旱地麦田休闲期深翻下全年覆膜技术对土壤水分、小麦产量及品质的影响

赵红梅，杨艳君，李洪燕，冀瑞萍，苏艳玲

（晋中学院生物科学与技术学院，山西晋中030600）

旱地麦田休闲期深翻下全年覆膜技术对土壤水分、小麦产量及品质的影响

赵红梅，杨艳君，李洪燕，冀瑞萍，苏艳玲

（晋中学院生物科学与技术学院，山西晋中030600）

采用大田试验，研究休闲期深翻下全膜覆盖与生育期覆膜播种对土壤水分、小麦产量及其构成的影响，旨在明确旱地麦田休闲期深翻覆盖调控技术的蓄水保墒效果，为旱地小麦蓄水保墒综合栽培技术提供新途径。结果表明，休闲期深翻下全膜覆盖较不覆盖可显著提高播前0～280 cm各土层土壤蓄水量、越冬期—抽穗期0～300 cm土壤蓄水量，可提高穗数、穗粒数、产量及水分利用效率；深翻下全膜覆盖配套膜际条播方式较沟播、条播可显著提高越冬期—抽穗期0～300 cm土壤蓄水量、水分利用效率，可提高穗数、穗粒数，产量提高57.6%，可提高籽粒蛋白质及其组分含量、谷醇比、蛋白质产量。总之，旱地麦田休闲期深翻下全年覆膜技术有利于蓄积休闲期降水和有效利用生育期降水，提高水分利用效率，最终提高小麦产量及品质，是适合旱地麦田采用的一种蓄水保墒综合栽培技术。

休闲期；深翻；覆盖调控技术；土壤蓄水量；产量形成

山西省旱地小麦靠天吃水，水分成为限制小麦产量的主要因素。而旱地麦区天然降水量全年分布不均匀，休闲时（7—9月）降水量偏多，生育期降水量偏少。因此，有效蓄保休闲期降水和充分利用生育期降水是获得小麦高产的主要途径。已有研究表明[1-6]，覆盖栽培可以改善土壤的水、热环境状况，提高水分利用效率，从而使作物获得高产。

目前，前人的研究主要集中在小麦播种时覆盖对土壤水分及产量的影响上，而对于休闲期覆盖的蓄水效应以及休闲期与生育期覆盖相结合的综合栽培技术对蓄积天然降水及其对产量影响的研究较少。

本试验研究休闲期深翻下覆盖与生育期覆膜播种组合对土壤水分及产量形成的调控效应，旨在明确休闲期深翻下覆盖调控技术的蓄水保墒效果及对产量形成的影响，为获得旱地小麦高产优质的蓄水保墒综合栽培技术提供新途径。

1 材料和方法

1.1 试验地基本概况

表1 闻喜试验点的降水量mm

试验于2011—2012年在山西晋南地区闻喜邱家岭村试验基地进行，试验地为夏闲地，土壤肥力：有机质11.88 g/kg，碱解氮38.62 mg/kg，速效磷14.61 mg/kg。2011—2012年降水量列于表1，全年降水量较常年高，尤其是休闲期和播种—越冬期降水量，分别较往年平均值高出203.33，93.80 mm，而生育后期降水量较常年偏低。

1.2 试验设计

试验采用二因素裂区设计，设全膜覆盖（Whole film mulch，WFM）、不覆盖（No film mulch，NFM）为主区，实施时间为前茬小麦收获后进行，其中，全膜覆盖，小区进行全封闭性覆膜，播种时接膜；不覆盖，休闲期未采用任何覆膜措施。设3种播种方式为副区：条播（DS），沟播（FS），膜际条播（FM），其中，条播，常规条播，行距20 cm；沟播，采用沟播机播种，沟深10 cm，小麦种沟底，每沟种2行，行距19 cm；膜际条播，采用地膜覆盖机播种，膜宽40 cm，膜两侧种植2行小麦，行距30cm。播量为97.5kg/hm2，共6（2×3）个处理，小区面积为150 m2（3 m×50 m），重复3次。基施氮、磷、钾肥，纯氮150 kg/hm2，P2O5150kg/hm2，K2O75kg/hm2，8月25日耙耱收墒，10月1日播种，基本苗225万株/hm2。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 土壤蓄水量的测定采用土钻分别于播前及生育期采集3 m深土壤样品，每20 cm为一层，样品采集后立即装入铝盒，采用烘干法测定土壤蓄水量。土壤蓄水量（mm）＝（（湿土质量－烘干土质量）/烘干土质量×100%）×土层厚度（mm）×土层容重。

