一年兩熟雙深松覆蓋下作物生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量研究

李俊紅，姚宇卿，呂軍杰，張 潔，丁志強(qiáng)，吳劍峰

(1. 河南省洛陽(yáng)農(nóng)林科學(xué)院，河南洛陽(yáng)471023;2. 中國(guó)農(nóng)科院洛陽(yáng)旱農(nóng)試驗(yàn)基地，河南洛陽(yáng)471023)

豫西地區(qū)屬于半濕潤(rùn)偏干旱季風(fēng)氣候類(lèi)型區(qū)，該區(qū)大部分糧食作物均為一年兩熟，該地區(qū)年蒸發(fā)量1 872.1 mm，常年降雨量為600 mm 左右，≥80%保證年降水量為450 mm～520 mm，但由于降水在各季分布極為不均，大多情況下降雨常集中在7、8、9 三個(gè)月，而冬春季節(jié)降雨量偏少，易發(fā)生干旱，干旱發(fā)生的平均頻率在40%以上，因此很難保證旱作農(nóng)田一年兩熟［1］。傳統(tǒng)的耕作技術(shù)由于連年翻耕加劇了水土流失，土壤肥力下降，耗能過(guò)多，效益降低，進(jìn)而導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量低而不穩(wěn)，加劇了生態(tài)環(huán)境的惡化，嚴(yán)重制約該地區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展［2］。

自1999 年以來(lái)，洛陽(yáng)農(nóng)林科學(xué)院與比利時(shí)根特大學(xué)合作開(kāi)展了“強(qiáng)化旱區(qū)坡耕地水土流失保持耕作技術(shù)體系研究”項(xiàng)目［1］，篩選出免耕和深松兩種適宜該地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的保護(hù)性耕作技術(shù)。試驗(yàn)以夏深松+秋深松保護(hù)性耕作模式為核心，研究其適應(yīng)性和增產(chǎn)機(jī)理，旨在為解決該地區(qū)一年兩熟下農(nóng)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供科學(xué)合理的耕作模式和理論依據(jù)，為實(shí)現(xiàn)河南糧食豐產(chǎn)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供可靠的技術(shù)支撐。

1 試驗(yàn)基本概況

1.1 材料與方法

本試驗(yàn)為2008 年－2009 年，設(shè)在洛陽(yáng)農(nóng)林科學(xué)院旱農(nóng)基地4 m ×4 m 防滲精確試驗(yàn)池(2004 年開(kāi)始)，供試土壤為潮褐土，質(zhì)地重壤，土壤耕層密度1.53 g·cm－3，耕層有機(jī)質(zhì)15.8 g·kg－1，堿解氮(N)62.7 m·kg－1，速效磷(P2O5)10.39 m·kg－1，速效鉀(K2O)166.0 m·kg－1，田間持水量為27%，設(shè)2個(gè)處理，3 次重復(fù)，隨機(jī)排列，小區(qū)面積為16 m2。①雙深松覆蓋(Double－subsoiling cover:DSC);②對(duì)照為傳統(tǒng)耕作(Conventional tillage:CT):深翻耕25 cm～30 cm 秸稈不還田種小麥+秸稈不還田種玉米。小麥為人工開(kāi)溝播種，控制基本苗在270 萬(wàn)·hm－2，肥料全部底施。鐵茬播種玉米，密度45 000 株·hm－2，追施尿素600 kg·hm－2。

1.2 降雨量分布

實(shí)驗(yàn)?zāi)甓冉涤炅?610 mm)較常年相當(dāng)，降雨分布較為合理，利于旱地農(nóng)作物生長(zhǎng)。在小麥播前有較大的降雨，有利于小麥一播全苗，為小麥生長(zhǎng)奠定了良好的底墑基礎(chǔ)，小麥返青至灌漿共降雨193.7 mm，這也是該年度小麥穗數(shù)和千粒質(zhì)量較高的原因。5 月份降雨量較多(117.6 mm)，利于玉米苗期生長(zhǎng)，進(jìn)入7 月份以后降雨量明顯增加，為玉米豐產(chǎn)豐收提供了可靠的保證。

