作物秸秆是一种数量多、来源广、可就地利用的优质有机肥源,并含有相当数量的作物必需的碳、氮、磷、钾等营养元素。秸秆还田是当前缓解有机肥源不足的一项有效措施,也是增加土壤有机物投入,保持土壤生产力的重要途径。秸秆直接还田后,还具有改善土壤的物理、化学和生物学性状,提高土壤肥力,增加作物产量等作用。安徽淮北小麦、玉米一年两熟农作区,土壤主要为砂姜黑土,质地粘重,易旱易涝,适耕期短,且有机肥投入不足,农业机械不发达,农机农艺不配套,导致秸秆直接还田率较低。针对生产中存在的问题,本文在砂姜黑土区小麦玉米轮作模式下,通过大田试验,系统研究小麦玉米秸秆两季还田配施化肥对冬小麦的生理生态效应,探讨玉米秸秆适宜的还田方式和耕作方式,为实现秸秆机械化直接还田和高效栽培提供理论依据和实践尝试。主要研究内容和结果如下:1.以冬小麦品种烟农19为材料,研究小麦秸秆全量粉碎灭茬覆盖还田和玉米秸秆全量粉碎灭茬翻埋还田与化肥配施对冬小麦的生理生态效应。结果表明,小麦玉米秸秆全量还田处理增加了小麦的出苗数、出苗率和出苗均匀度,可形成高产群体。由于播种期干旱,水分不足成为影响出苗的主要因素。小麦玉米秸秆还田提高了小麦的群体茎蘖数、最终成穗数、群体干物质积累,同时也提高了叶片光合性能及群体的光合生产效率,促进了营养物质的积累和转运。小麦玉米秸秆全量还田提高了小麦各生育时期的土壤含水率和水分利用效率。秸秆全量还田配施化肥在水肥相对充足的条件下,降低小麦基部节间的长度和重心高度,提高了节间充实度、机械强度和抗倒指数。小麦玉米秸秆全量还田处理提高了小麦千粒重的潜力势,增加了主茎穗和分蘖穗的结实小穗数、小穗结实粒数和单粒重。小麦玉米秸秆全量还田配施化肥主要促进了穗粒数的提高,穗数和千粒重也有所提高,进而显著提高了小麦籽粒产量,同时小麦玉米秸秆全量还田配施化肥处理的蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、硬度和容重都有所提高,而随着蛋白质含量的提高,淀粉含量略有下降。在本试验中以施肥处理的效应高于不施肥处理,秸秆两季还田处理的效应高于单季秸秆还田,玉米秸秆的增加效应高于小麦。小麦玉米秸秆全量还田配施化肥处理达到了产量品质和经济效益的同步提高。2.以烟农19为材料,研究玉米秸秆全量粉碎还田和不同耕作方式对冬小麦的生理生态效应。结果表明,玉米秸秆还田不影响小麦的出苗率。在玉米秸秆还田和播种期干旱条件下,免耕处理小麦出苗率较高,而翻耕和旋耕处理小麦出苗整齐度和均匀度较高。玉米秸秆不还田处理小麦的单株幼苗素质低于秸秆还田处理,其光合性能也低于秸秆还田处理,因而其群体干物质积累降低,对氮磷钾元素的吸收减少,植株抗倒性能下降,最终产量和经济效益显著低于秸秆还田处理。在玉米秸秆还田条件下,翻耕处理小麦的单株幼苗素质较高,其光合性能较好;而免耕处理由于基本苗较高,即使单株物质积累和光合效率有所降低,其群体生长指标仍显著提高,因而翻耕和免耕处理的群体干物质积累量较高,对氮磷钾元素的吸收提高,植株抗倒性能增强,同时提高了籽粒灌浆特性和穗部性状,最终显著提高产量和水分利用效率,改善籽粒品质,提高经济效益。玉米秸秆还田免耕处理由于机械成本较低,达到了产量、品质和经济效益的同步提高。