旱地麥田休閑期覆蓋對土壤水分積耗的影響及與產量的關系

陳夢楠，孫 敏，高志強，任愛霞，楊珍平，郝興宇

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旱地麥田休閑期覆蓋對土壤水分積耗的影響及與產量的關系

陳夢楠，孫 敏，高志強，任愛霞，楊珍平，郝興宇

（山西農業大學農學院，山西太谷 030801）

【目的】明確旱地麥田休閑期覆蓋的增產效果，探索旱地小麥休閑期覆蓋保水技術途徑，為促進旱地小麥產量和水分利用效率的提高提供理論依據。【方法】于2010—2013年在山西省聞喜縣邱家嶺村以冬小麥品種運旱20410為試驗材料，設休閑期深翻后覆蓋與不覆蓋2個處理，測定休閑期和小麥各生育時期土壤水分及產量和產量構成因素，研究休閑期覆蓋對麥田土壤水分積耗規律和小麥產量、水分利用效率的影響。【結果】休閑期覆蓋后播種期3 m內土壤蓄水量提高，豐水年提高47 mm，平水年提高55 mm，欠水年提高63 mm，且欠水年更有利于土壤水分蓄保于深層。休閑期覆蓋后土壤蓄水效率顯著提高，豐水年提高35%，平水年提高48%，欠水年提高101%，且蓄水效果至開花期仍顯著。休閑期覆蓋后生育期耗水量雖顯著增加，但休閑期耗水量顯著降低，因而周年總耗水量無明顯變化。休閑期覆蓋后拔節前耗水比例顯著降低，拔節后耗水量及日平均耗水量顯著增加，拔節后耗水比例增加，尤其在欠水年休閑期覆蓋對生育后期耗水有較大調控作用。休閑期覆蓋后產量和產量構成因素均顯著提高，其中對穗數影響最大，尤其在欠水年提高了19%，且欠水年對穗粒數和千粒重的影響也較大，最終豐水年產量提高30%，平水年提高35%，欠水年提高50%。此外，在休閑期覆蓋條件下，各生育階段的耗水量與產量均密切相關，尤其是拔節后的耗水量。結果還表明，休閑期覆蓋處理，每多蓄1 mm播種期土壤水分可增產17—26 kg·hm-2，每多消耗1 mm生育期土壤水分可增產22—26 kg·hm-2，且降水生產效率和水分利用效率均顯著提高，尤其欠水年更能高效用水。【結論】休閑期覆蓋有利于蓄積休閑期降水直至開花期；有利于實現降水周年調控，減少生育前期耗水，增加生育中后期耗水；有利于優化產量構成因素，尤其穗數，提高產量，最終實現降水的高效利用。在欠水年，休閑期覆蓋的蓄水增產效果最佳。

