比增加(图6)。0～5 cm耕层内, SM处理土壤大团粒结构含量较SR和SC处理, 分别增加2.61%和9.06%; 5～10 cm耕层SM处理土壤大团粒结构含量较SR和SC处理分别增加17.47%和2.88%。施肥条件下, SM处理0～20 cm耕层土壤大团粒结构含量较SR和SC处理分别增加1.11%和0.61%。

2.6 秸秆还田与肥料施用对大豆产量形成的影响

施肥和秸秆还田对大豆的产量和产量构成参数影响显著(表2和图7)。相较于SR处理, SM与SC处理单株荚数平均增加22.41%和9.49%, 单株粒数平均增加18.20%和7.51%, 百粒重平均增加1.18%和2.40%, 单株产量平均提高39.16%和18.07%, 单位面积产量平均提高11.56%和5.43%。同时, 与不施肥处理相比, 施肥条件后大豆产量及其构成指标均表现升高趋势, 说明施肥对秸秆还田的增产效果具有促进作用。2021年各处理的单株荚数、单株粒数、百粒重以及单株产量较2020年有增加趋势, 这说明秸秆还田的增产效果还与秸秆还田年限有关。

2.7 秸秆还田配和肥料施用的年际间效应分析

试验各指标年际间存在显著差异(表3)。各不施肥处理单株荚数和单株粒数年际间差异不显著, 而施肥处理年际间差异显著, 说明施肥对秸秆还田的增产效应可能存在促进作用, 单株荚数和粒数的增加可能对于产量的提高起了重要作用。各施肥与不施肥处理百粒重、单株产量和单位面积产量均表现为2021年显著高于2020年, 说明秸秆还田对产量的影响可能存在时间效应。3种秸秆处理的土壤容重和总孔隙度年际间均差异不显著, 但各处理>2 mm团粒结构2021年较2020年显著增加, 这说明秸秆还田对于耕层结构的改造是一个缓慢的过程, 也可能存在时间效应。

图5 秸秆还田对耕层三相的影响

SR: 免耕秸秆不还田; SM: 免耕秸秆覆盖还田; SC: 免耕秸秆粉碎还田; BEST: 最佳三相比。

SR: straw removing; SM: straw mulching; SC: straw crushing; BEST: optimum three-phase ratio.

图6 秸秆还田与肥料施用对耕层团粒结构的影响

F: 施肥; NF: 不施肥; SR: 免耕秸秆不还田; SM: 免耕秸秆覆盖还田; SC: 免耕秸秆粉碎还田。

F: fertilization; NF: no fertilization; SR: straw removing; SM: straw mulching; SC: straw crushing.

表1 秸秆还田与肥料施用对土壤稳定性的影响

*和**分别表示在0.05和0.01概率水平差异显著; Ns表示差异不显著。

* and ** mean significant difference at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. Ns: not significant.

表2 秸秆还田与肥料施用对大豆产量形成的影响

(续表2)

NF: 不施肥; F: 施肥; SR: 秸秆清理; SM: 秸秆覆盖还田; SC: 灭茬。不同小写字母表示处理间差异显著(< 0.05); *和**分别表示在0.05和0.01概率水平差异显著; Ns表示差异不显著。

NF: no fertilization; F: fertilization; SR: straw removing; SM: straw mulching; SC: straw crushing. Different lowercase letters indicate significant difference at the 0.05 probability level. * and ** indicate significant difference at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. Ns: not significant.

图7 秸秆还田与肥料施用对大豆产量的影响

S表示秸秆, F表示施肥; **表示在0.01概率水平差异显著; Ns 表示差异不显著。不同小写字母表示处理间差异显著(< 0.05)。

S: straw; F: fertilization; ** indicates significant difference at the 0.01 probability level, respectively. Ns: not significant. Different lowercase letters indicate significant difference at the 0.05 probability level.

表3 秸秆还田配合肥料施用的年际间效应分析

(续表3)

F: 施肥; NF: 不施肥; SR: 免耕秸秆不还田; SM: 免耕秸秆覆盖还田; SC: 免耕秸秆粉碎还田。不同小写字母表示处理间差异显著(< 0.05)。

F: fertilization; NF: no fertilization; SR: straw removing; SM: straw mulching; SC: straw crushing. Different lowercase letters indicate significant difference at the 0.05 probability level.

