耕作方式与灌水次数对砂姜黑土冬小麦水分利用及籽粒产量的影响

王永华，刘焕，辛明华,2，黄源，王壮壮，王金凤，段剑钊，冯伟，康国章，郭天财



耕作方式与灌水次数对砂姜黑土冬小麦水分利用及籽粒产量的影响

王永华1，刘焕1，辛明华1,2，黄源1，王壮壮1，王金凤1，段剑钊1，冯伟1，康国章1，郭天财1

（1河南农业大学农学院/省部共建小麦玉米作物学国家重点实验室，郑州 450046；2中国农业科学院棉花研究所，河南安阳 455000）

【目的】探讨耕作方式与灌水次数对砂姜黑土冬小麦水分利用和籽粒产量的影响，明确适宜砂姜黑土区冬小麦产量和水分利用效率同步提高的耕作与灌水处理组合模式。【方法】于2015—2017年连续2个冬小麦生长季，在豫东南砂姜土区设置旋耕（RT）、深松（SS）2种耕作方式为主处理和拔节期+开花期灌2次水（W2）、拔节期灌1次水（W1）、全生育期不灌水（W0）3种灌水为副处理的二因素裂区试验，深入研究耕作方式与灌水次数的主效应及其互作效应对砂姜黑土冬小麦水分利用和籽粒产量的影响。【结果】耕作与灌水对砂姜黑土麦田耗水特性、水分利用效率及籽粒产量均具有明显的调控效应。SS较RT处理可显著增加土壤贮水消耗，有利于提高自然降水和灌溉水的利用效率，与RT相比，两年度SS处理的土壤平均贮水消耗量、降水、灌水利用效率分别提高13.69%、7.03%、6.51%；增加灌溉虽可明显增加冬小麦田间耗水量，但过多灌溉致使水分利用效率降低，两年度W2较W1、W0的水分利用效率平均值分别下降18.85%、16.69%。SS处理的籽粒产量显著高于RT处理，且以深松+拔节期灌1水处理组合SSW1的产量最高。相同耕作方式下，随灌水次数的增加，千粒重呈降低趋势，成穗数呈增加趋势；两年度穗粒数变化总体随灌水次数的增加呈先升后降的变化规律。耕作方式主要通过调控千粒重影响产量，灌水次数则主要通过调控穗粒数和千粒重而影响产量，但灌水过多会抑制穗粒数和千粒重的提高。【结论】综合考虑耕作方式与灌水次数对冬小麦水分利用和籽粒产量的调控效应，深松+拔节期灌1水处理组合SSW1可作为适宜豫东南砂姜黑土区冬小麦产量和水分利用效率同步提高的耕作与灌水处理组合模式。