降水年型；休閑期覆蓋；旱地小麥；耗水量；產量；水分利用效率

0 引言

【研究意義】黃土高原旱作麥區年平均自然降水約500 mm，且集中在小麥休閑期（7—9月），這與小麥生長季不吻合，可見，小麥產量提升的主要限制因素是干旱。因此，如何最大限度地利用降水，提高土壤積蓄水能力，是該地區要解決的關鍵問題。【前人研究進展】前人有關旱作麥田耕作蓄水和覆蓋保水的研究已有較大進展。休閑期免耕[1-2]、深松[1-2]、深翻[3]等耕作措施均能不同程度地改善土壤結構，增加對降水的蓄積能力，提高播前土壤蓄水量。劉爽等[4]、吳金芝等[5]研究表明，較傳統耕作，休閑期免耕可降低土壤容重，具有良好的抑蒸保墑作用；休閑期深松可疏松土壤，打破犁底層，提高對降水的蓄保能力，有利于小麥出苗生長。自1978年地膜覆蓋栽培技術引入中國后，由于其集雨保墑和增產效果顯著[6-8]，已得到大面積推廣[7]。地膜覆蓋能調節土壤水分環境，土壤貯水量增加30%，蒸散量降低50%，水分虧缺減少15%以上[9-10]。侯慧芝等[11]研究表明，地膜覆蓋能顯著改善麥田土壤水熱條件，充分利用深層土壤水分，增產效果顯著，且以旱年效果最好。但也有研究表明，降水較少的年份采用地膜覆蓋技術，可能會造成穗數不足，導致減產嚴重[12]。黃土高原旱作區60%的降水集中在夏季，但由于地表溫度高，土壤水分蒸發量也大，因此，休閑期覆蓋的蓄水保墑技術逐漸被研究者所重視[4,13-14]。薛澄等[15]、樊廷錄等[16]研究表明，休閑期覆蓋在不同降水年份均能較好地發揮集雨、保水效果，最大限度地提高夏季休閑效率，達49%—77%。鄭國璋等[17]研究表明，休閑期覆蓋能擴大土壤水庫，產量提高11%—29%，水分利用效率提高2%—15%。【本研究切入點】地膜覆蓋技術前移至休閑期，可有效提高底墑，提高土壤水分貯備水平，避免了地膜覆蓋播種造成的弊端。【擬解決的關鍵問題】本研究通過連續3年采用休閑期深翻后覆蓋技術，研究旱地小麥3 m土壤水分積耗變化特征及其與產量的關系，旨在探索年際間休閑期地膜覆蓋的蓄水保墑技術，以期突破旱地小麥水資源短缺的瓶頸，實現高效用水和穩定增產的目的。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2010—2013年度在山西省聞喜縣邱家嶺村旱地小麥試驗基地進行。試驗地位于35°20′N，111°17′E，為丘陵旱地，無灌溉條件，一年一作，夏季休閑。該地區屬于暖溫帶大陸性季風氣候，年均氣溫12.9℃，年均日照時數2 242.0 h，年均降雨量489.9 mm，60%左右集中于7—9月。2010—2011年，6月18日測定0—20 cm土壤基礎肥力：有機質8.57 g·kg-1、全氮0.65 g·kg-1、堿解氮32.83 mg·kg-1、速效磷20.11 mg·kg-1；2011—2012年，6月10日測定0—20 cm土壤基礎肥力：有機質8.72 g·kg-1、全氮0.78 g·kg-1、堿解氮40.16 mg·kg-1、速效磷19.87 mg·kg-1；2012—2013年，6月13日測定0—20 cm土壤基礎肥力：有機質11.88 g·kg-1、堿解氮38.62 mg·kg-1、速效磷14.61 mg·kg-1。

采用國內較常用的降水年型劃分標準[18]劃分降水年型。圖1為試驗地降水情況，2010—2011年度總降水量為553.1 mm，略高于年均降水量，屬平水年，其中休閑期降水較多；2011—2012年度總降水量為661.9 mm，高于年均降水量35.1%，屬豐水年，其中休閑期、播種—越冬期降水較多；2012—2013年度總降水量為355.7 mm，低于年均降水量27.4%，屬枯水年，其中開花—成熟期降水較多。

數據來源：山西省聞喜縣氣象站。休閑期：6月下旬至9月下旬；播種—越冬：10月上旬至11月下旬；越冬—拔節：12月上旬至4月上旬；拔節-開花：4月中旬至5月上旬；開花—成熟：5月中旬至6月中旬。下同

1.2 試驗設計

試驗品種為運旱20410，由山西省聞喜縣農委提供。采用隨機區組設計，連續3年休閑期深翻后，設置覆蓋（M）與不覆蓋（NM）2個處理，重復3次，小區面積150 m2（3 m×50 m）。前茬小麥收獲時留高茬（20—30 cm），7月上旬撒施生物有機肥（山西大學研制，品牌為“沃豐”，有效活菌數≥2×108·g-1，有機質≥25%，N+P2O5+K2O≥6%）1 500 kg·hm-2，深翻25—30 cm，將麥茬秸稈、有機肥全部翻埋于土壤中，耙平后用滲水地膜（山西省農業科學院研制，具有微通透結構，能滲水、透氣，用法同普通地膜）將地面全部覆蓋。2010—2013試驗年度分別于7月15日、7月10日、7月15日深翻，8月28日、8月25日、8月23日揭膜、旋耕、耙耱，9月29日、10月1日、10月1日播種，播前均施純氮、P2O5和K2O各150 kg·hm-2，機械條播，行距20 cm，基本苗225×104株/hm2。

