李 峰，慕 晶，耿智廣，唐小麗，武軍艷，馬 驪，魚亞瓊，李可夫，孫萬倉

(1.慶陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，甘肅 慶陽 745000；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；3.省部共建干旱生境作物學(xué)國家重點實驗室，甘肅 蘭州 730070；4.甘肅省作物遺傳改良與種質(zhì)創(chuàng)新重點實驗室，甘肅 蘭州 730070；5.甘肅省西峰區(qū)職業(yè)中等?？茖W(xué)校，甘肅 慶陽 745000)

干旱是制約我國北方旱地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展的關(guān)鍵因素之一[1]，旱災(zāi)也是影響我國糧食產(chǎn)量水平的重要因素[2]。造成干旱的主要原因有氣候波動異常、水資源供需變化引發(fā)的時段內(nèi)降水偏少、天氣干燥、蒸發(fā)量增大等[3-4]。如何保留有效降雨、減少地表蒸發(fā)量和提高土壤水分利用率，一直是旱作區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要研究內(nèi)容。覆蓋作為一種有效節(jié)水措施，能夠有效減輕土壤水分的蒸發(fā)，提高土壤保墑能力[5]，且已被證實并成功應(yīng)用于小麥[6-7]、谷子[8]、高粱[9]和玉米[10]等多種農(nóng)作物生產(chǎn)，并在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力提升中發(fā)揮了重要作用[11]。程宏波等[1]研究發(fā)現(xiàn)覆蓋對土壤水分具有保持作用，較不覆蓋土壤質(zhì)量含水率提高0.4%～3.9%。已有研究表明，秋季覆蓋能夠改變北方旱作區(qū)冬季地表裸露現(xiàn)狀，降低風(fēng)蝕，對冬季土壤具有保墑及保護(hù)作用，進(jìn)而提高后茬作物產(chǎn)量。李琳等[12]發(fā)現(xiàn)冬春越冬作物能夠通過改變地表覆蓋度而減少農(nóng)田土壤風(fēng)蝕揚塵，顯著降低農(nóng)田近地表風(fēng)速，改變地表輸沙量，其中油菜覆蓋的月平均輸沙量比玉米根留茬地低 67.1%，具有提高土地生產(chǎn)力的作用；李尚中等[13]發(fā)現(xiàn)秋覆蓋后，0～2 m土層貯水量較露地增加了42 mm，提高了9.5%，且能夠提高后茬玉米產(chǎn)量7.1%；趙秋等[14]發(fā)現(xiàn)，種植冬季越冬作物能夠增加土壤水分，其中種植黑麥草的土壤水分增加了6.63%，種植二月蘭的土壤水分增加了1.20%；楊曾平等[15]研究表明，長期種植油菜、紫云英和黑麥草與水稻輪作，與休閑處理相比，0～15 cm 土層土壤含水量顯著增加了4.7%、13.0%和10.3%。冬季地膜覆蓋是旱作區(qū)一種常用土壤保水方法，被廣泛應(yīng)用于小麥和玉米生產(chǎn)[16-17]，但殘膜污染也導(dǎo)致耕地質(zhì)量下降、作物減產(chǎn)[18-19]，成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要限制因素，所以研究探索綠色保水方法成為旱作區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要課題之一。本文通過旱作區(qū)不同越冬作物覆蓋對冬春季地表覆蓋度、土壤水分變化及后茬大豆產(chǎn)量的影響研究，旨在探索和分析越冬作物覆蓋方式在旱作區(qū)土壤水分保持和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用的可行性，以期為西北旱作區(qū)冬季土壤環(huán)境保護(hù)及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019—2020年(第一生長季)、2020—2021(第二生長季)在甘肅省鎮(zhèn)原縣臨涇鎮(zhèn)新堡村(107°32′ E， 35°66′ N)實施。試驗地海拔1 254.0 m，年平均溫度9.7℃，年平均日照時數(shù)2 474.0 h，≥10℃年積溫3 191.1℃，最大凍土深86 cm，多年平均風(fēng)速1.6 m·s-1，最大風(fēng)速15.0 m·s-1，無霜期160 d。多年平均年降水量478 mm，降水主要分布在7—9月，屬完全依靠自然降水的西北半濕潤偏旱區(qū)。試驗期間降雨量見圖1。土壤為黑壚土，0～20 cm土壤容重平均為1.17 g·cm-3，有機(jī)質(zhì)含量13.63 g·kg-1，全氮0.88 g·kg-1，全磷0.81 g·kg-1，硝銨態(tài)氮93.1 mg·kg-1，速效磷13.08 mg·kg-1，速效鉀101.84 mg·kg-1，肥力中等。試驗區(qū)為一年一熟或兩年三熟耕作制度，冬季種植作物為冬小麥和冬油菜。

