秸稈覆蓋及播量對旱地冬小麥耗水特性及產量的影響

宋亞麗,張文偉,王亞靜，林子君，李可夫

(甘肅省慶陽市農業科學研究院，甘肅 慶陽 745000)

隴東麥區光照充足，但降水分布不均，多集中于7-9月，小麥拔節至抽穗期降雨較少，冬小麥產量低而不穩，種植面積不斷縮減[1～2]。因此，探究適宜種植方式，對穩定隴東旱區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，增產效果顯著[3]。但目前生產中所用地膜厚度多為0.008 mm，殘膜回收率低，土壤污染嚴重，阻礙作物根系生長。隴東旱區面臨繼續提高有限降水生產效率和防止土壤環境惡化的雙重挑戰[4]。傳統秸稈覆蓋能有效減少土壤水分蒸發，但降溫效應明顯，影響作物出苗，可能造成減產[5]。秸稈帶狀覆蓋技術，采用局部覆蓋方式，在蓄水保墑同時，減弱對土壤降溫效應，冬小麥返青前有增溫效應，拔節到成熟階段為降溫效應[6]。目前，該技術在隴東麥區有很好的推廣應用前景。種植密度是小麥生產中較易調控的栽培措施, 適宜的密度使穗數、穗粒數和粒重協調發展，對構建高產群體有重要作用[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提效潛力, 實現冬小麥產量和水分利用效率提高提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

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

共設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。小區面積45 m2(5 m ×9 m)3次重復，隨機區組排列。

秸稈覆蓋量為風干重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。

1.2 土壤水分測定及相關指標計算

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(%)。

農田耗水量ET=ΔW+P，式中：ET為冬小麥生育期農田耗水量(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)=籽粒產量(kg/hm2)/作物全生育期耗水量(mm)。

1.3 小麥產量及其構成因素測定

小麥成熟前，測定單位面積穗數；小麥成熟后按小區收獲，脫粒后曬干稱重，計算產量。在每個小區隨機取20株帶回室內測定穗粒數、千粒重。

1.4 數據分析

采用Microsoft Excel2003和SPSS17.0統計軟件進行數據處理和差異顯著性分析。

2 結果與分析

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，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，是決定小麥產量關鍵時期，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2.9%～10.0%、23.5%～23.6%；窄幅較寬幅種植平均增產11.9%。

產量構成因素中，單位面積穗數，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，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 冬小麥籽粒產量和水分利用效率

3 討論

群體數量和單株生產力協調發展，是提高小麥產量的有效途徑[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于露地，在植株蒸騰消耗及覆蓋抑制土壤水分蒸發雙重作用下，秸稈覆蓋耗水量與露地無顯著差異，但明顯降低冬小麥返青前耗水比例。冬小麥拔節后，降水少，秸稈覆蓋有效增加降水入滲，充分調動深層次土壤水分，增加拔節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，小麥穗數增加，單株營養面積減小，穗粒數和千粒重顯著降低，小麥產量呈下降趨勢，寬幅條播降幅明顯低于常規條播的同密度處理。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2.9%～10.0%、23.5%～23.6%；窄幅較寬幅種植平均增產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%。