秸稈帶狀覆蓋對旱地冬小麥生長的影響

宋亞麗，楊長剛，柴守璽(.慶陽市農(nóng)業(yè)科學研究院，甘肅 慶陽 745000； .甘肅省農(nóng)業(yè)科學研究院，甘肅 蘭州 70070；.甘肅省干旱生境作物學重點實驗室 甘肅農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，甘肅 蘭州 70070)

秸稈帶狀覆蓋對旱地冬小麥生長的影響

宋亞麗1，楊長剛2，柴守璽3
(1.慶陽市農(nóng)業(yè)科學研究院，甘肅 慶陽 745000； 2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學研究院，甘肅 蘭州 730070；3.甘肅省干旱生境作物學重點實驗室 甘肅農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，甘肅 蘭州 730070)

進行西北半干旱雨養(yǎng)條件下，秸稈帶狀覆蓋對冬小麥生長、產(chǎn)量和土壤水分影響的田間試驗。結果表明，秸稈帶狀覆蓋和地膜覆蓋均可提高冬小麥開花前的土壤含水量，開花后地膜覆蓋的土壤墑情不如秸稈帶狀覆蓋；秸稈帶狀覆蓋冬小麥的株高和葉面積指數(shù)在抽穗前不如地膜覆蓋，但開花后與地膜覆蓋無顯著差異；秸稈帶狀覆蓋使冬小麥增產(chǎn)27.9%，水分利用效率提高20.7%，地膜覆蓋的產(chǎn)量和水分利用效率均與秸稈帶狀覆蓋無顯著差異。秸稈帶狀覆蓋是兼顧高產(chǎn)節(jié)水高效的耕作方式。

旱地冬小麥； 秸稈覆蓋； 農(nóng)藝性狀； 產(chǎn)量

干旱缺水是制約旱地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的瓶頸。降水是北方旱地土壤水分的主要來源，80% 以上的農(nóng)作物生長是靠250～600 mm的天然降水[1]，其中70%～80% 的雨水以地表徑流和無效蒸發(fā)形式損失，導致干旱頻發(fā)，作物生產(chǎn)潛力由于水分的限制衰減了67%～75%，糧食產(chǎn)量低而不穩(wěn)[2]。因此，將有限的降水攔截蓄積，減少地表徑流和蒸發(fā)散失，增加土壤的蓄水保墑作用對旱地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義[3- 4]。通過改良栽培措施實現(xiàn)作物高產(chǎn)，是亟待解決的問題[5]。覆蓋技術具有保蓄雨水、保護土壤結構、減少養(yǎng)分損耗、調節(jié)土溫、抑制雜草生長、增加產(chǎn)量和提高水分利用效率等多方面的綜合作用[6- 7]，有利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。目前，我國廣泛應用的覆蓋方式主要是地膜覆蓋和秸稈覆蓋。大量研究表明，地膜覆蓋具有增溫、保水和增產(chǎn)早熟作用[1]，但普通地膜的抗分解特性使其殘留于土壤中難以降解，造成所謂的“白色污染”[8]，嚴重影響作物根系的生長發(fā)育和水肥的運移，致使農(nóng)作物減產(chǎn)[9]，尤其在水肥不能充分保證的旱地上長期地膜覆蓋會導致地力的嚴重耗竭[10]。秸稈覆蓋在改善土壤物理條件、培肥地力、蓄水保墑和增加作物產(chǎn)量方面，已被大量研究和生產(chǎn)實踐所證明[4,11]，是解決我國北方旱農(nóng)地區(qū)“旱”與“薄”的有效途徑之一[12]，但陳素英等[13]研究認為，秸稈覆蓋對作物出苗率具有抑制作用，造成冬小麥穗數(shù)降低，導致產(chǎn)量下降。

秸稈帶狀覆蓋是甘肅農(nóng)業(yè)大學提出的一種局部覆蓋的作物種植新技術，克服傳統(tǒng)全地面覆蓋降低地溫的缺點，冬小麥較露地增產(chǎn)30% 以上[14]。但現(xiàn)有研究多集中于秸稈帶狀覆蓋對土壤水分和溫度的影響，而對于小麥群體結構的研究尚缺乏，本研究以露地種植為對照，并對比地膜覆蓋，分析秸稈帶狀覆蓋對冬小麥地上部生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的影響，為實現(xiàn)冬小麥節(jié)水高產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1材料