1.3 測定項目與方法

于前茬小麥收獲后，選取具有代表性的地塊挖一3 m深的剖面坑，根據土壤剖面層次自上至下取土，每20 cm為一土層，采用環刀法測定土壤容重[19]。于前茬小麥收后40 d（覆蓋處理前）、60 d（覆蓋處理后20 d）、80 d（覆蓋處理后40 d）及小麥播種期、越冬期、拔節期、孕穗期、開花期、成熟期用土鉆取0—3 m土層土樣，每20 cm為一土層，采用烘干法測定土壤含水量。成熟期調查單位面積穗數、每穗粒數及千粒重，每小區取50株測定生物產量，收割16 m2測定經濟產量。計算方法如下[19]。

Wi=hi×ρi×ωi×10，式中W為土壤蓄水量（mm）；h為土層深度（cm）；ρ為土壤容重（g·cm-3），ω為土壤含水量（%），i為土層，10為換算系數。

ET1=ΔS1+P1，式中ET1為休閑期農田耗水量（mm），ΔS1為播種期與休閑期覆蓋前土壤蓄水量之差（mm），P1為休閑期降水量（mm）。

ET2=ΔS2+P2，式中ET2為小麥生育期耗水量（mm），ΔS2為成熟期與播種期土壤蓄水量之差（mm），P2為生育期降水量（mm）。

ET3= ET1+ ET2，式中ET3為周年總耗水量（mm）。

WSE=ΔS1/P1，式中WSE為休閑期土壤蓄水效率（%），ΔS1為休閑期覆蓋前至播種期增加的土壤蓄水量（mm），P1為休閑期降水量（mm）。

PUE=Y/(P1+P2)，式中PUE為降水生產效率（kg·hm-2·mm-1），Y為籽粒產量（kg·hm-2），P1+P2為年降水量（mm）。

WUE-=Y/ET2，式中WUE-為生育期水分利用效率（kg·hm-2·mm-1）。

ΔY1=(Y1-Y2)/(W1-W2)，式中ΔY1為單位蓄水量下的增產量（kg·hm-2·mm-1），Y1、Y2分別為休閑期覆蓋和不覆蓋下的產量（kg·hm-2），W1、W2分別為休閑期覆蓋和不覆蓋下播種期土壤蓄水量（mm）。

ΔY2=(Y1-Y2)/(E1-E2)，式中ΔY2為單位耗水量下的增產量（kg·hm-2·mm-1），E1、E2分別為休閑期覆蓋和不覆蓋下作物生育期耗水量（mm）。

1.4 數據處理與分析

采用Excel 2003軟件處理數據和作圖，用SAS 9.0軟件進行統計分析，采用LSD法檢驗處理間差異顯著性，顯著性水平設定為α=0.05。

2 結果

2.1 休閑期覆蓋后土壤水分的積累

2.1.1 播種期3 m內土壤水分的垂直變化 休閑期覆蓋后，播種期0—300 cm土壤蓄水量提高，豐水年提高47 mm，且0—160 cm各土層差異顯著；平水年提高55 mm，且0—220 cm和240—260 cm各土層差異顯著；欠水年提高63 mm，且0—40 cm和80—300 cm各土層差異顯著（圖2）。可見，休閑期覆蓋能蓄積休閑期降水，改善底墑，以欠水年效果最佳，且更有利于深層土壤水分的蓄積。

圖2 休閑期覆蓋對播種期土壤蓄水量的影響

2.1.2 土壤水分的周年變化 休閑期覆蓋后，前茬小麥收獲后60 d（覆蓋處理后20 d）至成熟期3 m內土壤蓄水量提高，且前茬收獲后80 d至開花期差異顯著，其中平水年和欠水年在播種期、拔節期和開花期的提高幅度較豐水年大，欠水年尤其明顯（圖3）。可見，休閑期覆蓋有利于蓄積降水，其效果可延續至開花期，以欠水年的蓄水效果最佳。

