不同耕作方式对糜子产量及水分利用效率的影响

赵建栋 乔治军 陈凌 王君杰 王海岗 曹晓宁 田翔 刘思辰 秦慧彬 杨光宗

摘要 [目的]研究不同耕作方式对糜子干物质积累量、土壤含水量、水分利用效率以及产量的影响。[方法]采用深耕、传统耕作、免耕、旋耕4种耕作方式，以晋黍9号为材料，分析不同耕作方式的糜子干物质积累量、土壤含水量、水分利用效率以及产量。[结果]深耕、免耕、旋耕这3种耕作措施的干物质积累速度和积累量要明显高于传统耕作，且深耕最为明显；深耕在0～100 cm处的土壤含水量高于其它耕作方式，且土壤贮水量最大，水分利用效率排序依次为深耕>旋耕>免耕>传统耕作；穗粒重、千粒重和产量都以深耕处理的最大，传统耕作方式的最小。研究表明在四种耕作方式中，深耕有利于糜子产量和水分利用效率的提高。[结论]在干旱、半干旱的糜子主产区，深耕是最有利于糜子生长的耕作方式。

关键词 耕作方式；糜子；水分利用效率；产量

Effect of Different Tillage Techniques on Yield and Water Use Efficiency in Broomcorn Millet

ZHAO Jian-dong，QIAO Zhi-jun*，CHEN Ling et al （Institute of Crop Germplasm Resources ，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Key Laboratory of Loess Plateau Crop Gene Resources and Germplasm Creation of Ministry of Agriculture ，Shanxi Key Laboratory of Coarse Cereals Germplasm Resources Mining and Genetic Improvement，Taiyuan，Shanxi 030031）

Abstract [Objective]The effects of different tillage techniques on the dry matter accumulation，soil water content，water use efficiency and yield of broomcorn millet were studied.[Method]The test set the following 4 kinds of tillage techniques：deep tillage，traditional tillage and no-tillage and rotary tillage techniques.[Result]The dry matter accumulation rate and accumulated amount of the three cultivation measures were significantly higher than those of the conventional tillage，and the deep tillage was the most obvious.The soil water content of deep tillage at 0-100 cm was higher than that of other tillage techniques.

The water storage of soil was the highest，and the order of water use efficiency was deep tillage >rotary tillage > no-tillage> traditional tillage.Grain weight per spike，1000-grain weight and yield were the highest in deep plowing and the least in traditional tillage.The results showed that deep tillage was beneficial to yield and water use efficiency in four farming techniques.[Conclusion]Deep tillage was beneficial to the growth of broomcorn millet in arid and semiarid area of arid Broomcorn millet.

Key words Tillage techniques；Broomcorn millet；Water use efficiency；Yield

糜子具有耐旱、耐瘠、水分利用效率高等特性，是北方干旱、半干旱區的重要粮食作物和经济作物[1]，有研究结果表明，水分是制约旱地作物长势和产量的主要限制因素，旱地耕作技术主要通过纳雨蓄墒来增加土壤的水分含量，但传统翻耕的耕作方式不利于土壤水分积累，且使80%以上的土壤水分无效损失加重，频繁翻耕会导致土壤结构破坏，表层土壤裸露，加大犁底层的紧实度，加快土壤水分的流失，不利于耕层土壤聚集水分[2-4]，同时深松耕对杂粮的产量和水分利用效率明显高于传统耕作[5]，且作物生长期的耗水量和水分利用效率是决定水分利用的关键指标[6]。因此，探索合理的耕作方式有利于农田的可持续性发展。近年来，国内外研究多侧重于大宗作物的耕作方式，对糜子田的水分利用研究相对较少，通过对深耕、传统耕作、免耕、旋耕4种耕作方式下糜子土壤水分变化、水分利用效率及产量的比较分析，明确不同耕作方式对糜子的水分利用效率及产量的影响，为糜子主产区提高水分利用效率提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2015年在山西省忻州市河曲县社梁乡井峪沟村进行，该区域海拔高度为1 086 m，年平均气温为8.8 ℃，年降雨量 400 mm左右，无霜期150 d 左右，土壤为砂壤土，农业生产为天然降水，属于干旱、半干旱區域，糜子生育期平均气温21.73 ℃，该区域为糜子生产的主产区。