2.8 耕层物理性状与产量的相关性分析

主成分分析(图8)表明, 大豆产量受土壤容重、耕层总孔隙度、耕层温度、耕层含水量和>2 mm团粒结构的影响。PC1轴和PC2 轴的贡献率分别为64.7%和19.5%, 耕层各物理指标解释了84.2%。其中, 耕层总孔隙度、耕层含水量和>2 mm团粒结构与大豆产量正相关, 土壤容重和耕层温度与大豆产量负相关。耕层结构的改善有利于大豆产量的提高。

3.1 秸秆覆盖还田对耕层温度和含水量的调控

秸秆还田可改变地表的热学和动力学性质, 从而影响近地层的土壤温度以及空气温湿度等气象要素[15]。地面的秸秆在地表和空气之间建立了一个缓冲层, 使二者的热交换不能直接进行, 通过减弱光照对地表的辐射来调节耕层温度[16], 减少水分蒸发, 从而提高作物的水分利用效率[17]。本试验结果表明, 秸秆覆盖还田可提高耕层土壤含水量[18-19], 但与地膜覆盖的增温效果不同[20], SM与SC均可降低耕层温度[21]。同时, 秸秆覆盖对于耕层温度具有双抑制效应, 秸秆覆盖还田可降低耕层热通量, 在低温时抑制地面辐射, 高温时抑制太阳对地表的直接辐射, 地表蒸发量伴随着热交换的减弱而降低[22]。其中SM的效果要优于SC, 可能是因为秸秆粉碎之后在地表的缓冲层变薄, 阻隔太阳直接辐射的效果变差, 同时缓冲层秸秆网状结构的破坏也可能影响其对地表蒸发的抑制效果。

3.2 秸秆覆盖还田对耕层结构的影响

稳定的耕层结构是提高作物产量的基础[23]。还田的秸秆在地表所形成的缓冲层可维持土壤原有物理性质的稳定[24], 并且秸秆的腐解还可增加土壤的有机质含量, 进而改善耕层结构[25]。本试验结果表明SM与SC均可降低土壤容重, 增加耕层总孔隙度[26], 但同一年内SM与SC土壤容重和总孔隙度均随耕层的加深而变差; 免耕配合秸秆还田可明显提高>0.25 mm粒级的团聚体含量, 改善土壤团聚体的稳定性[27-28]。但免耕配合秸秆还田对耕层的影响主要集中在0～10 cm的耕层内, 土壤孔隙度增加, 容重降低[29], 更深层次耕层则变化不明显。这可能是因为免耕条件下不动耕层, 秸秆腐解产生的有机质在表层积累[30], 并且下茬冬小麦播前只进行旋耕, 机械工作深度有限[31], 有机质无法到达更深处耕层。本试验2年的结果表明, SM和SC相较于SR虽然有改善耕层结构的趋势但效果不明显, 可见秸秆还田对耕层结构的调控存在着累积效应[32], 耕层的改良效果与秸秆还田年限有关。

图8 主成分分析

SR: 免耕秸秆不还田; SM: 免耕秸秆覆盖还田; SC: 免耕秸秆粉碎还田。

SR: straw removing; SM: straw mulching; SC: straw crushing.

3.3 秸秆覆盖还田的增产效应

作物秸秆还田具有显著的增产效应[33]。秸秆还田可通过对耕层理化性质的改变来增加花生的产量[34], 提高棉花的总铃数、单铃重以及籽棉产量[35-36], 促进东北春玉米苗期的干物质积累[37], 并提升春玉米的穗粒数以及收获指数[38]。本试验结果表明秸秆还田可显著提高大豆的单株荚数和单株粒数[10], SM较SC有增产优势。但秸秆还田的增产机质缺乏一致性, 研究表明秸秆还田可通过提高土壤有机碳含量来影响NH4+的吸附和固定, 增加作物对氮的吸收, 从而提高作物产量[39-40], 此外秸秆还田还可通过提高作物的水分利用率和影响根系的生长状况来提高作物产量[41-42]。本试验的秸秆还田处理在2年内均显著提高了耕层含水量, 并且施肥配合秸秆还田处理也进一步提高了大豆产量。分析认为, 本研究中秸秆覆盖条件下大豆产量的增加主要源于秸秆还田改善了耕层环境, 降低了土壤容重, 增加了耕层空隙度和含水量, 为大豆根系的生长创造了适宜的环境, 促进了根鲜重、根长、根表面积和根体积增加, 优化了根系在土壤中的分布, 增大了根系的厚度和宽度[43-45]。同时, 根系性状的改善提高了大豆对土壤养分和水分的利用效率, 促进了地上部的干物质积累[46-47], 为大豆籽粒产量提高奠定了基础。本试验2021年的考种结果优于2020年, 说明秸秆还田对产量的影响还可能存在着时间效应, 长期的秸秆还田能够获得更高的增产效应[33]。此外有研究表明秸秆还田可显著增加稻米中的蛋白质含量, 改善稻米的外观品质与营养品质[48], 还可提高甘薯的淀粉含量[26],这说明秸秆还田除了具有增产效应以外还能改善作物的品质。