M：休閑期覆蓋；NM：休閑期不覆蓋；PH：收獲后；SS：播種期；PS：越冬期；JS：拔節期；BS：孕穗期；AS：開花期；MS：成熟期。下同

2.2 休閑期覆蓋后土壤水分的消耗

2.2.1 周年耗水 休閑期覆蓋后，休閑期耗水量顯著降低，生育期耗水量顯著增加，最終周年總耗水量無顯著差異（表1）。可見，休閑期覆蓋能減少地表水分蒸發，雖然促進小麥生長耗水，但通過大幅降低休閑期農田耗水來維持周年水分平衡，不影響下年度作物生長，而是在一定程度上滿足了生育期小麥對水分的需求。

表1 休閑期覆蓋對耗水量的影響

表中同列不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著。下同

Tables with the same small letter within a column are not significantly different at the 0.05 level. The same as below

2.2.2 階段耗水 小麥各生育階段的耗水量（表2）和日平均耗水量（圖4）均以拔節—開花階段最高，其次為開花—成熟階段，播種—拔節階段最低。可見，小麥生育中后期耗水較多，尤其是生育中期。欠水年較豐水年和平水年，各階段的耗水量及播種—拔節階段的耗水比例顯著降低，拔節—開花和開花—成熟兩階段的耗水比例增加，尤其是拔節—開花階段。可見，欠水年土壤水分主要供給作物生育中后期需水。

表2 休閑期覆蓋對各生育階段耗水量及其所占比例的影響

STJ：播種—拔節Sowing stage to jointing stage；JTA：拔節—開花Jointing stage to anthesis；ATM：開花—成熟Anthesis to mature。下同 The same as below

圖4 休閑期覆蓋對各生育階段日平均耗水量變化的影響

休閑期覆蓋后，拔節—開花和開花—成熟兩階段耗水量和日平均耗水量顯著增加，拔節—開花階段耗水量所占比例顯著增加，開花—成熟階段耗水量所占比例也增加，且欠水年差異顯著；播種—拔節階段耗水量和日平均耗水量無顯著變化，而階段耗水量所占比例顯著降低。可見，休閑期覆蓋減少生育前期耗水比例，促進小麥生育中后期耗水，且在欠水年生育后期有較大的調控效應。

2.3 休閑期覆蓋對產量及產量構成因素的影響

旱地小麥產量受降雨年型影響有較大波動，休閑期覆蓋后欠水年產量顯著高于休閑期不覆蓋條件下平水年產量，平水年產量與休閑期不覆蓋條件下豐水年產量差異不顯著（表3）。可見，休閑期覆蓋的蓄水技術在一定程度上可緩解降水不足造成的減產損失，對產量提升有較大的調控性。

表3 休閑期覆蓋對產量和產量構成因素的影響

休閑期覆蓋后，產量及其構成因素均顯著提高。豐水年穗數、穗粒數、千粒重和產量分別提高17%、7%、4%和30%；平水年分別提高15%、8%、7%和35%；欠水年分別提高19%、10%、12%和50%，其中千粒重超過豐水年和平水年，達顯著水平。可見，休閑期覆蓋主要通過提高穗數實現增產，以欠水年的增產效果最佳，且欠水年休閑期覆蓋對穗粒數和千粒重的影響也較大。

通過階段耗水量與產量的相關性分析表明，休閑期覆蓋條件下，產量與播種—拔節階段耗水量呈正相關（=0.8285*），與拔節—開花、開花—成熟階段耗水量呈極顯著正相關（=0.9865**，=0.9898**）。可見，各生育階段耗水量對產量有較大影響，尤其拔節后的耗水量。

2.4 休閑期覆蓋對土壤水分利用效率的影響

休閑期覆蓋后，每增加1 mm土壤貯水，可增產17—26 kg·hm-2，每消耗1 mm土壤水分，可增產22—26 kg·hm-2，且以豐水年的增產效果最明顯（表4）。休閑期覆蓋后，土壤蓄水效率、降水生產效率、水分利用效率均顯著提高，豐水年分別提高35%、30%和31%，平水年分別提高48%、35%和38%，欠水年分別提高101%、50%和54%（表5）。可見，休閑期覆蓋能充分利用降水，對提高小麥產量有較大貢獻，以豐水年的增產效果較好，且欠水年更有利于休閑期降水的蓄積和生育期土壤水分的高效利用。