試驗于2014年9月至2015年7月在甘肅省通渭縣常河鎮(zhèn)甘肅農(nóng)業(yè)大學試驗基地進行。該地海拔1 590 m，年日照時數(shù)2 100～2 430 h，年均氣溫7.4 ℃，無霜期120～170 d，年蒸發(fā)量>1 350 mm，年降水量390.7 mm，為黃土高原典型雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)典型代表區(qū)。試驗點土壤為黃綿土，試驗年度小麥生育期總降水量345.8 mm，5 mm 以上的有效降水為319.9 mm。

供試小麥品種為甘肅農(nóng)科院選育的高產(chǎn)優(yōu)質新品種蘭天26號。地膜采用高強度地膜，幅寬120 cm、厚度0.008 mm。

1.2處理設計

試驗共設3個處理：秸稈帶狀覆蓋(SM)；地膜覆蓋(PM)；以露地條播為對照(CK)。小區(qū)面積45 m2(5 m×9 m)，隨機區(qū)組排列，重復3次。 SM處理，秸稈覆蓋帶與種植帶共60 cm，播種時預留覆蓋帶，寬度30 cm，于冬小麥3葉期將玉米秸稈整稈放置于預留覆蓋帶，種植帶條播3行，行距15 cm。PM處理，平作，地膜全地面覆蓋，膜面覆土1 cm，穴播，穴距12 cm，行距20 cm。對照，平作，開溝條播，行距20 cm。

地膜覆蓋時間為2014年9月26日，秸稈覆蓋量為風干重9 000 kg·hm-2。播種期為2014年10月1日。各處理播種量和施肥量相同，每小區(qū)種25行，播量均為270 kg·hm-2，基肥用量為純N 150 kg·hm-2，P2O5120 kg·hm-2，生育期不再追肥，在灌漿前期進行1次“一噴三防”作業(yè)。

1.3測定項目及方法

1.3.1 土壤水分及相關指標

在冬小麥各主要生育時期采用烘干法測定0～200 cm 土層的土壤含水量，分0～20、20～40、40～60、60～90、90～120、120～150、150～180 和180～200 cm 共8個土層分別取土樣，各處理取樣位置均位于種植行間。計算土壤水分利用效率。

1.3.2 各生育時期小麥莖數(shù)、株高和葉面積

分別于冬小麥各生育時期，調查小麥1 m 樣段的小麥莖數(shù)。每小區(qū)隨機選取10株，測定小麥株高，并將其全部綠色葉片摘下稱重，稱取全部葉片的1/5，通過長寬系數(shù)法，用比重法計算葉面積，計算葉面積指數(shù)。

1.3.3 小麥產(chǎn)量及其構成因素

小麥成熟前1周，從每小區(qū)中選3點測定單位面積穗數(shù)；小麥成熟后按小區(qū)收獲，脫粒后曬干稱重，折算成籽粒含水量為12.5% 的產(chǎn)量。在每個小區(qū)隨機取20株帶回室內(nèi)按國標方法測定每穗粒數(shù)、千粒重。

1.4數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)處理和差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1對0～200cm土壤水分的影響

由圖1可知，在冬小麥拔節(jié)前，SM和PM處理0～200 cm土壤含水量均高于對照，差異達到顯著水平，2個覆蓋處理間無顯著差異；在返青期和拔節(jié)期，SM處理的土壤含水量分別較對照高1.2 和1.0百分點(不同處理間含水量差值，下同)，PM處理分別較對照高1.4 和1.1百分點。隨著生育進程推進，植株蒸騰作用增強，開花后PM處理的土壤含水量顯著低于對照，SM處理與對照間無顯著差異；在開花期、灌漿期和成熟期，SM處理土壤含水量分別較PM處理高0.8、0.6 和0.7百分點?？梢姡斩拵罡采w和地膜覆蓋均能改善冬小麥生長前期的土壤墑情，地膜覆蓋在小麥開花后表現(xiàn)出明顯的降墑效應，秸稈帶狀覆蓋的土壤墑情則與露地無明顯差異，有利于小麥開花后干物質轉運。