2019—2020、2020—2021年生長季降雨量分別為727.2 mm和638.0 mm(圖1)。兩年越冬作物生長期內(nèi)降雨量分別為253.2 mm和217.0 mm，其中9—12月的降雨量較多，分別為193.0 mm和115.0 mm，占生長季總降雨量的76.2%和53.0%，1—3月降雨量較少，分別為41.4 mm和18.0 mm，占生長季總降雨量的16.4%和8.3%，總體表現(xiàn)為春旱，符合該地區(qū)早春降雨較少的基本特征。兩年大豆生育期內(nèi)降雨量分別為474.0 mm和379.0 mm，其中2021年9月降雨量為195 mm，生育期表現(xiàn)為相對干旱。

圖1 生長季逐月降雨量Fig.1 Monthly precipitation in growing season

1.2 試驗材料及試驗設(shè)計

越冬作物品種及來源見表1；地膜為甘肅濟(jì)洋塑料有限公司生產(chǎn)的0.01 mm聚乙烯吹塑農(nóng)用地面覆蓋薄膜。試驗采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，設(shè)置5個處理，分別為：種植冬油菜 (T1) ：撒播種植方式，播種量為11.25 kg·hm-2，播種深度1～2 cm；種植冬小麥 (T2) ：條播種植方式，行距15 cm，播種量為330.0 kg·hm-2，播種深度2～3 cm；種植冬豌豆 (T3) ：穴播種植方式，行距50 cm，穴距10 cm，每穴3粒，播種量為120.0 kg·hm-2，播種深度3～4 cm；平面半膜覆蓋 (CK1) ：用120 cm寬的地膜覆蓋，每隔2.5 m壓土腰帶，凈膜面100 cm，膜間距50 cm，覆膜時間與冬季作物播種時間同步；露地 (CK2) ：地面裸露，不做任何處理。每個處理3次重復(fù)，小區(qū)面積40 m2(8 m×5 m) 。覆膜及播種時間分別為2019年9月2日、2020年9月1日，小區(qū)間間隔1.0 m。覆膜及播種前結(jié)合整地施硫酸鉀型復(fù)合肥 (總養(yǎng)分45%，N∶P∶K為15∶15∶15) 375 kg·hm-2作為基肥，后期不做追肥處理。

在刈割期人工將越冬作物連根收割并隨機(jī)均勻擺放于地表，并分別在2020年5月3日和2021年5月7日免耕種植大豆。大豆品種見表1，種植方式為穴播，行距40 cm，株距12 cm，播種深度3～4 cm，大豆生育期內(nèi)不做追肥處理，生產(chǎn)管理同大田。

表1 試驗材料品種及來源

1.3 測定項目與方法

1.3.1 生物量測定 分別于越冬期(2019年12月29日、2020年12月13日)、刈割期(2020年4月21日、2021年4月24日)采收1 m2地上部分，烘干后測定生物量(105℃殺青2 h，80℃烘干48 h)。生物總量為越冬期生物量與刈割期生物量之和。

1.3.2 地表覆蓋度測定 分別于越冬期(2019年12月29日、2020年12月13日)、返青期(2020年3月29日、2021年4月3日)，利用普通數(shù)碼相機(jī)在1.5 m高度處對地面1 m×1 m樣方框內(nèi)覆蓋情況拍攝清晰照片記錄[20]，每個小區(qū)保存3張照片。在Photoshop軟件中對保存照片進(jìn)行幾何糾正，按樣方框邊界裁剪為2835像素分辨率的標(biāo)準(zhǔn)正方形，以備后用。

