旱地麥田休閑期深翻下全年覆膜技術(shù)對(duì)土壤水分、小麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

趙紅梅，楊艷君，李洪燕，冀瑞萍，蘇艷玲

（晉中學(xué)院生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山西晉中030600）

旱地麥田休閑期深翻下全年覆膜技術(shù)對(duì)土壤水分、小麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

趙紅梅，楊艷君，李洪燕，冀瑞萍，蘇艷玲

（晉中學(xué)院生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山西晉中030600）

采用大田試驗(yàn)，研究休閑期深翻下全膜覆蓋與生育期覆膜播種對(duì)土壤水分、小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響，旨在明確旱地麥田休閑期深翻覆蓋調(diào)控技術(shù)的蓄水保墑效果，為旱地小麥蓄水保墑綜合栽培技術(shù)提供新途徑。結(jié)果表明，休閑期深翻下全膜覆蓋較不覆蓋可顯著提高播前0～280 cm各土層土壤蓄水量、越冬期—抽穗期0～300 cm土壤蓄水量，可提高穗數(shù)、穗粒數(shù)、產(chǎn)量及水分利用效率；深翻下全膜覆蓋配套膜際條播方式較溝播、條播可顯著提高越冬期—抽穗期0～300 cm土壤蓄水量、水分利用效率，可提高穗數(shù)、穗粒數(shù)，產(chǎn)量提高57.6%，可提高籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量、谷醇比、蛋白質(zhì)產(chǎn)量。總之，旱地麥田休閑期深翻下全年覆膜技術(shù)有利于蓄積休閑期降水和有效利用生育期降水，提高水分利用效率，最終提高小麥產(chǎn)量及品質(zhì)，是適合旱地麥田采用的一種蓄水保墑綜合栽培技術(shù)。

休閑期；深翻；覆蓋調(diào)控技術(shù)；土壤蓄水量；產(chǎn)量形成

山西省旱地小麥靠天吃水，水分成為限制小麥產(chǎn)量的主要因素。而旱地麥區(qū)天然降水量全年分布不均勻，休閑時(shí)（7—9月）降水量偏多，生育期降水量偏少。因此，有效蓄保休閑期降水和充分利用生育期降水是獲得小麥高產(chǎn)的主要途徑。已有研究表明[1-6]，覆蓋栽培可以改善土壤的水、熱環(huán)境狀況，提高水分利用效率，從而使作物獲得高產(chǎn)。

目前，前人的研究主要集中在小麥播種時(shí)覆蓋對(duì)土壤水分及產(chǎn)量的影響上，而對(duì)于休閑期覆蓋的蓄水效應(yīng)以及休閑期與生育期覆蓋相結(jié)合的綜合栽培技術(shù)對(duì)蓄積天然降水及其對(duì)產(chǎn)量影響的研究較少。

本試驗(yàn)研究休閑期深翻下覆蓋與生育期覆膜播種組合對(duì)土壤水分及產(chǎn)量形成的調(diào)控效應(yīng)，旨在明確休閑期深翻下覆蓋調(diào)控技術(shù)的蓄水保墑效果及對(duì)產(chǎn)量形成的影響，為獲得旱地小麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的蓄水保墑綜合栽培技術(shù)提供新途徑。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地基本概況

表1 聞喜試驗(yàn)點(diǎn)的降水量mm

試驗(yàn)于2011—2012年在山西晉南地區(qū)聞喜邱家?guī)X村試驗(yàn)基地進(jìn)行，試驗(yàn)地為夏閑地，土壤肥力：有機(jī)質(zhì)11.88 g/kg，堿解氮38.62 mg/kg，速效磷14.61 mg/kg。2011—2012年降水量列于表1，全年降水量較常年高，尤其是休閑期和播種—越冬期降水量，分別較往年平均值高出203.33，93.80 mm，而生育后期降水量較常年偏低。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用二因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，設(shè)全膜覆蓋（Whole film mulch，WFM）、不覆蓋（No film mulch，NFM）為主區(qū)，實(shí)施時(shí)間為前茬小麥?zhǔn)斋@后進(jìn)行，其中，全膜覆蓋，小區(qū)進(jìn)行全封閉性覆膜，播種時(shí)接膜；不覆蓋，休閑期未采用任何覆膜措施。設(shè)3種播種方式為副區(qū)：條播（DS），溝播（FS），膜際條播（FM），其中，條播，常規(guī)條播，行距20 cm；溝播，采用溝播機(jī)播種，溝深10 cm，小麥種溝底，每溝種2行，行距19 cm；膜際條播，采用地膜覆蓋機(jī)播種，膜寬40 cm，膜兩側(cè)種植2行小麥，行距30cm。播量為97.5kg/hm2，共6（2×3）個(gè)處理，小區(qū)面積為150 m2（3 m×50 m），重復(fù)3次?；┑?、磷、鉀肥，純氮150 kg/hm2，P2O5150kg/hm2，K2O75kg/hm2，8月25日耙耱收墑，10月1日播種，基本苗225萬株/hm2。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 土壤蓄水量的測(cè)定采用土鉆分別于播前及生育期采集3 m深土壤樣品，每20 cm為一層，樣品采集后立即裝入鋁盒，采用烘干法測(cè)定土壤蓄水量。土壤蓄水量（mm）＝（（濕土質(zhì)量－烘干土質(zhì)量）/烘干土質(zhì)量×100%）×土層厚度（mm）×土層容重。

