集雨種植模式下不同施肥水平對土壤水分消耗及冬小麥產量的影響

王　珂，衛　婷，董昭蕓，張　鵬，賈志寬

(1.西北農林科技大學中國旱區節水農業研究院， 陜西 楊凌 712100；

2.農業部旱地作物生產與生態重點開放實驗室， 陜西 楊凌 712100)

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集雨種植模式下不同施肥水平對土壤水分消耗及冬小麥產量的影響

王珂1,2，衛婷1,2，董昭蕓1,2，張鵬1,2，賈志寬1,2

(1.西北農林科技大學中國旱區節水農業研究院， 陜西 楊凌 712100；

2.農業部旱地作物生產與生態重點開放實驗室， 陜西 楊凌 712100)

摘要：于2012—2014年在寧南旱塬區布設旱地冬小麥壟膜溝播試驗，研究了集雨種植模式下不同施肥水平對小麥不同生育階段土壤水分、產量和水肥利用率的影響。試驗設置集雨(R)和傳統平作(B)兩種種植模式，每種種植模式設置高(N+P：270+180 kg·hm-2)、中(N+P：180+120 kg·hm-2)、低(N+P：90+60 kg·hm-2)和不施肥4種施肥水平。結果表明：集雨種植模式在冬小麥生育前期可以顯著提高0～200 cm土層的土壤貯水量，兩年的平均產量較平作提高了10.57%(P<0.05)，水分利用效率提高了3.83%，肥料農學效率提高了54.99%(P<0.05)。施肥對冬小麥生育期土壤水分有明顯影響，冬小麥生育前期隨著施肥量的增加土壤貯水量呈增加趨勢，生育后期土壤貯水量隨著施肥量的增加而減少。無論是集雨還是平作種植模式，各施肥處理的冬小麥經濟產量和水分利用效率隨著施肥量的增加呈增加趨勢，但相鄰肥力梯度間增幅隨施肥量的增加逐漸降低，高肥處理雖產量和水分利用效率最高，但較中肥處理增產幅度不顯著(P>0.05)，集雨種植中肥處理的肥料農學效率最高，兩年平均為3.91 kg·kg-1。由此認為，集雨種植模式配合中量施肥(N+P：180+120 kg·hm-2)可顯著提高半干旱區旱作冬小麥產量及水肥利用效率。

關鍵詞：集雨種植；施肥水平；土壤水分；旱作小麥；產量；半干旱區

我國北方旱作區土壤貧瘠、抗蝕抗旱能力差，糧食產量低而不穩[1]；作物水肥利用率低是該區農業生產發展中面臨的重要問題[2-3]。旱作農業中,水肥具有明顯的耦合關系，肥料的增產作用不僅在于肥料本身，更重要的還在于與土壤水分的互作[4-6]。北方旱作區除水資源不足外，供肥能力差是限制作物產量提高的另一因素。目前廣泛推廣的旱地壟溝集雨種植技術通過溝內集雨及壟上覆蓋抑制土壤水分蒸發,使作物需水條件得到顯著改善[7-11]。在此基礎上，如何優化養分投入數量是旱地冬小麥增產和水分、養分高效利用的關鍵[12]。

以往旱地集雨種植模式的研究與生產實踐多關注集雨保墑效果等問題，至于配套的相應施肥水平以及對作物產量的水肥耦合效果未見相關文獻報道。本研究在寧南旱塬區布設旱地冬小麥壟膜溝播試驗，研究不同施肥量處理對土壤水分消耗及小麥產量的影響，為完善旱地集雨種植技術及制定相應的施肥策略提供理論與實踐依據。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗于2012年9月—2014年6月在寧夏回族自治區彭陽縣長城村旱地農業試驗區進行。試驗區地處106°48′E，35°51′N，海拔1 658 m，地貌類型屬黃土高原腹部梁峁丘陵地。該地區年平均降水量430 mm左右，其中70%的降雨集中在7—9月份。年平均氣溫6.1℃，年平均日照時數2 518.2 h，年蒸發量1 753.2 mm，干燥度(≥0℃的蒸發量)為1.21～1.99，無霜期140～160 d。試驗田為旱平地，土壤質地為黃綿土。耕層(0～20 cm)土壤基礎養分為：有機質15.06 g·kg-1，堿解氮63.61 mg·kg-1，速效磷37.59 mg·kg-1，速效鉀161.17 mg·kg-1。2012—2014年試驗期的降雨量具體分布見表1。

