覆蓋模式對(duì)不同類(lèi)型旱地冬小麥土壤水溫特征、籽粒品質(zhì)和產(chǎn)量的影響

張禮軍，魯清林，汪恒興，張文濤， 周 剛，白玉龍，張耀輝

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 小麥研究所，蘭州 730070；2. 天水市農(nóng)業(yè)學(xué)校，甘肅清水 741400； 3. 天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，甘肅天水 741001)

小麥(TriticumaestivumL.)是中國(guó)第三大糧食作物。甘肅冬小麥常年種植面積67 萬(wàn)hm2，90%分布在黃土高原旱地，該區(qū)域山、川、塬交錯(cuò)分布，降水少且分布不均，小麥生產(chǎn)最主要的制約因素是季節(jié)性水分虧缺[1]。近年來(lái)，以覆蓋(秸稈和地膜)為主的保護(hù)性耕作技術(shù)有效改變土壤水熱環(huán)境，大幅度提高小麥籽粒產(chǎn)量，在西北旱地冬小麥種植區(qū)得到有效推廣[2-3]。覆蓋主要包括地膜覆蓋和秸稈覆蓋。大量的研究表明，一方面地膜覆蓋抑蒸保墑，增加冬季積溫，改變作物用水結(jié)構(gòu)，提高越冬成活率和水分利用效率，可使旱作區(qū)小麥增產(chǎn)30%以上；另一方面因殘膜難于回收和碳排放增加，地膜覆蓋也造成了嚴(yán)重的白色污染和土壤退化[4-10]。秸稈覆蓋是一種更為綠色、可持續(xù)的覆蓋模式。在中國(guó)西北地區(qū)，秸稈覆蓋表現(xiàn)出“高溫時(shí)降溫、低溫時(shí)增溫”的效應(yīng)，能緩沖土壤溫度的變化，為作物生長(zhǎng)創(chuàng)造良好環(huán)境[11]。但在氣候寒冷的北方，秸稈覆蓋的降溫效應(yīng)會(huì)造成小麥生育期內(nèi)積溫不足，導(dǎo)致前期出苗差，后期貪青晚熟，以致減產(chǎn)[12]。比較而言，秸稈帶狀覆蓋技術(shù)是一種利用玉米整秸稈進(jìn)行局部覆蓋的新型旱地覆蓋技術(shù)，其增產(chǎn)幅度接近地膜覆蓋，在西北旱地農(nóng)業(yè)區(qū)推廣更具優(yōu)越性[13]。但秸稈帶狀覆蓋的應(yīng)用尚處于探索階段，大多數(shù)研究多集中在降水量400 mm左右的黃土高原半干旱易旱區(qū)，而對(duì)其他區(qū)域的適應(yīng)性及其水溫調(diào)節(jié)機(jī)制研究較少。

21世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)小麥總產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了“十四”連增，單產(chǎn)也從2001年的3 806 kg·hm-2提高到2017年5 481 kg·hm-2，大大高于國(guó)際同期平均的3 531 kg·hm-2[14]。然而，中國(guó)小麥品質(zhì)不能滿足市場(chǎng)加工要求，結(jié)構(gòu)性短缺問(wèn)題依然嚴(yán)重，品質(zhì)改良是當(dāng)前小麥生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。盡管干旱頻發(fā)，但是甘肅冬小麥種植區(qū)光熱資源充足，土壤污染相對(duì)較輕，在優(yōu)質(zhì)小麥生產(chǎn)方面有巨大潛力。因此，如何通過(guò)品種改良和技術(shù)創(chuàng)新來(lái)調(diào)優(yōu)小麥品質(zhì)，已成為西北旱農(nóng)區(qū)當(dāng)前亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。小麥品質(zhì)受基因型、環(huán)境和種植實(shí)踐等多種因素影響[15-18]。研究表明，沉降值、面筋指數(shù)、面團(tuán)流變學(xué)特性等品質(zhì)指標(biāo)主要受基因型影響，而蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、千粒質(zhì)量、降落數(shù)值等對(duì)種植實(shí)踐和環(huán)境變化較為敏感[17,19]。覆蓋(秸稈、塑料膜等)對(duì)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境中水、肥、氣、熱的改善已經(jīng)被大量研究所證實(shí)[4-6]，但對(duì)小麥籽粒品質(zhì)的影響報(bào)道相對(duì)較少，僅有的結(jié)論也因地域環(huán)境、土壤質(zhì)地、土壤肥力等條件的不同而發(fā)生變化[20-21]。為此，本試驗(yàn)選擇不同的覆蓋模式和品種，在典型的甘肅旱地雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)設(shè)計(jì)大田試驗(yàn)，系統(tǒng)研究覆蓋模式對(duì)不同類(lèi)型品種旱地麥田水溫特征、籽粒品質(zhì)和產(chǎn)量的影響，為甘肅乃至西北旱地雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)小麥優(yōu)質(zhì)穩(wěn)產(chǎn)栽培提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

