覆膜側(cè)播種植模式對小麥產(chǎn)量和水分利用及灌漿速率的影響

黃素芳，閻旭東，徐玉鵬，肖 宇，趙忠祥，劉 震，劉青松，曹平平，薛 文

（滄州市農(nóng)林科學(xué)院，河北滄州 061001）

地膜覆蓋是我國旱作區(qū)一項重要技術(shù)措施，在西北干旱區(qū)廣泛應(yīng)用［1，2］。而環(huán)渤海低平原區(qū)傳統(tǒng)冬小麥種植多采用地下水灌溉，關(guān)于小麥覆膜技術(shù)的相關(guān)研究較少［3］。隨著地下水壓限采政策和輪作休耕政策的相繼實施，該區(qū)冬小麥生產(chǎn)受到嚴(yán)重沖擊［3］。因此，研發(fā)小麥旱作技術(shù)，最大限度保蓄土壤水分，提高自然降水利用率已成為該區(qū)小麥產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要措施。

覆膜技術(shù)因生態(tài)和氣候特點的差異，覆膜時間、覆膜方式等也不同［4～6］。針對環(huán)渤海低平原雨養(yǎng)旱作區(qū)的生態(tài)和氣候特點，筆者等前期研究了膜下穴播、膜側(cè)溝播不同覆膜播種方式對小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響，明確起壟覆膜側(cè)播種植的增產(chǎn)效應(yīng)顯著高于膜下穴播種植［7］；通過不同小麥起壟覆膜側(cè)播種植模式研究，對比了5種不同的膜側(cè)種植方式對小麥群體數(shù)量、地上部干物重及產(chǎn)量的影響，增產(chǎn)的主要原因在于提高了小麥分蘗能力，提高了成穗率，保證了合理成穗數(shù)，同時促進了干物質(zhì)積累，增加了穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量［8］。

本研究通過進行不同覆膜側(cè)播種植方式對水分利用、灌漿速率及小麥產(chǎn)量的影響研究，旨在初步探明不同覆膜側(cè)播種植模式的增產(chǎn)機理，為該區(qū)冬小麥旱作栽培提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗小麥品種為抗旱耐鹽堿品種滄麥6005。覆蓋地膜為厚0.008 mm的聚乙烯農(nóng)用地膜。

1.2 試驗設(shè)計

2016～2017年在滄州市農(nóng)林科學(xué)院前營試驗站進行。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)6個處理，3次重復(fù)，小區(qū)面積42 m2。覆膜處理均為起壟覆膜膜側(cè)溝內(nèi)播種，小麥行距均為15 cm。各處理每行的播種量均為23.61 g。于2016年10月29日播種。播種前每公頃施有機肥6000 kg、復(fù)合肥300 kg，全生育期不追肥不澆水，各小區(qū)其他管理措施均一致。

1.3 調(diào)查項目

（1）土壤含水量測定。于小麥播種前、收獲后取1 m（0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm）土層土壤樣品，用烘干法測定土壤含水量，取5層土壤含水量的平均值為1 m土體土壤平均含水量。

土壤含水量（%）＝（土壤鮮質(zhì)量-烘干土質(zhì)量）／烘干土質(zhì)量×100。

（2）土壤貯水量及水分利用率計算

土壤貯水量W（mm）＝h×ρ×ω×10

式中：h為土層深度；ρ為土壤容重；ω為土壤含水量。

土壤水分變化量SWD（mm）＝γα-γβ

式中：γ為土壤容重；α、β分別為播種前和收獲時的土壤含水量。本試驗各土層ρ和γ平均值均為1.29 g／cm3。

生育期耗水量ET（mm）＝SWD＋P＋I-D＋Wg-R

式中：SWD為生育期土壤水分變化量；P為≥5 mm有效降水量；I為灌溉量；D為灌溉后土壤水向下層流動量；Wg為深層地下水利用量；R為地表徑流。本文中I、D、Wg和R不計。

