滴灌下秸秆覆盖与灌水量对华北冬小麦土壤水分的影响

史佳良，王秀茹，崔伟杰，胡蜀东

(北京林业大学水土保持学院， 北京 100083)

滴灌下秸秆覆盖与灌水量对华北冬小麦土壤水分的影响

史佳良，王秀茹，崔伟杰，胡蜀东

(北京林业大学水土保持学院， 北京 100083)

试验于2014—2015年在北京市大兴区进行，以冬小麦为研究对象，以秸秆覆盖和灌水量为处理，对各小区棵间蒸发量(E)、土壤各层含水率(θ)、土壤表层温度(Tc)、叶面积指数及产量等指标进行实测与分析。结果表明：滴灌条件下湿润带E普遍高于干燥带，全观测期平均高出16.45 mm，较强降雨后干燥带E的波动更剧烈；秸秆覆盖可以有效减少各生育期E，低、中、高灌水量处理下秸秆覆盖比未覆盖处理分别减少20.45%、24.77%、19.14%，但在较强降雨后秸秆覆盖处理E波动更剧烈，不同灌水量对E影响不显著；低灌水量时，秸秆覆盖对灌溉水有明显的截留作用，中、高灌水量时则起到明显的保墒作用；整个观测期，E/ET先变小再变大，灌水量差异对E/ET影响显著，低、中、高灌水量下均值分别为29.71%、25.64%、21.38%；秸秆覆盖和未覆盖相比三种灌水处理E/ET分别减少8.93%、3.01%、0.44%。水分利用效率秸秆覆盖处理要普遍高于未覆盖处理，并与灌溉定额之间呈负相关。整体来看，中灌水量秸秆覆盖处理的产量和水分利用效率均较优，适合当地冬小麦滴灌种植。

冬小麦；滴灌；秸秆覆盖；土壤蒸发；土壤水分；水分利用效率

田间蒸散量(ET)的变化特征及其构成比例是农田水分利用的重要影响因素，降低其中无效的棵间土壤蒸发量(E)是提高农业水分利用效率(WUE)的重要途径[1-3]。滴灌被公认是高效节水的灌溉方式[4]，已有研究表明，滴灌较传统沟灌可有效提高水分利用效率[5]，能够在时间与空间上精确满足作物的需水要求[6]，能够提高田间蒸发蒸腾量(ET)中用于作物蒸腾的水分比例[7]，而且控制灌溉量不超过田间持水量能够最大限度减少深层渗透造成的水分流失[8]。秸秆覆盖以其保墒作用和对农田生态的改善效果被广泛推广，在传统灌溉方法中能够起到降低棵间蒸发量、提高土壤含水率的作用[9]，能够增加土壤团聚体和有机质含量[10]，但也有许多研究表明秸秆覆盖会降低土壤表层温度，使生育期延缓甚至影响作物生长，出现减产现象[11]。目前，秸秆覆盖是华北冬小麦种植广泛采取的措施，而在华北地区滴灌种植冬小麦的研究还较少[12]，滴灌的推广仍需要深入研究其土壤水分运移机理，以及二者结合对冬小麦田间水分及其利用的影响。本试验在滴灌条件下，设计秸秆覆盖和不同的灌水制度，对冬小麦各个生育期内土壤水分平衡的动态变化进行研究，解释了各时期棵间蒸发、田间蒸散、土壤含水率、土壤表层温度和叶面积指数、产量及其构成要素之间的关系，分析了秸秆覆盖和滴灌灌水量差异在不同的生长期内对各因子的影响，尤其是揭示了低灌水量下秸秆覆盖的截留作用，为华北地区冬小麦滴灌提供了理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验在北京市大兴区(39°39′N，116°15′E，海拔40.1 m)进行，试验区内土壤质地为壤土，多年试验测量区内耕作层田间持水量为30.60%，土壤容重为1.60 g·cm-3，多年平均降水量为540 mm，年均气温11.6℃。以冬小麦为研究对象，田间试验在其生育期(2015年4—6月)开展，供试作物品种为中麦175，2014年10月16日播种，2015年6月9日收获，播种量300 kg·hm-2，播种行距30 cm，田间滴灌带布设间距为60 cm。试验区已连续四年免耕种植，除设置试验器材和取土外不对土层进行任何翻动。试验观测期内降雨与气温情况如图1所示，总降雨量为88.14 mm。