冬小麦；耕作方式；灌水次数；水分利用效率；籽粒产量

0 引言

【研究意义】砂姜黑土是豫东南粮食主产区最大的中低产土壤类型，其土质黏重、干缩湿胀、土壤结构性差、适耕期短等不良属性已成为该区冬小麦产量进一步提高的重要限制因素。近年来，随着农村劳动力结构变化和生产成本持续增高，该区域农户习惯于旋耕整地但不重视土壤耙耱镇压，不仅造成田间出苗质量差，冬前壮苗难以形成，还导致土壤容重增大，紧实度变大，耕作层变浅，犁底层增厚上移，根系下扎受阻，水肥利用效率不高等实际生产问题；受区域降水时空分配不均和砂姜黑土麦田下层土壤水向上运移较慢的水分物理性状以及小麦需水特性的影响，黄淮平原砂姜黑土区小麦生长季常出现阶段性干旱，加之该区田间灌溉设施条件相对较差，多数农户疏于小麦灌溉，“非旱死不浇、只浇救命水、不浇丰产水”等现象较多，致使小麦产量难以较大幅度提高。詹其厚等[1]在淮北砂姜黑土区的研究结果表明，小麦生长季有效降水只能满足小麦需水量的61.4%，及时补充灌溉后，小麦产量提高11.2%，水分利用率增加0.16 kg·hm-2·mm-1。因此，通过耕作与灌水等农艺措施改善砂姜黑土物理性状，调节土壤蓄水保水与供水矛盾，创建有利于小麦生长的土壤环境和水分空间，进而实现小麦籽粒产量与水分利用效率同步提高，是提高砂姜黑土冬小麦综合生产性能的关键所在。【前人研究进展】有研究表明，常规旋耕深度一般为14—16 cm，翻耕深度一般达16—30 cm[2]，因旋耕刀和犁铧对土壤的挤压与打击作用，连年采用常规耕作会使30 cm以下土层变硬变紧，形成犁底层，土壤通透性和孔隙度降低，土壤储水能力下降，不利于作物根系生长和对水分的吸收利用，致使作物产量和水分利用效率下降[3]。而深松耕作加深了耕层，打破了坚硬的犁底层，改善了30—40 cm的土层结构，增大了土壤孔隙度[4]，相比常规耕作能显著降低土壤容重6.6%[5]，降低土壤紧实度25%左右[6]，增强土壤水分入渗能力和蓄水能力，土壤蓄水量和水分利用效率得以提高，从而促进作物生长，提高籽粒产量[7]。Huang等[8]、Xue等[9]的研究表明，灌水可显著提高小麦产量，但灌水量超过一定范围不仅对提高籽粒产量无益，还会降低水分利用效率。张永丽等[10]研究表明，灌水时期和灌水量对小麦的籽粒产量和水分利用效率均具有明显的调控效应。另有大量研究认为，在小麦适宜生育时期进行适当灌溉和水分亏缺，能显著提高小麦水分利用效率，增强小麦抗旱能力[11-13]，并认为调亏灌溉可以提高水分利用效率，从而实现小麦节水增产增效[14]。易立攀等[15]不同土层测墒补灌试验研究认为，在确定小麦关键生育时期需水量的基础上，同时考虑不同深度土壤的含水量、降水量和蓄水量来确定田间实际灌溉量，可实现水分利用效率和籽粒产量的同步提高。另有研究表明，即使总灌水量相同，亦会因不同生育期灌溉和灌水量分配的不同致使作物水分利用效率和产量有所差异[16-17]。【本研究切入点】前人研究多集中于耕作方式[18-19]、灌水模式[20-21]及灌水量[22-23]等单一因子对小麦水分利用效率及产量形成的调控效应，而耕作方式与灌水次数对砂姜黑土冬小麦水分利用和籽粒产量的互作调控效应报道较少。【拟解决的关键问题】本研究针对砂姜黑土固有不良属性和该区域小麦生产存在的“浅旋耕不耙实、灌溉不合理”等突出生产问题，通过改变耕作方式与优化灌水处理，深入研究耕作与灌水的主效应及其互作效应对冬小麦水分利用和籽粒产量的影响，探寻适宜豫东南砂姜黑土区冬小麦产量和水分利用效率同步提高的耕作与灌水处理组合模式，为该区冬小麦高产高效栽培提供理论与技术依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本试验于2015—2017连续2年在豫东南典型砂姜黑土区的商水县农场14分场（33°32'N，114°29'E）进行。该试验点属暖温带大陆性季风气候，年平均气温14.5℃，全年累计日照时数达2 072.3 h，平均无霜期为223 d，常年平均降雨量784.1 mm（数据由1997—2017年连续20年的商水县气象资料统计所得）。2015年于小麦播种前取耕作层土壤，对其养分状况进行化验分析，0—20 cm土层有机质含量为21.32 g·kg-1、全氮含量1.36 g·kg-1、有效磷16.83 mg·kg-1、速效钾214.61 mg·kg-1，pH为7.23；20—40 cm有机质含量为16.06 g·kg-1、全氮含量1.23 g·kg-1、有效磷8.58 mg·kg-1、速效钾163.26 mg·kg-1。耕作前后土壤容重数据如表1所示。