將裁剪后的照片導(dǎo)入Image J(圖像處理軟件)V1.8.0 中，測量圖片內(nèi)覆蓋物像素數(shù)和總像素數(shù)：

F=Ni/N

式中，F(xiàn)表示植被覆蓋度，Ni表示植被像素數(shù)，N表示整幅圖像像素數(shù)。

平均覆蓋度=(越冬期覆蓋度+返青期覆蓋度)/2

1.3.3 土壤水分測定 分別在覆膜及播種期、刈割期、大豆播種前、大豆成熟期用烘干法測定1 m土層(每20 cm為一個分層)的土壤質(zhì)量含水量，轉(zhuǎn)換為以mm為單位的土壤貯水量。利用土壤水分平衡方程計算每小區(qū)作物耗水量(ET)。

SW=?×ρ×ω×0.1

式中，SW為土壤貯水量(mm)，?為土層深度(cm)，ρ為土壤容重(g·cm-3)，ω為土壤含水量(%)。

ET1=P1+ΔSW1

式中，ET1為越冬作物及處理耗水量；P1為越冬作物播種期到刈割期內(nèi)有效降雨量(mm)；ΔSW1為越冬作物播種期與刈割期土壤貯水量之差(mm)，平均耗水量為年度間耗水量的平均值。

ET2=P2+ΔSW2

式中，ET2為大豆生育期耗水量，P2為大豆生育期內(nèi)有效降雨量(mm);ΔSW2為大豆播種前土壤貯水量(mm)與大豆成熟期土壤貯水量之差(mm)。

WUE=Y/ET2

式中，WUE為大豆水分利用效率(kg·hm-2·mm-1)，Y為大豆籽粒產(chǎn)量(kg·hm-2)。

1.3.4 大豆產(chǎn)量指標(biāo)測定 在大豆成熟期，每個小區(qū)隨機(jī)取10株測定單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、百粒重，隨機(jī)收獲1 m2測定小區(qū)籽粒產(chǎn)量。百粒重和小區(qū)籽粒產(chǎn)量按13%水分折算。

1.4 統(tǒng)計分析

用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、繪制圖表。采用SPSS 17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并用LSD法在P<0.05水平進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同越冬作物的生物量

不同作物在越冬期和刈割期生物量均表現(xiàn)出顯著差異(圖2)，且年季間表現(xiàn)一致。越冬期以T1最高(圖2A)，兩個生長季平均達(dá)到了4 246.2 kg·hm-2，其次是T2，為3 028.2 kg·hm-2，T3最低，為1 251.5 kg·hm-2；刈割期T2的平均生物量最高(圖2B)，為6 633.3 kg·hm-2，其次為T1，為4 016.7 kg·hm-2，T3的最低，為2 883.3 kg·hm-2。從整個生長季看，T2的平均生物量最高，分別較T1和T3增加了15.6%和130.5%；從生長階段看，越冬期T1的生物量最高，分別比T2和T3增加40.2%和239.3%，刈割期T2的生物量最高，分別較T1和T3增加39.4%和130.1%。T1、T2、T3在兩個生長季間總生物量表現(xiàn)出顯著性差異，且2019—2020年生長季生物量均高于2020—2021年生長季，其中T2最高，兩個生長季平均生物總量為9 701.4 kg·hm-2，其次是T1，為8 394.9 kg·hm-2，T3最低，為4 208.3 kg·hm-2。

注：不同小寫字母表示同一生長時期不同處理間差異顯著(P<0.05)，下同。Note：Different lowercase letters indicate significant differences different treatments in the same growing period (P<0.05), the same below.