在甘肅省清水縣溫溝村的旱塬地進(jìn)行試驗(yàn)，該區(qū)地理坐標(biāo)34°73′ N、106°20′E，海拔1 438 m，為典型的西北黃土高原半干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。過(guò)去22 a平均降水為547.38 mm (1994-2015)，其中54%的降水發(fā)生在7-9月。土壤類(lèi)型為黃綿土，耕層土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.224%，可溶性氮為0.089 g·kg-1，有效磷12.20 mg·kg-1，速效鉀122.54 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用雙因素裂區(qū)設(shè)計(jì)試驗(yàn)。主區(qū)為種植模式，分別為常規(guī)耕作(露地翻耕不覆蓋，CT)、全膜覆土穴播(PM)和玉米秸稈帶狀覆蓋(SM)。CT為西北旱地冬小麥種植的常規(guī)模式(即對(duì)照模式)：小麥?zhǔn)斋@時(shí)留茬10～15 cm，其余秸稈隨籽粒帶走，7月中旬用鏵式犁深耕20 cm， 10月上旬耙耱后播種，平作，條播，行距20 cm，播量600萬(wàn)株·hm-2。PM為全膜覆土穴播，其技術(shù)要點(diǎn)是在前茬小麥?zhǔn)斋@后，秸稈帶走并進(jìn)行翻耕，種植前覆蓋地膜，并在膜上覆蓋1 cm厚度的干土，穴播，行距20 cm，穴距12 cm，每穴10～12粒，播量約450萬(wàn)株·hm-2；該模式因其增產(chǎn)潛力高，并且克服了其他地膜覆蓋的缺點(diǎn)，近年來(lái)在甘肅省旱地冬麥區(qū)得到大面積推廣。SM為玉米秸稈帶狀覆蓋，分秸稈覆蓋帶和種植帶，兩帶共60 cm，相間排列。秸稈覆蓋帶采用玉米整稈覆蓋，覆蓋 9 000 kg·hm-2，覆蓋時(shí)秸稈覆蓋帶與播種帶的兩個(gè)邊行各留2～5 cm左右間距，以防止秸稈壓苗。每個(gè)播種帶平作穴播3行小麥，總寬度約27 cm，相應(yīng)預(yù)留覆蓋帶寬度約33 cm，穴距12 cm，每穴12粒，播量約500萬(wàn)株·hm-2。副區(qū)為小麥品種，分別為‘中麥175’(ZM175)、‘蘭天26號(hào)’(LT26)和‘天選50號(hào)’(TX50)?！宣?75’早熟，半矮桿，抗旱、穩(wěn)產(chǎn)，適合在地膜上種植，中弱筋；‘蘭天26號(hào)’中早熟，中稈，大穗，豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、適應(yīng)性好，中筋；‘天選50號(hào)’熟性較晚，高桿，大穗，強(qiáng)筋。試驗(yàn)3次重復(fù)，小區(qū)面積40 m2，試驗(yàn)地前茬為小麥，每處理施入等量的N 150 kg·hm-2、P2O5120 kg·hm-2。在翻耕前全做基肥一次性施入。其他管理均參考當(dāng)?shù)卦耘鄬?shí)踐。試驗(yàn)于2016-10-11播種，2017-07-01收獲，地膜覆蓋較露地推遲1周播種。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 水分和溫度 土壤水分的測(cè)定采用烘干法，于拔節(jié)、灌漿、收獲3個(gè)時(shí)期分0～10 cm、 10～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm、80～100 cm、100～120 cm、120～140 cm、140～160 cm、160～200 cm 10層用土鉆取土樣測(cè)定。土壤含水量=(土壤鮮質(zhì)量-土壤干質(zhì)量)/土壤干質(zhì)量×100%。土壤溫度測(cè)定采用地溫計(jì)。拔節(jié)前將地溫計(jì)埋入各小區(qū)中間小麥行，于拔節(jié)、灌漿、收獲3個(gè)時(shí)期按照5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、25 cm 5個(gè)層次在固定的地方讀取地溫。測(cè)定日選擇干燥晴天，從8:00開(kāi)始到18:00， 每2 h讀數(shù)1次，日均溫取6次的算術(shù)平均值。

