基于Meta分析的4种保护性耕作措施对东北春玉米生长季农田土壤水热环境影响

崔文倩 赵 锦 杨晓光

(中国农业大学 资源与环境学院，北京 100193)

玉米是世界和中国第一大粮食作物。“中国东北黄金玉米带”是全球最适宜种植玉米的区域之一，总产量占全国的33%，对保障中国粮食安全具有重要的战略地位。然而，由于农田常年采用翻耕或旋耕等传统耕作技术，导致东北地区黑土地大面积水土流失和退化，黑土层平均厚度由20世纪50年代的60～80 cm锐减到目前的20～40 cm，且每年仅因土壤侵蚀造成的粮食减产高达14.7%，严重威胁国家粮食安全和农业可持续发展。秸秆覆盖、少免耕、深松、浅耕等保护性耕作措施是一项能够提高土壤质量、增加作物产量、有利于土壤可持续利用的有效措施，在全球得到广泛应用。合理区划和推广保护性耕作措施是科学用养东北黑土地、保障国家粮食安全的重要方面。

保护性耕作最大效益之一是增加土壤水分，其既是增产的主要原因，也是土壤结构改善的具体表现。同时，由于我国东北地处高纬度地区，温度条件是区域保护性耕作措施推广应用中重要的限制条件。因此，研究保护性耕作措施对土壤水热的影响是其推广应用的重要前提。国内外研究表明，保护性耕作可增加土壤水分，长期保护性耕作可显著提高团聚体的水稳性，改善土壤结构；玉米农田深松深度25～45 cm，较高秸秆覆盖量可显著提高全生育期土壤贮水量；免耕条件下土壤剖面水分含量的提高可显著提升产量。保护性耕作对生长季内土壤温度影响则主要有3种结论：降温、增温和高温时降温、低温时增温的调节作用。例如，在东北地区覆盖4 000 kg/hm秸秆土壤温度升高，而覆盖量在8 000 kg/hm时土温降低；华北地区实施免耕覆盖，玉米拔节期地表土温比翻耕处理降低3.43 ℃；秸秆覆盖对0～10 cm土壤有显著的增温效应。对深松和覆盖条件下的土壤温度日变化研究中发现，深松和秸秆覆盖对土壤温度具有调节作用，有时表现出低温时增加、高温时降低的效果。

尽管围绕保护性耕作下土壤水热状况已经开展了大量研究，但多是单点田间试验，研究结果受到试验地点、时间、气候等因素的限制。Meta分析是一种对同类单个研究结果进行统计的方法，能够将若干独立研究的统计结果进行综合分析。本研究以东北(黑龙江省、吉林省、辽宁省及内蒙古东四盟)为研究区域，应用Meta方法探讨4种保护耕作措施对春玉米生长季内农田土壤水热的影响，定量东北区域实施保护性耕作土壤温度和含水量的影响程度，明确作物生育期、土壤类型、作物管理措施、气候等因素的影响程度，以期为评价保护性耕作在东北玉米农田实施的适宜性提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 数据来源

通过中国知网(CNKI)、万方和维普等数据库，分别输入主题“玉米”，区域关键词“东北”、“黑龙江”、“吉林”、“辽宁”、“内蒙古”，耕作方式关键词“保护性耕作”、“秸秆覆盖”、“免耕”、“深松”和测定指标关键词“理化性质”、“土壤温度”、“土壤含水率”，共检索到320篇文献，为减少筛选文献带来的偏差，本研究所利用的文献满足以下条件：1)研究区域属于东北地区，包括东北三省(黑龙江、辽宁、吉林)和内蒙古东四盟(图1)；2)试验必须为田间定位试验，包括至少1对保护性耕作(秸秆覆盖 SM、免耕 NT、免耕+秸秆覆盖 NM、深松 SN)与传统耕作 CK(当地传统耕作方式)，且其他条件全部相同；3)研究结果为玉米生长季内的农田土壤温度和含水量；4)为保证作物正常生长发育，播种后灌溉次数至多两次；5)试验具有明确重复数；6)采样层次为0～200 cm。在数据收集过程中，若数据以柱状图、或折线图等方式呈现，采用GetData Graph Digitizer 2.24软件获得；并且剔除或合并试验地点、试验年份、作物种类、试验数据结果相同的文献。