1.2 试验材料 供试品种为晋黍9号。

1.3 试验设计

试验设深耕（37 cm）、传统耕作（10 cm）、旋耕（12 cm）、免耕4种耕作方式处理。试验采用随机区组排列，小区面积60 m2（6 m×10 m）。

1.4 测定方法与采样考种

1.4.1 干物质测定。在各个生育期对每个小区选取长势均匀一致的15株，通过烘干法进行干物质测定。

1.4.2 土壤水分各项指标的测定。测定采用传统土钻取样方法，在各生育期每个处理按“S”型曲线随机选取5个点，然后混合，每点取样深度为10、20、40、60、80、100 cm，用烘干法测定含水量。同时土壤容重采用环刀法测定。土壤含水量、贮水量、耗水量及水分利用效率的计算方法如下：

土壤含水量=（湿土重-烘干土重）/烘干土重×100%（1）

W=h×a×b×10 /100（2）

式中：W为土壤贮水量（mm），h为土层深度（ cm），a为土壤容重（g/cm3），b为土壤含水量（ 质量%） 。

全生育期耗水量Eta（m）=W1-W2+P（3）

式中：W1播前土壤贮水量（mm），W2收获后土壤贮水量（mm），P生育期有效降水量（mm）。

WUEY[kg/（mm·hm2） ]= Y/ETa（4）

式中：WUEY为水分利用效率，Y 为作物子粒产量（kg/hm2）；ETa为全生育期耗水量。

1.4.3 产量及产量构成因素。

成熟后，每个处理中间区域选取长势均匀一致的植株20株进行穗粒重和千粒重的考种工作，同时每个处理选取3个1 m2，进行糜子测产。

1.5 数据分析 试验数据采用Excel和DPS进行整理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同耕作方式对糜子干物质积累量的影响

由图1可以看出，不同耕作方式处理的干物质积累量随着生育期呈逐渐递增趋势，深耕的干物质积累量在整个生育期高于其他耕作方式，其次为旋耕、免耕，传统耕作最低，在8月30日（开花后期）后干物质积累迅速增加，深耕和旋耕的干物质积累速度明显高于免耕和传统耕作，成熟后干物质积累量深耕、旋耕、免耕比传统耕作分别高48.29%、46.45%、6.33%。

2.3 不同耕作方式对糜子水分利用效率的影响

由表1可以看出，从土壤贮水量来看，深耕处理的土壤贮水量最大，传统耕作方式的最小，深耕较旋耕、免耕、传统耕作方式分别高3.38%、37.82%、50.39%。全生育期土壤耗水量，传统耕作方式的土壤耗水量最大为213.23 mm，其次是免耕、旋耕和深耕。水分利用效率则依次为深耕>旋耕>免耕>传统耕作，深耕较旋耕、免耕、传统耕作方式分别高53.0%、90.1%、103.8%。

2.4 不同耕作方式对糜子产量的影响

由表2可以看出，穗粒重和千粒重都以深耕处理的最大，传统耕作方式的最小，深耕较传统耕作方式的穗粒重和千粒重分别高20.8%和6.8%，较免耕方式的穗粒重和千粒重分别高13.3%和2.3%，较旋耕方式的穗粒重和千粒重分别高6.2%和5.9%，各耕作处理的产量从高到低依次为深耕、旋耕、免耕、传统耕作，且深耕、旋耕、免耕分别比传统耕作方式的产量高68.14%、14.16%、和5.31%。

3 结论与讨论

研究表明，耕作方式对土壤水分利用效率影响显著，深耕能够有效的改善土壤物理结构，有效缓解土壤紧实，打破犁底层，增加土壤通透性，有效地截获自然降水，促进降水的渗入，增加土壤的蓄水保墒能力，同时在提高籽粒产量、水分

利用效率、经济效益、节水、节本、增产增收效果等方面也具有良好的表现[5，7-16]。该研究认为，与其他耕作方式相比较，

[1] CHAI Y，WAN F S.Industry Development Report in Chinese Minor Grains[M].Beijing：China Agricultural Science and Technology Press，2007.

[2] BLANCO-CANQUI H，LAI R.Soil structure and organic carbon relationships following 10 years of wheat straw managementin no-till[J].Soil and tillage research，2007，95（1/2）：240-254.

[3] SUN G F，CHEN F，XIAO X P，et al.Preliminary study on effects of rotational tillage on soil physical properties and rice yield[J].Transactionsof the chinese society of agricultural engineering，2007，23（12）：109-113.

[4] GOOD L G，SMIKA D E.Chemical fallow for soil and water conservation in the Great Plains[J].Journal of soil and water conservation，1978，17（1）：69-78.