不同耕作方式對糜子產(chǎn)量及水分利用效率的影響

趙建棟 喬治軍 陳凌 王君杰 王海崗 曹曉寧 田翔 劉思辰 秦慧彬 楊光宗

摘要 [目的]研究不同耕作方式對糜子干物質(zhì)積累量、土壤含水量、水分利用效率以及產(chǎn)量的影響。[方法]采用深耕、傳統(tǒng)耕作、免耕、旋耕4種耕作方式，以晉黍9號為材料，分析不同耕作方式的糜子干物質(zhì)積累量、土壤含水量、水分利用效率以及產(chǎn)量。[結(jié)果]深耕、免耕、旋耕這3種耕作措施的干物質(zhì)積累速度和積累量要明顯高于傳統(tǒng)耕作，且深耕最為明顯；深耕在0～100 cm處的土壤含水量高于其它耕作方式，且土壤貯水量最大，水分利用效率排序依次為深耕>旋耕>免耕>傳統(tǒng)耕作；穗粒重、千粒重和產(chǎn)量都以深耕處理的最大，傳統(tǒng)耕作方式的最小。研究表明在四種耕作方式中，深耕有利于糜子產(chǎn)量和水分利用效率的提高。[結(jié)論]在干旱、半干旱的糜子主產(chǎn)區(qū)，深耕是最有利于糜子生長的耕作方式。

關(guān)鍵詞 耕作方式；糜子；水分利用效率；產(chǎn)量

Effect of Different Tillage Techniques on Yield and Water Use Efficiency in Broomcorn Millet

ZHAO Jian-dong，QIAO Zhi-jun*，CHEN Ling et al （Institute of Crop Germplasm Resources ，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Key Laboratory of Loess Plateau Crop Gene Resources and Germplasm Creation of Ministry of Agriculture ，Shanxi Key Laboratory of Coarse Cereals Germplasm Resources Mining and Genetic Improvement，Taiyuan，Shanxi 030031）

Abstract [Objective]The effects of different tillage techniques on the dry matter accumulation，soil water content，water use efficiency and yield of broomcorn millet were studied.[Method]The test set the following 4 kinds of tillage techniques：deep tillage，traditional tillage and no-tillage and rotary tillage techniques.[Result]The dry matter accumulation rate and accumulated amount of the three cultivation measures were significantly higher than those of the conventional tillage，and the deep tillage was the most obvious.The soil water content of deep tillage at 0-100 cm was higher than that of other tillage techniques.

The water storage of soil was the highest，and the order of water use efficiency was deep tillage >rotary tillage > no-tillage> traditional tillage.Grain weight per spike，1000-grain weight and yield were the highest in deep plowing and the least in traditional tillage.The results showed that deep tillage was beneficial to yield and water use efficiency in four farming techniques.[Conclusion]Deep tillage was beneficial to the growth of broomcorn millet in arid and semiarid area of arid Broomcorn millet.

Key words Tillage techniques；Broomcorn millet；Water use efficiency；Yield

糜子具有耐旱、耐瘠、水分利用效率高等特性，是北方干旱、半干旱區(qū)的重要糧食作物和經(jīng)濟作物[1]，有研究結(jié)果表明，水分是制約旱地作物長勢和產(chǎn)量的主要限制因素，旱地耕作技術(shù)主要通過納雨蓄墑來增加土壤的水分含量，但傳統(tǒng)翻耕的耕作方式不利于土壤水分積累，且使80%以上的土壤水分無效損失加重，頻繁翻耕會導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)破壞，表層土壤裸露，加大犁底層的緊實度，加快土壤水分的流失，不利于耕層土壤聚集水分[2-4]，同時深松耕對雜糧的產(chǎn)量和水分利用效率明顯高于傳統(tǒng)耕作[5]，且作物生長期的耗水量和水分利用效率是決定水分利用的關(guān)鍵指標[6]。因此，探索合理的耕作方式有利于農(nóng)田的可持續(xù)性發(fā)展。近年來，國內(nèi)外研究多側(cè)重于大宗作物的耕作方式，對糜子田的水分利用研究相對較少，通過對深耕、傳統(tǒng)耕作、免耕、旋耕4種耕作方式下糜子土壤水分變化、水分利用效率及產(chǎn)量的比較分析，明確不同耕作方式對糜子的水分利用效率及產(chǎn)量的影響，為糜子主產(chǎn)區(qū)提高水分利用效率提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2015年在山西省忻州市河曲縣社梁鄉(xiāng)井峪溝村進行，該區(qū)域海拔高度為1 086 m，年平均氣溫為8.8 ℃，年降雨量 400 mm左右，無霜期150 d 左右，土壤為砂壤土，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為天然降水，屬于干旱、半干旱區(qū)域，糜子生育期平均氣溫21.73 ℃，該區(qū)域為糜子生產(chǎn)的主產(chǎn)區(qū)。

1.2 試驗材料 供試品種為晉黍9號。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)深耕（37 cm）、傳統(tǒng)耕作（10 cm）、旋耕（12 cm）、免耕4種耕作方式處理。試驗采用隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積60 m2（6 m×10 m）。