1.2 数据整理及分类

根据以上筛选标准，最终获得44篇相关中文和英文文献，可进行保护性耕作分析的试验数据2 705对，4种保护性耕作措施的可分析样本量见表1所示，文献试验点分布见图1。为了进一步分析保护性耕作对东北地区玉米田土壤水热的影响因素，本研究对筛选的数据进行分组，利用分亚组Meta分析方法检验某一特定影响因素下玉米农田土壤水热的变化状况，包括生育期、土壤类型、作物管理措施、气候等。土壤质地根据国际制土壤质地分类分为砂土、壤土、黏壤土和黏土，文章中未提供土壤质地在中国土壤数据库中根据区域搜索进行补充；土壤水热变化是一个连续的过程，所以阶段平均温度能综合地反映土壤水热状况。根据玉米各器官的发生顺序和规律将玉米生长发育进程(5—10月)划分为3个生育阶段，即5—6月中旬，出苗至拔节为营养生长阶段(前期)；6月中旬—7月中旬，拔节至抽雄为营养生长与生殖生长并进阶段(中期)；7月中旬—10月上旬，抽雄至成熟为生殖生长阶段(后期)。

表1 4种保护性耕作措施样本量
Table 1 Sample size of the four conservation tillages 个

指标Index秸秆覆盖SM免耕NT免耕+秸秆覆盖NM深松SN土壤含水量Soil water content934501360332土壤温度Soil temperature258126 13 61

图1 研究区域站点分布图Fig.1 Distribution of experimental stations in study area

1.3 数据分析

1

.

3

.

1

数据处理

本研究主要分析保护性耕作措施对东北地区玉米农田土壤水热的影响，在搜集文献时，玉米农田土壤温度通常直接给出，可直接用于分析；若土壤含水量以土壤质量含水量、土壤体积含水量、贮水量、蓄水量等不同形式给出，本研究将土壤含水量统一转化为土壤质量含水量，计算公式如下：

v

=

w

×

ρ

(1)

W

=

ρ

×

h

×

w

(2)

D

=

ρ

×

h

×

w

(3)

式中：

v

为土壤体积含水量，%；

W

为土壤贮水量，mm；

D

为土壤蓄水量，mm；

ρ

为土壤容重，g/cm；

h

为土层厚度，cm；

w

为土壤质量含水量，%。

1

.

3

.

2

Meta分析Meta分析一般通过效应指标量化研究结果(数据)所含的规律，在进行通加权整合总结归纳同类研究的不同结果，进而较直观简略地表达客观规律，特别适合于大尺度生态现象的研究。本研究以保护性耕作处理下玉米生长季土壤温度和含水量与传统耕作处理下玉米生长季度土壤温度和含水量比值为响应比，以响应比的自然对数为效应值(ln

R

)，通过式(4)计算：ln

R

=ln(

Y

/Y

)=ln

Y

-ln

Y

(4)

式中：

R

为响应比；ln

R

为保护性耕作处理下玉米生长季农田土壤温度或含水量的效应值；

Y

为保护性耕作处理下玉米生长季农田土壤温度或含水量值；

Y

为传统耕作处理下玉米生长季农田土壤温度或含水量。在独立研究中搜集的数据标准差缺失过多，而重复取样检验法有不用计算每一个研究效应值的标准差获得权重的优点，且重采样不受参数检验分布假设的影响，故在许多情况下，比传统的非参数检验排列法效率更高。因此，本研究采用重复取样检验中的随机检验(randomization test)来决定一个统计量的显著性水平，用靴襻法(bootstrap)给出统计量的95%置信区间(95% CI)。当样本量较小时，往往会出现高于或低于初值的靴襻值数大于总靴襻值数50%的现象，此时可用偏差校正法(bias-corrected method)来校正，具体为：算出低于初值的靴襻值占总靴襻值的比例(

