秸秆还田和抽穗期灌水对冬小麦生长性状及产量因子的效应研究

贾丽娜，张俊丽，高红兵，刘滔，韩宏，杨东亚，张嘉梅

（1渭南市农业技术推广中心，陕西渭南 714000；2渭南市农业科学研究所，陕西渭南 714000）

0 引言

渭南市是陕西省的主要粮食生产区，小麦面积占全省的25%左右，其中灌区播种小麦面积18万hm2，占全省小麦面积的16%左右。灌区以小麦玉米一年两作为主，小麦播种普遍采用玉米秸秆还田后旋耕播种的方式。近年来，渭南市灌区小麦出现了秸秆还田小麦缺苗断垄、黄苗死苗、病害加重、成熟期倒伏等问题，对渭南市小麦生产造成较大影响。

有研究显示，秸秆还田能够增加土壤微生物数量、提高土壤有机质、降低土壤容重、增加总空隙度，调控温湿度[1-2]，缓解土壤氮流失，提高土壤供肥水平，接茬冬小麦增产显著[3]。秸秆还田后穗数增加是小麦增产的主要原因[4]。深松秸秆还田可减缓冬小麦光合午休现象[5]。秸秆翻压还田能有效增加地上生物量[6]。黄淮海地区一年两熟制下，深松（耕）与秸秆还田可以提高水分利用率[7]。干旱时玉米秸秆粉碎翻压还田产量和水分利用效率显著降低，轻旱和适宜水分时玉米秸秆粉碎翻压还田的产量和水分利用效率显著提高[8]。玉米秸秆还田也能影响小麦田土壤呼吸[9]，对小麦出苗及苗期生长有较大影响[10]。有研究显示，不同时期提取的玉米秸秆腐解液对小麦纹枯病、全蚀病、根腐病3种小麦根病病原菌菌丝生长具有不同程度的抑制作用[11]，而秸秆还田量在7500 kg/hm2和3750 kg/hm2可明显降低小麦全蚀病、小麦根腐病和纹枯病等3 种土传病害病情指数，而还田秸秆量达15000 kg/hm2，小麦根腐病和纹枯病的病情指数明显增高[12]。水分是影响冬小麦生长发育的关键因子之一，在拔节期至抽穗期减少灌溉量能显著降低冬小麦产量[13]。拔节水+开花水耗水模式与小麦需水规律相吻合，是水分利用率较高的生理基础[14]。适时适度的水分调亏灌溉可以起到较好“补偿生长效应”或“超补偿生长效应”，可以提高水分利用效率[15]。冬小麦拔节抽穗期灌溉定额对产量的影响起主导作用[16]。补灌量的增加可增加冬小麦籽粒产量，当补灌量至土壤田间持水量的60%～80%范围内时，冬小麦籽粒的增产效应差异不显著[17]，超量灌水，不仅无益于小麦增产，反而浪费水资源，增加生产成本[18]。在生产中水资源不足的情况下保证底墒水和拔节中期供水，在水资源充足的情况下增加1次灌水，并适当推迟春季第一次灌水时间和开花期灌水时间，有利于获得高产高效[19]。

目前，秸秆还田或者水分等因素对小麦生长或产量的影响研究多集中在单一因素上，秸秆还田小麦与水分的交互影响研究尚不多见。基于此，本研究以当地常规管理技术为对照，探讨秸秆还田和抽穗期灌溉两因素对小麦生长及产量的交互影响，以期解决生产问题，为当地灌区小麦优质丰产栽培提供科学借鉴。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

试验于2016年6月—2017年6月在陕西省蒲城县进行。试验地处北纬34°58′6″，东经109°45′47″，海拔458 m。小麦前茬为夏播玉米。土壤为垆土，玉米播种前0～20 cm 土壤容重1.42 g/cm3，pH 8.27，有机质14.8 g/kg，碱解氮129 mg/kg，有效磷25.2 mg/kg，速效钾480 mg/kg。

1.2 试验材料

小麦品种为‘郑麦7698’，播量225 kg/hm2，10 月19 日出苗，12 月30 日冬灌，3 月19 日春灌，6 月2 日收获。其他田间管理措施同一般高产田。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计采用裂区设计，主区设2个水平，S0—秸秆不还田，SR—秸秆还田；副区设2 个水平，I0—抽穗期不灌水，IH—抽穗期灌水。共设S0I0、S0IH、SRI0、SRIH 4 个处理，3 次重复。小区面积3.2 m×10 m×2=64 m2，每小区设3.2 m 隔离带。玉米收获后，秸秆粉碎还田，不还田处理秸秆移出。播种前旋耕15 cm，10月12日进行常规机械播种，行距17 cm，同时施入小麦专用肥(N:P:K=20:20:5)750 kg/hm2。

