渭北旱塬不同覆蓋措施對小麥產(chǎn)量和水分利用效率的影響

馬浩，郝明德，2，郭慧慧，蘇富源，牛育華

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所，陜西楊凌712100；3.陜西科技大學(xué)陜西農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)研究院，陜西西安710021）

渭北旱塬不同覆蓋措施對小麥產(chǎn)量和水分利用效率的影響

馬浩1，郝明德1，2，郭慧慧1，蘇富源1，牛育華3

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所，陜西楊凌712100；3.陜西科技大學(xué)陜西農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)研究院，陜西西安710021）

為了揭示渭北旱塬覆蓋對小麥產(chǎn)量和和水分利用效率的影響，通過田間試驗研究了夏閑期和全年時期結(jié)合地膜全覆蓋和地膜麥草雙元覆蓋下小麥產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收和水分利用效率的差異。結(jié)果表明：全年覆蓋和夏閑期覆蓋均可提高小麥產(chǎn)量，其中全年地膜全覆蓋處理小麥產(chǎn)量最高，達(dá)5 383 kg·hm－2，較傳統(tǒng)耕作不覆蓋增產(chǎn)15.4%；全年地膜全覆蓋對小麥的農(nóng)藝性狀有顯著改善作用，穗粒數(shù)和成穗數(shù)較傳統(tǒng)耕作不覆蓋增加16.3%和33.0%；全年地膜全覆蓋小麥籽粒N、P、K養(yǎng)分吸收總量較不覆蓋分別增加12.3%、21%、21.8%，莖葉N、P、K養(yǎng)分吸收總量較不覆蓋分別增加55.1%、36.7%、29.3%；覆蓋能顯著提高小麥水分利用效率，以全年地膜覆蓋處理水分利用效率為最高，較傳統(tǒng)不覆蓋提高了11.3%?？傊?，全年地膜全覆蓋能夠顯著提高小麥產(chǎn)量和水分利用效率，改善小麥農(nóng)藝性狀，增加小麥籽粒和莖葉N、P、K養(yǎng)分吸收量。

小麥；覆蓋；產(chǎn)量；水分利用效率：渭北旱塬

在渭北旱塬地區(qū)，干旱缺水一直都是限制作物產(chǎn)量的主要因子之一，提高水分資源的利用效率成為該地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的主要問題。該區(qū)年降雨量為420～700 mm，降水時空分配不均勻且變率較大［1］，7—9月的降水量占全年降水量的54.7%［2］，年際間降雨量也有非常大的差異［3］。目前，覆蓋栽培作為旱地農(nóng)業(yè)的一項重要技術(shù)措施，在生產(chǎn)上已被廣泛推廣應(yīng)用［4－5］。大量研究表明，地表覆蓋作物秸稈，能夠增強(qiáng)土壤的蓄水能力，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤結(jié)構(gòu)，使土壤表層疏松，促進(jìn)降雨就地入滲，提高土壤肥力和抗旱能力，從而增加作物產(chǎn)量［6－8］；地膜覆蓋能夠改善土壤水、熱狀況［9－10］，有利于提高土壤微生物活性和作物根系生長，促進(jìn)作物生長發(fā)育，從而顯著提高作物產(chǎn)量和水分利用效率［11－13］。研究［14－17］認(rèn)為覆蓋可在作物生長前期抑制土壤蒸發(fā)，減少土壤水分的無效消耗；在生育后期增加植株蒸騰促進(jìn)干物質(zhì)累積，有利于提高產(chǎn)量和作物水分利用效率。孫進(jìn)［18］等研究表明，稻草覆蓋可明顯減少土壤水分蒸發(fā)，土壤含水率增加13.5%～59%，小麥平均增產(chǎn)12.5%。黨廷輝［4］等研究結(jié)果顯示，采取地膜和秸稈的雙元覆蓋栽培模式可以顯著地改善土壤水分狀況，增加小麥產(chǎn)量，提高水分利用率。目前關(guān)于覆蓋對小麥產(chǎn)量和水分利用效率方面的研究較多，但不同時期結(jié)合不同覆蓋方式的研究較少。因此，本研究以傳統(tǒng)耕作不覆蓋作為對照，研究了夏閑期和全年地表秸稈地膜雙元覆蓋以及地膜全覆蓋對土壤水分、水分利用效率及作物養(yǎng)分吸收和產(chǎn)量的影響，以期對渭北旱塬農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有現(xiàn)實指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

