秸秆覆盖及播量对旱地冬小麦耗水特性及产量的影响

宋亚丽,张文伟,王亚静，林子君，李可夫

(甘肃省庆阳市农业科学研究院，甘肃 庆阳 745000)

陇东麦区光照充足，但降水分布不均，多集中于7-9月，小麦拔节至抽穗期降雨较少，冬小麦产量低而不稳，种植面积不断缩减[1～2]。因此，探究适宜种植方式，对稳定陇东旱区小麦种植面积有重大意义。地膜覆盖具有明显的增温保墒效应，增产效果显著[3]。但目前生产中所用地膜厚度多为0.008 mm，残膜回收率低，土壤污染严重，阻碍作物根系生长。陇东旱区面临继续提高有限降水生产效率和防止土壤环境恶化的双重挑战[4]。传统秸秆覆盖能有效减少土壤水分蒸发，但降温效应明显，影响作物出苗，可能造成减产[5]。秸秆带状覆盖技术，采用局部覆盖方式，在蓄水保墒同时，减弱对土壤降温效应，冬小麦返青前有增温效应，拔节到成熟阶段为降温效应[6]。目前，该技术在陇东麦区有很好的推广应用前景。种植密度是小麦生产中较易调控的栽培措施, 适宜的密度使穗数、穗粒数和粒重协调发展，对构建高产群体有重要作用[7]。因此，为分析秸秆带状覆盖下不同播量对土壤水分利用及冬小麦产量的影响， 探明与秸秆带状覆盖相匹配的适宜种植密度和增产提效潜力, 实现冬小麦产量和水分利用效率提高提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2017年9月至2018年8月在甘肃省庆阳市农业科学研究院和盛科研基地进行。试验基地为黄土高原雨养农业典型代表区，海拔1 480 m，年日照时数2 250～2 600 h，年均温8.7 ℃，无霜期160～180 d，年蒸发量>520 mm，年均降水量600 mm，且主要集中于7-9月份。

共设7个处理，秸秆覆盖处理6个，分为窄幅条播和宽幅条播2种种植模式，不同带幅下分别设播量处理3个(270 kg/hm2、324 kg/hm2、405 kg/hm2)。秸秆带状覆盖窄幅条播：秸秆覆盖带与小麦种植带共80 cm，覆盖带宽46 cm，种植带宽34 cm，等行距播种3行小麦，苗带宽约3 cm。秸秆带状覆盖宽幅条播：秸秆覆盖带与种植带共100 cm，覆盖带宽度54 cm，种植带宽46 cm，用等行距播种3行小麦，总宽度44 cm，苗带宽约8 cm。露地条播：平作，条播，行距20 cm，播量270 kg/hm2。小区面积45 m2(5 m ×9 m)3次重复，随机区组排列。

秸秆覆盖量为风干重9 000 kg/hm2。供试品种为铜麦6号，播种期为2017年10月1日。各处理施肥量相同，基肥用量为纯N 150 kg/hm2，P2O5120 kg/hm2，播前结合旋耕整地将肥料一次性施入，生育期不再追肥。所施氮肥为尿素，磷肥为磷酸二铵。在灌浆前期进行“一喷三防”作业。

1.2 土壤水分测定及相关指标计算

在冬小麦各主要生育时期采用烘干法测定0～200 cm土层的土壤含水量，分0～20、20～40、40～60、60～90、90～120、120～150、150～180和180～200 cm共八个土层分别取土样。

土壤含水量=(土壤鲜重-土壤干重)/土壤干重×100%。

土壤贮水量W= d × r × w × 0.1，式中，W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(%)。

农田耗水量ET=ΔW+P，式中：ET为冬小麦生育期农田耗水量(mm)；ΔW为生育期土壤贮水量变化量(mm)；P为≥5 mm有效降雨量。

水分利用效率(kg·hm2/mm)=籽粒产量(kg/hm2)/作物全生育期耗水量(mm)。

1.3 小麦产量及其构成因素测定

小麦成熟前，测定单位面积穗数；小麦成熟后按小区收获，脱粒后晒干称重，计算产量。在每个小区随机取20株带回室内测定穗粒数、千粒重。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel2003和SPSS17.0统计软件进行数据处理和差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 秸秆覆盖和播量对0～200 cm各土层的土壤贮水消耗量的影响