表4 休閑期覆蓋土壤水分積耗對產量的貢獻

表5 休閑期覆蓋對降水利用狀況的影響

3 討論

3.1 休閑期覆蓋的蓄水效應

覆蓋栽培可以集雨保墑，減少水分蒸發，提高降水入滲，最終提高土壤底墑。Chen等[21]和廖允成等[22]研究表明，旱地小麥休閑期采用地膜秸稈兩元覆蓋技術能顯著提高休閑期降雨蓄保能力，較露地栽培能多蓄水108.4 mm，蓄水效率達73.2%，最終提高底墑。劉爽等[4]研究表明，休閑期免耕或深松后進行覆蓋能抑蒸保墑，提高播前土壤水分，有利于小麥出苗。本研究表明，休閑期深翻后覆蓋能提高播種期0—300 cm土壤蓄水量，顯著提高休閑期土壤蓄水效率，豐水年提高35%，平水年提高48%，欠水年提高101%，且欠水年更有利于水分蓄積于深層。可見，不同降水年型休閑期覆蓋均具有良好的納雨蓄水效果，有效改善播前底墑，為小麥生產奠定基礎，但年型之間休閑期覆蓋的蓄水效果存在差異，以欠水年效果更明顯。究其原因，一方面深翻增大了土壤孔隙度，有利于土壤水分下滲，并蓄保于深層；另一方面地膜覆蓋在地表形成了一道物理阻隔，切斷了土壤與大氣之間的蒸發通道，迫使土壤水分進行橫向遷移，減少了無效蒸發，達到蓄水保墑的目的。本研究表明，休閑期深翻后覆蓋能顯著提高小麥收獲后80 d至開花期土壤蓄水量，且以欠水年提高幅度較大。說明休閑期深翻后覆蓋有利于前期蓄積深層土壤水分，欠水年的干旱條件有利于根系下扎，促進吸收深層土壤水分，實現伏雨春夏用，蓄水效果延續時間長，有利于兩級分化，滿足后期穗數形成和籽粒灌漿所需的水分。

3.2 休閑期覆蓋對耗水的影響

各個生育時期土壤蓄水量的變化影響作物生長，從而影響各個生育階段的耗水過程。朱自璽等[23]研究表明，覆蓋栽培能改變作物的耗水模式，即減少前期土壤無效蒸發，增加后期植株有效蒸騰，將有限的水分更多地用于物質生產，使土壤水分消耗由物理過程轉化為生物學過程，從而提高水分利用效率。本研究表明，不同降水年型小麥各生育階段耗水規律基本一致，階段耗水量和日平均耗水量均以拔節—開花階段最高，以播種—拔節階段最低，尤其是該階段的日平均耗水量較低；但年型間存在差異，欠水年顯著降低了播種—拔節階段耗水量及其比例，增加了拔節—開花和開花—成熟階段耗水比例。可見，小麥生育中后期耗水強度大，欠水年對該階段的供水量大，有利于小麥成穗和籽粒形成。本研究也表明，休閑期覆蓋可調節不同生育階段耗水需求，顯著降低播種—拔節階段耗水量所占比例，增加拔節—開花、開花—成熟階段的耗水量及其所占比例，尤其欠水年的增幅較大。可見，休閑期覆蓋能減少小麥生育前期耗水比例，增加生育中后期耗水比例，為小麥中后期物質生產提供充足的水分，尤其欠水年對生育后期的調控作用較大。這可能因為休閑期覆蓋后小麥的根系更加發達，尤其欠水年，通過根系的橫、縱方向對水分進行再分配運輸[24]，在干旱缺水時可充分調動深層土壤貯水供小麥生長所需，同時可在需水較少的冬前貯存水分，供后期生長旺盛的階段利用[25]。

本研究表明，休閑期覆蓋處理的休閑期耗水量減少，生育期耗水量增加，而對周年耗水量無明顯影響。說明雖然休閑期覆蓋處理高產高耗水，但關鍵在于降低休閑期農田的無效蒸發，提高有限降水的蓄積能力，實現跨季節利用，最終提高產量和水分利用效率，即通過降水資源的高效利用來達到增產，而并非以持續惡化土壤墑情為代價，不影響下年度小麥生長。