從2003年起在西北水土保持研究所長武農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站進(jìn)行不同覆蓋定位試驗。該區(qū)屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，是典型的旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，農(nóng)作物以一年一熟小麥、玉米為主，小麥生長主要依賴生育期的降水和前期土壤貯水。該區(qū)年均降雨量為578.5mm，且季節(jié)性分布不均，降雨量主要集中在7—9月。試驗地海拔1 200 m，日照時數(shù)2 226 h，年均氣溫9.1℃，無霜期171 d，＞10℃積溫3 029℃。試驗區(qū)土壤為黑壚土，耕層土壤pH為8.3，含有機(jī)質(zhì)11.97 g·kg－1，全氮0.87 g·kg－1，全磷1.22 g· kg－1，堿解氮49.64 mg·kg－1，速效磷16.22 mg· kg－1，速效鉀147.35 mg·kg－1，土壤肥力狀況在該區(qū)具有典型代表性。小麥生育期（2013年9月25日至2014年6月29日）降雨量為252.6 mm，較小麥生育期平均降水減少17.4 mm；夏閑期（2013年6月26日至2013年9月25日）降雨量為392mm，較小麥夏閑期平均降水增加81.9 mm。2013—2014年試驗期間降雨分布情況見圖1。

圖1 試驗期間（2013－07—2014－06）逐月降雨量分布Fig.1 Distribution of monthly precipitation at the experiment site from 2013 to 2014

1.2 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)5個處理：（1）傳統(tǒng)耕作不覆蓋（CT）：在冬小麥播種前施肥并翻耕，耕翻深度約為20 cm，采用人工開溝，條施播種，地表無覆蓋；（2）全年地膜麥草雙元覆蓋（FSP）：前茬小麥?zhǔn)斋@后將地膜與秸稈間隔平鋪于地表，其中秸稈覆蓋量為原小區(qū)前茬小麥秸稈總量，播種前收起地膜與秸稈，施肥翻耕后重新間隔鋪設(shè)地膜與秸稈，小麥于膜上打孔種植；（3）夏閑期地膜麥草雙元覆蓋（SSP）：上一季小麥?zhǔn)斋@后地膜與秸稈間隔平鋪于小麥行間，其中秸稈覆蓋量為原小區(qū)前茬小麥秸稈總量，播種前收起地膜與秸稈，播種方式同傳統(tǒng)耕作不覆蓋；（4）全年地膜全覆蓋（FFP）：前茬小麥?zhǔn)斋@后地膜平鋪于地表，種植小麥時將地膜收起，施肥翻耕后重新鋪上地膜，小麥于膜上打孔種植；（5）夏閑期地膜全覆蓋（SFP）：上一季小麥?zhǔn)斋@后將地膜平鋪于地表，播種前收起地膜，播種方式同傳統(tǒng)耕作不覆蓋。

試驗采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，設(shè)3次重復(fù)，小區(qū)面積為5 m×7 m。供試作物為一年一熟冬小麥，選用品種為長旱58，播種行間距為20 cm，所用地膜為60 cm寬、0.015 mm厚的聚乙烯薄膜。試驗小區(qū)以氮肥和磷肥作為基肥，所有處理施N量為150 kg· hm－2，施P2O5量為75 kg·hm－2，其中氮肥為尿素，含氮量為46%，磷肥為過磷酸鈣，含P2O516%，于小麥播種前撒施隨即旋耕翻入土中，試驗后期不追肥，田間管理如大田。試驗于2013年9月25日播種，2014年7月1日收獲。

1.3 測定項目及計算方法

在小麥播種前和收獲后測定0～200 cm土層土壤含水率，其中0～100 cm為10 cm一層，100～200 cm為20 cm一層，采用土鉆烘干法測定。小麥?zhǔn)斋@時期在每個試驗小區(qū)隨機(jī)采取小麥10株，測定相關(guān)農(nóng)藝指標(biāo)，各小區(qū)收獲12行測定小麥產(chǎn)量。相關(guān)計算方法如下：

