集雨種植模式下不同施肥水平對土壤水分消耗及冬小麥產(chǎn)量的影響

王　珂，衛(wèi)　婷，董昭蕓，張　鵬，賈志寬

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)中國旱區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)研究院， 陜西 楊凌 712100；

2.農(nóng)業(yè)部旱地作物生產(chǎn)與生態(tài)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室， 陜西 楊凌 712100)

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集雨種植模式下不同施肥水平對土壤水分消耗及冬小麥產(chǎn)量的影響

王珂1,2，衛(wèi)婷1,2，董昭蕓1,2，張鵬1,2，賈志寬1,2

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)中國旱區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)研究院， 陜西 楊凌 712100；

2.農(nóng)業(yè)部旱地作物生產(chǎn)與生態(tài)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室， 陜西 楊凌 712100)

摘要：于2012—2014年在寧南旱塬區(qū)布設(shè)旱地冬小麥壟膜溝播試驗(yàn)，研究了集雨種植模式下不同施肥水平對小麥不同生育階段土壤水分、產(chǎn)量和水肥利用率的影響。試驗(yàn)設(shè)置集雨(R)和傳統(tǒng)平作(B)兩種種植模式，每種種植模式設(shè)置高(N+P：270+180 kg·hm-2)、中(N+P：180+120 kg·hm-2)、低(N+P：90+60 kg·hm-2)和不施肥4種施肥水平。結(jié)果表明：集雨種植模式在冬小麥生育前期可以顯著提高0～200 cm土層的土壤貯水量，兩年的平均產(chǎn)量較平作提高了10.57%(P<0.05)，水分利用效率提高了3.83%，肥料農(nóng)學(xué)效率提高了54.99%(P<0.05)。施肥對冬小麥生育期土壤水分有明顯影響，冬小麥生育前期隨著施肥量的增加土壤貯水量呈增加趨勢，生育后期土壤貯水量隨著施肥量的增加而減少。無論是集雨還是平作種植模式，各施肥處理的冬小麥經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和水分利用效率隨著施肥量的增加呈增加趨勢，但相鄰肥力梯度間增幅隨施肥量的增加逐漸降低，高肥處理雖產(chǎn)量和水分利用效率最高，但較中肥處理增產(chǎn)幅度不顯著(P>0.05)，集雨種植中肥處理的肥料農(nóng)學(xué)效率最高，兩年平均為3.91 kg·kg-1。由此認(rèn)為，集雨種植模式配合中量施肥(N+P：180+120 kg·hm-2)可顯著提高半干旱區(qū)旱作冬小麥產(chǎn)量及水肥利用效率。

關(guān)鍵詞：集雨種植；施肥水平；土壤水分；旱作小麥；產(chǎn)量；半干旱區(qū)

我國北方旱作區(qū)土壤貧瘠、抗蝕抗旱能力差，糧食產(chǎn)量低而不穩(wěn)[1]；作物水肥利用率低是該區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中面臨的重要問題[2-3]。旱作農(nóng)業(yè)中,水肥具有明顯的耦合關(guān)系，肥料的增產(chǎn)作用不僅在于肥料本身，更重要的還在于與土壤水分的互作[4-6]。北方旱作區(qū)除水資源不足外，供肥能力差是限制作物產(chǎn)量提高的另一因素。目前廣泛推廣的旱地壟溝集雨種植技術(shù)通過溝內(nèi)集雨及壟上覆蓋抑制土壤水分蒸發(fā),使作物需水條件得到顯著改善[7-11]。在此基礎(chǔ)上，如何優(yōu)化養(yǎng)分投入數(shù)量是旱地冬小麥增產(chǎn)和水分、養(yǎng)分高效利用的關(guān)鍵[12]。