F

)，再用式(5)计算偏差校正后的百分置信区间的上下限取值范围：

N

(2

F/N

±

Z

2)

(5)

式中：

N

为标准正态分布函数；

Z

2为

α

在0.05显著水平下的标准正态分布Z检验值，取1.96。若置信区间不包含0时，等价于

P

<0.05，既有统计学意义，表明该分类的保护性耕作处理对土壤水热有显著性影响，反之表示没有显著性影响。

为了便于理解和描述土壤水热的变化情况，通过式(6)计算得到与传统耕作相比保护性耕作措施下土壤温度和含水量的相对变化率：

Y

=(exp(ln

R

)-1)×100%

(6)

1

.

3

.

3

异质性检验异质性广义角度来讲是系列独立研究结果的变异和多样性，或内在真实性变异；狭义定义从统计学角度指个体研究效应量之间存在的差异变化。异质性一方面来源于随机误差导致的研究内变异，另一方面来源于随机效应导致的研究间变异。本研究将数据分组后成为具有分类结构的数据，计算分组中所有独立研究总(或平均)效应值，即结合效应值异质性计算公式如下；权重选择非参数权重，第

i

个独立研究的权重

W

计算公式如下：

W

=(

b

×

b

)

/

(

b

+

b

)

(7)

结合效应值

(8)

式中：

n

为研究数；

E

为第

i

个研究的效应值。

每一个分组的结合效应值

(9)

式中：

K

为第

j

组的研究数；

W

和

E

分别为第

j

组和第

i

个研究的权重和效应值。第

j

组的总异质性

Q

：

(10)

式中各项代号的意义同上。

Q

可用自由度为

n

-1的分布来检验其显著性。在Meta分析中，分组间的差异程度可以将总异质性

Q

分为由模型引起的方差

Q

和由非模型引起的残差

Q

：

Q

=

Q

+

Q

(11)

在分组Meta分析中，

Q

为不同分组间结合效应值的差异，计算公式如下：

(12)

式中：

m

为分组数，其他代号同上。

Q

是各分组组内异质性的总和，计算公式如下：

(13)

Q

和

Q

都可用分布来检验其显著性，前者自由度

n

-

m

，后者

m

-1。数据和图处理使用R-Studio、ArcGIS 10.0和Excel 2016 进行，应用Meta分析必须检验多个独立研究的合并统计量是否具有统计学意义，当95% CI上下限不包含0时，等价于

P

<0.05，即有统计学意义，表明该分类的保护性耕作对土壤水热有显著性影响，反之表示没有显著性影响。

2 结果与分析

2.1 保护性耕作对玉米农田土壤水热影响程度

东北春玉米农田土壤含水量和温度变化在4种保护性耕作措施下的结果见图2。可知：与CK相比，东北地区玉米农田实施保护性措施导致生长季内土壤含水量显著增加5.93%(

P

<0.05)；其中，SM、NT、NM和SN均能显著增加土壤含水量(

P

<0.05)，增湿效应依次为SM(7.63%)>NM(7.23%)>SN(3.70%)>NT(3.31%)，四者间无显著差异。由图2(b)可知：东北春玉米农田土壤温度显著降低2.93%(

P

<0.05)；其中：SM和NT措施分别显著降低土壤温度1.45%和3.05%(

P

<0.05)，二者差异不显著。而NM显著提高0.006% 玉米农田土壤温度(

P

<0.05)。

图2 4种保护性耕作措施下春玉米农田土壤含水量(a)及温度(b)的变化Fig.2 Changes of soil water content (a) and temperature (b) in maize field under four conservation tillages