式中，ω為土壤含水率（%）；m1為濕土質(zhì)量（g）；m2為烘干土質(zhì)量（g）（土樣在105℃烘箱中烘8 h直至恒重）。

（2）土壤貯水量計算：W＝h×a×b×10／100式中，W土壤貯水量（mm）；h為土層厚度（cm）；a為土壤容重（g·cm－3）；b為土壤含水率（%）。

（3）作物耗水量計算：ET＝P－△S

式中，ET為作物耗水量（mm）；P為作物生育期內(nèi)的降水量（mm）；△S為收獲期和播種期0～200 cm土壤貯水量之差（mm）。

（4）水分利用效率的計算：WUE＝Y(jié)／ET

式中，WUE為作物生育期的水分利用效率（kg·hm－2·mm－1）；Y為作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量（kg·hm－2）；ET為作物耗水量（mm）。

（5）養(yǎng)分吸收量計算：

籽粒氮（磷／鉀）吸收量（kg·hm－2）＝籽粒氮（磷／鉀）含量×小麥籽粒產(chǎn)量

籽粒氮（磷／鉀）吸收量（kg·hm－2）＝莖葉氮（磷／鉀）含量×收獲期小麥莖葉總干重

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，Sigmaplot 12.5作圖，SPSS17.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行不同處理間的差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 覆蓋對小麥產(chǎn)量的影響

不同覆蓋措施對小麥產(chǎn)量的影響不同，其中全年地膜全覆蓋處理的小麥產(chǎn)量最高，傳統(tǒng)耕作不覆蓋產(chǎn)量最低（表1）。覆蓋均可不同程度提高小麥產(chǎn)量，與傳統(tǒng)耕作不覆蓋相比，全年地膜全覆蓋增產(chǎn)717 kg·hm－2，增產(chǎn)率達(dá)15.4%，增產(chǎn)效果最顯著；夏閑期地膜麥草雙元覆蓋較傳統(tǒng)耕作不覆蓋增產(chǎn)率為5.0%；全年地膜麥草雙元覆蓋和夏閑期地膜全覆蓋分別較傳統(tǒng)耕作不覆蓋增產(chǎn)379 kg·hm－2和252 kg·hm－2，差異顯著（P≤0.05）。在全年覆蓋的情況下，地膜全覆蓋的小麥產(chǎn)量高于地膜麥草雙元覆蓋，增產(chǎn)338 kg·hm－2，夏閑期覆蓋的小麥產(chǎn)量也表現(xiàn)為地膜全覆蓋高于地膜麥草雙元覆蓋，說明無論是全年覆蓋或夏閑期覆蓋，地膜全覆蓋的增產(chǎn)效果優(yōu)于地膜麥草雙元覆蓋。地膜全覆蓋方式下，全年覆蓋比夏閑期覆蓋增產(chǎn)465 kg·hm－2；而地膜麥草雙元覆蓋方式下，全年覆蓋相比夏閑期覆蓋的產(chǎn)量有所增加，但差異不顯著。

表1 不同覆蓋處理下小麥產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀Table 1 Yield and agronomic characteristcs of wheat with different mulching treatments

2.2 覆蓋下小麥農(nóng)藝性狀的變化

傳統(tǒng)耕作條件下進(jìn)行地表覆蓋處理的小麥株高、穗長、穗粒數(shù)和成穗數(shù)都較不覆蓋有不同程度的增加，但千粒重均有所減少（表1）。傳統(tǒng)耕作不覆蓋的小麥穗粒數(shù)最少，僅為39.3粒，全年地膜全覆蓋的小麥穗粒數(shù)達(dá)45.7粒，較傳統(tǒng)耕作不覆蓋增加16.2%。相對于不覆蓋，夏閑期地膜全覆蓋處理小麥株高和夏閑期覆蓋小麥穗長都略有增加，但差異均不顯著。全年覆蓋情況下，小麥穗長較夏閑期覆蓋和不覆蓋增加顯著。覆蓋處理小麥成穗數(shù)均顯著高于傳統(tǒng)耕作不覆蓋，其中全年地膜全覆蓋最大，為757萬·hm－2，較不覆蓋增加33.0%；但覆蓋處理的小麥千粒重均小于傳統(tǒng)不覆蓋，以全年地膜全覆蓋最小，僅有35.9 g。