以往旱地集雨種植模式的研究與生產(chǎn)實(shí)踐多關(guān)注集雨保墑效果等問題，至于配套的相應(yīng)施肥水平以及對作物產(chǎn)量的水肥耦合效果未見相關(guān)文獻(xiàn)報道。本研究在寧南旱塬區(qū)布設(shè)旱地冬小麥壟膜溝播試驗(yàn)，研究不同施肥量處理對土壤水分消耗及小麥產(chǎn)量的影響，為完善旱地集雨種植技術(shù)及制定相應(yīng)的施肥策略提供理論與實(shí)踐依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2012年9月—2014年6月在寧夏回族自治區(qū)彭陽縣長城村旱地農(nóng)業(yè)試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)地處106°48′E，35°51′N，海拔1 658 m，地貌類型屬黃土高原腹部梁峁丘陵地。該地區(qū)年平均降水量430 mm左右，其中70%的降雨集中在7—9月份。年平均氣溫6.1℃，年平均日照時數(shù)2 518.2 h，年蒸發(fā)量1 753.2 mm，干燥度(≥0℃的蒸發(fā)量)為1.21～1.99，無霜期140～160 d。試驗(yàn)田為旱平地，土壤質(zhì)地為黃綿土。耕層(0～20 cm)土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分為：有機(jī)質(zhì)15.06 g·kg-1，堿解氮63.61 mg·kg-1，速效磷37.59 mg·kg-1，速效鉀161.17 mg·kg-1。2012—2014年試驗(yàn)期的降雨量具體分布見表1。

表1　2012—2014年冬小麥生育期降雨量分布/mm

1.2試驗(yàn)設(shè)計

本試驗(yàn)設(shè)置集雨種植和傳統(tǒng)平作兩種栽培方式，每種栽培方式設(shè)置高、中、低三種施肥水平：高(N+P：270+180 kg·hm-2，H)、中(N+P：180+120 kg·hm-2，M)、低(N+P：90+60 kg·hm-2，L)，不施肥作為對照。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，共8個處理，各處理3次重復(fù)：集雨高肥(RH)、集雨中肥(RM)、集雨低肥(RL)、集雨無肥(R0)，平作高肥(BH)、平作中肥(BM)、平作低肥(BL)、平作無肥(B0)。田間試驗(yàn)中各處理種植小區(qū)面積為72 m2(12 m×6 m)，集雨處理溝壟寬度均為60 cm，壟上覆膜，壟高為15 cm；播前整地、起壟、覆膜、施肥，集雨種植區(qū)肥料均作基肥(包括壟面積的施肥量)一次全部施于種植溝內(nèi)，第一年于2012年9月16日播種，2013年7月3日收獲，第二年于2013年9月16日播種，2014年7月5日收獲，冬小麥生育期不進(jìn)行灌溉。供試品種為隴鑒301，播量為190 kg·hm-2，播種方式為條播，集雨處理每種植溝內(nèi)條播4行小麥，集雨和平作各處理行距均為20 cm。

1.3試驗(yàn)方法

產(chǎn)量：平作處理小麥?zhǔn)斋@后每小區(qū)取長勢有代表性的相鄰5行，長度為1 m區(qū)域的小麥，取樣面積為1 m2(行長1 m×寬1 m)。集雨處理每小區(qū)取一個種植溝中4行，長度為1 m區(qū)域的小麥，為了準(zhǔn)確評價集雨各處理對因壟膜溝播導(dǎo)致種植面積減少的產(chǎn)量補(bǔ)償效應(yīng),集雨處理以溝壟總面積計算冬小麥產(chǎn)量，即面積為1.2 m2(行長1 m×寬1.2 m)，每小區(qū)取3個重復(fù)。

土壤水分測定：在冬小麥播前(2012-09-16，2013-09-15)、苗期(2012-10-13，2013-10-11)、返青期(2013-03-27，2014-03-24)、拔節(jié)期(2013-04-22，2013-04-26)、抽穗期(2013-05-18，2013-05-23)、灌漿期(2013-06-13，2014-06-18)、收獲期(2013-07-03，2014-07-05)分別測定0～200 cm土層土壤水分，每20 cm取樣，采用烘干法在105℃烘干后稱重，測定各土層土壤含水量，平作處理取樣點(diǎn)位于小麥行間，集雨處理在種植溝內(nèi)沿壟側(cè)和溝內(nèi)正中點(diǎn)分別取樣，取平均值，田間取樣重復(fù)3次，土壤容重采用環(huán)刀法，每20 cm取樣，測定各土層土壤容重，并按以下公式計算土壤貯水量。