图1 冬小麦生育期内降雨与气温情况

Fig.1 Precipitation and temperature distribution during growth period of winter wheat

1.2 试验设计

试验设计了2种覆盖处理和3种灌水处理，共6个组合(处理D1～D6)，每种处理设4次重复，共24个小区，随机区组，每个小区面积30.24 m2，长宽分别为6.3 m、4.8 m。覆盖处理分为秸秆覆盖和未覆盖，覆盖量为5 500 kg·hm-2；灌溉均采用地表滴灌，在冬小麦返青后的生育期内根据当时土壤实际含水量设置低、中、高3种灌溉水平，分别为：1、2号处理灌水量为田间持水量的55%～75%，3、4号处理灌水量为田间持水量的65%～85%，5、6号处理灌水量为田间持水量的75%～95%。每个处理在4月28日灌水时，采用文丘里施肥器施氮肥(100 kg·hm-2)。各处理覆盖与灌水情况见表1。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 棵间蒸发量(E) 采用微型蒸渗仪(Micro-lysimeter，MLS)和电子天平(精度0.1 g)测定，经检验该仪器测定E误差低于5%[13]。MLS由内外两个高度相同的PVC材质小桶组成，桶高15 cm，内桶外径11 cm，壁厚0.36 cm，外桶内径12 cm，壁厚0.3 cm。内桶首先打入土壤中取土，修平底部后用通透性好的尼龙网布和宽胶带包裹，再将外桶固定于取土处，内外桶顶端与地面齐平。每个小区布设两个MLS，分别在滴灌带正下方(湿润带)和非滴灌带(干燥带)上，湿润带与干燥带宽度比为3∶2。每隔5—7天换土，在灌水或降雨(>5 mm)后增加换土，测量时间为每日17∶00，取每日MLS重量变化值除以内桶表面积得到E(mm·d-1)。冬小麦滴灌试验的棵间蒸发(E)分为湿润带棵间蒸发(Ew)和干燥带棵间蒸发(Ed)，按实际面积比例分别为60%、40%。

表1 各处理的实际灌水时间和灌水量

1.3.2 土壤含水率(θ)和土壤地表温度(T) 利用Decagon公司的EC-5、EC-TM传感器采集，分别置于各试验小区土壤表层下0～20 cm(EC-TM)和20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm(EC-5)处，每日17∶00 测定。在灌水或降雨(>5 mm)后的1、3、5天在每个小区传感器附近取土，烘干称量并换算出体积含水率，对传感器数据进行标定。同时EC-TM传感器也可采集地下10 cm处土壤温度。

1.3.3 叶面积指数(LAI) 各生育期内，每个小区随机选取连续20 cm×25 cm的小麦进行考种，测定株高并称量叶片总重；随机选取其中10片叶，采用叶面积扫描仪测量叶面积，并称量该10片叶片的重量，并由此计算出总叶面积与地表面积的比值(LAI)。

1.3.4 田间蒸发蒸腾量(ET) 冬小麦ET通过水量平衡原理计算得到[14]，公式为：

ET=P+I+U-R-F-ΔW

式中，P为降水量，由试验站内气象站测得；I是灌水量，通过灌水定额换算得到；ΔW是土壤含水量变化值，通过实测逐日土壤含水率计算得出；U是地下水补给量；R为地表径流量；F为深层渗漏量。该试验中R、F、U三项可忽略不计，因此将公式简化为：

ET=P+I-ΔW

1.3.5 水分利用效率(WUE) 在冬小麦成熟以后，对产量(g·m-2)、千粒重(g)与穗数进行考种测量。WUE分为土壤水分利用效率(WUEs)和灌溉水分利用效率(WUEI)两种[15]，公式分别为：