2.2 保护性耕作对玉米农田土壤水热的影响因素分析

保护性耕作对土壤含水量和温度影响的分亚组组内和组间异质性分析见表2。保护性耕作措施下土壤含水量在7组亚组间的差异均不显著，部分亚组内有显著性差异，亚组内的显著性由大到小依次为：土壤质地>土层深度>生育期>年均气温>年降雨量>秸秆覆盖量，因此需对亚组内进一步分析。保护性耕作措施下土壤温度在7组亚组间的差异也均不显著，仅秸秆覆盖量亚组内有显著性差异。因此，本研究着重研究不同秸秆覆盖量下的土壤温度变化及不同土壤质地、土层深度、生育期、年均气温、年降雨量、秸秆覆盖量下的土壤含水量变化。

表2 保护性耕作对土壤水含量和温度影响的亚组内和亚组间异质性检验
Table 2 Intra-subgroup and inter-subgroup heterogeneity test of the effect of conservation tillage on soil water content and temperature

亚组分类指标Categoricalvariables亚组Sub-group土壤含水量异质性检验Heterogeneity test on soilwater content土壤温度异质性检验Heterogeneity test on soiltemperaturenQwjPwjQMPMnQwjPwjQMPM前期 Previous period159.310.8193.640.89生育期Growth period中期 Interim period1236.27<0.010.1400.9311 5.270.871.720.42后期 Later period3238.180.1811 1.560.99(0, 3 000] kg/hm2 44.890.1820.040.83秸秆覆盖量Straw mulchingamount(3 000, 6 000] kg/hm2 89.230.242.9100.2330.790.671.610.45(6 000, 15 000] kg/hm2 623.96<0.0136.68<0.0530 cm 54.420.3530.010.99深松深度Subsoiling depth35 cm 20.100.760.1200.9920.200.660.030.8640 cm 30.390.82---50 cm 20.090.76---壤土 Loam soil 845.44<0.0150.920.92黏土壤质地Soil texture壤土 Clay loam soil2014.780.740.4100.8161.760.881.130.57黏土 Clay soil1327.14<0.0188.520.29[0, 30] cm3743.340.19---土层深度Soil depth(30, 100] cm 841.25<0.010.7500.69-----(100, 200] cm 81.770.97---年均气温MAT[0, 5] ℃1433.79<0.010.0030.9673.910.690.940.33(5, 10] ℃2127.410.1296.630.58年降雨量MAP[0, 500] mm1932.89<0.051.2100.2788.350.301.140.29(500, 1 000] mm2127.120.1310 2.010.99

注：为独立研究数；为组内异质性;为组内异质性显著性检验；为组间异质性;为组间异质性显著性检验。
Note: , , , and denote the number of independent studies, the intra-subgroup heterogeneity, the intra-subgroup heterogeneity test, the inter-subgroup heterogeneity and the test of inter-subgroup heterogeneity, respectively.

2

.

2

.

1

不同秸秆覆盖量下保护性耕作对土壤温度的影响不同秸秆覆盖量下保护性耕作对土壤温度的影响如表3。由表3可知：覆盖(0, 3 000] kg/hm秸秆量，SM、NM措施下的土壤温度比CK显著增加0.02%、0.02%(

P

<0.05)，两者间无显著性差异。覆盖(3 000, 6 000] kg/hm秸秆量，SM、NM措施能显著降低2.46%、0.001%土壤温度(

P

<0.05)，两者间无显著性差异。覆盖(6 000, 15 000] kg/hm秸秆量，土壤温度在SM措施下显著降低3.09%，而在NM措施下显著增加0.005%(

P

<0.05)。

表3 不同秸秆覆盖量下春玉米农田土壤温度的相对变化率和95% CI
Table 3 Relative change rate and 95% CI of soil temperature in spring maize field under different straw mulching amount

秸秆覆盖量/(kg/hm2)Straw mulching amount秸秆覆盖 SM免耕+秸秆覆盖 NM相对变化率/%Relative change rate95%置信区间95% CI相对变化率/%Relative change rate95%置信区间95% CI(0, 3 000]0.0200.0040.0200.003(3 000, 6 000]-2.4601.650-0.0010.600(6 000, 15 000]-3.1003.000-0.0050.002

2

.

