针对华北平原冬小麦—夏玉米两熟制秸秆还田免耕直播技术现状及存在的问题,于2003年、2004年在中国科学院河北栾城试验站以常规的翻耕、旋耕为对照,以连续动态测定冬小麦不同生长发育土壤温度、土壤水分为重点,系统研究免耕条件下冬小麦农田的土壤水热特征及其对冬小麦生长发育的影响,并分析产量及水分利用,得出以下主要结论: 1.免耕耕层土壤容重高,持水性强,导热率高。免耕耕层土壤容重总体最高,且上下层较一致。2003年播种后2.5cm土层免耕垄背较翻耕、旋耕、免耕垄沟高0.13gcm^-3、0.12gcm^-3和0.12gcm^-3,2004年播种前免耕垄背较翻耕、旋耕、免耕垄沟高0.04gcm^-3、0.02gcm^-3和0.02gcm^-3。耕层0～5cm土壤基质吸力300cm,免耕垄背持水性较免耕垄沟、翻耕、旋耕高11.23%、24.78%和4.18%。免耕垄背土壤导热率较免耕垄沟、翻耕、旋耕高0.22、0.25和0.3 10^-3 W·m^-1·℃^-1。 2.免耕冬小麦田土壤温度在播种—越冬前和返青—拔节期表现出明显的“降温效应”,在越冬期表现“增温效应”。播种—越冬前免耕土壤温度最低,旋耕次之,翻耕最高,二年平均,免耕耕层土壤日平均温度较翻耕低0.62℃,较旋耕低0.38℃,累积温度免耕较翻耕少5.2℃,较旋耕少3.3℃。返青—拔节期免耕冬小麦田土壤“降温效应”表现更明显,最高、最低温度免耕均低于翻耕、旋耕,二年平均免耕田耕层0～20cm土壤日平均温度较翻耕低0.77℃,较旋耕低0.72℃,累积温度免耕较翻耕少19℃,较旋耕少14.9℃。越冬期免耕冬小麦田土壤表现“增温效应”。2.5～80cm土壤温度、最高、最低温度、日平均温度及累积温度都是免耕最高,旋耕次之,翻耕最低,耕层0～20cm土壤免耕增温作用小,40cm以下增温作用大,80cm土层日平均温度二年平均免耕较翻耕、旋耕高0.53℃、0.24℃,耕层0～20cm土壤日平均最低温度二年平均免耕较翻耕、旋耕高0.23℃、0.17℃。 3.免耕冬小麦田土壤含水量高于翻耕、旋耕田,免耕可多蓄水。不同耕作方式0～180cm土壤,各层含水量均以免耕最高,旋耕其次,翻耕最低,随深度的增加,差异逐渐减小。免耕农田消耗水量最少,其次是旋耕,翻耕消耗水量最多,二年平均,免耕冬小麦田0～180cm土层较翻耕多蓄22.5mm水量,较旋耕多蓄15.5mm水量。 4.免耕冬小麦出苗晚,出苗率低,分蘖晚,分蘖率低,生长发育滞后,干物质积累慢,最终影响免耕冬小麦产量和水分利用效率。免耕冬小麦出苗较翻耕、旋耕晚3天,免耕冬小麦出苗率低,二年平均免耕较翻耕、旋耕基本苗少54万株hm^-2和45.5万株hm^-2,免耕冬小麦分蘗较翻耕、旋耕晚7～9天,至越冬前免耕冬小麦分蘗率较翻耕、旋耕低0.82和0.76,同时,免耕冬小麦单株总干重明显低于其他两耕作措施,免耕冬小麦根冠比低,干物质积累缓慢。免耕冬小麦产量较翻耕、旋耕低1017.7kg hm^-2和1054.5 kg hm^-2,减产20.1%和20.7%,水分利用效率较旋耕低1.12kg mm^-1 hm^-2。