式中，Y为冬小麦籽粒产量(kg·hm-2)，收获后脱粒晒干，折算为每平方米产量；∑ET是整个生育期田间蒸发蒸腾量的总和(mm)，通过逐日量换算得到；QI为冬小麦全生育期灌水总量(mm)。

1.4 数据处理

数据处理与分析采用软件Excel 2013和SPSS 20.0，采用Duncan法对试验数据进行多重比较和方差分析。

2 结果与分析

2.1 滴灌量和秸秆覆盖对棵间蒸发的影响

2.1.1 不同生育期棵间蒸发变化分析 各处理下全观测期内棵间蒸发量(E)在43.61～60.25 mm之间波动，低、中、高灌水量处理下秸秆覆盖比未覆盖分别减少12.32、14.36、10.79 mm，减少比例依次为20.45%、24.77%、19.14%，表明秸秆覆盖可显著减少E；而低、中、高灌水量处理下全观测期平均E为54.09、50.79、50.97 mm，可知灌水量的差异对该地区冬小麦棵间蒸发的影响并不显著；各处理在全观测期内的湿润带E明显高于干燥带，如图2所示，D1～D6处理分别多出20.71、17.67、13.70、21.30、10.33、16.19 mm，与周杨等[16]的研究结果一致。

注：图中w与d分别表示各处理滴灌湿润带和干燥带，下同。 Note: the “w” and “d” represent wet zone and dry zone, the same below.

图2 不同生育期棵间蒸发量的变化

Fig.2 Soil evaporation during growth period of winter wheat

从整个观测期来看，D1～D6处理日均E值分别为0.83、1.07、0.78、1.02、0.80、1.00 mm，日均棵间蒸发量在灌浆期达到顶峰(1.12 mm)，这与张娜等[17]的研究结果相似，但本试验中各处理日均E与气温升高的趋势并不同步。气温上升最迅速的抽穗期的日均E较拔节期仅上升了0.04 mm，而气温升幅较小的灌浆期的日均E较抽穗期上升了0.28 mm，成熟期的日均E较灌浆期则下降了0.17 mm。说明随着冬小麦拔节生长，叶面积迅速增加，耗水逐渐由土壤蒸发为主转变为叶面蒸腾为主，故日均E增长较少，而进入了抽穗期后气温持续上升，叶面积指数开始下降，在冬小麦蒸腾能力趋于饱和的情况下，日均E再次上升。

2.1.2 降雨与灌水后逐日E变化分析 由图3可以看出， 除拔节期的D5、D6处理之外， 湿润带E均大于干燥带E， 这可能是因为高灌水量处理下， 湿润带内土壤水分过多， 土壤升温较慢， 使拔节期内D5、D6湿润带E小于干燥带E的情况出现。各小区降雨或灌水后，E均有大幅提升， 其中5月17—18日较强降水后， 19日各处理干燥带E上升在2.87倍(D6)到6.23倍(D1)之间， 均值为4.03倍， 而各处理湿润带E上升在1.99倍(D1)到3.45倍(D4)之间， 均值为2.73倍， 说明湿润带E更加稳定； 而覆盖处理E平均上升3.50倍， 未覆盖处理E平均上升2.99倍， 说明在较大降水情况下覆盖处理E反而变化更剧烈， 这一现象在其他较大降雨后的4月16日(覆盖上升1.34倍，未覆盖上升0.92倍)和5月10日(覆盖上升8.98倍，未覆盖上升3.19倍)的降雨时也均有体现， 原因可能是秸秆本身孔隙度较大， 随天气放晴蒸发更快从而拉动土壤蒸发。本试验中， 灌水后各小区E没有出现明显升高， 覆盖处理与不同灌水量处理的E在灌水后未出现显著差异。

注：图中断点处为当天降雨或灌水。

Note: the breakpoints of the figure are the days of rainfall or irrigation.