SD為播種期；RV為返青期；JT為拔節(jié)期；FL為開花期；GF為灌漿期；MT為成熟期。同生育期無相同小寫字母表示組間差異達顯著水平(P<5%)圖1 各處理小麥不同生育期0～200 cm的土壤含水量

2.2對麥田耗水量和水分利用效率的影響

由表1可見，SM和PM處理均有利于冬小麥土壤的貯水，0～200 cm土壤貯水量分別較對照增加24.4和46.5 mm；PM處理的土壤貯水消耗量高于SM處理，差異達到顯著水平；SM和PM處理的總耗水量分別較對照增加6.0%和11.5%。SM和PM處理的水分利用效率顯著高于對照，增幅分別為20.7%和18.5%，2個覆蓋處理間無顯著差異。

可見，秸稈帶狀覆蓋和地膜覆蓋均可提高小麥水分利用效率，但秸稈帶狀覆蓋的農(nóng)田耗水量顯著低于地膜覆蓋。

表1 各處理麥田總耗水量及其分配情況

注：同列無相同小寫字母表示組間差異達顯著水平(P<5%)。表2～5同。

2.3對冬小麥生長的影響

2.3.1 群體變化

由表2可見，各處理冬小麥基本苗數(shù)無明顯差異。從出苗到越冬期，小麥群體明顯增加，以PM處理的莖數(shù)最多，分別比SM處理和對照增加15.5%和23.3%。在拔節(jié)期，群體數(shù)量達到最大。在開花期和灌漿期，2個覆蓋處理分別平均較對照增加12.7% 和19.0%，覆蓋處理間無顯著差異。

表2 小麥不同生育時期各處理的群體生長表現(xiàn)

在越冬期，地膜覆蓋的莖數(shù)比秸稈帶狀覆蓋多173.5萬·hm-2，在返青期僅略多62.7萬·hm-2，可見，秸稈帶狀覆蓋小麥分蘗的越冬率高于地膜覆蓋，小麥生長中后期，覆蓋處理的莖數(shù)無明顯差異。

2.3.2 株高

表3表明，處理間小麥各生育時期的株高均存在顯著差異，越冬期覆蓋處理的株高顯著高于對照，2個覆蓋處理間無顯著差異。返青至抽穗期，PM處理顯著高于SM處理，SM處理與對照無顯著差異；抽穗期各處理間株高的極差最大，PM處理的株高比對照增加12.1 cm；開花和成熟期，覆蓋處理的株高顯著高于對照，SM和PM處理分別較對照增加9.7和10.9 cm。開花前地膜覆蓋對冬小麥株高的增加最為有利，抽穗至成熟期，秸稈帶狀覆蓋的株高增幅最大，成熟期2個覆蓋處理的株高無明顯差異。

表3 小麥不同生育時期各處理的株高表現(xiàn)

2.3.3 葉面積指數(shù)

葉面積指數(shù)是反映作物群體光合能力的重要指標。各處理小麥葉面積指數(shù)在不同生育時期均存在顯著差異。表4表明，拔節(jié)期和抽穗期均表現(xiàn)為PM處理>SM處理>對照；在開花期，2個覆蓋處理間無顯著差異，但顯著高于對照；灌漿期表現(xiàn)為SM處理>對照>PM處理。

表4 小麥不同生育時期各處理的葉面積指數(shù)表現(xiàn)

開花前地膜覆蓋小麥植株發(fā)育較好，葉面積指數(shù)最高。開花后地膜覆蓋小麥植株的葉片開始衰老，秸稈帶狀覆蓋小麥葉片的功能期較長；在灌漿期，地膜覆蓋單株葉面積明顯下降，葉面積指數(shù)顯著低于秸稈帶狀覆蓋。