圖1 小麥、玉米生育期內(nèi)降雨量Fig.1 Rainfall in wheat and corn growth period

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 生物量調(diào)查在主要生育時(shí)期內(nèi)每小區(qū)小麥取樣10 株(拔節(jié)期之前為20 株)，玉米取樣每小區(qū)為2株，按葉片、根系、莖鞘、穗草、籽粒等器官取樣，分割洗凈，前4 部分置烘箱105 ℃殺青半個(gè)小時(shí)，然后在80 ℃下烘至恒質(zhì)量，稱(chēng)質(zhì)量［2－5］。

1.3.2 葉面積測(cè)定。采用稱(chēng)質(zhì)量法。

1.3.3 考種和測(cè)產(chǎn)。于成熟期，小麥每處理3 次重復(fù)各區(qū)取20 株樣本進(jìn)行常規(guī)室內(nèi)考種，整區(qū)收獲計(jì)產(chǎn)，玉米為每處理3 次重復(fù)各區(qū)取20 穗樣本進(jìn)行常規(guī)室內(nèi)考種，收獲中間3 行折算產(chǎn)量［2－4］。

2 結(jié)果與分析

2.1 雙深松覆蓋對(duì)一年兩熟作物農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

雙深松覆蓋處理下小麥成產(chǎn)三因素合理，產(chǎn)量為5 561.5 kg·hm－2，較傳統(tǒng)高15.9%，增產(chǎn)達(dá)極顯著水平。株高明顯比傳統(tǒng)高，穗長(zhǎng)和小穗數(shù)均有所增加，可見(jiàn)不孕小花有所減少，見(jiàn)表1。

表1 雙深松覆蓋對(duì)小麥農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響Tab.1 Effect of agronomic traits and yield of wheat under double subsoiling coverage

雙深松覆蓋處理下玉米產(chǎn)量為6 428.1 kg·hm－2，較傳統(tǒng)高7.8%，增產(chǎn)達(dá)顯著水平。穗數(shù)和穗粒數(shù)明顯高于傳統(tǒng)，平均株高較傳統(tǒng)高16.3 cm，穗長(zhǎng)和穗粗略高于傳統(tǒng)，凸尖長(zhǎng)小于傳統(tǒng)，見(jiàn)表2。

表2 雙深松覆蓋對(duì)玉米農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響Tab.2 Effect of the agronomic traits and yield of corn under double subsoiling coverage

綜上所述:雙深松覆蓋處理下小麥和玉米的穗數(shù)和穗粒數(shù)均高于對(duì)照，總產(chǎn)量達(dá)11 989.6 kg·hm－2，較對(duì)照增產(chǎn)11.4%?？芍?，雙深松覆蓋有利于提高作物的穗數(shù)、穗粒數(shù)，減少不孕小穗數(shù)和凸尖長(zhǎng)，提高結(jié)實(shí)率，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

2.2 雙深松覆蓋對(duì)作物干物質(zhì)積累的影響

圖2 不同處理下小麥干物質(zhì)積累Fig.2 Different treatments under wheat dry matter accumulation

圖3 不同處理下玉米干物質(zhì)積累Fig.3 Different treatments under corn dry matter accumulation

從圖2、圖3 可以看出，小麥起身前單株干物質(zhì)積累緩慢，處理間差異不明顯，此后單株干物質(zhì)積累量快速增加，在抽穗和灌漿期雙深松覆蓋處理分別較傳統(tǒng)高1.23 g、2.43 g，成熟期干物質(zhì)積累量達(dá)到最大值。玉米生育期較小麥短且降雨量偏大，玉米生長(zhǎng)快，在不同生育期干物質(zhì)積累較快，抽雄后干物質(zhì)積累快速增加，雙深松覆蓋處理下抽雄期和灌漿期單株干物質(zhì)積累量分別較傳統(tǒng)高24.8 g、34.9 g，直至成熟干物質(zhì)積累量達(dá)到最大，小麥、玉米在成熟期雙深松覆蓋處理的單株干物質(zhì)積累量分別較傳統(tǒng)耕作高2.95 g、54.6 g。