2

.

2

不同影响因素下保护性耕作对土壤含水量的影响不同土壤质地下保护性耕作对土壤含水量的影响见图3(a)。可知：壤土质地下，SM、NT分别能显著增加6.30%、4.09%土壤含水量(

P

<0.05)，两者间无显著性差异。黏壤土质地下，SM、NT、NM、SN措施均能显著增加土壤含水量7.60%、6.28%、9.42%、3.98%(

P

<0.05)，四者间无显著性差异。黏土质地，土壤含水量在SM、NM、SN措施下分别显著增加10.66%、7.16%、5.45%(

P

<0.05)，三者间无显著性差异。整体而言，随黏粒含量的增加，SM、NT、NM、SN措施的增湿效应逐渐增加。保护性耕作对不同土壤深度土壤含水量的影响见图3(b)。可知：0≤

b

≤30 cm时，与CK相比SM、NT、NM、SN措施分别显著增加7.46%、5.85%、11.86%、3.74%土壤含水量(

P

<0.05)，四者间无显著性差异。30<

b

≤100 cm时，只有SM、SN措施能显著增加土壤含水量，分别增加7.47%、4.18%(

P

<0.05)，两者间无显著性差异。100<

b

≤200 cm时，土壤含水量在SM、NT、NM、SN措施下分别显著增加10.07%、1.82%、1.03%、4.59%(

P

<0.05)，四者间无显著性差异。随土壤深度的增加，SN的增湿效应变化不大，SM的增湿效应逐渐增加，NT、NM的增湿效应逐渐降低。保护性耕作对不同生育期土壤含水量的影响见图4(c)。可知：春玉米生育期前期，SM、NT、NM措施下的土壤含水量与CK相比显著增加，分别增加7.99%、5.48%、8.13%(

P

>0.05)。春玉米生育期中期，SM、NT、SN措施分别能显著增加8.66%、6.22%、4.12%的土壤含水量(

P

>0.05)。春玉米生育期后期，土壤含水量在SM、NM、SN措施下分别显著提高6.65%、9.31%、4.16%(

P

>0.05)。春玉米全生育期，保护性耕作增湿效应由大到小依次为：SM、NM、NT、SN。不同年均气温下保护性耕作对土壤含水量的影响见图3(d)。可知：在0≤

d

≤5 ℃东北地区，土壤含水量在SM、NM、SN措施下显著高于CK，分别增加11.62%、11.20%、2.87%(

P

<0.05)，且SM、NM的增湿效应显著高于SN。在5<

d

≤10 ℃东北地区，SM、NT、NM、SN措施下的土壤含水量分别增加5.58%、10.14%、7.52%、4.61%(

P

<0.05)，四者间无显著差异。不同年降雨量下保护性耕作对土壤含水量的影响见图3(e)。可知：在0≤

e

≤500 mm东北地区，SM、NM、SN措施有显著增湿效应，分别为7.87%、5.12%、3.13%(

P

<0.05)，三者间无显著差异。在500<

e

≤1 000 mm东北地区，SM、NT、NM、SN措施分别能显著增加8.10%、8.83%、12.99%、5.07%的土壤含水量，四者间无显著差异。

图3 不同影响因素下保护性耕作对春玉米农田土壤含水量的影响Fig.3 Effects of conservation tillage on soil water content of spring maize farmland under different influencing factors