1.3.2 產(chǎn)量和品質(zhì) 收獲時(shí)從小區(qū)中部抽取20株，考種，計(jì)算穗粒數(shù)。同時(shí)，通過(guò)測(cè)量100 cm×60 cm樣方中穗數(shù)來(lái)確定單位面積有效成穗。小麥?zhǔn)斋@后，各小區(qū)實(shí)收統(tǒng)計(jì)籽粒產(chǎn)量，在籽粒風(fēng)干存放1個(gè)月后，每小區(qū)取樣3 kg進(jìn)行品質(zhì)分析。籽粒收獲后，用常規(guī)計(jì)數(shù)法計(jì)算千粒質(zhì)量。品質(zhì)測(cè)定由新疆農(nóng)墾科學(xué)院作物研究所谷物品質(zhì)與遺傳改良兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室委托完成。籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定參照AACC 39-11方法[22]，采用丹麥FOSS公司1241型近紅外谷物成分分析儀檢測(cè)；粉質(zhì)參數(shù)的測(cè)定參照GB/T14614-2006方法[23]，采用德國(guó)BRABENDER公司810110電子型粉質(zhì)儀檢測(cè)；拉伸參數(shù)的測(cè)定參照GB/T14615-2006方法[24]，采用德國(guó)BRABENDER公司860033.002電子型拉伸儀檢測(cè)；淀粉糊化粘度的測(cè)定參照AACC 76-21方法[22]，采用澳大利亞NEWPORT SCIENTIFIC公司RVA- TecMaster快速粘度測(cè)試儀檢測(cè)；干、濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及面筋指數(shù)的測(cè)定參照GB/T14608-1993方法[25]，采用瑞典PERTEN公司2200型面筋數(shù)量/質(zhì)量測(cè)定系統(tǒng)檢測(cè)；沉降值的測(cè)定參照AACC 56-61A方法[22]，采用中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)BAU-I型沉淀值測(cè)定儀檢測(cè)；降落數(shù)值的測(cè)定參照GB/T10361-2008方法[26]，采用瑞典PERTEN公司生產(chǎn)的1500真菌型降落數(shù)值儀檢測(cè)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用二因素裂區(qū)設(shè)計(jì)方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。用SPSS Statistics 22.0進(jìn)行方差分析，用Excel 2016作圖，用LSD法進(jìn)行處理間多重比較(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 覆蓋模式對(duì)不同類(lèi)型品種籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成要素的影響