表1　2012—2014年冬小麥生育期降雨量分布/mm

1.2試驗設計

本試驗設置集雨種植和傳統平作兩種栽培方式，每種栽培方式設置高、中、低三種施肥水平：高(N+P：270+180 kg·hm-2，H)、中(N+P：180+120 kg·hm-2，M)、低(N+P：90+60 kg·hm-2，L)，不施肥作為對照。采用隨機區組設計，共8個處理，各處理3次重復：集雨高肥(RH)、集雨中肥(RM)、集雨低肥(RL)、集雨無肥(R0)，平作高肥(BH)、平作中肥(BM)、平作低肥(BL)、平作無肥(B0)。田間試驗中各處理種植小區面積為72 m2(12 m×6 m)，集雨處理溝壟寬度均為60 cm，壟上覆膜，壟高為15 cm；播前整地、起壟、覆膜、施肥，集雨種植區肥料均作基肥(包括壟面積的施肥量)一次全部施于種植溝內，第一年于2012年9月16日播種，2013年7月3日收獲，第二年于2013年9月16日播種，2014年7月5日收獲，冬小麥生育期不進行灌溉。供試品種為隴鑒301，播量為190 kg·hm-2，播種方式為條播，集雨處理每種植溝內條播4行小麥，集雨和平作各處理行距均為20 cm。

1.3試驗方法

產量：平作處理小麥收獲后每小區取長勢有代表性的相鄰5行，長度為1 m區域的小麥，取樣面積為1 m2(行長1 m×寬1 m)。集雨處理每小區取一個種植溝中4行，長度為1 m區域的小麥，為了準確評價集雨各處理對因壟膜溝播導致種植面積減少的產量補償效應,集雨處理以溝壟總面積計算冬小麥產量，即面積為1.2 m2(行長1 m×寬1.2 m)，每小區取3個重復。

土壤水分測定：在冬小麥播前(2012-09-16，2013-09-15)、苗期(2012-10-13，2013-10-11)、返青期(2013-03-27，2014-03-24)、拔節期(2013-04-22，2013-04-26)、抽穗期(2013-05-18，2013-05-23)、灌漿期(2013-06-13，2014-06-18)、收獲期(2013-07-03，2014-07-05)分別測定0～200 cm土層土壤水分，每20 cm取樣，采用烘干法在105℃烘干后稱重，測定各土層土壤含水量，平作處理取樣點位于小麥行間，集雨處理在種植溝內沿壟側和溝內正中點分別取樣，取平均值，田間取樣重復3次，土壤容重采用環刀法，每20 cm取樣，測定各土層土壤容重，并按以下公式計算土壤貯水量。

式中，W為土壤貯水量(mm)；Hi為土層深度(cm)；Ai為土壤容重(g·cm-3)；Bi為土壤含水量(%)。

土壤耗水量：ETa=W1-W2+p

式中，ETa為土壤耗水量(mm)；W1為播前土壤貯水量(mm)；W2為收獲后土壤貯水量(mm)；p為生育期有效降水量(mm)，式中土壤貯水量及耗水量均以2m土層含水量計算。

水分利用效率：WUE=Y/ETa

式中，WUE為水分利用效率(kg·mm-1·hm-2)；Y為溝壟總面積計算的籽粒產量(kg·hm-2)。

肥料農學效率：AE=(Y1-Y2)/m

式中，AE為肥料農學效率(kg·kg-1)；Y1為施肥區作物產量(kg·hm-2)；Y2為不施肥區作物產量(kg·hm-2)；m為純養分投入量(kg·hm-2)，本文所用的養分投入量為投入N和P2O5用量之和。

1.4數據分析

采用Microsoft Excel和Dps 6.55處理軟件進行數據處理和分析。

2結果與分析

2.1不同施肥處理對冬小麥不同生育階段0～200 cm土層土壤貯水狀況的影響

在冬小麥主要生育階段測定了不同處理0～200 cm 土層的土壤貯水量，冬小麥整個生育期內，0～200 cm土壤貯水量總體呈逐漸減少的趨勢，因兩年降雨年型不同(見表1)，2013年在灌漿期、2014年在拔節期土壤貯水量有所增加。