2.3 覆蓋對小麥養(yǎng)分吸收的影響

2.3.1 小麥對氮的吸收相對于傳統(tǒng)耕作不覆蓋，覆蓋處理能夠顯著提高籽粒和莖葉氮吸收量（表2）。全年地膜全覆蓋處理籽粒和莖葉吸氮量最高，較不覆蓋處理分別提高12.3%和55.1%，全年地膜秸稈覆蓋次之，分別增加12.0%和24.2%，夏閑期地膜全覆蓋和夏閑期地膜秸稈雙元覆蓋分別較不覆蓋增加6.4%、22.3%和11%、7.2%，且都達(dá)到差異顯著水平。覆蓋處理之間，全年覆蓋籽粒吸氮量顯著高于夏閑期覆蓋，全年地膜全覆蓋處理莖葉吸氮量顯著高于其它覆蓋處理。各覆蓋處理總吸氮量均高于不覆蓋處理，其中全年地膜覆蓋總吸氮量為168.3 kg·hm－2，較不覆蓋提高26.5%，顯著增加小麥地上部對氮的吸收。

表2 不同覆蓋處理對小麥地上部養(yǎng)分吸收的影響Table 2 Effects of different mulching treatments on nutrient absorption of aboveground wheat

2.3.2 小麥對磷的吸收不同覆蓋方式下小麥籽粒和莖葉磷吸收量不同（表2）。全年地膜全覆蓋和全年地膜秸稈雙元覆蓋能夠顯著提高小麥籽粒含磷量，分別較不覆蓋處理增加21.0%和24.0%；夏閑期兩種覆蓋方式籽粒含磷量均高于不覆蓋處理，但差異不顯著。同一覆蓋時間段地膜全覆蓋和地膜秸稈雙元覆蓋之間差異不顯著。覆蓋措施能夠顯著增加小麥莖葉吸磷量，全年地膜全覆蓋處理較不覆蓋增加36.7%，增加效果最為顯著；夏閑期地膜秸稈雙元覆蓋增加量最少，僅有7.7%。各處理莖葉含磷總量表現(xiàn)為：FSP＞FFP＞SFP＞SSP＞CT，分別較不覆蓋增加36.7%、35.1%、18.8%和8.3%。因此，夏閑期覆蓋能夠增加小麥莖葉對磷素的吸收，但對籽粒吸磷量影響不大，全年覆蓋對小麥籽粒和莖葉吸磷量均有顯著提高。

2.3.3 小麥對鉀的吸收覆蓋措施能夠顯著提高小麥籽粒和莖葉含鉀量（表2）。與傳統(tǒng)耕作不覆蓋相比，全年地膜覆蓋小麥籽粒和莖葉含鉀量分別增加21.8%和29.3%，全年地膜秸稈雙元覆蓋次之，分別增加18.1%和29.6%，夏閑期地膜秸稈雙元覆蓋分別增加13.9%和15.2%，夏閑期地膜全覆蓋增加量最少，僅為11.1%和4.0%。覆蓋處理之間，全年地膜全覆蓋籽粒吸鉀量顯著高于其它覆蓋處理；全年地膜全覆蓋和全年地膜秸稈雙元覆蓋莖葉吸鉀量之間差異不顯著，但與夏閑期覆蓋措施之間差異均達(dá)到顯著水平。全年覆蓋條件下地膜全覆蓋小麥籽粒和莖葉鉀的吸收量要高于地膜秸稈雙元覆蓋，相反，夏閑期覆蓋條件下地膜秸稈雙元覆蓋處理小麥鉀的吸收量卻顯著高于地膜全覆蓋。

2.4 覆蓋對麥田土層土壤含水率的影響

種植前0～200 cm土層土壤含水率為22%～23.9%，其中傳統(tǒng)耕作不覆蓋0～200 cm土層土壤含水率為22.4%，全年地膜全覆蓋較不覆蓋提高1.5%，全年地膜麥草雙元覆蓋、夏閑期地膜覆蓋和夏閑期地膜麥草雙元覆蓋較不覆蓋都稍有減少（圖2）。播種前9月18到9月23期間92.6mm的降雨，使得0～20 cm土層土壤含水率普遍偏高，麥田0～20 cm土層土壤含水高達(dá)23.3%～25.6%，其中傳統(tǒng)耕作不覆蓋0～20 cm土層土壤含水率最高，覆蓋措施下土壤含水率較不覆蓋均不同程度減小，這可能是由于地表地膜覆蓋影響了降雨的入滲。拐點出現(xiàn)在40 cm處，在40～80 cm土層各處理土壤含水率差異不大；在80～200 cm土層，傳統(tǒng)耕作覆蓋平均土壤含水率為21.7%，全年地膜全覆蓋較不覆蓋提高11.5%，全年地膜麥草雙元覆蓋稍有提高，但夏閑期地膜全覆蓋和地膜麥草雙元覆蓋平均土壤含水率都略低于不覆蓋，說明全年地膜全覆蓋能夠有效地將降雨蓄積在土壤中，提高深層土壤的含水率，而充足的水分將會對下一季小麥的生長發(fā)育產(chǎn)生顯著影響。