3.3 休閑期覆蓋對產量和水分利用效率的影響

覆蓋栽培在優化作物耗水模式的同時，有效地促進了土壤-作物-降水系統的良性循環，充分滿足作物生長水分需求，優化了產量構成因素，提高了產量[10]。武繼承等[6]研究表明，旱地麥田休閑期地膜覆蓋能促進小麥分蘗，提高穗粒數和千粒重，最終提高產量和水分利用效率。任小龍等[26]模擬不同降水量下溝壟覆蓋栽培對春茬玉米的研究表明，降水越少，覆蓋栽培提高產量和水分效率的程度越大。本研究表明，采用休閑期覆蓋的蓄水技術，欠水年千粒重甚至超過豐水年和平水年；增產幅度達30%以上，但年型間差異較大，欠水年產量可超越平水年不覆蓋的產量，平水年產量與豐水年不覆蓋的產量差異不顯著。這可能是因為，休閑期覆蓋后，欠水年尤其促進小麥生育后期耗水，有利于籽粒灌漿，在一定程度上彌補干旱對產量的影響，對產量的提升有較大調控作用。本研究還表明，休閑期覆蓋能顯著提高產量構成因素，尤其穗數提高15%以上，顯著提高降水生產效率和水分利用效率，尤其欠水年分別提高50%和54%。可見，休閑期覆蓋能改善農田水分狀況，促進有效穗數形成，從而實現增產和有限降水的高效利用，且以欠水年效果較好。此外，休閑期覆蓋后產量與拔節—開花、開花—成熟階段耗水量呈極顯著正相關，與播種—拔節階段呈顯著正相關，說明拔節后的耗水量對小麥產量影響更大。

3.4 休閑期覆蓋的增產效應

充足的播前底墑是旱地小麥實現高產的前提條件，不同降水年型地膜小麥均表現出隨底墑的提高而增產，低底墑時播種會導致產量低、效益差[27-28]。孟曉瑜等[29]研究表明，每增加1 mm的播前底墑，籽粒產量增加10.6—11.4 kg·hm-2。楊長剛等[30]通過兩年的試驗研究表明，生育期覆蓋后每增加1 mm生育期耗水量，籽粒產量增加20 kg·hm-2和15 kg·hm-2。前人對生育期覆蓋栽培技術的增產效果研究較多，而對休閑期覆蓋鮮有報道。本研究表明，休閑期覆蓋后每增加1 mm播前土壤水分，增產達17—26 kg·hm-2，且隨著降水量的減少，增產效果有所降低；每消耗1 mm生育期土壤水分，增產達22—26 kg·hm-2，且以豐水年的效果最好，欠水年其次。可見，休閑期覆蓋通過增加休閑期降水的蓄積和生育期水分的高效利用實現增產，且欠水年更能有效地將土壤水分用于籽粒生產。

覆蓋保水栽培技術是旱作農業重要的蓄水保墑技術之一，但有研究表明，在降水偏少的地區或年份，采用地膜覆蓋播種技術會造成有效種植面積減小，植株局部擁擠，穗數不足，導致減產，經濟效益低下[31-32]。本研究將地膜覆蓋技術前移至休閑期，可有效提高底墑，增加冬前分蘗，彌補降水不足帶來的減產損失，避免地膜覆蓋播種造成的弊端。筆者于2009年開始在聞喜試驗基地進行旱地麥田休閑期覆蓋蓄水保墑技術的研究，研究表明休閑期深翻后覆蓋可極大地提高有限降水的利用效率[17,32-33]，最終每畝節本增收200— 300元。因此，若在生產上大面積推廣休閑期覆蓋栽培技術，對旱地冬小麥增產增收具有重要意義。