1.3.2 产量及其构成的测定成熟期考察穗数、每穗粒数及粒质量，每小区取20株进行考种，并分析单株经济性状，收割20 m2测经济产量。

1.3.3 蛋白质含量的测定采用半微量凯氏定氮法测定含氮量，含氮量乘以5.7即为籽粒蛋白质的含量。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2003处理数据和作图，用SAS9.0软件进行统计分析。

式中，Y为小麦籽粒产量（kg/hm2）；ET为田间耗水量（mm）。

2 结果与分析

2.1 旱地麦田休闲期深翻下覆盖技术对播前土壤水分的影响

从图1可以看出，随着土层深度的增加，旱地小麦播前0～300 cm水分呈现“低—高—低”的变化趋势，180 cm处达到峰值后下降。旱地麦田休闲期深翻下全膜覆盖方式较不覆盖可显著提高播前0～280 cm土壤蓄水量；全膜覆盖方式较不覆盖分别可提高0～100，100～200，200～300 cm土层土壤蓄水量15.38，17.97，22.40 mm；可提高0～300 cm土壤蓄水量55.76 mm。可见，旱地麦田休闲期深翻下全膜覆盖方式可高效利用休闲期降水，以达到明显的蓄水保水效果，为旱地小麦的播种提供良好的底墒环境。

2.2 旱地麦田休闲期深翻下全年覆膜技术对各生育期土壤蓄水量的影响

2.2.1 对各生育期0～300 cm土壤蓄水量的影响从表2可以看出，随着生育进程的推进，0～300 cm土壤蓄水量均表现为逐渐降低的变化趋势，越冬期最高。休闲期深翻下全膜覆盖方式较不覆盖可显著提高越冬期到抽穗期0～300 cm土壤蓄水量，显著降低开花期到成熟期土壤蓄水量。全膜覆盖采用膜际条播方式较沟播和条播方式可显著提高越冬期到抽穗期0～300 cm土壤蓄水量；可显著降低开花期到成熟期土壤蓄水量。可见，休闲期深翻下全年覆膜技术可较好地蓄保生育期降水，为小麦的生长提供充足的水分。

表2 旱地麦田休闲期深翻下全年覆膜对0～300 cm土壤蓄水量的影响mm

2.2.2 对各生育期土壤蓄水量动态变化的影响越冬期（图2）与返青期土壤蓄水量变化趋势（图3）相似，以越冬期0～300 cm各土层土壤蓄水量变化动态为例（图2），随着土层深度的增加，土壤蓄水量表现为先降低后升高的变化趋势。休闲期深翻下全膜覆盖较不覆盖可提高0～300 cm不同土层土壤蓄水量，且除40 cm土层外均达显著水平；全膜覆盖采用膜际条播方式较沟播和条播可提高0～300 cm不同土层土壤蓄水量，且最低蓄水量的土层为140 cm，其他方式为120 cm，可见，休闲期深翻下全年覆膜方式可使土壤最低蓄水量的土层下移，从而为小麦幼苗的生长提供充足水分。

拔节期（图4）和抽穗期土壤蓄水量变化趋势（图5）相似，以拔节期为例（图4），随着土层深度的增加，土壤蓄水量均表现为先升高后降低，而后升高的变化趋势。休闲期深翻下全膜覆盖较不覆盖可显著提高拔节期0～300 cm不同土层土壤蓄水量；全膜覆盖采用膜际条播方式均较沟播、条播可提高拔节期0～300 cm各土层土壤蓄水量，且在180 cm处最低，其他栽培方式在160 cm处最低。

开花期（图6）和成熟期土壤蓄水量变化趋势（图7）相似，以开花期为例（图6），小麦生长发育后期，土壤蓄水量的变幅较小，且在深层有增加趋势。由于作物耗水量的增加，休闲期深翻下全膜覆盖较不覆盖降低了开花期0～300 cm土壤蓄水量；全膜覆盖采用膜际条播较其他方式降低了0～300 cm各土层土壤蓄水量。可见，休闲期深翻下全年覆膜技术可提高生育后期小麦对土壤水分的利用。

可见，休闲期深翻下全年覆膜技术对各生育期土壤蓄水量有明显的调控效应。

2.3 旱地麦田休闲期深翻下全年覆膜技术对水分利用效率的影响

表3 旱地麦田休闲期深翻下全年覆膜技术对水分利用效率的影响

从表3可以看出，休闲期深翻下全膜覆盖较不覆盖显著增加了总耗水量，显著提高了水分利用效率；深翻下全膜覆盖采用膜际条播较沟播、条播方式可显著提高水分利用效率。可见，休闲期深翻下全年覆膜技术可以促进旱地小麦充分利用蓄积的土壤水分，提高水分利用效率，为获得高产奠定了基础。