由表1可知，全膜覆土穴播(PM)顯著提高了旱地冬小麥籽粒產(chǎn)量，比常規(guī)耕作(CT)平均增產(chǎn)9.36%(P<0.05)。玉米秸稈帶狀覆蓋(SM)籽粒產(chǎn)量略高于CT，但差異不顯著(P≥0.05)。PM處理對(duì)籽粒產(chǎn)量的影響因品種類(lèi)型的不同而存在差異，在PM處理?xiàng)l件下‘蘭天26號(hào)’‘中麥175’‘天選50號(hào)’產(chǎn)量分別為7 023.2、6 572.3、 5 147.3 kg·hm-2，比CT處理?xiàng)l件下相應(yīng)的品種分別增產(chǎn)6.83%、12.90%、8.53%。顯而易見(jiàn)，增幅最大的品種是ZM175，說(shuō)明比較其他兩個(gè)品種，ZM175在地膜上種植有更高的增產(chǎn)潛力。籽粒產(chǎn)量在品種間差異顯著(P<0.05)，依次為L(zhǎng)T26>ZM175>TX50。在所有處理中，PM+LT26處理組合產(chǎn)量最高，比最低的CT+TX50組合提高48.09%。覆蓋模式對(duì)千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)、有效穗數(shù)均有顯著影響(P<0.05)。

表1 不同覆蓋模式條件下不同小麥品種籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成要素Table 1 Grain yield and yield-related traits of winter wheat under different mulch methods

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示各處理差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: Values marked with different letters in the column were significantly different (P<0.05)，the same below.

PM顯著提高了穗粒數(shù)，相反降低了有效穗數(shù)和千粒質(zhì)量。比較CT，PM穗粒數(shù)提高22.45%，有效穗數(shù)和千粒質(zhì)量分別降低11.92%和 4.07%。千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)、有效穗數(shù)在品種間差異顯著(P<0.05)。ZM175有效穗數(shù)最高，穗粒數(shù)最低；LT26千粒質(zhì)量最高，穗粒數(shù)和有效穗數(shù)較高；TX50穗粒數(shù)最高，有效穗數(shù)和千粒質(zhì)量 最低。

2.2 覆蓋模式對(duì)不同類(lèi)型品種旱地麥田水溫特征的影響

從表2可以看出，覆蓋(PM和SM)顯著降低了灌漿期0～25 cm土壤溫度(P<0.05)。PM、SM處理灌漿期土壤溫度分別為17.6 ℃和 17.4 ℃，比CT低1.3 ℃和1.5 ℃。0～25 cm土壤溫度在品種間差異顯著(P<0.05)。比較ZM175，TX50顯著降低了各個(gè)時(shí)期土壤溫度，拔節(jié)期、灌漿期、收獲期分別降低1.5 ℃、2.5 ℃、 1.8 ℃，降幅最大的時(shí)期是灌漿期。覆蓋對(duì)土壤溫度的影響因土層深度的不同而不同，覆蓋降低了10 cm、15 cm、20 cm各土層土壤溫度，而對(duì) 5 cm和25 cm土層影響不顯著。SM處理10 cm、15 cm、20 cm土層土壤溫度分別為18.8 ℃、15.2 ℃、14.7 ℃，比相應(yīng)的CT處理分別降低 1.9 ℃、0.9 ℃、 1.2 ℃；PM處理10 cm和20 cm土層土壤溫度分別為17.6 ℃和15.7 ℃，比CT處理降低3.1 ℃和0.2 ℃，降幅最大的是10 cm土層。

表2 不同生育時(shí)期和土層溫度差異Table 2 Temporal and spatial difference of soil temperature ℃

注：BS.拔節(jié)期；FS.灌漿期；HS.收獲期。下同。

Note: BS.Booting stage; FS.Filling stage; HS.Harvesting stage. The same below.

由表3可知，覆蓋(PM和SM)顯著增加了 0～200 cm土壤含水量(P<0.05)。PM處理拔節(jié)期和成熟期土壤含水量為12.64%和11.96%，比CT分別提高4.20%和3.28%；SM處理拔節(jié)期、灌漿期、成熟期土壤含水量分別為12.88%、 10.07%、12.06%，比CT高6.18%、12.77%、 4.15%。就不同土層而言，覆蓋(PM和SM)提高0～120 cm土壤含水量，而對(duì)120～200 cm土壤含水量影響不顯著。PM和SM處理0～120 cm土壤含水量分別為11.12%和11.60%，比CT高5.20%和9.75%。品種對(duì)土壤含水量的影響因種植模式、生育時(shí)期的不同而存在差異。對(duì)常規(guī)耕作處理(CT)，TX50和ZM175拔節(jié)期土壤含水量顯著低于LT26，灌漿期LT26顯著高于TX50，成熟期土壤水分在品種間無(wú)顯著差異。對(duì)于覆蓋處理(PM和SM)，所有生育時(shí)期土壤含水量在品種間均無(wú)顯著差異(P≥0.05)。

