秸稈覆蓋及播量對旱地冬小麥耗水特性及產(chǎn)量的影響

宋亞麗,張文偉,王亞靜，林子君，李可夫

(甘肅省慶陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，甘肅 慶陽 745000)

隴東麥區(qū)光照充足，但降水分布不均，多集中于7-9月，小麥拔節(jié)至抽穗期降雨較少，冬小麥產(chǎn)量低而不穩(wěn)，種植面積不斷縮減[1～2]。因此，探究適宜種植方式，對穩(wěn)定隴東旱區(qū)小麥種植面積有重大意義。地膜覆蓋具有明顯的增溫保墑效應(yīng)，增產(chǎn)效果顯著[3]。但目前生產(chǎn)中所用地膜厚度多為0.008 mm，殘膜回收率低，土壤污染嚴(yán)重，阻礙作物根系生長。隴東旱區(qū)面臨繼續(xù)提高有限降水生產(chǎn)效率和防止土壤環(huán)境惡化的雙重挑戰(zhàn)[4]。傳統(tǒng)秸稈覆蓋能有效減少土壤水分蒸發(fā)，但降溫效應(yīng)明顯，影響作物出苗，可能造成減產(chǎn)[5]。秸稈帶狀覆蓋技術(shù)，采用局部覆蓋方式，在蓄水保墑同時，減弱對土壤降溫效應(yīng)，冬小麥返青前有增溫效應(yīng)，拔節(jié)到成熟階段為降溫效應(yīng)[6]。目前，該技術(shù)在隴東麥區(qū)有很好的推廣應(yīng)用前景。種植密度是小麥生產(chǎn)中較易調(diào)控的栽培措施, 適宜的密度使穗數(shù)、穗粒數(shù)和粒重協(xié)調(diào)發(fā)展，對構(gòu)建高產(chǎn)群體有重要作用[7]。因此，為分析秸稈帶狀覆蓋下不同播量對土壤水分利用及冬小麥產(chǎn)量的影響， 探明與秸稈帶狀覆蓋相匹配的適宜種植密度和增產(chǎn)提效潛力, 實現(xiàn)冬小麥產(chǎn)量和水分利用效率提高提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗于2017年9月至2018年8月在甘肅省慶陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院和盛科研基地進行。試驗基地為黃土高原雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)典型代表區(qū)，海拔1 480 m，年日照時數(shù)2 250～2 600 h，年均溫8.7 ℃，無霜期160～180 d，年蒸發(fā)量>520 mm，年均降水量600 mm，且主要集中于7-9月份。

共設(shè)7個處理，秸稈覆蓋處理6個，分為窄幅條播和寬幅條播2種種植模式，不同帶幅下分別設(shè)播量處理3個(270 kg/hm2、324 kg/hm2、405 kg/hm2)。秸稈帶狀覆蓋窄幅條播：秸稈覆蓋帶與小麥種植帶共80 cm，覆蓋帶寬46 cm，種植帶寬34 cm，等行距播種3行小麥，苗帶寬約3 cm。秸稈帶狀覆蓋寬幅條播：秸稈覆蓋帶與種植帶共100 cm，覆蓋帶寬度54 cm，種植帶寬46 cm，用等行距播種3行小麥，總寬度44 cm，苗帶寬約8 cm。露地條播：平作，條播，行距20 cm，播量270 kg/hm2。小區(qū)面積45 m2(5 m ×9 m)3次重復(fù)，隨機區(qū)組排列。

秸稈覆蓋量為風(fēng)干重9 000 kg/hm2。供試品種為銅麥6號，播種期為2017年10月1日。各處理施肥量相同，基肥用量為純N 150 kg/hm2，P2O5120 kg/hm2，播前結(jié)合旋耕整地將肥料一次性施入，生育期不再追肥。所施氮肥為尿素，磷肥為磷酸二銨。在灌漿前期進行“一噴三防”作業(yè)。

1.2 土壤水分測定及相關(guān)指標(biāo)計算

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共八個土層分別取土樣。

土壤含水量=(土壤鮮重-土壤干重)/土壤干重×100%。

土壤貯水量W= d × r × w × 0.1，式中，W為土壤貯水量(mm)，d為土層厚度(cm)，r為土壤容重(g/cm3)，w為土壤含水量(%)。

農(nóng)田耗水量ET=ΔW+P，式中：ET為冬小麥生育期農(nóng)田耗水量(mm)；ΔW為生育期土壤貯水量變化量(mm)；P為≥5 mm有效降雨量。

水分利用效率(kg·hm2/mm)=籽粒產(chǎn)量(kg/hm2)/作物全生育期耗水量(mm)。

1.3 小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素測定

小麥成熟前，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，計算產(chǎn)量。在每個小區(qū)隨機取20株帶回室內(nèi)測定穗粒數(shù)、千粒重。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel2003和SPSS17.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)處理和差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈覆蓋和播量對0～200 cm各土層的土壤貯水消耗量的影響