2.4 旱地麦田休闲期深翻下全年覆膜技术对产量及其构成的影响

由表4可知，休闲期深翻下全膜覆盖较不覆盖可提高穗数、穗粒数、理论产量及实际产量，且除穗粒数外差异均显著；深翻下全膜覆盖采用膜际条播方式较沟播、条播可提高穗数、穗粒数、理论产量及实际产量，且除公顷穗数外差异均显著。可见，休闲期深翻下全年覆膜技术对产量形成有明显的调控效应，通过增加穗数、穗粒数，进一步提高产量。

表4 旱地麦田休闲期深翻下全年覆膜技术对产量及其构成的影响

2.5 旱地麦田休闲期深翻下全年覆膜技术对籽粒品质的影响

从表5可以看出，休闲期深翻下全膜覆盖较不覆盖可显著提高清蛋白含量、醇溶蛋白含量、麦谷蛋白含量、蛋白质含量及产量；全膜覆盖采用膜际条播方式较沟播、条播可提高蛋白质及其组分含量、谷醇比、蛋白质产量，且清蛋白含量、球蛋白含量、麦谷蛋白含量的差异显著。可见，休闲期深翻下全年覆膜技术对籽粒蛋白质及其组分含量有明显的调控效应，通过提高籽粒蛋白质各组分的含量，从而达到优质的目的。

表5 旱地麦田休闲期深翻下全年覆膜技术对成熟期蛋白及其组分含量的影响

3 讨论与结论

在旱作农业区，水分一直都是作物产量的主要限制因子之一。有研究表明[7-8]，除生育期降雨外，播前底墒成为影响土壤供水的重要因素，显著影响冬小麦的产量。大量研究表明[9-12]，覆盖栽培模式可以阻碍土壤蒸发面与大气之间水分的交换，从而减少土壤的无效蒸发和地表径流，使土壤水分的无效损耗降低，有利于蓄存土壤水分，提高水分利用效率，且覆盖可影响不同土层土壤水分含量，影响的深度可达200 cm。本研究结果表明，休闲期深翻下全膜覆盖方式可有效减少降雨的无效蒸发，蓄积休闲期降水，使播前0～300 cm土壤蓄水量可提高8.48%，为小麦的播种提供良好的底墒。休闲期全膜覆盖配套膜际条播方式由于膜垄的聚积作用，可高效利用生育期降水，将自然降水最大程度地蓄存于土壤之中，具有较好的蓄水保水效果，为提高小麦产量提供条件。深翻下全膜覆盖对土壤蓄水量的调控效应可持续到开花前，在此基础上采用膜际条播方式更能促进小麦生育关键期的水分吸收，最终提高水分利用效率。

有研究表明[13-17]，地膜覆盖的集雨保墒、增温效应，促进了作物产量的形成。温斐斐等[18]、崔凯等[19]研究证实，休闲期深翻下采用渗水地膜覆盖有利于蓄积休闲期降雨，提高产量。本研究结果与前人一致，并表明休闲期深翻下覆盖方式采用全膜覆盖可以对产量及其构成有更好的调控效应，通过增加穗数、穗粒数提高了产量，在此基础上生育期配套采用膜际条播方式强化了覆盖的作用，对穗数、穗粒数产生较大的影响，最终提高了产量。

小麦籽粒蛋白质含量受品种遗传特性和栽培环境的共同影响，土壤水分对小麦籽粒蛋白质含量具有明显影响[20-22]。本研究结果表明，休闲期深翻下全膜覆盖有利于籽粒蛋白质的积累，对籽粒蛋白质及其组分含量有明显的调控效应，在此基础上配套膜际条播方式，由于其形成了较适宜的土壤水分环境，因而提高了各蛋白组分的含量，提高了谷醇比，最终改善了籽粒品质。

总之，旱地麦田休闲期深翻下全年覆膜技术可有效蓄保休闲期降水和高效利用生育期降水，将自然降水最大程度地蓄存于土壤之中，提高水分利用效率，最终通过增加穗数和穗粒数，提高产量，并对籽粒蛋白质含量有明显的调控效应，从而达到高产优质的效果，可认为是旱地麦田的一种有效蓄水保墒的综合栽培技术。

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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

现代农业产业技术体系建设专项经费（CARS-03-01-24）；国家自然科学基金项目（31101112）；山西省科技攻关项目（20110311001-4）

赵红梅（1979-），女，山西晋中人，副教授，博士，主要从事旱作栽培及生理研究工作。