1.3.2 產(chǎn)量及其構(gòu)成的測(cè)定成熟期考察穗數(shù)、每穗粒數(shù)及粒質(zhì)量，每小區(qū)取20株進(jìn)行考種，并分析單株經(jīng)濟(jì)性狀，收割20 m2測(cè)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。

1.3.3 蛋白質(zhì)含量的測(cè)定采用半微量凱氏定氮法測(cè)定含氮量，含氮量乘以5.7即為籽粒蛋白質(zhì)的含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2003處理數(shù)據(jù)和作圖，用SAS9.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

式中，Y為小麥籽粒產(chǎn)量（kg/hm2）；ET為田間耗水量（mm）。

2 結(jié)果與分析

2.1 旱地麥田休閑期深翻下覆蓋技術(shù)對(duì)播前土壤水分的影響

從圖1可以看出，隨著土層深度的增加，旱地小麥播前0～300 cm水分呈現(xiàn)“低—高—低”的變化趨勢(shì)，180 cm處達(dá)到峰值后下降。旱地麥田休閑期深翻下全膜覆蓋方式較不覆蓋可顯著提高播前0～280 cm土壤蓄水量；全膜覆蓋方式較不覆蓋分別可提高0～100，100～200，200～300 cm土層土壤蓄水量15.38，17.97，22.40 mm；可提高0～300 cm土壤蓄水量55.76 mm?？梢?，旱地麥田休閑期深翻下全膜覆蓋方式可高效利用休閑期降水，以達(dá)到明顯的蓄水保水效果，為旱地小麥的播種提供良好的底墑環(huán)境。

2.2 旱地麥田休閑期深翻下全年覆膜技術(shù)對(duì)各生育期土壤蓄水量的影響

2.2.1 對(duì)各生育期0～300 cm土壤蓄水量的影響從表2可以看出，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，0～300 cm土壤蓄水量均表現(xiàn)為逐漸降低的變化趨勢(shì)，越冬期最高。休閑期深翻下全膜覆蓋方式較不覆蓋可顯著提高越冬期到抽穗期0～300 cm土壤蓄水量，顯著降低開花期到成熟期土壤蓄水量。全膜覆蓋采用膜際條播方式較溝播和條播方式可顯著提高越冬期到抽穗期0～300 cm土壤蓄水量；可顯著降低開花期到成熟期土壤蓄水量。可見，休閑期深翻下全年覆膜技術(shù)可較好地蓄保生育期降水，為小麥的生長(zhǎng)提供充足的水分。

表2 旱地麥田休閑期深翻下全年覆膜對(duì)0～300 cm土壤蓄水量的影響mm

2.2.2 對(duì)各生育期土壤蓄水量動(dòng)態(tài)變化的影響越冬期（圖2）與返青期土壤蓄水量變化趨勢(shì)（圖3）相似，以越冬期0～300 cm各土層土壤蓄水量變化動(dòng)態(tài)為例（圖2），隨著土層深度的增加，土壤蓄水量表現(xiàn)為先降低后升高的變化趨勢(shì)。休閑期深翻下全膜覆蓋較不覆蓋可提高0～300 cm不同土層土壤蓄水量，且除40 cm土層外均達(dá)顯著水平；全膜覆蓋采用膜際條播方式較溝播和條播可提高0～300 cm不同土層土壤蓄水量，且最低蓄水量的土層為140 cm，其他方式為120 cm，可見，休閑期深翻下全年覆膜方式可使土壤最低蓄水量的土層下移，從而為小麥幼苗的生長(zhǎng)提供充足水分。