2.4產(chǎn)量和主要農(nóng)藝指標

從表5可見，SM和PM處理的產(chǎn)量分別較對照增加27.9% 和32.1%，2個覆蓋處理間無顯著差異。比較構成產(chǎn)量的3個要素，SM處理的穗數(shù)和千粒重分別較對照增加16.1% 和9.3%，PM處理分別較對照增加25.4% 和6.3%，各處理間的每穗粒數(shù)無顯著差異。

表5 各處理小麥產(chǎn)量及主要農(nóng)藝指標的表現(xiàn)

單株生物量能直觀反映作物營養(yǎng)生長狀況，SM和PM處理的單株生物量均高于對照，差異達到顯著水平，平均增幅為21.7%，2個覆蓋處理間無顯著差異。收獲指數(shù)是反映營養(yǎng)器官干物質轉化為籽粒的生產(chǎn)效率的指標，PM處理的收獲指數(shù)顯著低于對照，SM處理與對照無顯著差異，可見地膜覆蓋小麥籽粒的生產(chǎn)效率明顯低于秸稈帶狀覆蓋。

3 小結與討論

土壤水分狀況是作物根系生長的關鍵因素，對作物生長發(fā)育和產(chǎn)量具有決定性作用[15]。提高自然降水的利用效率，使作物充分利用環(huán)境水和最大限度地節(jié)約本身用水，是實現(xiàn)作物高效用水的基本途徑[16]。本試驗中，秸稈帶狀覆蓋小麥各生育時期的土壤含水量均處于較高水平，特別在開花后顯著高于地膜覆蓋。覆蓋處理均可顯著提高冬小麥水分利用效率，但地膜覆蓋的高產(chǎn)建立在高耗水的基礎上，不利于下茬作物的生產(chǎn)。

不同栽培方式土壤水熱狀況不同，進而影響作物的生長發(fā)育。春季風大，土壤水分散失快，覆蓋處理的保墑效果明顯，土壤含水量顯著高于露地。 陳玉章等[17]在定西的試驗結果表明，秸稈帶狀覆蓋下冬麥拔節(jié)后0～25 cm土層溫度比露地低1.8～2.7 ℃。本試驗條件下，返青至拔節(jié)期，地膜覆蓋小麥植株生長明顯好于秸稈帶狀覆蓋和露地，但地膜小麥由于生長旺盛，土壤水分的消耗最大，從孕穗期開始，秸稈帶狀覆蓋小麥的株高和分蘗數(shù)與地膜覆蓋相近。葉片是作物重要的光合器官，由于秸稈帶狀覆蓋的降溫效應，冬小麥生長后期的葉面積系數(shù)明顯大于地膜覆蓋，葉片的衰老速度慢、功能期長；同時秸稈帶狀覆蓋是一種“種的地方不覆，覆的地方不種”的種植模式，形成“稀中有密、密中有稀”的田間小環(huán)境冠層結構，透光性好，使小麥群體受光均勻，有利于小麥籽粒灌漿。本試驗中2個覆蓋處理間產(chǎn)量無顯著差異，但秸稈帶狀覆蓋的收獲指數(shù)顯著高于地膜覆蓋，可見，秸稈帶狀覆蓋可提高作物蒸騰/蒸發(fā)比例，將有限降水用于籽粒生產(chǎn)。

地膜種植帶來的污染問題不容忽視，同時購買地膜、覆膜以及掏苗等費用的產(chǎn)生，降低了地膜小麥的種植效益[18]，秸稈帶狀覆蓋技術通過合理使用秸稈資源，解決了秸稈焚燒所帶來的環(huán)境污染和資源浪費的問題，運用該項技術省時省力，且可結合旋耕將玉米秸稈還田，用以培肥土壤，有利于旱作農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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(責任編輯：張才德)

S512

：A

：0528- 9017(2017)09- 1519- 04

2017- 06- 29

宋亞麗(1990—)，女，甘肅慶陽人，助理農(nóng)藝師，碩士，從事作物栽培與生理生態(tài)研究工作，E- mail: SAL219600@163.com。

文獻著錄格式：宋亞麗，楊長剛，柴守璽. 秸稈帶狀覆蓋對旱地冬小麥生長的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)科學，2017，58(9)：1519- 1522.

10.16178/j.issn.0528- 9017.20170907