表1 耕作前后不同土层土壤容重

两年度试验期间小麦生长季降雨量如下：2015—2016年度小麦生长季总降水量为281.3 mm，其中，播种至越冬期99.3 mm，越冬至拔节期37.3 mm，拔节至开花期43.4 mm，开花至成熟期101.3 mm。2016—2017年度小麦生长季总降水量为360.9 mm，其中，播种至越冬期136.65 mm，越冬至拔节期63.55 mm，拔节至开花期63.1 mm，开花至成熟期97.6 mm。田间持水量如表2所示。

表2 两年度试验点不同土层田间持水量

1.2 试验设计

试验地前茬为玉米，秸秆全部粉碎还田，供试小麦品种为周麦27。由于两年度小麦秋播前均遭受连续阴雨而误期耕作和播种，两年度耕作、播种日期分别为10月27日、10月30日（2015—2016）和11月1日、11月04日（2016—2017），播种量均为217.50 kg·hm-2；两年度试验各处理田间出苗情况及播种前土壤含水量如表3所示。采用农哈哈2BXF-12小麦播种机播种，行距20 cm。田间筑畦，裂区设计，主区为耕作处理，分别为深松（SS）和旋耕（RT）。具体操作为深松（SS）处理用深松机深松1遍（深度30 cm以上，深松机为豪丰牌1S-200，耕作幅宽200 cm，其功率为44.1马力，深松铲间距为40 cm）→旋耕机旋耕2遍（豪丰1GQN-230悬挂式旋耕机，耕作幅宽230 cm，配套功率75马力）→耙地2遍（采用1BQ-3.6对置轻耙，幅宽3.6 m，耙深8—15 cm；配套动力90马力）→筑畦（长10 m×宽6 m）→宽幅播种机播种；旋耕（RT）处理则用旋耕犁旋耕2遍（深度15 cm）→耙地2遍→筑畦→宽幅播种机播种。副区为灌水处理，设3个水平，即全生育期不灌水（W0）、拔节期灌1次水（W1）、拔节期+开花期灌2次水（W2），每次灌水量均控制在750 m3·hm-2，采用水表计量。灌水处理小区间设置间隔2 m的不灌水防渗种植区。小麦全生育期施纯N 240 kg·hm-2，P2O5120 kg·hm-2、K2O 90 kg·hm-2，磷钾肥一次性全部底施，50%氮肥于机械整地时底施，其余50%于拔节期结合浇水追施。大区对比，3次重复，每小区面积60 m2（10 m×6 m）。病虫草害防治按一般大田进行。

表3 两年度各处理田间基本苗及播前各土层土壤含水量

1.3 测定项目与方法

1.3.1 土壤水分测定 于冬小麦播种前、越冬、拔节、开花和成熟期在各处理种植小区内随机选取3个点，采用土钻法以每隔20 cm为一层钻取0—100 cm土层土壤，用烘干法进行土壤含水量测定。土壤含水量计算方法如下：

土壤含水量（%）=（P1-P2）/（P1-P） （1）

式中，P为铝盒质量（g）；P1为铝盒+湿土质量（g）；P2为铝盒+干土质量（g）。

1.3.2 土壤贮水消耗量和农田耗水量计算 依据土壤含水量，并参照杨晓亚[24]方法计算土壤贮水消耗量，其数值计算公式为：

式中，Δ为土壤贮水消耗量（mm）；为土层编号；为土层总数；γ为第层土壤干容重（g·cm-3）；H为第层土壤厚度（cm）；θl为第层时段初的土壤含水量，θ2为第层时段末的土壤含水量，均以占干土重的百分数表示。

农田耗水量的计算参照刘增进等[25]的方法，阶段耗水量计算公式为：

式中，1-2为阶段耗水量（mm）；、、γ、H、θ1、θ2参数代表意义与公式（2）相同；为时段内的灌水量（mm）；为降水量（mm）；为时段内的地下水补给量（mm），当地下水埋深超过2.5 m时，值可忽略不计，但本试验基点属低洼典型砂姜黑土区，且两年度小麦秋播时均遭连续阴雨，地下水埋深均有不足2.5 m的时段，两年度地下水补给量由FR101A高精度蒸渗计测定获取（表4）。