2.2 不同處理的地表覆蓋度

2019—2020生長季(圖3A)和2020—2021生長季(圖3B)各處理在越冬期和返青期地表覆蓋度具有顯著性差異，不同越冬作物在封凍初期、越冬期和刈割期的地表覆蓋情況如圖4。越冬期平均地表覆蓋度大小順序依次為T1>T2>T3>CK1>CK2，覆蓋度分別為90.8%、82.9%、51.5%、47.6%和0.5%；返青期平均地表覆蓋度大小順序依次為T2>T1>T3>CK1>CK2,平均覆蓋度分別為85.2%、84.2%、59.9%、50.6和0.6%。T1、T2、T3、CK1、CK2平均覆蓋度分別為87.5%、84.0%、55.7%、50.8%、0.5%，在兩個生長季T1和T2的平均覆蓋度均顯著高于其他處理。

圖3 不同生長季各處理在越冬期和返青期地表覆蓋度Fig.3 Coverage of different treatments in overwintering and reviving period in different growing season

注：A1、B1、C1分別為封凍初期T1、T2、T3的地表覆蓋情況；A2、B2、C2分別為越冬期T1、T2、T3的地表覆蓋情況；A3、B3、C3分別為刈割期T1、T2、T3的地表覆蓋情況。Note：A1, B1 and C1 were the surface coverage of T1, T2 and T3 at the early freezing stage, A2, B2 and C2 were the surface coverage of T1, T2 and T3 at the overwintering stage, A3, B 3 and C3 were the surface coverage of T1, T2 and T3 at the cutting stage, respectively.

2.3 不同處理的耗水量

越冬作物種植對0～100 cm土層耗水量具有顯著影響(表2)。2019—2020年生長季T1、T2、T3耗水量分別較CK1和CK2增加23.5 mm和23.0 mm、69.4 mm和68.9 mm、18.5 mm和18.0 mm，2020—2021生長季耗水量分別較CK1增加11.8 mm、36.8 mm和11.0 mm，但T1和T3分別較CK2減少耗水量6.7 mm和7.5 mm。T2耗水量最大，兩個生長季平均為323.6 mm，均與其他處理差異顯著；CK1在兩個生長季耗水量均為最低，分別為277.2 mm和263.7 mm，除2019—2020年生長季與CK2無顯著性差異外，均與其他處理形成顯著性差異。T1和T3耗水量無顯著性差異，但與CK2相比較，年季間表現(xiàn)不一致，其中2019—2020年生長季T1和T3耗水量顯著高于CK2 23.0 mm和18.0 mm，2020—2021年生長季T1和T3耗水量顯著低于CK2。

表2 不同處理0～100 cm土層耗水量

2.4 土層貯水量變化

不同土層貯水量變化幅度存在顯著性差異(表3)。T1、T2和T3的變化量平均較CK1和CK2分別增加65.4%和41.8%、155.8%和119.2%、36.2%和16.8%。兩個生長季，T2在0～100 cm土層的土壤貯水量變化最大。通過對各處理2 a不同土層平均貯水量的變化分析發(fā)現(xiàn)，在0～20 cm土層，平均土壤貯水量變化依次是T2>T1>T3>CK2>CK1，T1、T2和T3顯著高于CK1，平均分別高7.0、14.7、4.0 mm，CK1和CK2間沒有形成顯著性差異；20～40 cm土層，平均土壤貯水量變化依次是T2>T1>T3>CK2>CK1, 2019—2020年生長季各處理間具有顯著性差異，但在2020—2021年生長季，T2與CK2間沒有顯著性差異，T2和CK2顯著高于T1、T3和CK1；40～60 cm土層，2019—2020年生長季T2顯著高于其他處理，T1和T3顯著高于CK1和CK2，T1和T3變化差異不顯著，2020—2021年生長季T2貯水量變化均高于其他處理，T1、T3、CK1和CK2間無顯著性差異；60～80 cm土層，平均土壤貯水變化依次是T2>T3>CK2>T1>CK1，T1、T2和T3處理顯著高于CK1 2.6、9.4、4.1 mm，2019—2020生長季CK1與CK2無顯著性差異，2020—2021年生長季CK2顯著高于CK1；80～100 cm土層，平均土壤貯水量變化依次是T2>T1>T3>CK2>CK1，T1、T2和T3顯著高于CK1 2.9、10.0、2.8 mm，2019—2020年生長季T1、T2和T3顯著高于CK2，2020—2021年生長季與CK2間無顯著性差異。