式中，W為土壤貯水量(mm)；Hi為土層深度(cm)；Ai為土壤容重(g·cm-3)；Bi為土壤含水量(%)。

土壤耗水量：ETa=W1-W2+p

式中，ETa為土壤耗水量(mm)；W1為播前土壤貯水量(mm)；W2為收獲后土壤貯水量(mm)；p為生育期有效降水量(mm)，式中土壤貯水量及耗水量均以2m土層含水量計算。

水分利用效率：WUE=Y/ETa

式中，WUE為水分利用效率(kg·mm-1·hm-2)；Y為溝壟總面積計算的籽粒產(chǎn)量(kg·hm-2)。

肥料農(nóng)學(xué)效率：AE=(Y1-Y2)/m

式中，AE為肥料農(nóng)學(xué)效率(kg·kg-1)；Y1為施肥區(qū)作物產(chǎn)量(kg·hm-2)；Y2為不施肥區(qū)作物產(chǎn)量(kg·hm-2)；m為純養(yǎng)分投入量(kg·hm-2)，本文所用的養(yǎng)分投入量為投入N和P2O5用量之和。

1.4數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel和Dps 6.55處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同施肥處理對冬小麥不同生育階段0～200 cm土層土壤貯水狀況的影響

在冬小麥主要生育階段測定了不同處理0～200 cm 土層的土壤貯水量，冬小麥整個生育期內(nèi)，0～200 cm土壤貯水量總體呈逐漸減少的趨勢，因兩年降雨年型不同(見表1)，2013年在灌漿期、2014年在拔節(jié)期土壤貯水量有所增加。

從表2可以看出，在同一施肥水平下，從苗期到拔節(jié)期測定的0～200 cm土壤貯水量集雨處理較平作處理高，2012—2013年度返青期測定的土壤貯水量集雨處理較對應(yīng)平作處理增加量最大，達(dá)15.54～37.93 mm，其中RM處理高出BM處理37.93 mm(P<0.05)，差異最大；2013—2014年度土壤貯水量差異最大的時期出現(xiàn)在拔節(jié)期，集雨處理較平作高20.00～25.37 mm(P<0.05)。進(jìn)入抽穗期，集雨處理較平作處理差異不顯著，原因是集雨處理作物吸收土壤水分多，耗水量大，縮小了與平作的差異。灌漿期測定的土壤貯水量集雨較平作差異增加，2013—2014年度集雨較平作高12.40～16.56 mm，差異不顯著，2012—2013年度平作處理顯著高于集雨(P<0.05)，其中BH處理高出RH處理43.23 mm，差異最大，2012—2013年度差異大于2013—2014年度，原因是在2012—2013年度降雨量主要集中在灌漿期，從抽穗(2013-05-18)到灌漿(2013-06-13)期間有90.4 mm的降雨量。收獲期測定的土壤貯水量集雨處理與對應(yīng)平作處理差距達(dá)到最大，2012—2013年度RH、RM、RM和R0較對應(yīng)平作處理分別減少45.06、36.69、38.13 mm和25.63 mm，均達(dá)到顯著水平(P<0.05)；2013—2014年度集雨較平作差異小于2012—2013年度，RH、RM、RM和R0土壤貯水量較對應(yīng)平作處理分別減少4.37、8.68、15.80 mm(P<0.05)和15.40 mm。

