高慧洲,謝英荷,李廷亮,趙曉東,余高,岳麗,加武斌
(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,山西太谷030801)
覆膜對(duì)旱地冬小麥產(chǎn)量與土壤水分動(dòng)態(tài)的影響
高慧洲,謝英荷,李廷亮,趙曉東,余高,岳麗,加武斌
(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,山西太谷030801)
通過大田試驗(yàn)研究了不同覆膜措施對(duì)旱地冬小麥產(chǎn)量和土壤水分動(dòng)態(tài)的影響,試驗(yàn)設(shè)測(cè)控施肥、壟膜溝播+測(cè)控施肥和平膜穴播+測(cè)控施肥3種方式。結(jié)果表明,平膜穴播+測(cè)控施肥處理可顯著提高產(chǎn)量,產(chǎn)量高達(dá)12 823.33 kg/hm2,在產(chǎn)量構(gòu)成因素中,穗數(shù)和穗粒數(shù)是增產(chǎn)的主要因素;夏閑期土壤水分得到補(bǔ)充與恢復(fù),播種時(shí)平膜穴播+測(cè)控施肥處理下2 m土壤貯水量顯著提高,尤其是0~140 cm土層保水效果較好;平膜穴播+測(cè)控施肥處理耗水較多,較其他處理水分利用效率提高0.66%~7.37%。因此,平膜穴播+測(cè)控施肥是最適宜山西晉南地區(qū)的覆膜栽培模式。
覆膜;旱地;冬小麥;產(chǎn)量;土壤水分
水資源匱乏且降雨分布不均是旱地冬小麥生產(chǎn)的主要限制因素,因此,充分利用有限自然降水條件,提高土壤水庫蓄水量,是旱作雨養(yǎng)農(nóng)田區(qū)小麥增產(chǎn)的關(guān)鍵。目前,在旱作區(qū)地膜覆蓋技術(shù)已得到大面積推廣應(yīng)用[1],可有效保墑、增溫和增產(chǎn)[2],前人研究表明,地膜覆蓋減少了土壤水分蒸發(fā),蓄積降水,提高土壤貯水量,具有明顯的保溫效應(yīng),增加穗長(zhǎng)、穗數(shù)和穗粒數(shù),顯著提高小麥水分利用效率和產(chǎn)量[3-7]。此外,適量施肥及氮、磷、鉀肥合理配施有利于冬小麥吸收深層土壤水分和養(yǎng)分,提高水分利用效率和作物產(chǎn)量[8-10],而大量研究表明,施肥與秸稈覆蓋和壟覆溝播等相結(jié)合,改善了土壤水分含量和產(chǎn)量[11-12]。由于在不同環(huán)境條件下具有差異性,本試驗(yàn)在晉南雨養(yǎng)旱作區(qū)研究不同覆膜方式與測(cè)控施肥下冬小麥產(chǎn)量和土壤水分狀況的變化,旨在為旱地冬小麥栽培施肥技術(shù)提供理論依據(jù)。
1.1 試驗(yàn)地概況
試驗(yàn)于2014—2015年在山西省臨汾市洪洞縣劉家垣鎮(zhèn)東梁村旱塬麥區(qū)進(jìn)行,該區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候,年平均日照時(shí)數(shù)2 419 h左右,有效積溫3 326.9℃,年均氣溫12℃,無霜期180~210 d,年平均降雨量為500 mm左右,其中,7—9月降水量占全年降水量的60%以上,冬小麥生育期降雨量為95.9mm。供試土壤為石灰性褐土,質(zhì)地為中壤土,pH值7.84,耕層土壤有機(jī)質(zhì)平均含量14.52 g/kg,全氮0.77 g/kg,硝態(tài)氮8.63 mg/kg,速效磷12.23 mg/kg,速效鉀198.14mg/kg,陽離子交換量(CEC)48.27cmol/kg。
1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
采用隨機(jī)區(qū)組排列,4次重復(fù),小區(qū)面積210~520 m2。設(shè)3個(gè)處理:測(cè)控施肥(當(dāng)?shù)販y(cè)土配方施肥量)、壟膜溝播+測(cè)控施肥(在壟覆溝播基礎(chǔ)上采取測(cè)控施肥)、平膜穴播+測(cè)控施肥(在平膜穴播基礎(chǔ)上采取測(cè)控施肥)。各處理具體操作如表1所示。播前將全部肥料一次性均勻撒入相應(yīng)小區(qū),生育期不灌溉。冬小麥供試品種為長(zhǎng)8744,播量為150kg/hm2,于2014年9月30日至10月1日播種,2015年6月7日收獲,2014年7—9月為夏閑期。
表1 旱地冬小麥試驗(yàn)方案
1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法
1.3.1 土壤水分的測(cè)定2014—2015年生長(zhǎng)季分別于播前和收獲后采集2m深土壤樣品,每20cm為一層,用烘干法測(cè)定土壤含水量。耗水量ET(mm)=播前2 m土壤貯水量-收獲時(shí)2 m土壤貯水量+生育期有效降水量