4 結論

休閑期深翻后覆蓋，小麥的穗數提高15%—19%，產量提高30%—50%，水分利用效率提高31%—54%，尤其欠水年增產增效明顯。休閑期覆蓋顯著提高播前3 m內土壤蓄水量，土壤蓄水效率提高35%—101%，改變小麥階段耗水比例，將有限水分更多地用于小麥成穗和籽粒形成的拔節—開花和開花—成熟階段。最終，每積累1 mm播種期土壤水分可增產17—26 kg·hm-2，每消耗1 mm生育期土壤水分可增產22—26 kg·hm-2。休閑期覆蓋栽培技術在高耗水的同時不會惡化下年度土壤墑情，可實現土壤水分周年平衡，在旱作麥區生產中具有重要的應用前景。

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（責任編輯 李莉）

Effects of Mulching during Fallow Period on Soil Water Storage and Consumption and its Relationship with Wheat Yield of Dryland

CHEN Meng-nan, SUN Min, GAO Zhi-qiang, REN Ai-xia, YANG Zhen-ping, HAO Xing-yu

(College of Agriculture, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, Shanxi)

【Objective】Strategies and practices are required to increase yield of dryland wheat and improve water use efficiency. The objective of this study was to confirm the effects of mulching during fallow period on the yield of dryland wheat, and to provide a solution to soil water retention.【Method】Field experiments were carried out with a winter wheat cultivar Yunhan 20410 from 2010 to 2013 in Qiujialing Village, Wenxi, Shanxi, and soil water storage was observed during fallow period and different wheat growth periods, yield and yield components were observed in two treatments, with and without mulching during fallow period after deep plowing. Changes in soil water storage and consumption, wheat yield and water use efficiency were analyzed.【Result】The results showed that soil water storage in the 0-3 m depth was increased at sowing stage by 47 mm in humid year under mulching during fallow period, 55 mm in normal year and 63 mm in dry year, and more water was stored in deep soil layers in dry year. Soil water storage efficiency was increased significantly, which was increased by 35% in humid year under mulching during fallow period, 48% in normal year and 101% in dry year, and its effect was still significant on the anthesis. The effects of water consumption during different growth periods were different under mulching during fallow period, which was increased significantly in the wheat growth period, but reduced significantly during fallow period, thus the annual waterconsumption did not change much. Whilethe percentage of water consumption before jointing stage was decreased significantly under mulching during fallow period, water consumption and daily water consumption after jointing stage were increased significantly. The percentage of water consumption after jointing stage was also increased, especially the regulatory effect of water consumption at later growth stage of wheat in dry year. Wheat yield and yield components were increased significantly under mulching during fallow period, especially spike number, and wheat yield was increased by 30% in humid year, 35% in normal year and 50% in humid year. In dry year, spike number was increased by 19%, grain number per spike and 1000-grain weight also received a large effect. In addition, water consumption at each growth stage had close correlation with wheat yield under mulching during fallow period, especially after jointing stage. In mulching during fallow period treatment, soil water storage increased by 1 mm at sowing stage could improve wheat yield by 17-26 kg·hm-2, soil water consumption in growth period increased by 1 mm could improve wheat yield by 22-26 kg·hm-2.Rainfall productive efficiency and water use efficiency were increased significantly under mulching during fallow period, especially in dry year.【Conclusion】It could benefit the soil water storage from the fallow period to anthesis under mulching during fallow period. The annual precipitation was regulated by reducing water consumption at earlier growth stage, and increasing water consumption at middle and later growth stage under mulching during fallow period. In addition, the yield components were optimized, especially the spike, through the method, which was favorable for increasing production, and ultimately to achieve efficient use of rainfall. The effect of mulching during fallow period was better in dry year.

rainfall years; mulching during fallow period; dryland wheat; water consumption; yield; water use efficiency

2016-03-25；接受日期：2016-05-16

國家“十二五”科技支撐計劃（2015BAD23B04）、國家公益性行業（農業）科研專項（201303104）、國家現代農業產業技術體系建設專項（CARS- 03-01-24）、山西省科技攻關項目（20140311008-3）、農業部公益性行業科研專項（201503120）、山西省研究生教育創新項目（2016SY025）

陳夢楠，E-mail：chenmengnan2010@163.com。通信作者高志強，Tel：0354-6288373；E-mail：gaozhiqiang1964@126.com