表4 不同处理下地下水补给量

1.3.3 水分利用效率计算 产量水分利用效率WUEY、灌水利用效率WUEI、降水利用效率WUEP、土壤水利用效率WUES分别由公式（4）、（5）、（6）、（7）计算求得：

WUEY=Y/ET （4）

WUEI=Y/I （5）

WUEP=Y/P （6）

WUES=Y/ΔS （7）

式中，WUEY、WUEI、WUEP、WUES的单位均为kg·hm-2·mm-1，Y为籽粒产量（kg·hm-2），P为有效降水量（mm），ΔS为土壤贮水消耗量（mm），ET为小麦生育期间各阶段农田耗水量之和（mm），I为实际灌水量（mm）。

1.3.4 产量调查及测定 小麦成熟期各处理选取有代表性的一米双行固定样点并调查各处理小区穗数。收获期每小区选取代表性植株50株，装入纱网袋，做好标记，带回室内风干脱粒考种，测定穗粒数和千粒重。各处理小区各重复种植区计产面积为6 m2，脱粒晒干，按含水量13%折算成实际产量。

1.4 数据计算与分析

采用Excel2013进行数据处理和图表绘制，通过SPSS23.0统计分析软件进行数据分析和差异显著性检验（Duncan法）。

2 结果

2.1 耕作与灌水处理对冬小麦耗水及耗水组成的调控效应

从表5可知，无论是旋耕还是深松处理，两年度麦田总耗水量均随灌水次数和灌水量的增加而增大。与W1和W0处理相比，两年度W2处理的麦田总耗水量平均增幅分别达11.86%和53.23%，表明增加灌溉可明显促进冬小麦田间耗水量，这可能与田间无效蒸散有关。但灌水次数和灌水量的增加致使水分利用效率降低，两年度W2处理较W1、W0处理的水分利用效率平均值分别下降18.85%、16.69%。两种耕作方式下均以W1处理的土壤贮水消耗量、降水利用效率和灌水利用效率最大，其土壤贮水消耗量分别较W2、W0处理平均提高3.08%和10.29%；降水利用效率分别提高8.41%和23.06%；其灌水利用效率较W2处理的平均增幅达1.17倍。从表5还可以看出，SS处理较RT处理可显著增加土壤贮水消耗，有利于提高降水和灌溉水的利用效率，与RT相比，两年度SS处理的土壤贮水消耗量、降水利用效率、灌水利用效率分别提高13.69%、7.03%、6.51%。因此，深松有利于小麦合理利用土壤贮水，充分利用自然降水，可作为砂姜黑土区冬小麦水分高效利用的主要耕作技术措施。

2.2 耕作与灌水对砂姜黑土麦田阶段耗水特性的影响

从表6可以看出，相同灌水处理下，各阶段耗水量整体呈现先降后升的特点。不同耕作方式相比，在相同灌水处理下，各阶段耗水量表现为SS＞RT；与RT处理相比，SS处理的播种至拔节、拔节至开花、开花至成熟的阶段耗水量均是增加的，两年度平均增幅分别为4.77%、2.91%、1.33%，致使SS处理的田间耗水量增大，较RT处理两年度平均增幅分别为2.82%。不同灌水处理相比，相同耕作方式下播种-拔节、开花-成熟两阶段耗水量随灌水次数和灌水量的增加而增加，尤其是W2处理较W1、W0处理开花至成熟阶段耗水量两年度平均增幅分别达31.73%、101.81%，但拔节-开花阶段耗水量却呈现先增后减的变化趋势。从所占耗水比例来看，生育前期以W0处理较高，两年度播种至拔节阶段W0较W1、W2的平均所占耗水比例分别提高10.59、13.60个百分点，生育中期以W1处理较高，拔节至开花阶段W1处理较W0、W2处理分别提高6.56、3.88个百分点，而生育后期以W2处理较高，开花至成熟阶段W2处理较W0、W1处理分别提高10.92、6.88个百分点，这可能是灌水量与灌水次数增加，生育后期高温加剧植株蒸腾所致。