在集雨種植方式下，從苗期到返青期測定的各施肥處理0～200 cm土壤貯水量無明顯差異，進(jìn)入拔節(jié)期各施肥處理差異逐漸變大，拔節(jié)期測定的土壤貯水量各處理高低順序?yàn)椋篟H>RM>RL>R0。2012—2013年度RH、RM和RL較R0土壤貯水量分別高27.23(P<0.05)、16.78 mm(P<0.05)和2.67 mm，RH較RM高10.45 mm(P<0.05)；2013—2014年度RH、RM和RL較R0土壤貯水量分別高18.01(P<0.05)、14.66 mm(P<0.05)和6.01 mm。從抽穗期到收獲期測定的土壤貯水量集雨各處理高低順序?yàn)椋篟0>RL>RM>RH，抽穗期測定的土壤貯水量RH較RL和R0低16.23～24.82 mm，差異顯著(P<0.05)，RH與RM差異不顯著。2012—2013年度灌漿期測定的土壤貯水量RH與其他處理差異顯著(P<0.05)，RH處理較RM、RL和R0處理分別低40.51、46.73 mm和56.62 mm；2013—2014年度灌漿期測定的土壤貯水量RH、RM和RL較R0分別低30.89、29.17 mm和26.78 mm，差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)。收獲期測定的土壤貯水量RH較RL和R0低13.00～33.31 mm，差異顯著(P<0.05)，RH與RM差異不顯著。平作各施肥處理規(guī)律與集雨種植處理相似，2012—2013年度拔節(jié)和抽穗期測定的土壤貯水量平作各施肥處理的差異大于集雨各施肥處理，但在灌漿期和收獲期測定的土壤貯水量平作各施肥處理的差異小于集雨各施肥處理；2013—2014年度拔節(jié)期測定的土壤貯水量平作各施肥處理的差異小于集雨各施肥處理，但后期測定的土壤貯水量平作各施肥處理的差異大于集雨各施肥處理。年際之間規(guī)律的差異可能是由于2012—2013年降雨量主要集中在抽穗到灌漿期，2013—2014年降雨量主要集中在拔節(jié)期。

表2　不同施肥處理冬小麥各生育階段0～200 cm土壤貯水量(mm)

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示同一種種植模式下不同施肥處理間差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: Different letters indicate significant differences (P<0.05) under the same planting mode in same line. The same below.

2.2集雨施肥對冬小麥產(chǎn)量、肥料農(nóng)學(xué)效率及水分利用率的影響

2.2.1集雨施肥對冬小麥產(chǎn)量的影響由表3可知，同一施肥水平下，集雨種植方式冬小麥產(chǎn)量高于傳統(tǒng)平作。2012—2013年度，集雨施肥處理平均產(chǎn)量為6 146.0 kg·hm-2，比平作處理提高12.44%，在高、中、低、無4種施肥水平下，集雨處理分別比平作處理產(chǎn)量增產(chǎn)14.69%(P<0.05)、15.71%(P<0.05)、11.54%(P<0.05)和7.02%；2013—2014年度，集雨施肥處理平均產(chǎn)量為6 242.9 kg·hm-2，比平作處理增產(chǎn)8.70%，在高、中、低、無4種施肥水平下，集雨處理分別比平作處理產(chǎn)量增產(chǎn)9.89%(P<0.05)、10.17%(P<0.05)、8.41%(P<0.05)和5.86%，其中RM的增產(chǎn)效果最顯著，其次為RH。

同一種植方式下，隨著施肥量的增加冬小麥產(chǎn)量均呈增加趨勢。集雨種植方式下，除RH與RM之間差異不顯著，其余處理間差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)，2012—2013年度，RL較R0增產(chǎn)10.70%(P<0.05)，RM較RL增產(chǎn)10.59%(P<0.05)，RH較RM差異不顯著；2013—2014年度，RL較R0增產(chǎn)10.28%(P<0.05)，RM較RL增產(chǎn)9.73%(P<0.05)，RH較RM增產(chǎn)4.68%，且差異不顯著。平作各施肥處理冬小麥產(chǎn)量規(guī)律與集雨相似，各處理間差異幅度略小于集雨處理。

2.2.2集雨施肥對冬小麥水分利用效率的影響結(jié)果表明(表3)，同一施肥水平下，集雨種植方式冬小麥水分利用效率大于傳統(tǒng)平作。2012—2013年度，集雨施肥處理平均水分利用效率為15.74 kg·mm-1·hm-2，比平作處理提高1.83%，其中RM較BM提高4.98%(P<0.05)；2013—2014年度，集雨施肥處理平均水分利用效率為14.96 kg·mm-1·hm-2，比平作處理提高5.83%，在高、中、低、無4種施肥水平下，集雨處理分別比對應(yīng)的平作處理水分利用效率提高8.76%(P<0.05)、7.89%(P<0.05)、4.26%和1.87%，其中RH和RM提高效果最顯著。