表3 不同處理0～100 cm土層土壤貯水量變化

2.5 越冬作物土壤耗水量與地表覆蓋度及地上生物量關(guān)聯(lián)度分析

通過對不同處理的生物量、覆蓋度和耗水量進(jìn)行相關(guān)分析和通徑分析(表4)，T1和T2耗水量與生物量顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.923和0.966，耗水量與地表覆蓋度相關(guān)不顯著，但T1的地表覆蓋度與耗水量間具有負(fù)相關(guān)趨勢。由耗水量與上述指標(biāo)的直接通徑系數(shù)可以看出，T1和T2生物量對總耗水量的影響大于覆蓋度，而T3的覆蓋度影響大于生物量。由耗水量與上述指標(biāo)的間接通徑系數(shù)可以看出，T1的生物量和覆蓋度均能相互影響，間接減小水分消耗；T2的生物量和覆蓋度均能相互影響，間接增加水分消耗；T3生物量增加，影響覆蓋度增大，間接增加水分消耗，但地表覆蓋度的增加能夠間接減小水分消耗。

表4 越冬作物耗水量與生物量和覆蓋度的相關(guān)系數(shù)和通徑分析

2.6 大豆產(chǎn)量及水分利用效率

不同處理對后茬大豆產(chǎn)量及水分利用效率具有顯著影響(表5)，且年季間存在差異。2020年，CK1的單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重均顯著高于其他處理，分別為35.8個莢、101.6粒、25.7g，T2的單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、百粒重均顯著高于T1、T3 和CK2, T1和CK2的單株莢數(shù)、單株粒數(shù)無顯著性差異，CK1的籽粒產(chǎn)量最高，為4 232.4 kg·hm-2，T2的籽粒產(chǎn)量顯著高于CK2，增產(chǎn)15.6%。2021年，T2的單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重均顯著高于CK2，但其單株莢數(shù)和單株粒重與CK1無顯著性差異，各處理百粒重差異性不顯著，T2、T3和CK1的籽粒產(chǎn)量均顯著高于CK2，3個處理之間無顯著性差異，T1的籽粒產(chǎn)量最低，為1 781.0 kg·hm-1。大豆的水分利用效率在年季間表現(xiàn)不一致，2020年T2和CK1的水分利用效率最高，分別為9.1 kg·hm-2·mm-1和9.4 kg·hm-2·mm-1，顯著高于其他處理，T1和CK2之間無顯著性差異，但均顯著高于T3；2021年T2、T3和CK1之間無顯著性差異，但均顯著高于T1和CK2，T1的水分利用效率最低，為5.6 kg·hm-2·mm-1。

表5 大豆產(chǎn)量相關(guān)指標(biāo)及其水分利用效率

3 討 論

3.1 越冬作物與土壤水分

冬閑期作物覆蓋可以借助作物發(fā)達(dá)的根系抑制土壤內(nèi)部水分向外蒸發(fā)，其地表覆蓋物也減少了地表與空氣對流的水分流失，能夠降低土壤耗水量，提高土壤含水量[21]。但在本研究中，T1、T2和T3在兩個生長季與CK1相比較均不同程度地增加了0～100 cm各土層耗水量，且貯水變化主要發(fā)生在0～40cm土層，說明冬季作物覆蓋與地膜覆蓋相比較，其保水效果不及地膜覆蓋；與CK2相比較受年份降雨量不同而有差異，2019—2020年生長季苗期到返青期降雨量相對充沛，T1、T2和T3耗水量均高于CK2，且各土層均有不同程度增加，2020—2021生長季表現(xiàn)為受旱，CK2耗水量明顯增加，其中20～40 cm土層貯水變化最為明顯，總耗水量較T1和T3分別高6.7 mm和7.5 mm，說明T2與CK2相比較均增加了土壤耗水量，但T1和T3在冬旱年份能夠減少土層水分消耗，增加土壤貯水量，具有一定的保水能力，此結(jié)果與李尚中[13]關(guān)于夏休閑深翻綠蓋的研究結(jié)果相同。T2在試驗?zāi)攴莸暮乃烤鶠樽罡?，說明其生長對土壤水分消耗量較高，沒有起到保水作用，且貯水變化主要發(fā)生在40～80 cm土層，可能原因有兩個：一是可能與作物苗期根系生長特性及分布有關(guān)[22]，不同作物根系生長速度及其在土壤中的分布存在差異，導(dǎo)致土層貯水量變化差異較大，二是可能與冬季土壤凍結(jié)和解凍過程有關(guān)[23]，試驗區(qū)冬季凍土層厚度約在50～80 cm，土壤受凍結(jié)引發(fā)能量交換，由于放熱和吸熱變化，引發(fā)土壤水發(fā)生移動，致使土壤含水量變化較為顯著。