不同秸秆覆盖量下保护性耕作对土壤含水量的影响见图3(f)。可知：0<

f

≤3 000 kg/hm时，SM措施显著降低0.02%土壤含水量(

P

<0.05)。3 000<

f

≤6 000 kg/hm时，SM、NM均能显著增加土壤含水量，分别增加11.41%、5.75%，且SM的增湿效应显著高于NM(

P

<0.05)。6 000<

f

≤15 000 kg/hm时，土壤含水量在SM措施下显著增加16.91%(

P

<0.05)。

3 讨 论

3.1 保护性耕作对东北玉米农田土壤水热的影响

本研究表明，与传统耕作模式CK相比，保护性耕作(SM、NM、SN和NT)显著增加了东北地区玉米农田土壤含水量(5.93%，

P

<0.05)，这与已有研究在东北、内蒙古、黄土高原一年一熟区和华北一年两熟区的保护耕作技术增加土壤水分、改善土壤结构的结论一致。保护性耕作提高土壤水分含量的主要原因包括：1)减少土壤扰动和覆盖秸秆，能减少地面径流、提高土壤导水率、增加降水入渗；2)有效保持土壤水分，减轻土壤水分的无效蒸发；3)显著提高表层土壤大团聚体含量，降低微团聚体含量，提高团聚体的水稳性，改善土壤结构。其中，NT的增湿程度较小，这可能由于长期实施NT，无土壤扰动，降雨、冻融等自然因素会导致土壤紧实性增加，从而导致容重增加、孔隙度降低，阻碍水分的传输。而耕作活动可改变土壤的持水和导水能力。东北地区玉米生长季内农田的土壤温度在保护性耕作下显著降低(

P

<0.05)，这与Samuel等的研究结果一致。SM措施降低土壤温度主要由于地表覆盖的秸秆在土壤表面形成了物理隔层，拦截和吸收太阳直射及地面有效辐射，阻碍了土壤与大气间的水热交换，形成地表和较冷(较热)大气之间的绝缘屏障，使得地表接受太阳辐射较少，从而降低土壤温度。NT造成土壤温度降低主要是因为：1)NT土壤扰动小，显著增加土壤水分含量，水分连续均匀分布，热传导快、蒸发强、蒸发潜热损耗多，以致增温慢；2)保护性耕作土壤扰动小，土壤相对紧实，与空气进行气体交换较少。已有研究表明保护性耕作有高温时降温、低温时增温的调节作用，此结论主要在保护性耕作对土壤温度的日变化研究中出现，而本研究主要分析保护性耕作对土壤温度在不同生育期阶段的变化，因而保护性耕作对东北地区玉米农田土壤温度的日变化影响，还需进一步研究。

3.2 保护性耕作对土壤水热影响因素分析

3

.

2

.

1

保护性耕作下土壤水热在秸秆覆盖量的差异性分析由图2和图3(f)可知，SM显著降低土壤温度(

P

<0.05)，且SM措施的增湿效应随秸秆覆盖量的增加而显著增加，这与王兆伟等研究结论：秸秆覆盖可降低土壤温度，且调控效果与秸秆覆盖量的多少呈正比一致。当覆盖(3 000, 6 000] kg/hm秸秆时的SM措施的蓄水保墒效果最佳，这与分布在我国陕西和尼日利亚进行的不同秸秆覆盖量的试验结果一致。

3

.

2

.

2

保护性耕作下土壤含水量在土壤质地、生育期、气候要素的差异性分析

1)土壤质地。土壤质地是反映土壤物理特性的一个综合指标，常常是决定土壤蓄水、导水、保肥、供肥、保温、导热、通气及其活动等性能的主要因素之一。本研究表明，保护性耕作下土壤含水量在壤土、黏壤土和黏土质地有一定程度增加，且土壤含水量的增湿效应随黏粒含量的增加而增大。这可能因为土壤颗粒黏粒是形成团聚体的物质基础，保护性耕作均有留茬覆盖且覆盖秸秆分解后形成的腐殖质或非腐殖质与黏粒结合形成微团聚体，使土壤变得疏松透水，黏粒含量越高土壤含水量增加效应越大。土壤扰动程度越强，土壤水分蒸发速度越快。虽然SN的土壤扰动程度大于SM、NT和NM，但仍能增加土壤含水量，这是由于适当的耕作可改善耕层的土壤结构，调节土壤持水、导水能力，因此SN仍能增加壤土、黏壤土、黏土土壤含水量，但增湿效应小于SM、NT、NM。