图3 棵间蒸发量的动态变化

Fig.3 Dynamic variation of soil evaporation

2.2 滴灌量和秸秆覆盖对土壤水分的影响

如表2所示，在整个观测期内D1～D6处理的平均土壤体积含水率(θ)分别为19.36%、20.18%、23.08%、21.97%、26.82%、22.15%，各处理θ变化趋势一致，覆盖处理θ波动较为缓和，除低灌水量处理(D1、D2)外θ均高于未覆盖处理，相同处理下各土层θ随灌水量的增加而增加。

各处理0～20 cm土层θ在降雨或灌水后均显著增大。低灌水量处理下，覆盖θ为17.89%(D1)，低于未覆盖的20.31%(D2)，在中灌水量处理下，覆盖θ则略高于未覆盖θ，高灌水量处理下覆盖θ则显著高于未覆盖θ，如表2所示。结合本文之前低灌水量下秸秆覆盖对E影响的情况，判断出现该现象的原因可能是秸秆对灌溉水的截留，使得低灌水量覆盖处理中相当一部分的水分未能进入土壤，因而出现了E较低的情况下秸秆覆盖处理较未覆盖处理θ更低的现象；而中灌水量时，随着灌水量提升，秸秆截留作用有限，进入土壤的水分较多，秸秆覆盖的保墒能力逐渐显现；高灌水量时，秸秆覆盖有着显著的保墒作用。

表2 各处理不同土层深度全观测期平均土壤含水率/%

注：不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)，下同。

Note: different lowercase letters in the same column mean significant difference atP<0.05 level, the same below.

由图4可知，20～40 cm土层θ变化与0～20 cm土层一致，低灌水量处理下覆盖θ仍低于未覆盖θ，中灌水量处理覆盖θ与未覆盖θ差异已很微弱，表明E对于该土层内的土壤水分影响不显著，高灌水量处理组内秸秆覆盖的土壤含水率高于未进行秸秆覆盖处理的土壤含水率，θ变化曲线略平缓。各处理下40～60 cm土层θ变化更加平缓，除去降雨和灌水以外波动均在10%以内(P<0.05)，覆盖处理θ均高于未覆盖θ。各处理60～80 cm土层θ变化几乎不受降雨和灌水影响，覆盖处理平均θ均高于未覆盖θ。低灌水量条件下，覆盖处理θ逐渐降低，至成熟期时0～80 cm各土层θ均低于未覆盖处理θ，均值分别为13.45%和15.64%。以上结果表明，在该地区滴灌种植冬小麦灌水量过低时，秸秆覆盖对于水分的截留作用会影响灌溉水的入渗，秸秆覆盖反而会降低θ，只有在灌溉水量远远超过秸秆覆盖层的截留量的情况下，秸秆覆盖层才会体现出保墒作用。

2.3 滴灌量和秸秆覆盖对土壤表层温度的影响

观测期内各试验小区土壤表层温度(Tc)在12.6℃～26.1℃之间变化，D1～D6处理的平均土壤温度分别为19.25℃、20.55℃、19.20℃、20.96℃、20.03℃、19.79℃。如图5所示，低、中灌水量处理下，秸秆覆盖的Tc均显著低于未覆盖处理(P<0.05)，高灌水量处理下则秸秆覆盖的Tc略高于未覆盖处理。按生育期来看，低灌水量处理下，未覆盖比覆盖4个时期日均Tc分别高出2.1℃，0.8℃，1.5℃和1.5℃；中灌水量处理4个生育阶段未覆盖比覆盖分别高出3.2℃，1.1℃，1.9℃，1.9℃；高灌水量处理未覆盖比覆盖分别高出0.1℃，-0.3℃，-0.4℃，0.3℃。由此可见，秸秆覆盖在一定灌水量范围内会明显降低Tc(P<0.05)，而在灌水量较高时该作用不显著。由图中5月10日(降雨21.34 mm)各处理土壤温度可看出，应对较大降雨量时，未覆盖处理的Tc变化幅度明显大于覆盖处理Tc(P<0.05)。D1～D6的Tc较雨前分别降低3.6℃、5.1℃、3.5℃、5.7℃、3.9℃、4.0℃，这与陈素英等[17]的研究结果相似，秸秆覆盖起到平抑Tc变化的作用。

