休閑期耕作配施肥料對旱地麥田土壤水分和產量形成的影響

邢 軍，孫 敏，高志強，雷妙妙，薛玲珠，任愛霞

（山西農業大學農學院，山西太谷030801）

干旱缺水且主要降雨季節與小麥生長需水時期發生錯位是旱地小麥產量提高的限定因素。合理的耕作措施有利于創造良好的耕層結構，改善土壤質量條件，促進土壤養分的轉化與循環，土壤蓄水滲透性能增強，產量提高[1-3]。褚鵬飛等[4-7]研究表明，深松后利于土質變松，耕層增厚，土壤接納雨水能力提高，產量增加。WANG等[8]、侯賢清等[9]研究表明，休閑期深翻較傳統耕作地表徑流減少，土壤滲水速度加快，有利于積蓄更多的自然降水，實現增產增效。劉爽等[10]研究表明，休閑期深松和免耕土壤含水量增加，保水效果較好。秦紅靈等[11]研究表明，與免耕相比，深松有利于土壤水分增多，增產18%，增加水分利用效率10%。俄勝哲等[12]對黃土高原綿土區長期定位施肥試驗結果表明，施肥處理較不施肥處理小麥產量提高33%～90%。前人對施肥或不同耕作措施的蓄水增產效果進行了較多研究，但研究施肥條件下進行休閑期耕作對黃土高原旱作麥區土壤水分、干物質及產量形成的影響較少。

本試驗研究施肥條件下，休閑期深松、深翻、免耕對土壤水分、植株干物質積累及分配和產量形成的影響，旨在探求實現黃土高原旱作麥區小麥高產栽培的最佳休閑期耕作方式。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

2014—2016年在山西農業大學小麥試驗基地——聞喜縣開展大田試驗研究。試驗地為旱地，丘陵地形，7—9月麥地處于休閑，6月中旬測定表層土壤基礎肥力（表1）。2014—2015年降水量為516.70 mm，較2005—2016年平均降水量高15%，其中，休閑期降水量為365.60 mm，占全年降雨量的71%；2015—2016年全年降雨量為386.80 mm，較2005—2016年平均降水量低16%，其中，休閑期降雨量為94.70 mm，占全年降雨量的24%（圖1）。

表1 試驗地基礎肥力

1.2 試驗材料

供試小麥品種為晉麥92，由山西省農業科學院小麥研究所提供。

1.3 試驗設計

試驗采用二因素裂區設計，主區設施肥（AF）、不施肥（NF）2個水平，副區設休閑期深松（深度30～40 cm，SS）、深翻（深度 25～30 cm，DT）、休閑期免耕（CK）3個水平，共12個處理，小區面積300 m2（5m×60m），3次重復。2014—2015，2015—2016年前茬小麥收獲時均留20～30cm茬，分別于2014年7月15日和2015年7月8日施1 500 kg/hm2有機肥，進行耕作，2014，2015年8月25日旋地、整地，耙耱收墑，分別于2014年10月4日和2015年10月2日播種，施肥處理播前基施純氮、P2O5和K2O各150 kg/hm2，膜際條播，常規管理。

1.4 測定指標及方法

1.4.1 土壤水分的測定 小麥收獲后，挖一個3m剖面坑，采用環刀法測定土壤容重。分別于前茬小麥收獲后30 d、播種期、越冬期、拔節期、孕穗期、開花期、成熟期，用土鉆取0～300 cm土層的土樣（每20 cm為一土層），烘干稱質量，計算土壤水分，方法參照文獻[13]進行。

1.4.2 植株干物質量的測定 于各生育時期在各試驗小區選擇長勢均勻的20株樣本，將越冬期至成熟期分離各器官，剪根后分器官裝入牛皮紙袋中，殺青后烘干稱質量并記錄單株干物質量。干物質分配的計算公式參照文獻[14]進行。