表3 不同生育時(shí)期和土層水分差異Table 3 Temporal and spatial difference of soil water content %

2.3 覆蓋模式對(duì)不同類(lèi)型品種籽粒品質(zhì)的影響

2.3.1 蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、沉淀值、降落數(shù)值和面筋特性 覆蓋模式(PM和SM)對(duì)籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、降落數(shù)值、濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有顯著影響(P<0.05，圖1)，而對(duì)沉淀值、干面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)、面筋指數(shù)影響不顯著(P≥0.05)。PM顯著增加了面粉的降落數(shù)值，SM顯著降低了籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)。比較CT，PM降落數(shù)值增加4.13%，SM籽粒蛋白質(zhì)和濕面筋分別降低2.52%和6.07%。蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、降落數(shù)值、沉淀值、濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)、面筋指數(shù)在品種間差異顯著。在3種種植模式下，籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和沉淀值均表現(xiàn)為T(mén)X50>LT26>ZM175，蛋白質(zhì)最高的TX50比最低的ZM175高 12.42%，沉淀值高100.00%。降落數(shù)值LT26>TX50>ZM175，LT26和TX50顯著高于ZM175。濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)LT26>ZM175>TX50，LT26顯著高于ZM175和TX50。面筋指數(shù)TX50>ZM175>LT26，TX50顯著高于ZM175和LT26，其中TX50面筋指數(shù)為88.5%，比LT26和ZM175分別高65.61%和68.76%。

2.3.2 淀粉糊化特性 覆蓋模式對(duì)峰值粘度、低谷粘度、最終粘度有顯著影響(P<0.05)，而對(duì)稀懈值、反彈值、峰值時(shí)間效應(yīng)不顯著(P≥0.05，圖2)。比較CT，SM處理顯著提高了淀粉的糊化粘度，其中峰值粘度、低谷粘度、最終粘度分別提高1.93%、3.86%、2.46%。PM淀粉糊化粘度與CT無(wú)顯著差異。峰值粘度、低谷粘度、最終粘度、稀懈值、反彈值、峰值時(shí)間均在品種間存在顯著差異。峰值粘度、稀懈值、反彈值依次為ZM175>TX50>LT26，低谷粘度為L(zhǎng)T26>ZM175>TX50，最終粘度為ZM175>LT26>TX50，峰值時(shí)間為L(zhǎng)T26>TX50>ZM175。

2.3.3 流變學(xué)特性 由表4可知，覆蓋模式(PM和SM)對(duì)旱地冬小麥面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間和粉質(zhì)評(píng)價(jià)值有顯著影響(P<0.05)，而對(duì)面團(tuán)吸水率、形成時(shí)間、拉伸曲線面積、拉伸阻力、拉伸度、拉伸比例等指標(biāo)無(wú)顯著影響(P≥0.05)。PM面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間和粉質(zhì)評(píng)價(jià)值顯著高于SM，而與CT差異不顯著。比較SM，PM面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間和粉質(zhì)評(píng)價(jià)值分別提高16.13%和8.33%。面團(tuán)吸水率、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、粉質(zhì)評(píng)價(jià)值、拉伸曲線面積、拉伸阻力、拉伸度、拉伸比值在品種間均存在極顯著差異(P<0.01)。強(qiáng)筋型品種TX50所有流變學(xué)參數(shù)均顯著高于LT26和ZM175，LT26面團(tuán)形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、粉質(zhì)評(píng)價(jià)值、延伸度顯著高于ZM175，拉伸阻力顯著低于ZM175，吸水率、拉伸曲線面積、拉伸比例與ZM175差異不顯著。

同一種植模式下小寫(xiě)字母不同者表明品種間差異顯著(P<0.05)。下同。

The different small letters marked above the histograms under the same tillage model represent the significant difference among the cultivars (P<0.05). The same below.