從表2可以看出，在同一施肥水平下，從苗期到拔節期測定的0～200 cm土壤貯水量集雨處理較平作處理高，2012—2013年度返青期測定的土壤貯水量集雨處理較對應平作處理增加量最大，達15.54～37.93 mm，其中RM處理高出BM處理37.93 mm(P<0.05)，差異最大；2013—2014年度土壤貯水量差異最大的時期出現在拔節期，集雨處理較平作高20.00～25.37 mm(P<0.05)。進入抽穗期，集雨處理較平作處理差異不顯著，原因是集雨處理作物吸收土壤水分多，耗水量大，縮小了與平作的差異。灌漿期測定的土壤貯水量集雨較平作差異增加，2013—2014年度集雨較平作高12.40～16.56 mm，差異不顯著，2012—2013年度平作處理顯著高于集雨(P<0.05)，其中BH處理高出RH處理43.23 mm，差異最大，2012—2013年度差異大于2013—2014年度，原因是在2012—2013年度降雨量主要集中在灌漿期，從抽穗(2013-05-18)到灌漿(2013-06-13)期間有90.4 mm的降雨量。收獲期測定的土壤貯水量集雨處理與對應平作處理差距達到最大，2012—2013年度RH、RM、RM和R0較對應平作處理分別減少45.06、36.69、38.13 mm和25.63 mm，均達到顯著水平(P<0.05)；2013—2014年度集雨較平作差異小于2012—2013年度，RH、RM、RM和R0土壤貯水量較對應平作處理分別減少4.37、8.68、15.80 mm(P<0.05)和15.40 mm。

在集雨種植方式下，從苗期到返青期測定的各施肥處理0～200 cm土壤貯水量無明顯差異，進入拔節期各施肥處理差異逐漸變大，拔節期測定的土壤貯水量各處理高低順序為：RH>RM>RL>R0。2012—2013年度RH、RM和RL較R0土壤貯水量分別高27.23(P<0.05)、16.78 mm(P<0.05)和2.67 mm，RH較RM高10.45 mm(P<0.05)；2013—2014年度RH、RM和RL較R0土壤貯水量分別高18.01(P<0.05)、14.66 mm(P<0.05)和6.01 mm。從抽穗期到收獲期測定的土壤貯水量集雨各處理高低順序為：R0>RL>RM>RH，抽穗期測定的土壤貯水量RH較RL和R0低16.23～24.82 mm，差異顯著(P<0.05)，RH與RM差異不顯著。2012—2013年度灌漿期測定的土壤貯水量RH與其他處理差異顯著(P<0.05)，RH處理較RM、RL和R0處理分別低40.51、46.73 mm和56.62 mm；2013—2014年度灌漿期測定的土壤貯水量RH、RM和RL較R0分別低30.89、29.17 mm和26.78 mm，差異均達到顯著水平(P<0.05)。收獲期測定的土壤貯水量RH較RL和R0低13.00～33.31 mm，差異顯著(P<0.05)，RH與RM差異不顯著。平作各施肥處理規律與集雨種植處理相似，2012—2013年度拔節和抽穗期測定的土壤貯水量平作各施肥處理的差異大于集雨各施肥處理，但在灌漿期和收獲期測定的土壤貯水量平作各施肥處理的差異小于集雨各施肥處理；2013—2014年度拔節期測定的土壤貯水量平作各施肥處理的差異小于集雨各施肥處理，但后期測定的土壤貯水量平作各施肥處理的差異大于集雨各施肥處理。年際之間規律的差異可能是由于2012—2013年降雨量主要集中在抽穗到灌漿期，2013—2014年降雨量主要集中在拔節期。

表2　不同施肥處理冬小麥各生育階段0～200 cm土壤貯水量(mm)

注：同列數據后不同小寫字母表示同一種種植模式下不同施肥處理間差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: Different letters indicate significant differences (P<0.05) under the same planting mode in same line. The same below.