2.4 滴灌量和秸秆覆盖对田间蒸发蒸腾的影响

2.4.1 田间蒸发蒸腾量(ET) 如表3所示，各处理全观测期ET总量由于灌水量与覆盖处理的不同产生了较大的差异：覆盖处理下中、低灌水量处理的ET总量相差不大，分别为189.8 mm和180.7 mm，均低于覆盖高灌水量处理的ET总量215.4 mm；未进行秸秆覆盖处理组中各灌水量处理的ET有显著差异(P<0.05)，其ET总量呈现出：高灌水量处理(260.9 mm)>中灌水量处理(213.5 mm)>低灌水量处理(176.3 mm)，这与生产实践经验相符。从各生育期的ET值来看，各处理的ET在抽穗期达到了峰值，与李杰等[18]的研究结果一致，这可能是由于在抽穗期内冬小麦的叶面积达到最高峰，加之气温升高日照充足，冬小麦的蒸腾作用强烈，再加上几次强降水，土壤表面水含量过高，棵间蒸发量巨大，使得各处理抽穗期平均ET均高于其他生育期(P<0.05)。

图4 土壤含水率的动态变化

图5 土壤表层温度的动态变化

Fig.5 Dynamic variation of soil temperature in the 10 cm depth

2.4.2E/ET变化分析 从整个冬小麦生育期来看，低、中、高灌水量处理的E/ET差异显著(P<0.05)，其均值比例分别为29.71%，25.64%，21.38%，呈递减趋势。秸秆覆盖和未覆盖相比，3种灌水处理全观测期E/ET分别减少8.93%，3.01%，0.44%。而相同灌水量处理下，秸秆覆盖造成的E/ET减少程度在每个时期也有不同：低灌水量处理组在拔节期内E/ET减少程度最大，为26.82%；而中、高灌水量处理组则是在成熟期内E/ET减少最多，分别为22.70%和11.75%。从整个冬小麦生育期来看，E/ET经历了由大变小再变大的变化过程，出现这一现象的原因是随着冬小麦的生长，叶面积也在不断增大，冬小麦叶片的蒸腾不断加大；当冬小麦叶片生长达到顶峰后，随着冬小麦叶片蒸腾能力下降，气温不断升高的情况下，E/ET就再次升高。

表3 各处理全观测期平均蒸腾蒸发、叶面积和株高的变化

2.4.3 叶面积指数(LAI)变化分析 从整个观测期来看，在拔节期前期灌水各处理中覆盖处理的LAI均小于未进行秸秆覆盖处理，到拔节期后期时，各处理LAI除D6外均为覆盖处理大于未进行秸秆覆盖处理，与拔节期前后株高变化一致，之后在其他生育阶段则所有处理均表现为覆盖LAI大于未覆盖。出现这种现象的原因可能是在拔节期前期，覆盖处理土壤表层温度比未覆盖处理低，影响了冬小麦进入拔节期的时间，因此降低了冬小麦该阶段LAI。在拔节期后期，由于秸秆覆盖处理的保墒作用，覆盖处理的LAI高于未覆盖处理。

在拔节期后期，高灌水量处理组出现覆盖处理LAI小于未覆盖处理，该现象与史宝成[19]的研究中高水分处理组情况类似，过多的水分使小麦前期生长过旺，后期发生早衰，不利于小麦植株平稳生长。

2.5 冬小麦产量及水分利用效率的分析

2.5.1 产量 由表4可知，在同一灌水量处理下，覆盖处理组的千粒重均高于非覆盖处理组，按低、中、高灌水量平均千粒重分别相差4.99、5.24、5.02 g。在同一覆盖处理下，中灌水量处理组千粒重最高，低灌水量与高灌水量处理组之间相差并不明显。