收獲后0～200 cm土層土壤含水率整體表現(xiàn)為先減小后增加最后趨于穩(wěn)定的趨勢。小麥?zhǔn)斋@后0～200 cm土層土壤含水率僅為13.1%～13.8%，覆蓋處理較不覆蓋處理之間差異不明顯。在0～40 cm土層土壤含水率不斷減小，其中傳統(tǒng)耕作不覆蓋土壤平均含水率為10.8%，全年地膜覆蓋、全年地膜麥草雙元覆蓋和夏閑期地膜麥草雙元覆蓋分別不覆蓋高2%、0.8%和1.6%，夏閑期地膜全覆蓋稍有減少；在40～100 cm土層土壤含水率不斷增加，其中夏閑期地膜全覆蓋土壤平均含水率最低，僅有11.7%；在100～140 cm土層土壤含水率處于穩(wěn)定狀態(tài)，土壤平均含水率保持在15%；在140～200 cm出現(xiàn)差異，夏閑期地膜全覆蓋和傳統(tǒng)耕作不覆蓋土壤含水率隨土層深度增加略有增加，而全年地膜全覆蓋、全年地膜麥草雙覆蓋和夏閑期地膜麥草雙覆蓋保持不變。

圖2 不同覆蓋處理0～200 cm土層土壤含水率剖面分布Fig.2 Soil moisture distribution and changes in 0～200 cm soil profile of different mulching treatments

2.5 覆蓋對小麥水分利用效率的影響

播種前傳統(tǒng)耕作不覆蓋0～200 cm土層土壤貯水量為577.3mm，全年地膜全覆蓋的土壤貯水量較傳統(tǒng)耕作不覆蓋增加17.3 mm，全年地膜麥草雙元覆蓋、夏閑期地膜全覆蓋和夏閑期地膜麥草雙元覆蓋的土壤貯水量均低于傳統(tǒng)耕作不覆蓋（表3）。在收獲后，全年地膜全覆蓋和夏閑期地膜麥草雙元覆蓋0～200 cm土層土壤貯水量最高，均為367.5mm。在小麥生育期，全年地膜全覆蓋小麥耗水量最高，達(dá)479.6 mm，比傳統(tǒng)不覆蓋處理高出16.5 mm，但全年地膜麥草雙元覆蓋、夏閑期地膜全覆蓋和夏閑期地膜麥草雙元覆蓋處理的生育期耗水量都低于傳統(tǒng)不覆蓋處理，說明覆蓋措施與小麥耗水量相關(guān)性不大。相反，不同覆蓋處理均能顯著提高小麥水分利用效率，其中全年地膜全覆蓋的小麥水分利用效率最高，較不覆蓋提高11.3%，效果最好；全年地膜麥草雙元覆蓋較不覆蓋提高9.1%，夏閑期地膜全覆蓋和地膜麥草雙元覆蓋分別提高7.5%和8.1%，效果均達(dá)顯著水平（P≤0.05）。同一覆蓋方式下，全年地膜全覆蓋較夏閑期地膜全覆蓋能夠顯著提高小麥水分利用效率，全年地膜麥草雙元覆蓋較夏閑期地膜麥草雙元覆蓋雖略有提高，但差異不顯著。在全年覆蓋的情況下，地膜全覆蓋較地膜麥草雙元覆蓋能夠顯著提高水分利用效率，但夏閑期進(jìn)行的兩種覆蓋方式差異不顯著。

3 討論

充分利用有限的天然降水，挖掘有限降水的生產(chǎn)潛力，提高土壤集雨保墑能力對雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)糧食增產(chǎn)具有十分重要的現(xiàn)實意義［19］。有研究認(rèn)為［20］，全膜覆土穴播在休閑期可補(bǔ)充春小麥生育期土壤水分消耗，改善下季作物的土壤水分條件，維持土壤水分的年際平衡，為土壤水分的可持續(xù)利用奠定基礎(chǔ)。本試驗研究結(jié)果顯示，在小麥種植前，全年地膜全覆蓋80～200 cm土層平均土壤含水率為24.7%，較不覆蓋提高11.5%；播前0～200 cm貯水量較不覆蓋增加17.3mm，保墑效果顯著；但也有研究認(rèn)為地膜栽培雖能顯著改善生長前期表層土壤墑情，但深層土壤墑情一般明顯不如露地［21］，生育期0～200 cm土體的平均含水量也低于露地，所以長期地膜覆蓋高產(chǎn)栽培可能對土壤水分年際平衡不利，導(dǎo)致研究結(jié)果不一致可能的原因是本試驗中地膜為全地面全年覆蓋，且冬休閑期覆蓋物均未去除，最大限度抑制土壤水分蒸發(fā)，增加土壤殘留底墑。