表5 耕作与灌水处理对砂姜黑土冬小麦水分效率的影响

WUE：水分利用效率；WUES：土壤水分利用效率；WUEP：降水水分利用效率；WUEI：灌水利用效率。不同字母表示各处理间差异显著（＜0.05）。***，**和*分别代表各处理间达到差异在0.0001、0.01、0.05水平显著水平。下同

WUE: water use efficiency; WUES: soil water use efficiency; WUEP: precipitation water use efficiency; WUEI: irrigation water use efficiency。Different letters represent significantly different at＜0.05. ***, ** and * indicate significantly different at＜0.001,＜0.01 and＜0.05. The same as below

表6 耕作与灌水对砂姜黑土冬小麦不同生育阶段水分消耗的影响

2.3 耕作与灌水对砂姜黑土冬小麦产量及其构成因素的影响

从表7可以看出，两年度小麦生长季试验结果基本一致，即耕作与灌水处理对冬小麦籽粒产量及其构成因素具有明显的调控效应，两种耕作措施下均以W1处理的籽粒产量较高，且以深松+拔节期灌1次水SSW1处理组合的产量最高，其最终产量较最低的旋耕+不灌水处理组合RTW0平均增幅为31.88%。相同耕作方式下，随灌水次数和灌水量的增加，千粒重呈降低趋势，成穗数总体呈增加趋势；两年度穗粒数变化不尽一致，除2015—2016年度RT处理外，总体随灌水次数和灌水量的增加，千粒重呈降低趋势，成穗数呈增加趋势，穗粒数变化规律性不一。从方差分析结果来看，耕作对产量及其构成因素的调控效应均显著，灌水处理可明显调控成穗数和千粒重，进而影响产量，但耕作与灌水之间的互作效应不明显。

3 讨论

3.1 耕作与灌水处理对砂姜黑土冬小麦水分利用效率的影响

有学者认为，水分利用效率受年降水量、作物类型、土壤、气候、地区等因素的影响[26-27]。也有研究表明，在土壤水分供应不足时灌溉，水分利用效率随着灌水量的增加呈线性增加，而灌水量达到一定量时，水分利用效率和灌水利用效率随着灌水量的增加会下降[28-29]。本文结果表明，W2处理下麦田总耗水量较W1、W0平均增幅为11.86%和53.23%，但灌水利用效率和水分利用效率以W1处理最大，这说明过量灌水会造成小麦生长后期无效蒸散过大，降低小麦的水分利用效率。这与前人研究结果相一致。另有研究表明，深松能使土壤硬度降低，犁底层被打破，进而提高土壤渗透性，促进水分向更深层入渗，减少土面蒸发量，增强蓄水保墒性能和提高水分利用效率[30-32]，促进小麦对水分的吸收与利用。本文研究表明，深松能够增加土壤贮水消耗量，提高自然降水和灌水利用效率，表明深松能增大土壤库容，增强土壤蓄水能力，提高自然降水利用效率，从而显著提高小麦水分利用效率，是增加小麦产量的有效耕作方式[31]。本试验结果表明，深松+拔节期灌1次水处理有利于合理利用土壤贮水，充分利用自然降水，进而提高水分利用率。