拔節(jié)期（圖4）和抽穗期土壤蓄水量變化趨勢(shì)（圖5）相似，以拔節(jié)期為例（圖4），隨著土層深度的增加，土壤蓄水量均表現(xiàn)為先升高后降低，而后升高的變化趨勢(shì)。休閑期深翻下全膜覆蓋較不覆蓋可顯著提高拔節(jié)期0～300 cm不同土層土壤蓄水量；全膜覆蓋采用膜際條播方式均較溝播、條播可提高拔節(jié)期0～300 cm各土層土壤蓄水量，且在180 cm處最低，其他栽培方式在160 cm處最低。

開花期（圖6）和成熟期土壤蓄水量變化趨勢(shì)（圖7）相似，以開花期為例（圖6），小麥生長(zhǎng)發(fā)育后期，土壤蓄水量的變幅較小，且在深層有增加趨勢(shì)。由于作物耗水量的增加，休閑期深翻下全膜覆蓋較不覆蓋降低了開花期0～300 cm土壤蓄水量；全膜覆蓋采用膜際條播較其他方式降低了0～300 cm各土層土壤蓄水量。可見，休閑期深翻下全年覆膜技術(shù)可提高生育后期小麥對(duì)土壤水分的利用。

可見，休閑期深翻下全年覆膜技術(shù)對(duì)各生育期土壤蓄水量有明顯的調(diào)控效應(yīng)。

2.3 旱地麥田休閑期深翻下全年覆膜技術(shù)對(duì)水分利用效率的影響

表3 旱地麥田休閑期深翻下全年覆膜技術(shù)對(duì)水分利用效率的影響

從表3可以看出，休閑期深翻下全膜覆蓋較不覆蓋顯著增加了總耗水量，顯著提高了水分利用效率；深翻下全膜覆蓋采用膜際條播較溝播、條播方式可顯著提高水分利用效率?？梢?，休閑期深翻下全年覆膜技術(shù)可以促進(jìn)旱地小麥充分利用蓄積的土壤水分，提高水分利用效率，為獲得高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

2.4 旱地麥田休閑期深翻下全年覆膜技術(shù)對(duì)產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

由表4可知，休閑期深翻下全膜覆蓋較不覆蓋可提高穗數(shù)、穗粒數(shù)、理論產(chǎn)量及實(shí)際產(chǎn)量，且除穗粒數(shù)外差異均顯著；深翻下全膜覆蓋采用膜際條播方式較溝播、條播可提高穗數(shù)、穗粒數(shù)、理論產(chǎn)量及實(shí)際產(chǎn)量，且除公頃穗數(shù)外差異均顯著?？梢?，休閑期深翻下全年覆膜技術(shù)對(duì)產(chǎn)量形成有明顯的調(diào)控效應(yīng)，通過增加穗數(shù)、穗粒數(shù)，進(jìn)一步提高產(chǎn)量。

表4 旱地麥田休閑期深翻下全年覆膜技術(shù)對(duì)產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

2.5 旱地麥田休閑期深翻下全年覆膜技術(shù)對(duì)籽粒品質(zhì)的影響

從表5可以看出，休閑期深翻下全膜覆蓋較不覆蓋可顯著提高清蛋白含量、醇溶蛋白含量、麥谷蛋白含量、蛋白質(zhì)含量及產(chǎn)量；全膜覆蓋采用膜際條播方式較溝播、條播可提高蛋白質(zhì)及其組分含量、谷醇比、蛋白質(zhì)產(chǎn)量，且清蛋白含量、球蛋白含量、麥谷蛋白含量的差異顯著。可見，休閑期深翻下全年覆膜技術(shù)對(duì)籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量有明顯的調(diào)控效應(yīng)，通過提高籽粒蛋白質(zhì)各組分的含量，從而達(dá)到優(yōu)質(zhì)的目的。

表5 旱地麥田休閑期深翻下全年覆膜技術(shù)對(duì)成熟期蛋白及其組分含量的影響

3 討論與結(jié)論

在旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，水分一直都是作物產(chǎn)量的主要限制因子之一。有研究表明[7-8]，除生育期降雨外，播前底墑成為影響土壤供水的重要因素，顯著影響冬小麥的產(chǎn)量。大量研究表明[9-12]，覆蓋栽培模式可以阻礙土壤蒸發(fā)面與大氣之間水分的交換，從而減少土壤的無效蒸發(fā)和地表徑流，使土壤水分的無效損耗降低，有利于蓄存土壤水分，提高水分利用效率，且覆蓋可影響不同土層土壤水分含量，影響的深度可達(dá)200 cm。本研究結(jié)果表明，休閑期深翻下全膜覆蓋方式可有效減少降雨的無效蒸發(fā)，蓄積休閑期降水，使播前0～300 cm土壤蓄水量可提高8.48%，為小麥的播種提供良好的底墑。休閑期全膜覆蓋配套膜際條播方式由于膜壟的聚積作用，可高效利用生育期降水，將自然降水最大程度地蓄存于土壤之中，具有較好的蓄水保水效果，為提高小麥產(chǎn)量提供條件。深翻下全膜覆蓋對(duì)土壤蓄水量的調(diào)控效應(yīng)可持續(xù)到開花前，在此基礎(chǔ)上采用膜際條播方式更能促進(jìn)小麥生育關(guān)鍵期的水分吸收，最終提高水分利用效率。