冬季作物覆蓋與傳統(tǒng)地膜覆蓋及露地相比較，水分消耗除了蒸發(fā)因素外，還增加了植物蒸騰因子，所以其耗水量與作物的生物量有密切關(guān)系，同時又增加了地表覆蓋度，能夠明顯抑制土壤水分蒸發(fā)[24]。冬季作物覆蓋的保水效應(yīng)主要是通過3個方面實現(xiàn)的：一是作物發(fā)達(dá)的根系抑制土壤內(nèi)部水分向外蒸發(fā)，二是其有效增加農(nóng)田地表覆蓋度，降低水分蒸發(fā)消耗，三是覆蓋作物通過減少地表徑流量，提高土壤對降雨的吸納能力，進(jìn)而達(dá)到保水的效果。王學(xué)芳等[25]研究發(fā)現(xiàn)，冬油菜種植能夠有效增加農(nóng)田地表覆蓋度、降低貼地層風(fēng)速，減小風(fēng)蝕模數(shù)，使土壤含水量達(dá)11.8%，并高于冬小麥的保水效果，劉曉冰等[26]發(fā)現(xiàn)覆蓋作物可明顯減少徑流量，幅度達(dá)3.4%～71.7%，其效果取決于試驗地點、覆蓋度和種植體系等因素，吳珊珊、申勝龍等[27-28]研究發(fā)現(xiàn)覆蓋量和覆蓋度是對農(nóng)田環(huán)境影響的重要因素。本研究通過越冬作物的總耗水量與生物量和地表覆蓋度的通徑分析發(fā)現(xiàn)，T1和T2的生物量與耗水量之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系，但T1生物量增大能夠通過地表覆蓋度間接減小耗水量，這可能與地上種植體系及越冬作物自身生長特點有關(guān)，T1和T2在返青后生長特性不同，T2進(jìn)入拔節(jié)期后，垂直生長較快，雖然生物量增加，但葉片細(xì)長、葉面積相對較小，且下部葉片壞死變干，其覆蓋實際為空間覆蓋，有效覆蓋度低，其覆蓋帶來的保水效應(yīng)較小，導(dǎo)致水分消耗增加，而T1苗期生長緩慢，葉片相對較大，且多為貼地有效覆蓋，能夠減小水分消耗，所以適合的越冬作物才具有較好的土壤保水效應(yīng)；T1、T2和T3覆蓋度與土壤耗水量相關(guān)性不顯著，但T1具有負(fù)相關(guān)的趨勢，說明T1可以通過地表覆蓋度調(diào)控方法來提高保水能力，達(dá)到保水效果，但在生物量和地表覆蓋度結(jié)合方面還需要進(jìn)一步研究。