2.2集雨施肥對冬小麥產量、肥料農學效率及水分利用率的影響

2.2.1集雨施肥對冬小麥產量的影響由表3可知，同一施肥水平下，集雨種植方式冬小麥產量高于傳統平作。2012—2013年度，集雨施肥處理平均產量為6 146.0 kg·hm-2，比平作處理提高12.44%，在高、中、低、無4種施肥水平下，集雨處理分別比平作處理產量增產14.69%(P<0.05)、15.71%(P<0.05)、11.54%(P<0.05)和7.02%；2013—2014年度，集雨施肥處理平均產量為6 242.9 kg·hm-2，比平作處理增產8.70%，在高、中、低、無4種施肥水平下，集雨處理分別比平作處理產量增產9.89%(P<0.05)、10.17%(P<0.05)、8.41%(P<0.05)和5.86%，其中RM的增產效果最顯著，其次為RH。

同一種植方式下，隨著施肥量的增加冬小麥產量均呈增加趨勢。集雨種植方式下，除RH與RM之間差異不顯著，其余處理間差異均達到顯著水平(P<0.05)，2012—2013年度，RL較R0增產10.70%(P<0.05)，RM較RL增產10.59%(P<0.05)，RH較RM差異不顯著；2013—2014年度，RL較R0增產10.28%(P<0.05)，RM較RL增產9.73%(P<0.05)，RH較RM增產4.68%，且差異不顯著。平作各施肥處理冬小麥產量規律與集雨相似，各處理間差異幅度略小于集雨處理。

2.2.2集雨施肥對冬小麥水分利用效率的影響結果表明(表3)，同一施肥水平下，集雨種植方式冬小麥水分利用效率大于傳統平作。2012—2013年度，集雨施肥處理平均水分利用效率為15.74 kg·mm-1·hm-2，比平作處理提高1.83%，其中RM較BM提高4.98%(P<0.05)；2013—2014年度，集雨施肥處理平均水分利用效率為14.96 kg·mm-1·hm-2，比平作處理提高5.83%，在高、中、低、無4種施肥水平下，集雨處理分別比對應的平作處理水分利用效率提高8.76%(P<0.05)、7.89%(P<0.05)、4.26%和1.87%，其中RH和RM提高效果最顯著。

表3　種植方式及施肥水平對冬小麥產量、肥料農學效率及水分利用率的影響

同一種植方式下，各施肥處理水分利用效率與產量規律基本一致，大小順序為RH>RM>RL>R0，BH>BM>BL>B0。集雨種植方式下，2012—2013年度，RL較R0提高5.42%，RM較RL提高8.80%(P<0.05)，RH較RM提高1.48%(P>0.05)；2013—2014年度，RL較R0提高9.24%(P<0.05)，RM較RL提高7.94(P<0.05)，RH較RM提高3.16%(P>0.05)；平作各施肥處理冬小麥水分利用效率規律與集雨相似，各處理間差異幅度小于集雨處理。

2.2.3集雨施肥對冬小麥肥料農學效率的影響肥料農學效率是衡量肥料利用率的重要指標，從表3可以看出：同一施肥水平下，集雨種植方式冬小麥肥料農學效率顯著大于傳統平作(P<0.05)。2012—2013年度，集雨施肥處理平均肥料農學效率為3.67 kg·kg-1，比平作處理提高了74.36%，在高、中、低3種施肥水平下，集雨處理分別比平作處理肥料農學效率提高了56.51%、81.36%和84.46%；2013—2014年度，集雨施肥處理平均肥料農學效率為3.60 kg·kg-1，比平作處理提高了35.62%，在高、中、低3種施肥水平下，集雨處理分別比平作處理肥料農學效率提高了28.20%、36.68%和41.60%。

同一種植方式下，各施肥處理肥料農學效率大小規律為RM>RL>RH；BM>BL>BH。集雨種植方式下，2012—2013年度，RM較RH提高了25.30%(P<0.05)，RL較RH提高了19.54%(P<0.05)；2013—2014年度RM較RH提高了18.15%(P<0.05)，RL較RH提高了15.64%(P<0.05)，兩年RM與RL差異均不顯著。平作種植方式下，2012—2013年度，BM較BH提高了8.10%(P<0.05)；2013—2014年度BM較BH提高了10.82%(P<0.05)。