2.3 雙深松覆蓋對(duì)作物葉面積指數(shù)的影響

兩個(gè)處理下小麥、玉米的葉面積指數(shù)變化均為單峰曲線，見(jiàn)圖4，圖5。其中，小麥葉面積指數(shù)變化呈“S”型曲線，玉米葉面指數(shù)變化則呈“拋物線”狀［1－3］。在整個(gè)小麥生育期中雙深松覆蓋處理下葉面積指數(shù)始終大于傳統(tǒng)耕作。小麥在起身前差異較小，起身后逐漸增大，拔節(jié)期達(dá)到最大值(PDC 為10.1，CT為7.37)，之后逐漸降低 (抽穗期PDC 為7.13，CT 為4.75)。

玉米在拔節(jié)至吐絲葉面積指數(shù)增長(zhǎng)緩慢，吐絲后迅速增大，抽雄期達(dá)到最大值，之后逐漸降低，抽雄后雙深松覆蓋下的玉米葉面積指數(shù)下降速度較傳統(tǒng)慢。在整個(gè)玉米生育期中雙深松覆蓋處理下葉面積指數(shù)始終大于傳統(tǒng)耕作，且雙深松覆蓋處理能延緩作物后期葉片衰老，維持較長(zhǎng)的葉片功能期，有利于截獲更多的光能，制造更多的同化產(chǎn)物。

圖4 不同處理下小麥生育期LAIFig.4 Different treatments under wheat growth period LAI

圖5 不同處理下玉米生育期LAIFig.5 Different treatments under corn growth period LAI

3 小 結(jié)

雙深松覆蓋處理下小麥和玉米的產(chǎn)量達(dá)5 561.5 kg·hm－2、6 428.1 kg·hm－2，分別較傳統(tǒng)耕作增產(chǎn)15.9%和7.8%，達(dá)極顯著水平。小麥、玉米在成熟期單株干物質(zhì)積累量分別較傳統(tǒng)耕作高2.95 g、54.6 g。葉面積指數(shù)變化均為單峰曲線，其中，小麥LAI 變化呈“S”型曲線，玉米LAI 呈“拋物線”狀。在整個(gè)生育期中小麥、玉米LAI 始終大于傳統(tǒng)耕作。總之，在豫西旱作區(qū)干旱發(fā)生頻率高［1］，年季節(jié)降雨分布不均的情況下，采用雙深松覆蓋技術(shù)有利于農(nóng)作物干物質(zhì)積累，減緩后期葉片衰老，延長(zhǎng)葉片功能期，進(jìn)而提高作物產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)一年兩熟制下農(nóng)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

［1］姚宇卿，李俊紅，丁志強(qiáng)，等. 溝播對(duì)冬小麥干物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律及產(chǎn)量的影響［J］. 作物研究，2010，24 (1):19－21.

［2］李俊紅，姚宇卿，丁志強(qiáng)，等. 溝播對(duì)冬小麥群體干物質(zhì)、土壤水分利用效率及土壤溫度的影響［J］. 作物研究，2010，24 (1):16－18.

［3］李俊紅，丁志強(qiáng)，王育紅，等. 播種期對(duì)洛稻998 生長(zhǎng)發(fā)育動(dòng)態(tài)及產(chǎn)量的影響［J］. 作物研究，2008，22 (3):151－153.

［4］李俊紅，丁志強(qiáng)，張少瀾，等. 旱稻新品種洛稻998 產(chǎn)量形成規(guī)律研究［J］. 作物研究，2009，23 (1):13－15.

［5］曾廣偉，林 琪，姜 雯，等. 不同土壤水分條件下施磷量對(duì)小麥干物質(zhì)積累及耗水規(guī)律的影響［J］. 麥類(lèi)作物學(xué)報(bào)，2009，29 (5):849－854.