3.2 越冬作物與后茬大豆產(chǎn)量

干旱對大豆產(chǎn)量構(gòu)成較大影響[29]。在本研究中，除T3外，2020年大豆籽粒產(chǎn)量均高于2021年，這可能與大豆生育期內(nèi)降雨量不同有關(guān)，2020年，大豆初花期到鼓粒期降雨量為432.0 mm，能夠滿足大豆開花、結(jié)莢等對水分的需求，但2021年，降雨量僅為226.0 mm，限制了大豆的花莢形成，導(dǎo)致單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重均偏低，進(jìn)而影響大豆產(chǎn)量，說明降雨量是影響后茬大豆的主要因素。兩個生長季，T2籽粒產(chǎn)量均顯著高于CK2，且2021年與CK1無顯著性差異，說明T2茬口對大豆生產(chǎn)具有較好的穩(wěn)產(chǎn)性，是大豆種植的優(yōu)勢茬口，這個結(jié)果與馬子竣等[30]關(guān)于大豆茬口研究的結(jié)果一致。

越冬作物的耗水量越高，導(dǎo)致大豆播前土壤水分消耗越大，大豆籽粒產(chǎn)量就越低(除T2外)，說明越冬季覆蓋植物的耗水量差異也是影響后茬作物產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，這個結(jié)論與李富翠[31]關(guān)于后茬冬小麥的研究有差異，這可能與不同后茬作物有關(guān)，還需要進(jìn)一步研究證實。T3籽粒產(chǎn)量在生長季間變化幅度較大，2020年產(chǎn)量水平為2 150.9 kg·hm-2，低于CK2，但2021年為2 550.4 kg·hm-2，且顯著高于T1和CK2，發(fā)生以上現(xiàn)象可能有兩個原因，一是在干旱年份，T3的保水效應(yīng)促進(jìn)了大豆產(chǎn)量形成，二是T3與大豆均屬于豆科作物，在雨水較為充沛的生長季具有連作效應(yīng)，而干旱能夠影響土壤生理菌群的數(shù)量和特征[32]，減輕連作障礙，具體原因還需要進(jìn)一步研究證實。

3.3 越冬作物與后茬大豆水分利用效率

由于越冬作物土壤耗水量不同，導(dǎo)致后茬大豆播前土壤水分出現(xiàn)差異，直接影響大豆水分利用效率。本研究中選用的3種覆蓋作物，T2的土壤耗水量顯著高于T1和T3，后茬大豆的水分利用效率同樣以T2最高，說明前茬覆蓋作物的耗水量越高，播前土壤貯水量越低，后茬大豆的水分利用效率就越高，大豆的水分利用效率與前茬作物耗水量正相關(guān)，與播前土壤貯水量負(fù)相關(guān)，這個結(jié)論與侯賢清等[33]關(guān)于夏閑期傳統(tǒng)耕作模式貯水量最高，其對應(yīng)的水分利用效率最低，及晉小軍等[34]關(guān)于免耕秸稈覆蓋較傳統(tǒng)耕作秸稈覆蓋土壤貯水量少，但水分利用效率較高等結(jié)果相一致。但是CK1和T2的水分利用效率在兩個年季間無顯著性差異，其主要原因可能與地膜對土壤的溫度效應(yīng)有關(guān)。

4 結(jié) 論

1)越冬作物能夠有效增加冬季地表覆蓋度，越冬期以冬油菜覆蓋效果最好，覆蓋度為90.8%；早春時節(jié)以冬小麥覆蓋效果最好，覆蓋率為85.2%。

2)越冬作物對土壤水分的影響主要在0～40 cm土層，且0～100 cm土層耗水量受降雨量影響較大。在冬/春季雨水相對充沛年份，冬季作物種植與地膜覆蓋和露地相比較，均不同程度地增加了土壤耗水量，其中冬小麥對土壤水分的消耗最高；在冬/春季干旱年份，冬油菜和冬豌豆能夠限制土壤水分消耗，具有較好的保水效果。

3)冬油菜和冬小麥的生物量與總耗水量之間呈顯著正相關(guān)，覆蓋度與總耗水量相關(guān)性不顯著，冬油菜地表覆蓋度增加具有降低土壤耗水量的趨勢。

4)冬小麥?zhǔn)谴蠖狗N植的優(yōu)勢茬口，能夠確保大豆生產(chǎn)的穩(wěn)產(chǎn)性；冬豌豆在相對干旱年份對后茬大豆具有較好的增產(chǎn)效應(yīng)。