有研究表明[13-17]，地膜覆蓋的集雨保墑、增溫效應(yīng)，促進(jìn)了作物產(chǎn)量的形成。溫斐斐等[18]、崔凱等[19]研究證實(shí)，休閑期深翻下采用滲水地膜覆蓋有利于蓄積休閑期降雨，提高產(chǎn)量。本研究結(jié)果與前人一致，并表明休閑期深翻下覆蓋方式采用全膜覆蓋可以對(duì)產(chǎn)量及其構(gòu)成有更好的調(diào)控效應(yīng)，通過增加穗數(shù)、穗粒數(shù)提高了產(chǎn)量，在此基礎(chǔ)上生育期配套采用膜際條播方式強(qiáng)化了覆蓋的作用，對(duì)穗數(shù)、穗粒數(shù)產(chǎn)生較大的影響，最終提高了產(chǎn)量。

小麥籽粒蛋白質(zhì)含量受品種遺傳特性和栽培環(huán)境的共同影響，土壤水分對(duì)小麥籽粒蛋白質(zhì)含量具有明顯影響[20-22]。本研究結(jié)果表明，休閑期深翻下全膜覆蓋有利于籽粒蛋白質(zhì)的積累，對(duì)籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量有明顯的調(diào)控效應(yīng)，在此基礎(chǔ)上配套膜際條播方式，由于其形成了較適宜的土壤水分環(huán)境，因而提高了各蛋白組分的含量，提高了谷醇比，最終改善了籽粒品質(zhì)。

總之，旱地麥田休閑期深翻下全年覆膜技術(shù)可有效蓄保休閑期降水和高效利用生育期降水，將自然降水最大程度地蓄存于土壤之中，提高水分利用效率，最終通過增加穗數(shù)和穗粒數(shù)，提高產(chǎn)量，并對(duì)籽粒蛋白質(zhì)含量有明顯的調(diào)控效應(yīng)，從而達(dá)到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的效果，可認(rèn)為是旱地麥田的一種有效蓄水保墑的綜合栽培技術(shù)。

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Effect of Mulch Technology of One Year Based on Deep Tillage in Fallow on Soil Water，Wheat Yield and Quality in Dryland Wheat

ZHAOHongmei，YANGYanjun，LI Hongyan，JI Ruiping，SUYanling
（College ofBiological Science and Technology，JinzhongUniversity，Jinzhong030600，China）

Field experiments were conducted toinvestigate the effect ofmulch based on deep tillage in fallowand mulch in growing stage on soil water,wheat yield and quality.The object was to clear the effect of mulch regulating technology based on deep tillage in fallow on moisture conservation and provide the new way for integrated cultivation techniques in wheat crop.The results showed that mulch based on deep tillage in fallowcould significantly increase the soil water storage at the deep of 0-280 cm soil depth before sowing and at the deep of 0-300 cm from wintering stage to heading stage.This method could increase the ear number,grain number per spike, yield and water use efficiency compared with no mulch.Film mulch coordinated with mulch based on deep tillage could significantly improve the soil water storage at the deep of 0-300 cm from wintering stage to heading stage and water use efficiency.The integrated technology also could improve the ear number,grain number per spike and yield by 57.6%.It could also improve the grain protein content.In word,mulch technologyofone year based on deep tillage in fallowin dryland wheat is favorable toconservingthe precipitation offallowand use the precipitation ofgrowingstage,increasingthe water use efficiency,yield and quality.This integrated technologyis the better technologyadopted bydryland wheat crop.

fallow;deep tillage;mulch regulatingtechnology;soil water storage;yield form

S512.1；S157.4

A

1002-2481（2017）04-0561-06

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.04.17

2016-11-17

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)（CARS-03-01-24）；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31101112）；山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目（20110311001-4）

趙紅梅（1979-），女，山西晉中人，副教授，博士，主要從事旱作栽培及生理研究工作。