秸秆覆盖还田可改善耕层的物理性状, 降低耕层温度, 增加耕层大团聚体数量和孔隙度(图9)。秸秆覆盖还田对耕层的影响集中在0～10 cm左右, SM对耕层的改善效果要优于SC。免耕配合秸秆还田可显著提高大豆的单株荚数、单株粒数和单株产量, SM较SC有增产优势。此外施肥对秸秆还田的增产效果具有促进作用。综上, 麦茬夏大豆免耕覆秸精量播种技术可改善耕层结构, 提高土壤含水量, 同时增加大豆产量。然而, 本研究中未对大豆根系及其根瘤等进行分析, 使土壤与作物之间缺乏联系, 下一步将深入研究。

图9 不同处理结果综合分析

SR: 免耕秸秆不还田; SM: 免耕秸秆覆盖还田; SC: 免耕秸秆粉碎还田。

SR: straw removing; SM: straw mulching; SC: straw crushing.

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Effects of wheat straw mulching on physical properties of topsoil and yield formation in soybean

WU Zong-Sheng1,**, XU Cai-Long1,**, LI Rui-Dong1, XU Yi-Fan1,2, SUN Shi1, HAN Tian-Fu1, SONG Wen-Wen1,*, and WU Cun-Xiang1,*

1Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences / National Soybean Industrial Technology R&D Center, Beijing 100081, China;2College of Agronomy, Northeast Agricultural University, Harbin 150006, Heilongjiang, China

Huang-Huai-Hai Rivers region is the main producing area of soybean with high protein content in China. However, the previous wheat straw seriously restricts the production of summer soybean in this area. The traditional farming system with high input and low output cannot meet the demand for high-quality soybean. In this experiment, the soil temperature, soil moisture content, soil apparent density, and soil aggregate structure of the topsoil, yield and yield composition of soybean under different crop system were investigated. The aim of this study is to analyze the regulation mechanism of no-tillage combined with straw mulching on surface soil structure and soybean yield, and to provide theoretical reference for the selection of the best crop system for soybean in the Huang-Huai-Hai Rivers region. A split-plot experimental design was adopted in the experiment. The main plot was fertilizer treatment [fertilization (F: 225 kg hm-2) and no fertilization (NF)]. The subplot was straw treatment [no-tillage without straw returning (SR), no-tillage with straw mulching (SM), and no-tillage with straw crushing returning (SC)]. The results showed that: (1) The effect of no-tillage combined with straw returning on the surface layer was mainly concentrated in soil depth of 0–10 cm. (2) Compared with SR, the soil temperature of SM and SC decreased by 0.21°C and 0.17°C, respectively. The soil water content increased by 13.18% and 9.07%, respectively. Compared with SR and SC, the soil apparent density of SM decreased by 2.61% and 2.87%, respectively, the solid phase proportion of the plough layer decreased by 2.60% and 3.01%, respectively, and the soil aggregate >2 mm increased by 6.84% and 3.14%, respectively. (3) Compared with SR, the number of pods per plant in SM and SC treatments increased by 22.41% and 9.49%, the 100-seed weight of soybean under SM and SC increased by 1.18% and 2.40%, while the number of grains per plant under SM and SC increased by18.20% and 7.51%, respectively. In addition, compared with SR, the yield and yield per plant were increased by 11.56% and 39.16% in SM and 5.43% and 18.07% in SC, respectively. In this study, the fertilization can promote yield increase effects on straw returning, and SM has a more significant yield increase effect than SC. In conclusion, no-tillage plus straw mulching and precise sowing cultivation technology for summer soybean after winter wheat has significant advantages in optimizing soybean root layer environment and promoting yield formation.

soybean; soil temperature; soil physical properties; yield

10.3724/SP.J.1006.2023.24051

本研究由国家重点研发计划项目(2018YFD1000900)，财政部和农业农村部国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-04)，国家自然科学基金项目(32101845)和中国农业科学院科技创新工程项目资助。

This study was supported by the National Key Research and Development Program of China (2018YFD1000900), the China Agriculture Research System of MOF and MARA (CARS-04), the National Natural Science Foundation of China (32101845), and the Agriculture Science and Technology Innovation Program in CAAS.

吴存祥, E-mail: wucunxiang@caas.cn; 宋雯雯, E-mail: songwenwen@caas.cn

**同等贡献(Contributed equally to this work)

吴宗声, E-mail: 3193617957@qq.com; 徐彩龙, E-mail: xucailong@caas.cn

2022-03-08;

2022-09-05;

2022-09-15.

URL: https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20220913.1858.008.html

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