圖1 不同覆蓋模式條件下不同品種小麥籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、沉降值、面筋和降落數(shù)值
Fig.1 Grain protein mass fraction,SDS sedimentation value,glutens and fallingnumber of various cultivars under different mulch methods

圖2 不同覆蓋模式下不同小麥品種淀粉糊化特性Fig.2 Starch viscosity of various cultivars under different mulch methods

處理Treatment吸水率/%Water absorption形成時(shí)間/minDevelopment time穩(wěn)定時(shí)間/minStable time粉質(zhì)評(píng)價(jià)值Farograph evaluation value拉伸曲線面積/cm2Extensograph area under curve拉伸阻力/BUExtensograph resistence延伸度/mmExtensibility拉伸比例Extensograph ratioCTZM17557.1 b1.9 c1.4 c25 d24 b108 b154 b0.7 bLT2662.7 a3.0 b2.2 b44 c22 b92 c158 b0.6 bTX5062.3 a5.1 a6.5 a82 a60 a175 a178 a1.0 aPMZM17557.1 b2.0 c1.4 c26 d22 b106 bc146 b0.7 bLT2662.0 a2.9 b2.2 b43 c22 b94 bc154 b0.6 bTX5063.1 a5.3 a7.1 a88 a62 a185 a178 a1.1 aSMZM17556.4 b2.0 c1.4 c26 d21 b104 bc140 c0.7 bLT2662.1 a2.8 b2.2 b43 c24 b94 bc159 b0.6 bTX5062.6 a4.9 a5.7 a74 b64 a177 a185 a1.0 a覆蓋模式 Mulch methodCT60.7 a3.3 a3.4 ab50 ab35 a125 a164 a0.8 aPM60.8 a3.4 a3.6 a52 a36 a128 a159 a0.8 aSM60.4 a3.2 a3.1 b48 b36 a125 a161 a0.8 a品種 CultivarZM17556.9 b2.0 c1.4 c26 c23 b106 b147 c0.7 bLT2662.3 a2.9 b2.2 b43 b23 b93 c157 b0.6 bTX5062.7 a5.1 a6.4 a81 a62 a179 a181 a1.0 a

3 結(jié)論與討論

本研究表明，全膜覆土穴播(PM)灌漿期0～25 cm土壤溫度比常規(guī)耕作降低1.3 ℃，0～120 cm土壤含水量提高5.20%，籽粒產(chǎn)量增加 9.36%，產(chǎn)量增加的主要原因是穗粒數(shù)的顯著增加，這些結(jié)論與Li等[27]和He等[9]的研究結(jié)果有相似之處。本研究也表明，玉米秸稈帶狀覆蓋 0～25 cm土壤溫度比常規(guī)耕作(CT)低1.5 ℃， 0～120 cm土壤含水量提高9.75%，籽粒產(chǎn)量略高于常規(guī)耕作，但無(wú)顯著差異，原因是產(chǎn)量三要素?zé)o顯著差異。王芳等[28]和李瑞等[29]在甘肅通渭進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果則表明，覆蓋顯著增加旱地冬小麥籽粒產(chǎn)量，秸稈帶狀覆蓋增產(chǎn)的主要原因一是冬季的增溫有利于小麥安全越冬，增加有效穗數(shù)；二是灌漿期的降溫延長(zhǎng)了灌漿持續(xù)的時(shí)間，更有利于籽粒增重。本試驗(yàn)所在地海拔1 438 mm，年平均氣溫8.9 ℃，年均降水量547.38 mm，而通渭試驗(yàn)點(diǎn)海拔1 590 m，平均溫度6.6 ℃，年降水量390.7 mm，盡管均屬黃土高原旱地雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，但氣象因子存在顯著差異，這可能是造成試驗(yàn)結(jié)果差異的主要原因。同時(shí)，生育期相對(duì)較高的降水量也為常規(guī)耕作條件下分蘗成穗和后期灌漿提供了水分保障，這也是本試驗(yàn)中全膜覆土穴播增產(chǎn)幅度大大低于其他研究的主要原因[5，8]。同樣在地膜覆蓋條件下， ‘中麥175’比‘蘭天26號(hào)’和 ‘天選50號(hào)’有更高的增產(chǎn)幅度。本試驗(yàn)田間觀察結(jié)果也顯示，‘中麥175’比‘蘭天26號(hào)’早熟3～5 d，比‘天選50號(hào)’早熟8～10 d，而且在地膜上種植無(wú)倒伏發(fā)生。相反，‘蘭天26號(hào)’和 ‘天選50號(hào)’在灌漿后期均發(fā)生不同程度的倒伏，這是‘中麥175’在地膜上種植增產(chǎn)幅度更高的原因 之一。

蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)是衡量小麥籽粒加工品質(zhì)的重要指標(biāo)。已有的研究結(jié)果表明，覆蓋對(duì)小麥籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響主要是通過(guò)改變土壤水分、溫度、營(yíng)養(yǎng)(N、P)等環(huán)境因素來(lái)實(shí)現(xiàn)[30-32]。Grahamn等[33]和Li等[34]認(rèn)為就單一因素來(lái)講，干旱或高溫脅迫在增加蛋白質(zhì)的同時(shí)，增加了面筋強(qiáng)度，有利于加工品質(zhì)的改善。充足的氮肥供應(yīng)和合適的碳氮比有利于籽粒蛋白質(zhì)的積累[28]。本研究結(jié)果表明，玉米秸稈帶狀覆蓋籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著低于常規(guī)耕作。究其原因，一方面秸稈帶狀覆蓋蓄水保墑，同時(shí)降低灌漿期土壤溫度，有利于淀粉的累積，從而稀釋了籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)[30]；另一方面秸稈腐熟會(huì)降低氮肥有效性，不利于蛋白質(zhì)累積和氮肥利用效率的提高[32]。與玉米秸稈帶狀覆蓋相比，盡管地膜覆蓋有較強(qiáng)的蓄水保墑效應(yīng)，但不存在秸稈還田帶來(lái)的“爭(zhēng)氮”問(wèn)題，灌漿期蛋白質(zhì)和淀粉同步累積，因此對(duì)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響不大。

本研究也表明，玉米秸稈帶狀覆蓋降低了濕面筋質(zhì)量分?jǐn)?shù)、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間和粉質(zhì)評(píng)價(jià)值，但提高淀粉的糊化粘度，有利于弱筋型品種加工品質(zhì)的改善，同時(shí)可能改善面條的蒸煮特性。相反，全膜覆土穴播顯著增加了面粉的降落數(shù)值、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間、粉質(zhì)評(píng)價(jià)值，一定程度上增強(qiáng)了面團(tuán)的筋力，有利于強(qiáng)筋型品種加工品質(zhì)的優(yōu)化。前人研究也表明，小麥面團(tuán)強(qiáng)度取決于醇溶蛋白、麥谷蛋白的分布和組成，醇溶蛋白決定面團(tuán)的延伸性，麥谷蛋白決定彈性[35]。地膜覆蓋提高蛋白質(zhì)各組分中谷蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)和谷醇比，從而改善加工品質(zhì)[36]。另外，還發(fā)現(xiàn)除了蛋白質(zhì)、降落數(shù)值、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間、粉質(zhì)評(píng)價(jià)值、淀粉糊化粘度等指標(biāo)外，覆蓋模式對(duì)面筋指數(shù)、沉降值、面團(tuán)吸水率、形成時(shí)間以及所有的拉伸參數(shù)均無(wú)顯著影響，相反幾乎所有的品質(zhì)指標(biāo)在品種之間差異均達(dá)顯著或極顯著水平，這一結(jié)論與Li等[34]的研究結(jié)果相似，這也說(shuō)明在同一生態(tài)條件下，品種基因型是決定小麥加工品質(zhì)的主要因素，而覆蓋等耕作栽培模式對(duì)加工品質(zhì)的影響相對(duì)有限。