3討論

相關研究表明，采用溝壟集雨種植能夠使無效、微效降雨有效化, 增加土壤有效水分供應量, 使集于溝中的降雨入滲更深, 溝壟覆膜集雨栽培較露地栽培具有聚水保墑作用[13-15]。本試驗苗期到拔節期各集雨處理0～200 cm土壤貯水量較對應平作處理高8.11～37.94 mm，隨生育期推進，冬小麥營養和生殖生長達到旺盛期，集雨處理冬小麥生物量大于平作處理，集雨施肥各處理生物產量顯著高于對應平作處理，兩年增幅都在10%以上，集雨處理較平作耗水量增大，使土壤貯水量降低，到小麥收獲期集雨處理土壤貯水量小于平作處理。

本試驗結果表明，施肥對冬小麥生育期土壤水分有明顯影響，苗期和返青期測定的0～200 cm土壤貯水量各施肥處理間無明顯差異，到小麥拔節期各處理出現顯著差異，集雨種植各施肥處理土壤貯水量高低順序為：RH>RM>RL>R0，從抽穗期到收獲期測定的土壤貯水量高低順序則為：R0>RL>RM>RH；平作各施肥處理土壤貯水量規律與集雨相似。形成以上結果的原因可能是,越冬前,因麥苗植株小、氣溫低,耗水強度低,施肥所造成的差異不明顯；小麥返青拔節后,氣溫回升,地面蒸發量增加，由于施肥處理增加了小麥分蘗數及葉面積,因而使麥田保持較高的覆蓋度,相對減少了這一時期土壤水分的蒸發損失；冬小麥生育后期,由于施肥促進了小麥營養體的生長,加強了根系吸水能力和植株的蒸騰耗水強度,從而增加了土壤水分的消耗量[16-17]。這與戴萬宏[18]等研究結果相似，拔節之前,增加施肥量并沒有使土壤含水量降低,相反有所升高，小麥拔節之后的情況則相反,增施肥料明顯增加了土壤水分的消耗量,使土壤貯水量較對照明顯降低。

集雨處理相對較好的水分條件, 使冬小麥在生理生長及產量方面均好于對照,在我國干旱半干旱地區, 雨水利用效率低下,作物生產潛力由于缺水而下降60%～75%[19]。本試驗結果表明，集雨種植對冬小麥產量的提高較傳統平作有明顯作用，產量較平作處理提高 了7.02%～21.9%，Li X Y[20]等的研究也表明壟膜集雨種植可顯著提高作物產量，提高幅度可達21%～92%。本試驗結果表明,施肥的增產效果顯著,隨著施肥量的增加產量呈增加趨勢，但相鄰肥力梯度間增幅隨施肥量的增加逐漸降低，高施肥雖較中施肥量增產，但增產幅度不顯著,說明中施肥量(N+P:180+120 kg·hm-2)可能就是經濟的施肥上限量。張福鎖[21]等研究表明如果將氮肥施用量分成3級,150～250 kg·hm-2為適中,小于150 kg·hm-2為不足,大于250 kg·hm-2為超量，適中肥量(150～250 kg·hm-2)增產潛力最大。

任小龍[22]等研究結果表明溝壟覆蓋栽培模式可以有效改善作物的水分狀況，增加籽粒產量，提高農田水分利用效率，本試驗結果表明，集雨種植對冬小麥水分利用效率的提高均較傳統平作有明顯作用，水分利用效率提高0.47%～7.55%。前人研究認為, 施肥能促進冬小麥生長發育,根系深扎,增強作物對深層水分的利用,可以顯著提高水分利用效率[18,23]，本試驗各施肥處理水分利用效率隨著施肥量的增加而增加，相鄰肥力梯度間增幅隨施肥量的增加逐漸降低，高施肥處理雖水分利用效率最高，但與中肥比較提高幅度不顯著，這與產量的規律一致。