1.4.3 產量的測定 于小麥收獲時調查各試驗處理0.667 m2面積的穗數、每穗平均粒數及千粒質量，測定產量。

1.5 數據處理

統計分析采用SAS9.0軟件，處理數據和作圖用Microsoft Excel 2003軟件，差異顯著性檢驗采用LSD法（α＝0.05）進行。

2 結果與分析

2.1 休閑期耕作的水分效應

2.1.1 休閑期土壤水分的蓄保效果 休閑期深松、深翻、免耕（對照）的休閑末期較初期0～300 cm土壤蓄水量增加（表2）。與對照相比，休閑期深松、深翻提高了休閑末期土壤蓄水量，2014—2015年度分別增加58.11，32.42 mm，2015—2016年度分別增加28.32，10.95 mm，休閑期土壤蓄水效率顯著提高，2014—2015年度分別提高72%，35%，2015—2016年度分別提高192%，79%。可見，休閑期深松、深翻有利于保蓄休閑期降水，提高底墑，且深松效果較好，尤其在降水較少的年份。

2.1.2 各生育時期土壤水分的蓄保效果 施肥處理較不施肥處理開花前土壤蓄水量提高（表3）。無論施肥與否，休閑期深松、深翻較對照開花前土壤蓄水量顯著提高。其中，施肥條件下，2014—2015年度越冬期分別提高56.14，42.75 mm，拔節期分別提高47.67，31.15 mm，孕穗期分別提高 40.86，27.57 mm；2015—2016年度越冬期分別提高57.16，38.34 mm，拔節期分別提高40.15，20.12 mm，孕穗期分別提高27.84，12.25 mm。不施肥條件下，2014—2015年度越冬期分別提高52.35，32.45 mm，拔節期分別提高43.89，24.85 mm，孕穗期分別提高 39.21，23.39 mm；2015—2016年度越冬期分別提高50.09，24.90 mm，拔節期分別提高42.76，24.30 mm，孕穗期分別提高35.63，21.34 mm。開花后土壤蓄水量降低。可見，施肥條件下，休閑期深松、深翻有利于開花前土壤水分的蓄保，且深松效果較好。

表2 休閑期耕作對土壤蓄水效率的影響

表3 休閑期耕作對各生育時期0～300 cm土壤蓄水量的影響 mm

2.2 休閑期耕作的增產效應

2.2.1 對干物質量積累的影響 與不施肥相比，施肥后越冬期—成熟期植株干物質量顯著提高（表4）。與對照相比，休閑期深松、深翻越冬期—成熟期干物質量顯著提高，且深松較高。可見，施肥條件下，休閑期深松、深翻有利于增加植株干物質量，且深松效果較好。

表4 耕作對植株干物質量積累的影響（2015—2016年） kg/hm2

2.2.2 對干物質分配的影響 施肥處理較不施肥處理開花后累積的干物質量及對籽粒的貢獻率顯著提高，而開花前干物質的轉運率及對籽粒的貢獻率降低（表5）。休閑期深松、深翻較對照開花前干物質轉運量、轉運率及對籽粒的貢獻率降低，開花后累積的干物質量及對籽粒的貢獻率均顯著提高，且深松較高。可見，施肥條件下，休閑期深松、深翻有利于開花后干物質的積累，促進開花后干物質向籽粒的運轉，且深松效果較好。

2.2.3 增產效果 與不施肥處理相比，施肥后穗數顯著提高，2 a試驗分別提高4%～9%和6%～9%，穗粒數、千粒質量提高，產量分別提高9%～18%，19%～23%，水分利用效率分別提高6%～14%，14%～19%（表6）。休閑期深松、深翻處理與對照相比，施肥條件下2014—2015年度分別增加穗數17%，11%，產量分別提高32%，20%，水分利用效率分別增加10%，8%；2015—2016年度穗數分別增加18%，8%，產量分別提高32%，16%，水分利用效率分別增加20%，11%。不施肥條件下，休閑期深松、深翻處理2014—2015年度穗數分別增加19%，8%，產量分別提高37%，15%，水分利用效率分別增加13%，4%；2015—2016年度穗數分別增加16%，9%，產量分別提高32%，20%，水分利用效率分別增加18%，15%。可見，施肥條件下，休閑期深松、深翻主要通過穗數增加來實現增產增效，且深松效果較好。