水分利用效率WUE（kg／hm2·mm）＝Y(jié)／ET

式中：Y為籽粒產(chǎn)量（kg／hm2），ET為小麥生育期耗水量。

（3）產(chǎn)量及產(chǎn)量因素測定。每小區(qū)取1個樣點，面積1.00 m2。小麥成熟期將樣點植株取樣進行室內(nèi)考種，分別測定穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重。各小區(qū)實收計產(chǎn)。

（4）灌漿速率測定。在小麥剛開始抽穗時，選擇同一天抽穗、高度整齊、無病蟲害發(fā)生的植株進行掛牌標(biāo)記。在開花期，每個處理小區(qū)選擇200個花期相同、長勢一致的主莖穗進行標(biāo)記。

自2017年5月10日（花后第7天）開始取樣，每3 d取樣1次，直至成熟。每次每小區(qū)取5個穗，剝?nèi)ト孔蚜y定鮮質(zhì)量，在105℃烘15 min，殺青后于80℃恒溫24 h至恒重，稱其干質(zhì)量，計算灌漿速率。

灌漿速率（g／d·100 grain）＝籽粒干物質(zhì)增重（g）／灌漿間隔天數(shù)（d）

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 22.0軟件處理和分析數(shù)據(jù)，采用LSD法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

由表2數(shù)據(jù)分析顯示，F(xiàn)1、F2處理的產(chǎn)量極顯著高于CK，F(xiàn)5處理產(chǎn)量高于CK但差異不顯著，F(xiàn)3、F4處理的產(chǎn)量均顯著低于CK。處理中以F2的小麥產(chǎn)量最高，達(dá)到了3468.88 kg／hm2，顯著高于其余各處理，比CK增產(chǎn)21.95%，比F1、F3、F4、F5分別增產(chǎn)11.50%、39.52%、27.79%和21.67%。

產(chǎn)量構(gòu)成因素分析表明（表2），覆膜各處理的穗粒數(shù)均極顯著高于CK，其中F3處理的穗粒數(shù)顯著高于F1、F4、F5；試驗處理間的千粒重間差異均不顯著，但其中以F3處理的千粒重最高，為34.04 g；CK處理的單位面積穗數(shù)最高，為515.59萬／hm2，顯著高于5個覆膜處理，分別比F1、F2、F3、F4、F5增加6.77%、6.04%、22.89%、9.02%和7.96%。覆膜處理中，F(xiàn)3的穗數(shù)顯著低于其他4個處理，有效穗僅為419.54萬／hm2，F(xiàn)1、F2、F4、F5間的穗數(shù)無顯著性差異。綜上結(jié)果分析得出：F1、F2處理比CK增產(chǎn)的主要原因在于增加了穗粒數(shù)，而造成覆膜處理間產(chǎn)量差異的原因在于穗數(shù)和穗粒數(shù)的差異。

表2 各處理的小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成比較Table 2 Effects of various treatments on the yield of winter wheat

2.2 不同處理對土壤水分利用率的影響

由表3結(jié)果得出，各處理間的播前1 m土體土壤平均含水量和播前土壤貯水量的基礎(chǔ)值較為一致，差異均不顯著。收獲后覆膜處理1 m土體平均含水量均高于CK，以F3處理最高，為12.57%，顯著高于CK和其他各覆膜處理。在覆膜處理中除F4外，F(xiàn)1、F2、F5處理也均顯著高于CK。收獲后土壤貯水量顯示各處理要明顯高于CK，以F2處理最高，為171.14 mm。覆膜處理中除F4外，其余4個處理均顯著高于CK。貯水變化總量中，CK的變化總量最高，達(dá)到192.21 mm，顯著高于F1、F2、F3、F5處理，與F4差異不顯著。土壤水分利用率以F2處理最高，達(dá)到18.95 kg／hm2·mm，顯著高于其他覆膜處理和CK；F1和F5處理也顯著高于CK，二者間無差異；但F3顯著低于CK；F4處理低于CK，但差異不顯著。

綜上分析得出：覆膜側(cè)播后因集雨保墑效果顯著，土壤蒸發(fā)損失降低，相比傳統(tǒng)種植土體貯水量增加、蒸散量降低，使水分多用于蒸騰性生產(chǎn)。同時由于覆膜側(cè)播后的集雨作用，使耕層土壤含水量增加，改善了小麥根際土壤水分狀況，最終提高了水分的利用效率，利于小麥的生長和最終產(chǎn)量的增加。