肥料農學效率反映了單位施肥量增加作物產量的能力[24]，是評價肥料增產效應較為準確的指標[21]，植物對養分的吸收、運轉和利用都依賴于土壤水分，土壤的水分狀況在很大程度上決定著作物對養分的吸收利用[25]，集雨種植能改善土壤水分狀況，進而促進土壤養分有效性的發揮和利用。試驗結果表明，集雨種植模式肥料農學效率較傳統平作提高28.46%～81.36%。本試驗無論是集雨處理還是平作處理，中肥的肥料農學效率最大，其次是低肥，高肥最低，可能是由于過量施肥使化肥養分利用率降低所致。

4結論

各集雨施肥處理能改善農田土壤的水分狀況，在冬小麥生育前期集雨處理可以顯著提高0～200 cm土層的土壤貯水量，且集雨種植模式下冬小麥生長后期對水分的吸收利用優于傳統平作。

施肥對冬小麥生育期土壤水分有明顯影響，拔節期所測土壤貯水量隨著施肥量的增加呈增加趨勢，冬小麥生育后期土壤貯水量隨著施肥量的增加而減少。

集雨種植對冬小麥產量、水分利用效率和肥料農學效率的提高均較傳統平作有明顯作用，集雨種植模式下中量施肥提高效果最為顯著。

參 考 文 獻：

[1]高亞軍,李生秀.北方旱區農田水肥效應分析[J].中國工程科學,2002,4(7):74-79.

[2]黃占斌,山侖.論我國旱地農業建設的技術路線與途徑[J].干旱地區農業研究,2000,18(2):1-6.

[3]信乃詮,王立祥.中國北方旱區農業[M].北京：中國農業出版社,2002：83-84.

[4]上官周平,劉文兆,徐宣斌.旱作農田冬小麥水肥耦合增產效應[J].水土保持研究,1999,6(1):104-106.

[5]汪德水．旱地農田肥水關系原理與調控技術[M]．北京：中國農業科技出版社,1995：195-203.

[6]徐學選,穆興民．小麥水肥產量效應研究進展[J]．干旱地區農業研究,1999,17( 3)：6-12．

[7]張德奇,廖允成,賈志寬,等.寧南旱區谷子地膜覆蓋的土壤水溫效應[J].中國農業科學,2005,38(10):2069-2075.

[8]王俊鵬,馬林,蔣駿,等.寧南半干旱地區谷子微集水種植技術研究[J].水土保持通報,2000,20(3):41-43.

[9]段德玉,劉小京,李偉強,等.夏玉米地膜覆蓋栽培的生態效應研究[J].干旱地區農業研究,2003,21(4):6-9.

[10]溫曉霞,韓思明,趙風霞,等.旱作小麥地膜覆蓋生態效應研究[J].中國生態農業學報,2003,11(2):93-95.

[11]張正茂,王虎全.渭北地膜覆蓋小麥最佳種植模式及微生境效應研究[J].干旱地區農業研究,2003,21(3)：55-60.

[12]薛澄,王朝輝,李富翠,等.渭北旱塬不同施肥與覆蓋栽培對冬小麥產量形成及土壤水分利用的影響[J].中國農業科學,2011,44(21):4395-4405.

[13]趙聚寶,鐘兆站,薛軍紅,等.旱地春玉米田微集水保墑技術研究[J].農業工程學報,1996,12(2):32-37.

[14]王彩絨,田霄鴻,李生秀,等.溝壟覆膜集雨栽培對冬小麥水分利用效率及產量的影響[J].中國農業科學,2004,37(2):208-214.

[15]李小雁,張瑞玲.旱作農田溝壟微型集雨結合覆蓋玉米種植試驗研究[J].水土保持學報，2005,19(2):45-52.

[16]姚曉曄,汪德水,程憲國,等.不同施肥水平下旱地冬小麥水分效應研究[J].土壤肥料,1994，(6):15-18.

[17]楊文治,邵明安.黃土高原土壤水分研究[M].北京：科學出版社,2000:174-177.

[18]戴萬宏,呂殿青.縷土旱作區施肥對小麥產量和水分利用效率的影響[J].西北農業大學學報,1993，(21):0-93.

[19]李鳳民,徐進章.黃土高原半干旱地區集水型生態農業分析[J].中國生態農業學報,2002,10(1):101-103.

[20]Li X Y, Gong J D, Li F R. Incorporation of ridge and furrow method of rainfall harvesting with mulching for crop production under semiarid conditions[J]. Agricultural Water Management, 2001,50(3):173-183.