表5 休閑期耕作對干物質分配的影響（2015—2016年）

表6 休閑期耕作的增產增效

2.3 水分與產量的相關性分析

施肥條件下休閑期深松、深翻處理，越冬至孕穗期土壤水分與產量及其構成因素呈顯著或極顯著正相關關系，其中，與產量、穗數、穗粒數相關性呈極顯著（表7）。開花后土壤水分與產量、穗數、千粒質量呈顯著或極顯著負相關關系，其中與產量、千粒質量相關性呈極顯著。可見，底墑充足可促進穗數、穗粒數的增加，開花后土壤水分消耗可促進穗數和千粒質量的增加，實現增產。

表7 水分與產量及其構成因素的相關系數（2015—2016年）

3 結論與討論

廖允成等[15]研究表明，深松后，7—9月的降雨更多的在深層土壤中蓄積，蓄墑率在55%以上。侯賢清等[16]研究表明，休閑期深松和深翻有利于7—9月降雨的蓄積，提高旱地麥田播前水分，深松較免耕、深翻的播前水分分別增加8，2 mm，土壤蓄墑率分別提高13%，1%，收獲前土壤蓄水量也提高。本研究結果表明，休閑期深松、深翻較對照可提高播種期土壤水分，休閑期土壤蓄水效率顯著提高，2014—2015年蓄水效率分別提高72%，35%，2015—2016年分別提高192%，79%，且降水少的年份效果較好。這可能是由于降水較少的年份更利于根系下扎，接納休閑期降雨于深層。另外，休閑期深松、深翻較對照提高開花前土壤蓄水量，施肥條件下，2014—2015年度越冬期分別提高56.14，42.75 mm，拔節期分別提高47.67，31.15 mm，孕穗期分別提高40.86，27.57 mm；2015—2016年度越冬期分別提高57.16，38.34 mm，拔節期分別提高 40.15，20.12 mm，孕穗期分別提高27.84，12.25 mm，且深松效果較好。

合理的耕作制度有利于改善土壤物理性狀，提高土壤貯水量，為小麥提供良好的土壤環境，促進干物質的積累和分配，實現增產增效。孫敏等[17]研究表明，休閑期深松、深翻后有利于積蓄休閑期降雨，促進小麥對深層土壤水分吸收，增產24%～45%，水分利用效率提高22%～33%。王紅光等[18]對黃淮海旱作麥區研究表明，深松+條旋耕生育后期干物質積累量增加，產量提高。本研究表明，與對照相比，休閑期深松、深翻可促進開花后積累的干物質向籽粒運轉，實現增產，其中，開花后積累的干物質對籽粒的貢獻率為42%～65%，且深松效果較好。這可能是由于休閑期深松、深翻促進根系對土壤水分和養分的吸收，增加穗數，小麥開花后植株干物質積累增多，籽粒產量提高。

張麗華等[19-20]研究表明，均衡施肥條件下，深松處理有利于實現增產。劉芬等[21]對陜西渭北旱塬麥區研究表明，旱地小麥平衡施肥較不施肥處理增產達73%。本研究表明，施肥較不施肥開花后積累的干物質及對籽粒轉運量顯著提高，轉運率達51%～65%，2 a試驗分別增產9%～18%，19%～23%。

此外，施肥條件下休閑期深松、深翻處理，開花前水分充足可促進小麥穗數、穗粒數的增加，開花后消耗較多土壤水分來促進穗數、千粒質量的增加，實現增產。