覆膜側播種植模式對小麥產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

（滄州市農林科學院，河北滄州 061001）

地膜覆蓋是我國旱作區一項重要技術措施，在西北干旱區廣泛應用［1，2］。而環渤海低平原區傳統冬小麥種植多采用地下水灌溉，關于小麥覆膜技術的相關研究較少［3］。隨著地下水壓限采政策和輪作休耕政策的相繼實施，該區冬小麥生產受到嚴重沖擊［3］。因此，研發小麥旱作技術，最大限度保蓄土壤水分，提高自然降水利用率已成為該區小麥產業可持續發展的重要措施。

覆膜技術因生態和氣候特點的差異，覆膜時間、覆膜方式等也不同［4～6］。針對環渤海低平原雨養旱作區的生態和氣候特點，筆者等前期研究了膜下穴播、膜側溝播不同覆膜播種方式對小麥產量及產量構成因素的影響，明確起壟覆膜側播種植的增產效應顯著高于膜下穴播種植［7］；通過不同小麥起壟覆膜側播種植模式研究，對比了5種不同的膜側種植方式對小麥群體數量、地上部干物重及產量的影響，增產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，同時促進了干物質積累，增加了穗粒數和千粒質量［8］。

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

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的聚乙烯農用地膜。

1.2 試驗設計

2016～2017年在滄州市農林科學院前營試驗站進行。試驗采用隨機區組設計，設6個處理，3次重復，小區面積42 m2。覆膜處理均為起壟覆膜膜側溝內播種，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、復合肥300 kg，全生育期不追肥不澆水，各小區其他管理措施均一致。

1.3 調查項目

（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（%）＝（土壤鮮質量-烘干土質量）／烘干土質量×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／ET

式中：Y為籽粒產量（kg／hm2），ET為小麥生育期耗水量。

（3）產量及產量因素測定。每小區取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考種，分別測定穗數、穗粒數、千粒重。各小區實收計產。

（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、無病蟲害發生的植株進行掛牌標記。在開花期，每個處理小區選擇200個花期相同、長勢一致的主莖穗進行標記。

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。每次每小區取5個穗，剝去全部籽粒測定鮮質量，在105℃烘15 min，殺青后于80℃恒溫24 h至恒重，稱其干質量，計算灌漿速率。

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

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 22.0軟件處理和分析數據，采用LSD法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 產量及產量構成

由表2數據分析顯示，F1、F2處理的產量極顯著高于CK，F5處理產量高于CK但差異不顯著，F3、F4處理的產量均顯著低于CK。處理中以F2的小麥產量最高，達到了3468.88 kg／hm2，顯著高于其余各處理，比CK增產21.95%，比F1、F3、F4、F5分別增產11.50%、39.52%、27.79%和21.67%。

產量構成因素分析表明（表2），覆膜各處理的穗粒數均極顯著高于CK，其中F3處理的穗粒數顯著高于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，F3的穗數顯著低于其他4個處理，有效穗僅為419.54萬／hm2，F1、F2、F4、F5間的穗數無顯著性差異。綜上結果分析得出：F1、F2處理比CK增產的主要原因在于增加了穗粒數，而造成覆膜處理間產量差異的原因在于穗數和穗粒數的差異。

表2 各處理的小麥產量及產量構成比較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，F1、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：覆膜側播后因集雨保墑效果顯著，土壤蒸發損失降低，相比傳統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。同時由于覆膜側播后的集雨作用，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達到最高，分別為2.08、2.16 g／d。覆膜處理均延長了灌漿期，F3處理的灌漿速率高峰出現在花后22 d，達2.27 g／d；F1、F2、F5處理的灌漿速率高峰均出現在花后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，達到0.99 g／d，顯著高于其他覆膜處理和CK。

3 結論與討論

影響小麥產量的主要因素為單位面積穗數、穗粒數和千粒重，小麥的最終產量形成是這三個因素協調統一的結果，受氣候條件變化、栽培技術措施的影響［9］。楊長剛在西北旱地通過不同覆蓋方式對小麥產量因素的影響結果明確，覆蓋的增產作用主要體現在單位面積穗數上，其次為穗粒數，千粒重對產量的影響較小［10］。本研究在分析影響小麥產量的三因素中，覆膜側播增產的主要原因在于穗粒數的增加，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，而環渤海低平原區因春季光熱資源不足、倒春寒、春季升溫快及春旱嚴重的制約，造成傳統種植小麥穗分化時間短，穗粒數少，從而制約產量［14］。本研究中小麥覆膜側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量，從而增加了穗粒數［14，15］。

水分利用效率反應了小麥生長過程中的水分轉化效率，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業生產的最終目標［16］。分析本研究中覆膜側播處理增產的主要原因在于小麥覆膜側播種植模式保水、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。采用覆膜后在膜側溝內播種的種植模式，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構，使得耗水主要用于蒸騰性生產，充分提高了水分生產效率，減少了水分無效損失［9，16，17］。

覆膜側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，利于小麥干物質積累。本研究中F4覆膜側播處理與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，膜側效應較小，其他4個覆膜側播處理延長灌漿期，灌漿高峰出現時間延遲，促進了小麥灌漿。綜上，覆膜側播處理通過調節水分、光熱資源，能協調產量三因素間的關系，最終調節產量［11～13］。