表3 不同處理的土壤水分利用率比較Table 3 Effects of various treatments on water utilising efficiency

2.3 不同處理對小麥灌漿速率的影響

由表4可知：各處理小麥開花后10 d以前籽粒灌漿速率緩慢，開花后13～22 d籽粒灌漿速率迅速增加，25 d時籽粒灌漿速率又變緩。覆膜后可延長灌漿期，促進冬小麥灌漿。CK和F4處理的灌漿速率于開花后16 d達(dá)到最高，分別為2.08、2.16 g／d。覆膜處理均延長了灌漿期，F(xiàn)3處理的灌漿速率高峰出現(xiàn)在花后22 d，達(dá)2.27 g／d；F1、F2、F5處理的灌漿速率高峰均出現(xiàn)在花后19 d，相互間無顯著差異；花后25 d，各覆膜處理的灌漿速率均顯著高于CK，其中F2的灌漿速率最高，達(dá)到0.99 g／d，顯著高于其他覆膜處理和CK。

3 結(jié)論與討論

影響小麥產(chǎn)量的主要因素為單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重，小麥的最終產(chǎn)量形成是這三個因素協(xié)調(diào)統(tǒng)一的結(jié)果，受氣候條件變化、栽培技術(shù)措施的影響［9］。楊長剛在西北旱地通過不同覆蓋方式對小麥產(chǎn)量因素的影響結(jié)果明確，覆蓋的增產(chǎn)作用主要體現(xiàn)在單位面積穗數(shù)上，其次為穗粒數(shù)，千粒重對產(chǎn)量的影響較?。?0］。本研究在分析影響小麥產(chǎn)量的三因素中，覆膜側(cè)播增產(chǎn)的主要原因在于穗粒數(shù)的增加，這與楊長剛的觀點有所不同。

影響小麥穗分化的因素有光照、溫度及水分等，而環(huán)渤海低平原區(qū)因春季光熱資源不足、倒春寒、春季升溫快及春旱嚴(yán)重的制約，造成傳統(tǒng)種植小麥穗分化時間短，穗粒數(shù)少，從而制約產(chǎn)量［14］。本研究中小麥覆膜側(cè)播種植模式由于增溫［15］、保墑作用，促進小麥穗分化，提高了小麥穗分化的質(zhì)量，從而增加了穗粒數(shù)［14，15］。

水分利用效率反應(yīng)了小麥生長過程中的水分轉(zhuǎn)化效率，由小麥品種的遺傳特性和栽培措施二者共同決定。提高水分利用效率是旱作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最終目標(biāo)［16］。分析本研究中覆膜側(cè)播處理增產(chǎn)的主要原因在于小麥覆膜側(cè)播種植模式保水、抑蒸、集雨作用明顯，同時能將微小的無效降水（＜0.5 mm）蓄積為有效降水，達(dá)到雨水就地富集、利用的目的［8］，從而顯著提高了水分利用效率。采用覆膜后在膜側(cè)溝內(nèi)播種的種植模式，由于覆蓋改變了田間土壤水分損失狀況，同時改變了作物的耗水結(jié)構(gòu)，使得耗水主要用于蒸騰性生產(chǎn)，充分提高了水分生產(chǎn)效率，減少了水分無效損失［9，16，17］。

覆膜側(cè)播種植減緩旱地小麥早衰，有利于延長旱地小麥花后光合功能期，增加小麥籽粒灌漿速率，延長小麥灌漿期，利于小麥干物質(zhì)積累。本研究中F4覆膜側(cè)播處理與CK的灌漿速率高峰均在開花后16 d，分析其原因主要在于其覆膜較窄，膜側(cè)效應(yīng)較小，其他4個覆膜側(cè)播處理延長灌漿期，灌漿高峰出現(xiàn)時間延遲，促進了小麥灌漿。綜上，覆膜側(cè)播處理通過調(diào)節(jié)水分、光熱資源，能協(xié)調(diào)產(chǎn)量三因素間的關(guān)系，最終調(diào)節(jié)產(chǎn)量［11～13］。