如表1所示，0～200 cm土层的土壤贮水消耗量，秸秆覆盖处理显著高于CK，增幅达36.2个百分点，其中窄幅种植增加34.4个百分点，宽幅种植增加38.1个百分点，不同带幅种植下均随播量增加而增加。不同土层间土壤贮水消耗量，随土层深度增加呈现先增后降趋势，在60～90 cm土层达到最大；各处理以150～180 cm差异最大，达11.5 mm；土壤贮水消耗集中在0～120 cm土层，各处理平均占81.5%，处理间无明显差异。

表1 不同土层土壤贮水消耗量和总耗水量

2.2 秸秆覆盖和播量对小麦阶段耗水量的影响

如表2所示，小麦播种至返青阶段，秸秆覆盖具有保墒增温效应，覆盖处理土壤耗水量与CK无显著差异，相同种植带幅下，播量处理间无明显规律；耗水比例，各覆盖处理均低于CK，差异达到显著水平，窄幅、宽幅条播分别降低10.5%、8.4%。返青至拔节阶段，降雨较多，秸秆覆盖增加降水入渗，宽窄幅种植下，土壤耗水量除405 播量处理与CK无显著差异，其他播量处理均显著低于CK；耗水比例，处理间无显著差异。拔节至开花阶段，此阶段是小麦耗水盛期，耗水占全生育期耗水34.5%，秸秆覆盖各处理土壤耗水量均显著高于CK，窄幅、宽幅条播分别增加13.3%、12.8%，不同带幅下，耗水量随播量增加逐渐增大。开花至成熟阶段，是决定小麦产量关键时期，此阶段秸秆覆盖各处理土壤耗水量均显著高于CK，窄幅、宽幅条播分别增加37.8%、37.4%，不同带幅下，耗水量随播量增加逐渐减小；耗水比例，秸秆覆盖窄幅、宽幅条播分别比CK显著提高27.3%、25.9%。

表2 小麦各生育阶段耗水量及其占总耗水量的比例

2.3 秸秆覆盖和播量对小麦产量和水分利用效率的影响

如表3所示，秸秆覆盖处理冬小麦的产量均高于CK,差异达到显著水平，增幅达24.4个百分点。秸秆覆盖下，籽粒产量随播量增加呈下降趋势，窄幅、宽幅种植均以270 kg/hm2播量处理最高，分别达到4 734.1、4 653.9kg/hm2,分别较其他播量处理增产2.9%～10.0%、23.5%～23.6%；窄幅较宽幅种植平均增产11.9%。

产量构成因素中，单位面积穗数，秸秆覆盖处理均显著高于CK，随播量增加，窄幅种植逐渐增大；宽幅种植呈先增后减趋势，以324 kg/hm2播量处理最高。穗粒数，秸秆覆盖处理比CK降低16.8%。千粒重，秸秆覆盖处理均显著高于CK，随播量增加，宽窄幅种植均逐渐减小。

水分利用效率，秸秆覆盖窄幅、宽幅条播下，均以270 kg/hm2播量处理最高，分别比其他播量处理高4.1%～12.0%、25.0%～26.4%；窄幅较宽幅种植平均增加12.8%。

表3 冬小麦籽粒产量和水分利用效率

3 讨论

群体数量和单株生产力协调发展，是提高小麦产量的有效途径[8]。秸秆带状覆盖采取局部密植的种植方式，种植带与覆盖带相间排列，改变植株田间分布。冬小麦返青前，秸秆带状覆盖有效保蓄土壤水分，增加0～25 cm土层土壤温度[6]，覆盖处理小麦生长优于露地，在植株蒸腾消耗及覆盖抑制土壤水分蒸发双重作用下，秸秆覆盖耗水量与露地无显著差异，但明显降低冬小麦返青前耗水比例。冬小麦拔节后，降水少，秸秆覆盖有效增加降水入渗，充分调动深层次土壤水分，增加拔节至成熟阶段的耗水量，更加有利于冬小麦灌浆阶段对水分高效利用。

秸秆带状覆盖下，随播量增加，小麦穗数增加，单株营养面积减小，穗粒数和千粒重显著降低，小麦产量呈下降趋势，宽幅条播降幅明显低于常规条播的同密度处理。窄幅、宽幅种植均以270 kg/hm2播量处理最高，分别较其他播量处理增产2.9%～10.0%、23.5%～23.6%；窄幅较宽幅种植平均增产11.9%。秸秆覆盖窄幅、宽幅条播下，水分利用效率均以270 kg/hm2播量处理最高，分别比其他播量处理高4.1%～12.0%、25.0%～26.4%；窄幅较宽幅种植平均增加12.8%。