表3 不同覆蓋處理對冬小麥水分利用效率的影響Table 3 Effects of different mulching treatments on water use efficiency of winter wheat

地膜覆蓋有效地促進(jìn)了土壤與作物之間水分的良性循環(huán)，滿足小麥生長水分需求，使小麥株高、穗長、穗數(shù)和穗粒數(shù)均增加，產(chǎn)量和水分利用效率顯著提高［22－24］。本試驗條件下，不同覆蓋措施小麥株高、穗長、畝穗數(shù)均有所增加，覆蓋處理小麥的成穗數(shù)和穗粒數(shù)均高于不覆蓋處理，但覆蓋處理小麥千粒重均小于傳統(tǒng)不覆蓋，這與前人的試驗研究結(jié)果［25］相似；而湯永祿［26］等人的研究則表明覆蓋雖然能夠顯著提高小麥的有效穗數(shù)，但對穗粒數(shù)和千粒重的增加作用不大。楊長剛等［27］兩年試驗研究認(rèn)為，覆膜增產(chǎn)的原因主要是提高了單位面積穗數(shù)，兩個生長季覆膜處理單位面積穗數(shù)分別平均比CK顯著高86.2%和90.8%，本試驗研究結(jié)果表明，覆蓋處理的小麥產(chǎn)量比不覆蓋處理增產(chǎn)5%～15.4%，這與趙小蓉［25］等兩年試驗研究結(jié)果相似；在所有覆蓋處理中以全年地膜全覆蓋處理增產(chǎn)效果最佳，可能的原因是地膜覆蓋能夠增溫保墑，改善土壤生態(tài)環(huán)境，從而有利于作物生長發(fā)育，加快小麥幼穗分化，提高分蘗成穗率，進(jìn)而增加小麥成穗數(shù)，最終提高作物產(chǎn)量［9－10，13，28］；也有研究認(rèn)為，覆膜處理能夠調(diào)節(jié)不同生育期耗水比例，在總耗水量高于對照的同時，將更多比例的水分用于拔節(jié)至成熟期，以保證最終增產(chǎn)［29－30］?？偟膩碚f，成穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重是構(gòu)成小麥產(chǎn)量的主要因素，覆蓋有利于增加小麥的成穗數(shù)和穗粒數(shù)，盡管小麥千粒重較傳統(tǒng)不覆蓋有所減少，但提高小麥產(chǎn)量的作用仍然明顯，且以全年地膜全覆蓋效果最為顯著。

獲得更高產(chǎn)量的同時也就意味著消耗更多的水分。研究發(fā)現(xiàn)［31－32］，相比露地對照，覆膜栽培能使春小麥產(chǎn)量和地上部分生物量分別提高38.5%和44.7%，而繁殖分配和收獲指數(shù)分別顯著降低5.2%和4.5%；覆膜種植加劇了生長冗余，其干物質(zhì)生產(chǎn)并非總是高效的。本研究中，全年地膜全覆蓋較傳統(tǒng)不覆蓋小麥產(chǎn)量和地上部生物量分別提高15.4%和17.2%，小麥生育期耗水量高達(dá)479.6 mm，較不覆蓋處理高出16.5 mm，這也就明顯存在干物質(zhì)的浪費和土壤水分過分消耗，因此，如何降低無效生產(chǎn)從而提高有效水分利用有待進(jìn)一步研究。另一方面，地膜是一種人工合成的高分子化合物，在自然條件下降解緩慢［33］，隨著地膜應(yīng)用量和使用年限不斷增加，大量殘留地膜造成嚴(yán)重的農(nóng)田“白色污染”，而且對農(nóng)業(yè)環(huán)境的安全與健康構(gòu)成了巨大的威脅［34］。因此，如何科學(xué)規(guī)范地使用農(nóng)用地膜，同時加強(qiáng)殘留地膜的回收與治理，對實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