从单位面积产量来看，中灌水量覆盖处理组(D3)均值最高，达到了583.6 g·m-2，而低灌水量秸秆覆盖处理组(D1)均值最低，为529.48 g·m-2；在覆盖处理下，低灌水量处理明显使冬小麦产量降低，而中高灌水量处理之间并无明显差异；在未进行秸秆覆盖处理下，高灌水量处理明显提升了冬小麦的产量，而中、低灌水量组并无明显差异。随着灌水量的升高，平均单位产量也在升高，分别为539.77、567.98、576.68 g·m-2。中灌水量处理较低灌水量处理产量上升幅度大，而高灌水量处理较中灌水量处理产量上升幅度较小。

表4 各处理冬小麦产量因子与水分利用效率

从单位面积内的穗数来看，覆盖处理明显抑制了麦穗的萌蘖，覆盖处理较未覆盖处理麦穗数分别减少了184、124、126个·m-2；灌水量的差异对麦穗数量的影响不显著，低、中、高灌水量处理的平均值分别为754、720、792个·m-2。

2.5.2 水分生产效率 由图6可知，秸秆覆盖处理小区的灌溉水分利用效率(WUEI)均高于同灌水量未覆盖处理的小区，各小区WUEI分别表现为：D1>D3>D2>D4>D5>D6。而土壤水分利用效率(WUES)则是低灌水量时，覆盖处理WUES小于未覆盖处理，中、高灌水量时覆盖处理WUES大于未覆盖处理，各小区分别表现为：D3>D2>D1>D5>D4>D6。对覆盖处理与未覆盖处理的WUEI、WUES与灌水定额之间的关系进行拟合后发现，两种处理的WUEI和灌水定额之间均呈现负相关的线性关系，R2分别达到0.997和0.965，未覆盖处理WUES与灌水定额线性关系较好，R2为0.909，覆盖处理组WUEs则不存在这种线性关系。主要原因可能是低灌水量覆盖处理下，秸秆覆盖层的截留作用使水分没有得到较好利用，低温与水分亏缺也影响了冬小麦的成长导致产量较低，从而导致低灌水量覆盖组的平均WUES偏低。

图6 水分利用效率与不同灌水定额的关系

Fig.6 Relationships between different WUE and different irrigation quota

2.5.3 覆盖及灌水量与各指标间相关性分析 由表5可知，秸秆覆盖处理对地表土壤温度、棵间蒸发、穗数表现出显著的负相关(P<0.05)，与E/ET呈较显著负相关(P<0.1)，而与叶面积指数、千粒重呈显著的正相关(P<0.05)，与灌溉水分利用率呈较显著正相关(P<0.1)。这表明整体上看秸秆覆盖处理可明显增加叶面积和千粒重，有效减少棵间蒸发，提高灌溉水分利用率，但也会明显降低土壤表层温度和减少冬小麦穗数。

表5 秸秆覆盖和灌水量与各因子的相关系数

注：*P<0.1, **P<0.05； SM：秸秆覆盖 straw mulching；IQ：灌溉水量 irrigation quota；T：土壤表层温度 temperature in 10 cm；E：棵间蒸发 soil evaporation；θ：土壤含水率 soil moisture content；E/ET：棵间蒸发占蒸发蒸腾量比例 soil evaporation/evapotranspiration；LAI：叶面积指数 leaf area index；SN：穗数 spike number；TKW：千粒重 thousand kernel weight；GY：籽粒产量 grain yield；WUEs：土壤水分利用率 soil water use efficiency；WUEI：灌溉水分利用率 irrigation water use efficiency．

不同的灌水量处理则对土壤水分利用率、灌溉水分利用率均表现出显著的负相关(P<0.05)，与千粒重有较显著负相关关系(P<0.1)，与土壤含水率、E/ET、产量呈显著正相关(P<0.05)，与穗数呈较显著正相关(P<0.1)。这表明随着灌溉量的增加，水分利用效率明显下降，而土壤含水量和棵间蒸发所占比例都有明显上升，产量上升明显，同时会增加冬小麦穗数并减小千粒重，这与贾殿勇等[20]的研究结果一致。