[21]張福鎖,王激清,張衛,等.中國主要糧食作物肥料利用率現狀與提高途徑[J].土壤學報,2008,4(5):915-924.

[22]Ren X L, Jia Z K, Chen X L. Effect of micro-catchment rainwater harvesting on water and nutrient use efficiency in farmland under different simulated rainfall conditions[J]. Transactions of the CSAE, 2010,26(3):75-81.

[23]李芳林,郝明德,楊曉，等.黃土旱塬施肥對土壤水分和冬小麥產量的影響[J]. 麥類作物學報,2010,30(1):154-157.

[24]王偉妮,魯劍巍,李銀水,等.當前生產條件下不同作物施肥效果和肥料貢獻率研究[J].中國農業科學,2010,43(19):3997-4007.

[25]李世娟,周殿璽,李建民.限水灌溉下不同氮肥用量對小麥產量及氮素分配利用的影響[J].華北農學報,2001,16(3):86-91.

Effects of fertilizer application rates on soil water use and wheat yield

under ridge-furrow practice with plastic mulching of the ridge

WANG Ke1,2, WEI Ting1,2, DONG Zhao-yun1,2, ZHANG Peng1,2, JIA Zhi-kuan1,2

(1.TheChineseInstituteofWater-savingAgriculture,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China;

2.KeyLaboratoryofCropPhysi-ecologyandTillageinNorthwesternLoessPlateau,MinisterofAgriculture,Yangling,Shaanxi712100,China)

Abstract：The objective of this study was to explore the effects of the different chemical fertilizer application levels on soil moisture, grain yield, water use efficiency (WUE) and fertilizer agronomic efficiency(AE) under Ridge-furrow Rainfall Harvesting Planting pattern. A 2-year field experiment was conducted in semi-arid areas of southern Ningxia from Sept. 2012 to June 2014. Two cultivation patterns (R: ridge-furrow cultivation and F: conventional flat cultivation) and four chemical fertilizer rates (H: 270+180 kg·hm-2, M: 180+120 kg·hm-2, L: N+P: 90+60 kg·hm-2, 0) were performed in this study. The results showed that soil water storages at 0～200 cm layers were significantly higher in R treatments than that of B treatments at the early growth stage of winter wheat. Yield, WUE and AE of wheat were larger in R, which were 10.57% (P<0.05), 3.83% and 54.99% (P<0.05) higher than that of B, respectively. Fertilization had significant effect on soil water storage during wheat growth period. At the early growth stage of winter wheat, soil water storage increased as fertilizer level increased. At late growth stage, soil water storage decreased as fertilizer level increased. Under both cultivation patterns, yield and WUE of winter wheat increased with the rising of fertilizer application. However, the increase amplitude of yield and WUE between adjacent fertility gradient became smaller gradually with the increasing of fertilizer application. RH was the recommended treatment in terms of yield and WUE. AE of wheat was the largest in RM which averaged 3.91 kg·kg-1in two trial years. Therefore, the ridge-furrow rainfall harvesting planting pattern with middle fertilizer application (180+120 kg·hm-2) could significantly increase grain yield and WUE of winter wheat.

Keywords:ridge and furrow rainfall harvesting planting pattern; fertilizer application levels; soil moisture; rainfed wheat; yield; semiarid areas

中圖分類號：S318；S512.1

文獻標志碼：A

通信作者：賈志寬(1962—)，男，教授,博士生導師，主要從事旱區農業水分高效利用研究。E-mail：zhikuan@tom.com。

作者簡介：王珂(1989—)，女，山西運城人，碩士研究生，主要從事旱地節水農業研究。 E-mail:729036134@qq.com。

基金項目：“十二五”國家科技支撐計劃課題“西北旱作區抗逆穩產旱作農業技術集成與示范”(2012BAD09B03)；“十二五”國家科技支撐計劃課題“西北旱區農業水土資源潛力與高效利用模式集成及應用”(2011BAD29B09)；“十二五”國家863課題“旱作冬小麥水肥聯合調控效應研究”(2011AA100504)

收稿日期：2015-02-09

doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2016.01.15

文章編號：1000-7601(2016)01-0093-06