本試驗研究表明：全年覆蓋能夠同時提高小麥籽粒和莖葉對氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收量，夏閑期覆蓋對小麥籽粒磷吸收量的影響不大，但對小麥籽粒氮和鉀養(yǎng)分吸收的影響均達(dá)到差異顯著水平。在四種覆蓋處理中以全年地膜全覆蓋對小麥籽粒和莖葉養(yǎng)分吸收量的影響最大，可能是因為地膜覆蓋條件下，土壤水、熱條件能夠得到有效改善［9－10］，有利于提高土壤微生物活性，促進(jìn)小麥根系生長，從而最大程度上增加小麥對氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收。

4 結(jié)論

本試驗研究表明：覆蓋能顯著提高小麥產(chǎn)量和水分利用效率，改善小麥農(nóng)藝指標(biāo)，其中增加小麥穗粒數(shù)和成穗數(shù)是覆蓋增產(chǎn)的最主要原因；全年地膜全覆蓋處理增產(chǎn)效果最好，不但能夠減少土壤水分的無效蒸發(fā)，并且能夠最大程度將夏閑期降水儲存在土壤中，尤其補(bǔ)充小麥種前80～200 cm土層土壤水分，這會對下一季小麥的生長發(fā)育產(chǎn)生影響；不同覆蓋措施均能顯著增加小麥地上部對養(yǎng)分的吸收，以全年地膜全覆蓋處理最佳。因此，在渭北旱塬地區(qū)，采用全年地膜全覆蓋的小麥栽培方式是提高小麥產(chǎn)量和水分利用效率的有效途徑。

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Effects of different mulching treatments on yield and water use efficiency of winter wheat in Weibei Highland

MA Hao1，HAOMing-de1，2，GUOHui-hui1，SU Fu-yuan1，NIU Yu-hua3
（1.The Resources and Environment College of Northwest A＆F University，Yangling，Shaanxi 712100，China；2.Institute of Soil and Water Conservation of Northwest A＆F University，Yangling，Shaanxi 712100，China；3.Institute of agricultural products processing technology of shaanxi science and technology University，Xi’an 710021，China）

In order to elucidate the effects of different mulching treatments on yield and water use efficiency（WUE）of winter wheat，we studied the yield，nutrient absorption and WUE on full plastic-film mulching and dual mulching of full plastic-film and wheatgrass during summer fallow and different periods throughout the year.The results showed that both full-year and summer fallow mulching treatments can improve wheat yield，the yield of full year with full plastic-film mulching had reach 5 383 kg·hm－2，which was the highest in all treatments and increased yield by 15.4%compared with conventional tillage with no mulching；full year with full plastic-film mulching had remarkable improvement on wheat agronomic characteristics compared to no mulching treatment，kernel number per row and ear number per hectare was increased by 16.2%and 33.0%，respectively.Compared to no mulching mode，the total absorptions of N，P and K were increased by 12.3%，21%and 21.8%in grain and 55.1%，36.7%and 29.3%in stems and leaves in the treatment of full year with full plastic-film mulching，respectively.The mode of mulching had significantly improved WUE of wheat，the yield of full-year with full plastic-film mulching was the highest which was increased by 11.3%compared to no mulching.Generally，full-year with full plastic-film mulching was the best mode which could promote the wheat yield，WUE，absorptions of N，P and K，and improve agronomic characteristics of winter wheat.

wheat；mulching；yield；water use efficiency；Wei Bei Highland

S318；S512.1

A

1000-7601（2016）06-0051-07

10.7606／j.issn.1000-7601.2016.06.08

2016-01-01

國家科技支撐計劃重大項目“農(nóng)田水土保持關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”（2011BAD31B01）；國家科技支撐計劃項目“黃土高原旱區(qū)增糧增效潛力與提升技術(shù)研究”（2015BAD22B01）；西北農(nóng)林科技大學(xué)科技成果推廣項目“糧食持續(xù)增產(chǎn)中氮磷減量施用關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”（TGZX2015－24）

馬浩（1991—），男，陜西寶雞人，在讀碩士生，研究方向為農(nóng)田保護(hù)性耕作。E-mail：461mh＠sina.com。

郝明德（1957—），男，陜西華縣人，研究員，主要從事土壤肥料試驗研究和黃土高原綜合治理研究。E-mail：mdhao＠m(xù)s.iswc.ac.cn。