3 结 论

1) 秸秆覆盖可以有效减少棵间蒸发量，而滴灌条件下灌水量差异对E的影响不明显。较大降水量情况下覆盖处理E反而变化更剧烈，原因可能是与秸秆本身孔隙度较大，随天气放晴蒸发更快从而拉动土壤蒸发。

2) 对土壤含水率而言，灌水量过低时，秸秆覆盖对灌溉水有明显的截留作用，0～20 cm土壤含水率反而会低于未覆盖处理，当灌水量超过一定数额后，秸秆覆盖的保墒作用则更加显著。整体上秸秆覆盖有助于增大土壤含水率。随着土层的加深，土壤含水率波动减缓。

3) 秸秆覆盖在低、中灌水量处理下，降温作用明显。在应对较大降雨造成的土壤温度骤降时，秸秆覆盖处理的波动幅度均小于未覆盖处理。

4) 整个观测期E/ET经历由大变小再变大的过程，与LAI波动呈相反趋势。滴灌E/ET整体低于华北地区传统灌溉的E/ET(26%～33%)[21-22]，秸秆覆盖下的E/ET均有减少。LAI变化整体上覆盖处理大于未覆盖处理。

5) 秸秆覆盖提升了滴灌冬小麦的千粒重，而低灌水量明显使产量降低。未覆盖处理水分利用效率与灌水定额呈高度负相关，覆盖处理土壤水分利用效率随灌水定额而先增大后减小。整体上看，中灌水量覆盖处理(D3)产量和水分利用效率均表现较优，适合在该地区推广。

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Effects of straw mulching and irrigation amount on soil moisture of winter wheat under drip irrigation in North China Plain

SHI Jia-liang, WANG Xiu-ru, CUI Wei-jie, HU Shu-dong

(CollegeofSoilandWaterConservation,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China)

This study explored the effects of straw mulching and irrigation amount on soil moisture of winter wheat in the North China Plain in 2014 and 2015. Evaporation (E), soil moisture content of different soil layers (θ), soil surface temperature (Tc), leaf area index and yield were investigated under six treatments, including low irrigation with straw mulching (D1), low irrigation without straw mulching (D2), medium irrigation with straw mulching (D3), medium irrigation without straw mulching (D4), high irrigation with straw mulching (D5), and high irrigation without straw mulching (D6). The result showed thatEof wet zone was generally larger by an average of 16.45mm than that of dry zone, the changes of the dry zoneEexhibited more greatly after heavy raining. The averageEof each growth period was reduced by straw mulching treatments when compared to non-mulching treatments, with the reduction of 20.45%, 24.77% and 19.14% under low, middle and high irrigation amounts, respectively, while the changes ofEunder mulching treatments presented more vigorous intense after heavy raining. The irrigation amounts had no significant effects onE. Straw mulching exhibited a significant interception effect on the irrigation water under low irrigation amount, and preserved soil moisture as irrigation amount rose. Throughout the observation period,E/ETdecreased first and increased later, and was significantly affected by irrigation amount, with the averageE/ETvalues being 29.71%, 25.64% and 21.38% for D1, D3 and D5, respectively. Compared to non-mulching treatments, the averageE/ETof straw mulching treatments were decreased by 8.93%, 3.01% and 0.44% under D1, D2 and D3, respectively. Water use efficiency was generally higher under straw mulching treatments relative to non-mulching treatments, and a negative correlation was observed betweenWUEand irrigation amounts. In summary, the D3 treatment (middle irrigation, straw mulching) was most suitable for drip irrigation of winter wheat in local area due to the better performance of yield andWUE.

winter wheat; drip irrigation; straw mulching; soil evaporation; soil moisture; water use efficiency

1000-7601(2017)04-0115-09

10.7606/j.issn.1000-7601.2017.04.18

2016-05-20

水利部公益性行业科研专项(201401001)

史佳良(1990—)，男，河南洛阳人，硕士研究生，研究方向为水土保持和节水灌溉。E-mail:sjl20101208@foxmail.com。

王秀茹(1957—)，女，河北保定人，教授，博士生导师，主要从事农田水利、水土保持等研究。E-mail:wang-xr@163.com。

S275.6；S152.7

A