表3　種植方式及施肥水平對冬小麥產(chǎn)量、肥料農(nóng)學(xué)效率及水分利用率的影響

同一種植方式下，各施肥處理水分利用效率與產(chǎn)量規(guī)律基本一致，大小順序?yàn)镽H>RM>RL>R0，BH>BM>BL>B0。集雨種植方式下，2012—2013年度，RL較R0提高5.42%，RM較RL提高8.80%(P<0.05)，RH較RM提高1.48%(P>0.05)；2013—2014年度，RL較R0提高9.24%(P<0.05)，RM較RL提高7.94(P<0.05)，RH較RM提高3.16%(P>0.05)；平作各施肥處理冬小麥水分利用效率規(guī)律與集雨相似，各處理間差異幅度小于集雨處理。

2.2.3集雨施肥對冬小麥肥料農(nóng)學(xué)效率的影響肥料農(nóng)學(xué)效率是衡量肥料利用率的重要指標(biāo)，從表3可以看出：同一施肥水平下，集雨種植方式冬小麥肥料農(nóng)學(xué)效率顯著大于傳統(tǒng)平作(P<0.05)。2012—2013年度，集雨施肥處理平均肥料農(nóng)學(xué)效率為3.67 kg·kg-1，比平作處理提高了74.36%，在高、中、低3種施肥水平下，集雨處理分別比平作處理肥料農(nóng)學(xué)效率提高了56.51%、81.36%和84.46%；2013—2014年度，集雨施肥處理平均肥料農(nóng)學(xué)效率為3.60 kg·kg-1，比平作處理提高了35.62%，在高、中、低3種施肥水平下，集雨處理分別比平作處理肥料農(nóng)學(xué)效率提高了28.20%、36.68%和41.60%。

同一種植方式下，各施肥處理肥料農(nóng)學(xué)效率大小規(guī)律為RM>RL>RH；BM>BL>BH。集雨種植方式下，2012—2013年度，RM較RH提高了25.30%(P<0.05)，RL較RH提高了19.54%(P<0.05)；2013—2014年度RM較RH提高了18.15%(P<0.05)，RL較RH提高了15.64%(P<0.05)，兩年RM與RL差異均不顯著。平作種植方式下，2012—2013年度，BM較BH提高了8.10%(P<0.05)；2013—2014年度BM較BH提高了10.82%(P<0.05)。

3討論

相關(guān)研究表明，采用溝壟集雨種植能夠使無效、微效降雨有效化, 增加土壤有效水分供應(yīng)量, 使集于溝中的降雨入滲更深, 溝壟覆膜集雨栽培較露地栽培具有聚水保墑作用[13-15]。本試驗(yàn)苗期到拔節(jié)期各集雨處理0～200 cm土壤貯水量較對應(yīng)平作處理高8.11～37.94 mm，隨生育期推進(jìn)，冬小麥營養(yǎng)和生殖生長達(dá)到旺盛期，集雨處理冬小麥生物量大于平作處理，集雨施肥各處理生物產(chǎn)量顯著高于對應(yīng)平作處理，兩年增幅都在10%以上，集雨處理較平作耗水量增大，使土壤貯水量降低，到小麥?zhǔn)斋@期集雨處理土壤貯水量小于平作處理。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，施肥對冬小麥生育期土壤水分有明顯影響，苗期和返青期測定的0～200 cm土壤貯水量各施肥處理間無明顯差異，到小麥拔節(jié)期各處理出現(xiàn)顯著差異，集雨種植各施肥處理土壤貯水量高低順序?yàn)椋篟H>RM>RL>R0，從抽穗期到收獲期測定的土壤貯水量高低順序則為：R0>RL>RM>RH；平作各施肥處理土壤貯水量規(guī)律與集雨相似。形成以上結(jié)果的原因可能是,越冬前,因麥苗植株小、氣溫低,耗水強(qiáng)度低,施肥所造成的差異不明顯；小麥返青拔節(jié)后,氣溫回升,地面蒸發(fā)量增加，由于施肥處理增加了小麥分蘗數(shù)及葉面積,因而使麥田保持較高的覆蓋度,相對減少了這一時期土壤水分的蒸發(fā)損失；冬小麥生育后期,由于施肥促進(jìn)了小麥營養(yǎng)體的生長,加強(qiáng)了根系吸水能力和植株的蒸騰耗水強(qiáng)度,從而增加了土壤水分的消耗量[16-17]。這與戴萬宏[18]等研究結(jié)果相似，拔節(jié)之前,增加施肥量并沒有使土壤含水量降低,相反有所升高，小麥拔節(jié)之后的情況則相反,增施肥料明顯增加了土壤水分的消耗量,使土壤貯水量較對照明顯降低。