1.4 測定方法與采樣考種

1.4.1 干物質(zhì)測定。在各個生育期對每個小區(qū)選取長勢均勻一致的15株，通過烘干法進行干物質(zhì)測定。

1.4.2 土壤水分各項指標的測定。測定采用傳統(tǒng)土鉆取樣方法，在各生育期每個處理按“S”型曲線隨機選取5個點，然后混合，每點取樣深度為10、20、40、60、80、100 cm，用烘干法測定含水量。同時土壤容重采用環(huán)刀法測定。土壤含水量、貯水量、耗水量及水分利用效率的計算方法如下：

土壤含水量=（濕土重-烘干土重）/烘干土重×100%（1）

W=h×a×b×10 /100（2）

式中：W為土壤貯水量（mm），h為土層深度（ cm），a為土壤容重（g/cm3），b為土壤含水量（ 質(zhì)量%） 。

全生育期耗水量Eta（m）=W1-W2+P（3）

式中：W1播前土壤貯水量（mm），W2收獲后土壤貯水量（mm），P生育期有效降水量（mm）。

WUEY[kg/（mm·hm2） ]= Y/ETa（4）

式中：WUEY為水分利用效率，Y 為作物子粒產(chǎn)量（kg/hm2）；ETa為全生育期耗水量。

1.4.3 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素。

成熟后，每個處理中間區(qū)域選取長勢均勻一致的植株20株進行穗粒重和千粒重的考種工作，同時每個處理選取3個1 m2，進行糜子測產(chǎn)。

1.5 數(shù)據(jù)分析 試驗數(shù)據(jù)采用Excel和DPS進行整理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同耕作方式對糜子干物質(zhì)積累量的影響

由圖1可以看出，不同耕作方式處理的干物質(zhì)積累量隨著生育期呈逐漸遞增趨勢，深耕的干物質(zhì)積累量在整個生育期高于其他耕作方式，其次為旋耕、免耕，傳統(tǒng)耕作最低，在8月30日（開花后期）后干物質(zhì)積累迅速增加，深耕和旋耕的干物質(zhì)積累速度明顯高于免耕和傳統(tǒng)耕作，成熟后干物質(zhì)積累量深耕、旋耕、免耕比傳統(tǒng)耕作分別高48.29%、46.45%、6.33%。

2.3 不同耕作方式對糜子水分利用效率的影響

由表1可以看出，從土壤貯水量來看，深耕處理的土壤貯水量最大，傳統(tǒng)耕作方式的最小，深耕較旋耕、免耕、傳統(tǒng)耕作方式分別高3.38%、37.82%、50.39%。全生育期土壤耗水量，傳統(tǒng)耕作方式的土壤耗水量最大為213.23 mm，其次是免耕、旋耕和深耕。水分利用效率則依次為深耕>旋耕>免耕>傳統(tǒng)耕作，深耕較旋耕、免耕、傳統(tǒng)耕作方式分別高53.0%、90.1%、103.8%。

2.4 不同耕作方式對糜子產(chǎn)量的影響

由表2可以看出，穗粒重和千粒重都以深耕處理的最大，傳統(tǒng)耕作方式的最小，深耕較傳統(tǒng)耕作方式的穗粒重和千粒重分別高20.8%和6.8%，較免耕方式的穗粒重和千粒重分別高13.3%和2.3%，較旋耕方式的穗粒重和千粒重分別高6.2%和5.9%，各耕作處理的產(chǎn)量從高到低依次為深耕、旋耕、免耕、傳統(tǒng)耕作，且深耕、旋耕、免耕分別比傳統(tǒng)耕作方式的產(chǎn)量高68.14%、14.16%、和5.31%。

3 結(jié)論與討論

研究表明，耕作方式對土壤水分利用效率影響顯著，深耕能夠有效的改善土壤物理結(jié)構(gòu)，有效緩解土壤緊實，打破犁底層，增加土壤通透性，有效地截獲自然降水，促進降水的滲入，增加土壤的蓄水保墑能力，同時在提高籽粒產(chǎn)量、水分

利用效率、經(jīng)濟效益、節(jié)水、節(jié)本、增產(chǎn)增收效果等方面也具有良好的表現(xiàn)[5，7-16]。該研究認為，與其他耕作方式相比較，

[1] CHAI Y，WAN F S.Industry Development Report in Chinese Minor Grains[M].Beijing：China Agricultural Science and Technology Press，2007.

[2] BLANCO-CANQUI H，LAI R.Soil structure and organic carbon relationships following 10 years of wheat straw managementin no-till[J].Soil and tillage research，2007，95（1/2）：240-254.

[3] SUN G F，CHEN F，XIAO X P，et al.Preliminary study on effects of rotational tillage on soil physical properties and rice yield[J].Transactionsof the chinese society of agricultural engineering，2007，23（12）：109-113.

[4] GOOD L G，SMIKA D E.Chemical fallow for soil and water conservation in the Great Plains[J].Journal of soil and water conservation，1978，17（1）：69-78.