1.3.2 测定指标与方法三叶期调查基本苗，越冬前调查植株叶龄、分蘖、次生根，返青期调查植株叶龄、分蘖、次生根和株高，成熟期随机选取1 m2测定有效穗数、倒伏率和枯白穗率。枯白穗率为1 m2有效穗数中小麦纹枯病、根腐病、全蚀病、茎腐病总的病株比例。成熟期随机选取15株代表性植株测量株高和穗粒数，每小区收获3 m2，自然风干，测定产量和千粒重。

1.3.3 统计分析采用Microsoft Excel 2007和DPS 7.05软件进行数据统计分析。采用Duncan 新复极差法进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 苗期个体生长发育指标差异

由表1 可知，SRIH 冬前叶龄最大，分别比S0I0、S0IH、SRI0 高0.2、0.1、0.1 个；SRIH 越冬前分蘖最高，分别比S0I0、S0IH、SRI0 高0.4、0.3、0.1 个；SRIH 越冬前次生根最高，分别比S0I0、S0IH、SRI0高0.7、0.3、0.2条；SRIH返青期叶龄最大，分别比S0I0、S0IH、SRI0高0.7 个、0.4 个、0.1 个；SRI0 返青期分蘖最多，分别比S0I0、S0IH、SRIH 多0.4、0.2、0.1 个；SRIH 返青期次生根最多，分别比S0I0、S0IH、SRI0 高0.8、0.4、0.1 条；SRI0 返青期株高最大，分别比S0I0、S0IH、SRIH 高1.8、1.9、0.2 cm。秸秆还田小麦苗期个体生长发育总体好于秸秆不还田。由于冬前和返青期苗情没有灌溉影响，不存在秸秆还田和抽穗期灌溉的交互影响。

表1 苗期个体生长发育指标比较

2.2 成熟期生长性状的差异

由表2可知，成熟期株高比较，SRIH最高，分别比S0I0、SRI0、S0IH 高出10.5、8.9、0.9 cm；枯白穗率比较，S0IH 最高，分别比S0I0、SRI0、SRIH 高0.36、0.48、0.56个百分点；倒伏率比较，SRIH最高，较S0IH、S0I0、SRI0高出18.6、39.3、39.3个百分点。

秸秆还田小麦抽穗期灌水株高和倒伏率显著增加。试验中，抽穗期不灌水时，秸秆还田处理和不还田处理均没有倒伏；抽穗期灌水时，秸秆还田处理倒伏率较不还田增加18.6%，较抽穗期不灌水的处理高39.3%，秸秆还田与抽穗期灌水对倒伏率的交互效应为9.3%，较平均倒伏率增加率为62%，正交互效应显著。抽穗期灌水的小麦成熟期株高较抽穗期不灌水的处理高8.9～9.6 cm，秸秆还田较秸秆不还田平均株高增加1.3 cm，秸秆还田与抽穗期灌水对株高的交互效应为-0.4 cm，较平均株高降低0.5%，交互效应为负效应，但不显著。抽穗期灌水能够显著增加小麦株高，可能是灌浆期遇到大风暴雨时引起倒伏的主要原因。枯白穗率比较，还田低于不还田，抽穗期灌水略高于抽穗期不灌水。秸秆还田与抽穗期灌水对枯白穗率的交互效应为-0.22%，较平均枯白穗率减少率为37.9%，负交互效应显著。

2.3 产量及产量因子的差异

由表3、表5 可知，基本苗比较，S0I0 最高，比S0IH、SRI0、SRIH 增加5.1 万、74.1 万、55.1 万株/hm2，S0I0 和S0IH 无显著差异，SRI0 和SRIH 无显著差异，S0I0、S0IH与SRI0、SRIH差异显著。还田小麦基本苗是不还田小麦基本苗的82.5%。由于基本苗没有灌溉影响，不存在抽穗期灌溉效应。公顷穗数比较，S0IH 最高，比S0I0、SRI0、SRIH 增加97.9万、118.9万、27.4 万穗/hm2，较SRIH、S0I0、SRI0 差异达显著水平。秸秆还田效应为-24.2 万穗/hm2，较S0 减少3.7%；抽穗期灌水效应为94.7万穗/hm2，较I0增加15.8%，秸秆还田与抽穗期灌水对公顷穗数的交互效应为-3.2万穗/hm2，较平均穗数减少率为0.5%。