集雨處理相對較好的水分條件, 使冬小麥在生理生長及產(chǎn)量方面均好于對照,在我國干旱半干旱地區(qū), 雨水利用效率低下,作物生產(chǎn)潛力由于缺水而下降60%～75%[19]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，集雨種植對冬小麥產(chǎn)量的提高較傳統(tǒng)平作有明顯作用，產(chǎn)量較平作處理提高 了7.02%～21.9%，Li X Y[20]等的研究也表明壟膜集雨種植可顯著提高作物產(chǎn)量，提高幅度可達(dá)21%～92%。本試驗(yàn)結(jié)果表明,施肥的增產(chǎn)效果顯著,隨著施肥量的增加產(chǎn)量呈增加趨勢，但相鄰肥力梯度間增幅隨施肥量的增加逐漸降低，高施肥雖較中施肥量增產(chǎn)，但增產(chǎn)幅度不顯著,說明中施肥量(N+P:180+120 kg·hm-2)可能就是經(jīng)濟(jì)的施肥上限量。張福鎖[21]等研究表明如果將氮肥施用量分成3級,150～250 kg·hm-2為適中,小于150 kg·hm-2為不足,大于250 kg·hm-2為超量，適中肥量(150～250 kg·hm-2)增產(chǎn)潛力最大。

任小龍[22]等研究結(jié)果表明溝壟覆蓋栽培模式可以有效改善作物的水分狀況，增加籽粒產(chǎn)量，提高農(nóng)田水分利用效率，本試驗(yàn)結(jié)果表明，集雨種植對冬小麥水分利用效率的提高均較傳統(tǒng)平作有明顯作用，水分利用效率提高0.47%～7.55%。前人研究認(rèn)為, 施肥能促進(jìn)冬小麥生長發(fā)育,根系深扎,增強(qiáng)作物對深層水分的利用,可以顯著提高水分利用效率[18,23]，本試驗(yàn)各施肥處理水分利用效率隨著施肥量的增加而增加，相鄰肥力梯度間增幅隨施肥量的增加逐漸降低，高施肥處理雖水分利用效率最高，但與中肥比較提高幅度不顯著，這與產(chǎn)量的規(guī)律一致。

肥料農(nóng)學(xué)效率反映了單位施肥量增加作物產(chǎn)量的能力[24]，是評價肥料增產(chǎn)效應(yīng)較為準(zhǔn)確的指標(biāo)[21]，植物對養(yǎng)分的吸收、運(yùn)轉(zhuǎn)和利用都依賴于土壤水分，土壤的水分狀況在很大程度上決定著作物對養(yǎng)分的吸收利用[25]，集雨種植能改善土壤水分狀況，進(jìn)而促進(jìn)土壤養(yǎng)分有效性的發(fā)揮和利用。試驗(yàn)結(jié)果表明，集雨種植模式肥料農(nóng)學(xué)效率較傳統(tǒng)平作提高28.46%～81.36%。本試驗(yàn)無論是集雨處理還是平作處理，中肥的肥料農(nóng)學(xué)效率最大，其次是低肥，高肥最低，可能是由于過量施肥使化肥養(yǎng)分利用率降低所致。