2)生育期。干旱是限制东北雨养农业生产的主要气象灾害，而不同生育阶段内限制程度不同，其中营养生长阶段、营养生长和生殖生长并进阶段、生殖生长阶段的土壤水分下限分别为田间持水率的60%、75%、60%。本研究表明保护性耕作能增加玉米生长前、中、后期全生育期的土壤含水量，且各生育期土壤增湿效应在4种保护性耕作措施间(SM、NT、NM、SN)无显著差异。因此，保护性耕作的实施能为春玉米全生育期提供更多的水分，减弱干旱对春玉米生长的影响，增强玉米防御干旱灾害的能力，且实施4种保护性耕作措施中的任何一种，与CK相比都能提高农田土壤含水量，增湿效应较为一致，这也可能是生育期影响因素能显著提高春玉米农田土壤含水量。

3)气候要素。保护性耕作的研究，在半干旱和温度较低的地区较为广泛，而湿润或半湿润气候的地区较少。本研究表明：在年均气温[0, 10] ℃及在年降雨量[0, 1 000] mm东北地区实施保护性耕作，土壤含水量均有显著增湿效应。且东北春玉米可种植区自南向北年降水量从1 000 mm降至300 mm，从湿润区、半湿润区过渡到干旱区，年均气温从10 ℃降至到0 ℃，从暖温带、中温带过渡到寒温带。因此，保护性耕作可能既适用于温暖地区、寒冷地区，也适用于干旱地区、湿润地区，在温暖、湿润地区应进一步研究探讨。

东北黑土地由于长期轻养重用的种植方式导致土壤结构性能恶化，而且随着土壤被犁翻次数的增多，造成了土壤有机质的损失、耕层变薄、犁底层增厚，加剧表层土壤的流逝和风蚀，从而导致农田土壤退化，使玉米产量潜力难以发挥。因此，采取适宜的耕作措施，充分发挥生产潜力，是当前玉米生产优质高效和可持续发展的关键之一。为保证数据结果准确可靠，本研究分析了4种保护性耕作措施下土壤温度和土壤含水量较传统耕作的变化及其影响因素，这些因素之间可能存在一定的交互作用，未来还需要进一步研究检验。保护性耕作措施的实施对东北玉米农田改善土壤结构、调节土壤水热、应对气候变化具有重要意义。未来将在本研究的基础上，进一步探讨保护耕作措施对玉米产量的可能影响，并制定保护性耕作在东北的适宜性区划，为保护性耕作措施在区域上的推广应用提供支撑。

4 结 论

本研究应用Meta分析研究表明，东北地区保护性耕作措施对玉米生长季内农田土壤有显著的增湿降温作用，总体可提升5.93%土壤含水量和降低2.93%土壤温度。

4种保护性耕作均能显著增加土壤含水量(

P

<0.05)，增湿效应依次为SM(7.63%)>NM(7.23%)>SN(3.70%)>NT(3.31%)。土壤温度在SM和NT措施下分别显著降低1.45%和3.05%(

P

<0.05)，而NM显著提高0.006 %玉米农田土壤温度(

P

<0.05)。

保护性耕作对土壤含水量及温度的不同影响因素分析中，在年均气温[0, 10] ℃的东北春玉米可种植区实施保护性耕作，玉米全生育期土壤含水量均有增加。其中，东北春玉米在年均气温[0, 5] ℃的可种植区实施SM、NM，在年均气温[5, 10] ℃可种植区实施NT，在(0, 500] mm可种植区实施SM，在[500, 1 000] mm可种植区实施NM时，土壤含水量增湿效应最大。覆盖(3 000, 6 000] kg/hm秸秆时，蓄水保墒效果最佳。