表7 耕作与灌水对砂姜黑土冬小麦产量及产量构成因素的调控效应

3.2 耕作与灌水处理对砂姜黑土麦田阶段耗水特性的影响

已有研究表明，不同生育阶段灌水量和自然降水量可直接影响小麦的阶段耗水量和耗水组成[33]，不同阶段灌溉和降雨的分配比例可造成小麦对土壤水的消耗比例不同，不灌水条件下，小麦以消耗土壤水为主，而灌水条件下，则以消耗灌溉水为主[34]。本文小麦生长季两年度播种至拔节期的降雨量分别为136.6 mm和200.2 mm，分别占到全生育期降雨总量的48.56%和55.47%，此阶段小麦需水主要依靠自然降水，对土壤水的利用较少；因两年度拔节到开花期阶段降雨量较少，小麦转向以消耗土壤水为主，此阶段W1耗水量最多，占比最大；开花至成熟阶段的两年度降雨量接近，但W2处理的耗水量最多，占比最大；由此说明小麦耗水特性及其耗水组成与阶段水分供应有很大关系。本文研究结果表明，麦田总耗水量随灌水次数和灌水量的增加而增加，关键生育时期进行灌水可优化小麦耗水组成，既能充分利用土壤贮水和自然降水，还有利于灌溉水的吸收利用，进而实现产量和水分利用效率的同步提高。深松能改善土壤结构，增强土壤通透性，有利于增强小麦对深层土壤水分的利用，同时深松提高土壤对自然降水的储蓄能力，提高了作物对水分的吸收利用[35]，而且增强了作物在干旱年份对深层水分的吸收利用。另有研究表明，深松可增加小麦在拔节至开花阶段对土壤贮水的消耗量，促进小麦在该阶段对水分的吸收利用[36]，为生育后期籽粒灌浆和产量提高奠定了土壤水分基础。本文研究表明，深松处理的各对应灌水处理的田间总耗水量均小于对应的旋耕灌水处理；两年度耕作与灌水各处理组合的阶段耗水量及其所占比例的变化表现不尽相同，2015—2016年度无论旋耕还是深耕，拔节至开花阶段的耗水量及所占比例均随灌水次数和灌水量的增加呈先升后降的变化趋势；开花至成熟阶段的耗水量随灌水次数和灌水量的增加均呈增大趋势，而其耗水量所占比例则呈先降后升的变化趋势；2016—2017年度无论旋耕还是深耕，拔节至开花阶段的耗水量随灌水次数和灌水量的增加呈先升后降的变化，其所占比例则呈一直降低趋势；开花至成熟阶段的耗水量及其所占比例随灌水次数和灌水量的增加均呈增大趋势（表6）。这与前人研究结果有所差异，究其原因可能是本试验大田定位研究耕作措施的时间较短或砂姜黑土属性等造成。由此说明，本试验中耕作与灌水的处理组合设置有待于进一步优化，耕作与灌水的单一主效应及其互作调控效应需进行更深入研究。

3.3 耕作与灌水对砂姜黑土冬小麦籽粒产量的影响

研究表明，随灌水次数的增加，千粒重逐渐下降，成穗数逐渐增加[37]。赵广才等[38]试验表明，随灌水次数的增加，少灌多次，可以及时满足小麦水分需求，有利于产量构成因素协调一致，更利于产量极显著提高。本文研究结果表明，相同耕作方式下，随灌水量和灌水次数的增加，千粒重呈降低趋势，成穗数呈增加趋势；两年度穗粒数变化不尽一致，除2015—2016年度RT处理外，总体随灌水次数和灌水量的增加呈先升后降的变化规律。这与前人研究结果一致。深松不但能够调控穗数形成，对增加粒数与粒重也有明显的调控作用，从而提高小麦的籽粒产量和水分利用率[39]。本文研究结果表明，深耕可以提高冬小麦水分利用率，从而能够促进成穗数与千粒重的提高，使小麦获得高产。耕作方式主要通过调控千粒重影响最终产量，而灌水处理主要通过调控穗粒数和千粒重，进而影响产量，但灌水过多会抑制穗粒数和千粒重的提高。耕作与灌水处理对冬小麦籽粒产量及其构成因素具有明显的调控效应，两种耕作方式下均以W1处理的产量较高，且以SSW1处理组合产量最高，其最终产量较最低的RTW0处理组合平均增幅为31.88%。

