不同耕作措施对旱地小麦水分利用及生长发育的影响

孙婷婷，唐 甜，王鲁振，房彦飞，罗晓颖，徐文修

新疆农业大学农学院，乌鲁木齐 830052

新疆农业是绿洲灌溉农业，虽然旱地面积很少但分布较为集中，在一些旱作面积较大的地、县、乡，旱地作物种植仍是农民收入的主要来源之一。木垒哈萨克自治县耕地多为丘陵旱地，该区年降水量少且与作物生长的关键需水期严重错位，加之耕作粗放、降水资源利用率低，导致作物产量低而不稳。研究表明，起垄沟播和起垄覆膜耕作措施能够增加土壤含水量[1]，抑制地表水分的蒸发，通过将膜下蒸发的水汽重新凝结成水滴进入地表，抑制无效蒸发，从而达到田间微集水的效果[2]，能够延缓叶片衰老、增加穗数和千粒重，从而达到增产的目的[3]。为此，本试验以木垒县旱地小麦为研究对象，研究不同耕作措施对小麦水分利用率及产量的影响，从而筛选出有利于提高旱作农田土壤蓄水能力、水分利用率和作物产量的最佳耕作措施，为旱地小麦的合理耕作提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2021年在新疆昌吉州木垒县东城镇孙家沟村进行，东经89°56′～92°16′，北纬43°14′～45°16′。属于干旱大陆性气候，年平均气温5～6℃，年蒸发量2207.6mm。试验地0～30cm耕层土壤基础理化性质:土壤有机质25.59g/kg、全氮0.56g/kg、碱解氮47.50mg/kg、速效磷20.01mg/kg、速效钾463.44mg/kg。试验阶段小麦全生育期间的降水量如表1所示。

表1 试验阶段春小麦生育期间降雨量（mm）

1.2 试验设计

本试验采用单因素随机区组设计，设置翻耕平播（T1）、起垄沟播(T2）、起垄覆膜沟播（T3）3个处理，其中T2、T3处理的垄高12～15cm，垄宽25cm，垄距90cm，T3垄上覆膜，膜宽60cm，沟内种植5行小麦。共3个处理，各处理均重复3次，共计9个小区，小区面积均为30m2。小麦品种选取当地主栽品种新春41号，播种方式为人工开沟15cm等行距播种，播种量15kg/666.7m2，于播种时施10kg/666.7m2磷酸二铵作为种肥，拔节至灌浆期间结合降雨追施氮肥1次。播种时间为4月11号，收获时间为7月27日，其他管理措施同当地大田一致。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 土壤含水量

采用烘干法测定土壤含水量。于小麦的拔节期和成熟期取土样测定。各小区取样时，采用“S”取样法选择3个点，每个点用土钻分层取土样，深度分别为0～20cm、20～40cm、40～60cm、60～80cm，将取得的每个土样分别放入铝盒封盖带回实验室，称重后放入105℃烘箱烘干至恒重，立即称量并计算土壤含水量。

1.3.1.1 土壤贮水量

Sw=d×r×w/10

式中，Sw为土壤贮水量（mm），d为土层厚度（cm），r为土壤容重（g/cm3），w为土壤含水量（%）。

1.3.1.2 耗水量

ET=P+W1-W2

式中，ET为土壤耗水量（mm），P为小麦全生育期降水量（mm），W1和W2分别为播前和收获后0～80cm土层内的土壤贮水量（mm）。

1.3.1.3 降水利用效率

RUE=Y/P

式中，RUE为降水利用效率，Y为小麦籽粒产量（kg/666.7m2），P为小麦全生育期降水量（mm）。

1.3.1.4 水分利用效率

WUE=Y/ET

式中，WUE为水分利用效率，Y为小麦籽粒产量（kg/666.7m2），ET为耗水量（mm）。

1.3.2 产量及产量构成

在小麦成熟期分别在各个小区内，选取长势均匀一致的3个点，每个点的面积为1.11m×0.6m进行实收记产；另在每个点上选取具有代表性的小麦15株进行室内考种。

2 结果分析

2.1 不同耕作处理在各生育时期对土壤含水量的影响

图1可知，在小麦拔节期T3处理在各个土层的土壤含水量均比T1、T2处理高，其中，T3处理各土层土壤含水量平均比T1处理增加32.94%，比T2处理增加22.98%。在成熟期，降雨量急剧减少，除0～20cm表层各处理土壤含水量存在较大差异外，其余各层各处理间差异不明显。表明在降雨量相对较多的时期，起垄覆膜沟播的蓄水保墒效果最好。

图1 不同耕作措施小麦不同生育时期土壤含水量的变化

2.2 不同耕作处理在各生育时期对0～80cm贮水量及水分利用率的影响

由表2可知，春小麦生育期总降雨量只有101.8mm，但各处理全生育期总耗水量约220 mm，为生育期降雨量的2.16倍。在降水量较多的拔节期，T3处理的土壤贮水量明显高于T1、T2处理，其中，T3处理的土壤贮水量较T1处理增加了38.2%，但是在降水量极少的成熟期各处理的贮水量以及全生育期总耗水量差异不明显。水分利用率和降水利用效率T3处理分别较T1、T2处理提高了48.99、51.02%和50.15、49.41%。

表2 不同耕作措施对旱地小麦0～80cm贮水量及水分利用率的影响

2.3 不同耕作处理对小麦产量及其构成因素的影响

由表3可知，不同耕作措施对旱地小麦产量构成因素均有影响。各处理产量以T3处理最高达到164.96kg/666.7m2，分别比T1、T2处理提高了50.13%和50.47%。进一步分析各处理产量构成因素可知，与产量变化规律一致，旱地春小麦有效穗数、单穗粒重均表现为T3＞T1＞T2处理，而千粒重则表现为T1＞T2＞T3处理，T1处理较T2、T3处理小麦千粒重分别增加了3.27%和14.47%；说明起垄覆膜沟播处理通过集水作用在前期有利于幼苗的生长，使其有较高的有效穗数，但由于灌浆期降雨量少，加剧了小麦个体水分竞争激烈，导致千粒重下降。

表3 不同耕作处理对小麦产量及其构成因素的影响

3 结论

在本试验条件下，不同耕作措施对旱地小麦的水分利用和产量的影响很大，其中起垄覆膜沟播的水分利用率、降水利用率分别较翻耕平播、起垄沟播处理提高48.99、51.02%和50.15、49.41%，在产量和产量构成因素中除了千粒重有所降低，其他均有所提高，且其产量达164.96kg/666.7m2，分别比翻耕平播、起垄沟播处理提高50.13%、50.47%。