4結(jié)論

各集雨施肥處理能改善農(nóng)田土壤的水分狀況，在冬小麥生育前期集雨處理可以顯著提高0～200 cm土層的土壤貯水量，且集雨種植模式下冬小麥生長后期對水分的吸收利用優(yōu)于傳統(tǒng)平作。

施肥對冬小麥生育期土壤水分有明顯影響，拔節(jié)期所測土壤貯水量隨著施肥量的增加呈增加趨勢，冬小麥生育后期土壤貯水量隨著施肥量的增加而減少。

集雨種植對冬小麥產(chǎn)量、水分利用效率和肥料農(nóng)學(xué)效率的提高均較傳統(tǒng)平作有明顯作用，集雨種植模式下中量施肥提高效果最為顯著。

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Effects of fertilizer application rates on soil water use and wheat yield

under ridge-furrow practice with plastic mulching of the ridge

WANG Ke1,2, WEI Ting1,2, DONG Zhao-yun1,2, ZHANG Peng1,2, JIA Zhi-kuan1,2

(1.TheChineseInstituteofWater-savingAgriculture,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China;

2.KeyLaboratoryofCropPhysi-ecologyandTillageinNorthwesternLoessPlateau,MinisterofAgriculture,Yangling,Shaanxi712100,China)

Abstract：The objective of this study was to explore the effects of the different chemical fertilizer application levels on soil moisture, grain yield, water use efficiency (WUE) and fertilizer agronomic efficiency(AE) under Ridge-furrow Rainfall Harvesting Planting pattern. A 2-year field experiment was conducted in semi-arid areas of southern Ningxia from Sept. 2012 to June 2014. Two cultivation patterns (R: ridge-furrow cultivation and F: conventional flat cultivation) and four chemical fertilizer rates (H: 270+180 kg·hm-2, M: 180+120 kg·hm-2, L: N+P: 90+60 kg·hm-2, 0) were performed in this study. The results showed that soil water storages at 0～200 cm layers were significantly higher in R treatments than that of B treatments at the early growth stage of winter wheat. Yield, WUE and AE of wheat were larger in R, which were 10.57% (P<0.05), 3.83% and 54.99% (P<0.05) higher than that of B, respectively. Fertilization had significant effect on soil water storage during wheat growth period. At the early growth stage of winter wheat, soil water storage increased as fertilizer level increased. At late growth stage, soil water storage decreased as fertilizer level increased. Under both cultivation patterns, yield and WUE of winter wheat increased with the rising of fertilizer application. However, the increase amplitude of yield and WUE between adjacent fertility gradient became smaller gradually with the increasing of fertilizer application. RH was the recommended treatment in terms of yield and WUE. AE of wheat was the largest in RM which averaged 3.91 kg·kg-1in two trial years. Therefore, the ridge-furrow rainfall harvesting planting pattern with middle fertilizer application (180+120 kg·hm-2) could significantly increase grain yield and WUE of winter wheat.

Keywords:ridge and furrow rainfall harvesting planting pattern; fertilizer application levels; soil moisture; rainfed wheat; yield; semiarid areas

中圖分類號：S318；S512.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

通信作者：賈志寬(1962—)，男，教授,博士生導(dǎo)師，主要從事旱區(qū)農(nóng)業(yè)水分高效利用研究。E-mail：zhikuan@tom.com。

作者簡介：王珂(1989—)，女，山西運(yùn)城人，碩士研究生，主要從事旱地節(jié)水農(nóng)業(yè)研究。 E-mail:729036134@qq.com。

基金項(xiàng)目：“十二五”國家科技支撐計劃課題“西北旱作區(qū)抗逆穩(wěn)產(chǎn)旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)集成與示范”(2012BAD09B03)；“十二五”國家科技支撐計劃課題“西北旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土資源潛力與高效利用模式集成及應(yīng)用”(2011BAD29B09)；“十二五”國家863課題“旱作冬小麥水肥聯(lián)合調(diào)控效應(yīng)研究”(2011AA100504)

收稿日期：2015-02-09

doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2016.01.15

文章編號：1000-7601(2016)01-0093-06