表2 成熟期生长性状效应

表3 苗期和成熟期群体性状效应

由表4～5 可知，穗粒数比较，SRIH 最高，比S0I0、S0IH、SRI0 增加1.6、2.2、1.2 粒，较S0I0、SRI0 显著增加，S0I0、SRI0较S0IH显著增加；秸秆还田效应1.3粒，抽穗期灌水效应为0.3粒，秸秆还田与抽穗期灌水对公穗粒数的交互效应为0.9 粒，较S0I0 增加率为2.7%。千粒重比较，SRIH 最高，比S0I0、S0IH、SRI0 增加1.2、2.1、1.6 g，SRIH 与S0I0、SRI0 差异显著，S0I0 与S0IH差异显著；秸秆还田效应0.9 g，抽穗期灌水效应0.4 g，秸秆还田与抽穗期灌水对千粒重的交互效应为1.3 g，较S0I0增加率为3.0%。SRIH分别比S0I0、S0IH、SRI0穗粒数增加4.6%、6.3%、3.4%，千粒重增加2.7%、4.7%、3.6%。产量比较，SRIH 最高，较S0IH、S0I0、SRI0差异显著，分别增产668.1、1502.5、1750.6 kg/hm2，增产幅度分别为8.0%、19.9%、24.0%；秸秆还田效应210 kg/hm2，抽穗期灌水效应1292.5 kg/hm2，秸秆还田与抽穗期灌水对产量的交互效应为458.1 kg/hm2，交互效应较S0I0增加率为6.1%。

3 讨论

3.1 秸秆还田对小麦出苗及生长发育的影响

秸秆还田旋耕播种方式下，造成秸秆阻碍、土壤水分不足、播种过浅、土壤玄虚等，影响小麦出苗[10]，本试验中秸秆还田较不还田小麦出苗率降低幅度大，成穗数减少。在播量相同的前提下，还田小麦基本苗显著低于不还田小麦基本苗，结论与李少昆等前人研究一致。

但玉米秸秆还田能够有效地保水、蓄热、提高地温，促进小麦植株发育[20]。本试验中秸秆还田小麦冬前、返青期苗情个体发育普遍好于不还田，成熟期株高也有增加。结论与赵树立等前人研究一致。

3.2 秸秆还田与抽穗期灌水对小麦后期生长的影响

本试验中，抽穗期灌水时，小麦成熟期株高较抽穗期不灌水的处理增加8.9～9.6 cm，秸秆还田处理倒伏率较不还田增加18.6%，较抽穗期不灌水的处理高39.3%；抽穗期不灌水时，秸秆还田处理较不还田处理株高稍有增加，但两者均未倒伏。说明抽穗期灌水的麦田在灌浆期遇到大风暴雨容易倒伏，秸秆还田小麦倒伏更严重。倒伏的主要原因可能是植株高度、单位穗数或者单株小麦质量增加，在较大风雨的影响下容易产生倒伏。同时，不还田小麦枯白穗率高于还田，抽穗期灌水高于抽穗期不灌水。本试验秸秆还田量在7500～9000 kg/hm2之间，还田小麦枯白穗率略有减少，与甄文超[12]研究一致。

3.3 抽穗期灌水对小麦单位面积穗数、穗粒数、千粒重及小麦产量的影响

在本试验中，抽穗期不灌水时，秸秆还田较秸秆不还田小麦单位面积穗数减少3.6%，但穗粒数、千粒重没有差异，单产降低3.4%。说明在同样的管理条件下，秸秆还田在抽穗期不灌水时会有一定幅度减产。抽穗期灌水时，秸秆还田小麦单位面积穗数较秸秆不还田减少3.9%，但穗粒数、千粒重显著增加，产量较秸秆不还田增加8.0%。抽穗期灌水比不灌水穗数平均增加15.8%，增产17.4%。抽穗期灌水秸秆还田处理较抽穗期灌水不还田处理增产达显著水平，较抽穗期不灌水不还田处理、不灌水还田处理增产达极显著水平。说明秸秆粉碎还田配合抽穗期适量灌水，可以大幅度提高小麦单产，其增产主要原因是抽穗期灌水可以提高植株对土壤营养的吸收能力[21-23]，增加单位面积穗数，而且穗粒数、千粒重均有明显增加[24-25]。

表4 产量性状效应

表5 产量及产量因子比较

4 结论

秸秆还田小麦，在要求相同数量基本苗的情况下，要增加14.9%～20.2%播量。适量秸秆还田可以促进小麦个体生长发育。在灌好小麦越冬水、拔节水的同时，增加抽穗期灌水，可以显著提高秸秆还田小麦单位面积穗数和产量。同时，抽穗期灌水显著提高小麦成熟期株高，所以在灌浆期遇到暴雨大风天气还田小麦易产生倒伏。适量的秸秆还田不会加重根部病害发生。

秸秆还田小麦的田间性状和产量表现还受到施肥、气候、管理等因素影响，其综合影响有待继续研究。