4 结论

相同灌水处理条件下，与旋耕RT处理相比，深松SS处理可显著增加冬小麦田间耗水量和土壤贮水消耗量，有利于合理利用灌溉水和自然降水，SS处理的产量显著高于RT处理的产量；相同耕作方式下全生育期不灌水（W0）处理较拔节期灌1次水（W1）、拔节期+开花期灌2次水（W2）处理的水分利用效率显著提高，而过多灌溉则不利于豫南砂姜黑土区冬小麦水分的高效利用，且随灌水量增加，千粒重降低，穗粒数增加，W2处理灌水过高反而不利于穗粒数和千粒重的形成。综合考虑耕作与灌水对冬小麦水分利用效率、耗水特性和籽粒产量的调控效应，深松拔节期灌1水处理SSW1可作为豫南砂姜黑土区冬小麦产量和水分利用效率同步提高的耕作与灌水处理组合模式。

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Effects of Tillage Practices and Irrigation Times on Water Use Efficiency and Grain Yield of Winter Wheat in Lime Concretion Black Soil

WANG YongHua1, LIU Huan1, XIN MingHua1,2, HUANG Yuan1, WANG ZhuangZhuang1, WANG JinFeng1, DUAN JianZhao1, FENG Wei1, KANG GuoZhang1, GUO TianCai1

(1College of Agronomy, Henan Agricultural University/State Key Laboratory of Wheat and Maize Crop Science, Zhengzhou 450046;2Institute of Cotton Research of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Anyang 455000, Henan)

【Objective】This research was conducted to explore the effects of tillage practices and irrigation times on water use efficiency and grain yield of winter wheat in lime concretion black soil, and to identify an optimal tillage and irrigation combination mode of winter wheat in lime concretion black soil with high yield and water use efficiency simultaneously. 【Method】The two-factor split plot experiment was persistently performed in the lime concretion black soil in the southeast area of Henan province during two continuous winter wheat growing seasons (2015-2017). In this experiment, the two tillage practice treatments, including rotary tillage (RT) and subsoiling (SS), were set as the main treatment. The three soil moisture treatments, including twice irrigation at jointing and anthesis, once irrigation at jointing, no irrigation, expressed as W2, W1, W0, respectively, were set as secondary treatment, deeply exploring the effects of tillage practices and irrigation times and their interaction effects on water use efficiency and grain yield of winter wheat in lime concretion black soil. 【Result】Tillage and irrigation had obvious regulation effects on water consumption characteristics, water use efficiency and grain yield of wheat in lime concretion black soil. Compared with RT, SS could significantly increase soil water storage consumption, which was beneficial to increase the utilization efficiency of precipitation and irrigation water, and the soil water storage consumption, precipitation and irrigation water use efficiency increased by 13.69%, 7.03%, 6.51% in two-year degrees, respectively. Although increasing irrigation could significantly promote water consumption in winter wheat fields, excessive irrigation resulted in lower water use efficiency. Compared with W1 and W0, the average soil water storage consumption and water use efficiency of W2 decreased by 18.85% and 16.69% in two-year degrees, respectively. The grain yield of SS treatment was significantly higher than that of RT treatment and the yield of the combination treatment subsoiling, and once irrigation at jointing (SSW1) was the highest. Under the same tillage practice, the 1000-grain weight decreased and the number of grains per spike increased with the increase of irrigation times. The variation of grain number per spike in the two years increased firstly and then decreased with the increase of irrigation times. The tillage practice mainly affected the final yield by regulating 1000-grain weight and the irrigation times mainly affected the yield by regulating the grain number per spike and 1000-grain weight, but excessive irrigation would resist the increase of grain number and 1000-grain weight. 【Conclusion】Based on the regulating effects of tillage practices and irrigation times on water use efficiency and grain yield, the SSW1 treatment could help synchronously to improve the grain yield and water use efficiency. This can be an optimal model of tillage and irrigation combination treatment of winter wheat in lime concretion black soil area of southeast Henan province.

winter wheat; tillage practice; irrigation times; water use efficiency; grain yield

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.05.003

2018-09-26；

2019-01-21

国家自然科学基金（31471439）、国家现代农业产业技术体系建设专项（CARS-03）、河南省重大科技专项（141100110300）

王永华，E-mail：wangyonghua88@126.com。通信作者郭天财，E-mail：gtcwheat@henau.edu.cn

（责任编辑 杨鑫浩）