如表1所示，0～200 cm土層的土壤貯水消耗量，秸稈覆蓋處理顯著高于CK，增幅達36.2個百分點，其中窄幅種植增加34.4個百分點，寬幅種植增加38.1個百分點，不同帶幅種植下均隨播量增加而增加。不同土層間土壤貯水消耗量，隨土層深度增加呈現(xiàn)先增后降趨勢，在60～90 cm土層達到最大；各處理以150～180 cm差異最大，達11.5 mm；土壤貯水消耗集中在0～120 cm土層，各處理平均占81.5%，處理間無明顯差異。

表1 不同土層土壤貯水消耗量和總耗水量

2.2 秸稈覆蓋和播量對小麥階段耗水量的影響

如表2所示，小麥播種至返青階段，秸稈覆蓋具有保墑增溫效應(yīng)，覆蓋處理土壤耗水量與CK無顯著差異，相同種植帶幅下，播量處理間無明顯規(guī)律；耗水比例，各覆蓋處理均低于CK，差異達到顯著水平，窄幅、寬幅條播分別降低10.5%、8.4%。返青至拔節(jié)階段，降雨較多，秸稈覆蓋增加降水入滲，寬窄幅種植下，土壤耗水量除405 播量處理與CK無顯著差異，其他播量處理均顯著低于CK；耗水比例，處理間無顯著差異。拔節(jié)至開花階段，此階段是小麥耗水盛期，耗水占全生育期耗水34.5%，秸稈覆蓋各處理土壤耗水量均顯著高于CK，窄幅、寬幅條播分別增加13.3%、12.8%，不同帶幅下，耗水量隨播量增加逐漸增大。開花至成熟階段，是決定小麥產(chǎn)量關(guān)鍵時期，此階段秸稈覆蓋各處理土壤耗水量均顯著高于CK，窄幅、寬幅條播分別增加37.8%、37.4%，不同帶幅下，耗水量隨播量增加逐漸減??；耗水比例，秸稈覆蓋窄幅、寬幅條播分別比CK顯著提高27.3%、25.9%。

表2 小麥各生育階段耗水量及其占總耗水量的比例

2.3 秸稈覆蓋和播量對小麥產(chǎn)量和水分利用效率的影響

如表3所示，秸稈覆蓋處理冬小麥的產(chǎn)量均高于CK,差異達到顯著水平，增幅達24.4個百分點。秸稈覆蓋下，籽粒產(chǎn)量隨播量增加呈下降趨勢，窄幅、寬幅種植均以270 kg/hm2播量處理最高，分別達到4 734.1、4 653.9kg/hm2,分別較其他播量處理增產(chǎn)2.9%～10.0%、23.5%～23.6%；窄幅較寬幅種植平均增產(chǎn)11.9%。

產(chǎn)量構(gòu)成因素中，單位面積穗數(shù)，秸稈覆蓋處理均顯著高于CK，隨播量增加，窄幅種植逐漸增大；寬幅種植呈先增后減趨勢，以324 kg/hm2播量處理最高。穗粒數(shù)，秸稈覆蓋處理比CK降低16.8%。千粒重，秸稈覆蓋處理均顯著高于CK，隨播量增加，寬窄幅種植均逐漸減小。

水分利用效率，秸稈覆蓋窄幅、寬幅條播下，均以270 kg/hm2播量處理最高，分別比其他播量處理高4.1%～12.0%、25.0%～26.4%；窄幅較寬幅種植平均增加12.8%。

表3 冬小麥籽粒產(chǎn)量和水分利用效率

3 討論

群體數(shù)量和單株生產(chǎn)力協(xié)調(diào)發(fā)展，是提高小麥產(chǎn)量的有效途徑[8]。秸稈帶狀覆蓋采取局部密植的種植方式，種植帶與覆蓋帶相間排列，改變植株田間分布。冬小麥返青前，秸稈帶狀覆蓋有效保蓄土壤水分，增加0～25 cm土層土壤溫度[6]，覆蓋處理小麥生長優(yōu)于露地，在植株蒸騰消耗及覆蓋抑制土壤水分蒸發(fā)雙重作用下，秸稈覆蓋耗水量與露地?zé)o顯著差異，但明顯降低冬小麥返青前耗水比例。冬小麥拔節(jié)后，降水少，秸稈覆蓋有效增加降水入滲，充分調(diào)動深層次土壤水分，增加拔節(jié)至成熟階段的耗水量，更加有利于冬小麥灌漿階段對水分高效利用。

秸稈帶狀覆蓋下，隨播量增加，小麥穗數(shù)增加，單株營養(yǎng)面積減小，穗粒數(shù)和千粒重顯著降低，小麥產(chǎn)量呈下降趨勢，寬幅條播降幅明顯低于常規(guī)條播的同密度處理。窄幅、寬幅種植均以270 kg/hm2播量處理最高，分別較其他播量處理增產(chǎn)2.9%～10.0%、23.5%～23.6%；窄幅較寬幅種植平均增產(chǎn)11.9%。秸稈覆蓋窄幅、寬幅條播下，水分利用效率均以270 kg/hm2播量處理最高，分別比其他播量處理高4.1%～12.0%、25.0%～26.4%；窄幅較寬幅種植平均增加12.8%。