1.3.2 小麥產(chǎn)量的測(cè)定小麥成熟時(shí),在各小區(qū)收獲3個(gè)2 m2的小麥脫粒計(jì)產(chǎn),并對(duì)每小區(qū)所標(biāo)記的3個(gè)1 m長(zhǎng)小麥樣段,調(diào)查穗數(shù)、粒數(shù)、千粒質(zhì)量等指標(biāo)。
1.4 數(shù)據(jù)處理
試驗(yàn)數(shù)據(jù)均用Excel和DPS數(shù)據(jù)處理統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。
2.1 覆膜對(duì)冬小麥產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響
從表2可以看出,平膜穴播+測(cè)控施肥的生物產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量分別較壟膜溝播+測(cè)控施肥增加10.81%,12.1%(P<0.05),分別較測(cè)控施肥增加25.44%,20.06%(P<0.05),壟膜溝播+測(cè)控施肥的生物產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量分別較測(cè)控施肥增加13.2%,7.1%。因此,平膜穴播+測(cè)控施肥較其他處理增產(chǎn)效果顯著,生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量均最高,分別達(dá)到12 823.33,5 662.15 kg/hm2。
表2 覆膜對(duì)冬小麥產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響
從冬小麥產(chǎn)量構(gòu)成三要素來看,壟膜溝播+測(cè)控施肥、平膜穴播+測(cè)控施肥的穗數(shù)顯著高于測(cè)控施肥(P<0.05),各處理之間穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量無顯著差異,而平膜穴播+測(cè)控施肥的穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量高于其他處理,產(chǎn)量與穗粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)(r=0.999 7)。不同處理之間,穗粒數(shù)變異系數(shù)最大(5.77%),千粒質(zhì)量變異系數(shù)最?。?.86%),穗數(shù)變異系數(shù)居中(2.87%)。說明穗數(shù)和穗粒數(shù)對(duì)旱地冬小麥產(chǎn)量調(diào)控效應(yīng)較大。
2.2 覆膜對(duì)2 m土層土壤貯水量的影響
從圖1可以看出,播前2 m土層土壤貯水量,平膜穴播+測(cè)控施肥處理顯著高于其他處理,不同處理播前較收獲后土壤貯水量均增加,測(cè)控施肥、壟膜溝播+測(cè)控施肥、平膜穴播+測(cè)控施肥分別增加139.18,170.40,181.79 mm,表明夏閑期土壤水分得到補(bǔ)充與恢復(fù),播種時(shí)覆膜土壤貯水量較高,且平膜穴播+測(cè)控施肥顯著高于其他處理。土壤水分主要集中在140 cm以上土層,其中,20~120 cm土層貯水量較多,平膜穴播+測(cè)控施肥較壟膜溝播+測(cè)控施肥增加27.68%,平膜穴播+測(cè)控施肥較測(cè)控施肥增加36.87%,140~200 cm土層因水分入滲較少,土壤貯水量較少,表明旱地麥田覆膜后提高了0~140 cm土層土壤貯水量,平膜穴播+測(cè)控施肥保水效果較好。
2.3 覆膜對(duì)土壤耗水量及水分利用效率的影響
由表3可知,覆膜后土壤耗水量平膜穴播+測(cè)控施肥較其他處理均增加,較壟膜溝播+測(cè)控施肥增加11.39 mm,較測(cè)控施肥顯著增加42.61 mm,表明平膜穴播+測(cè)控施肥處理耗水較多,水分被冬小麥吸收利用。各處理之間的水分利用效率差異均不顯著,且以平膜穴播+測(cè)控施肥處理最高,較測(cè)控施肥、壟膜溝播+測(cè)控施肥處理提高0.66%~7.37%,表明平膜穴播+測(cè)控施肥能夠有效增加播前底墑,提高水分利用效率。
表3 覆膜對(duì)土壤耗水量及水分利用效率的影響
地膜覆蓋技術(shù)能有效增溫保墑,具有良好的增產(chǎn)效應(yīng)[13-14]。柴守璽等[15]研究表明,覆膜后土壤水分狀況得到改善,冬小麥產(chǎn)量和水分利用效率明顯增加;王紅麗等[16]研究表明,半干旱地區(qū)全膜覆土穴播較裸地單株干物質(zhì)量增加,產(chǎn)量增加49%~858%;張平良等[17]研究表明,在全膜覆土穴播條件下,合理配方施肥能顯著提高小麥籽粒產(chǎn)量。本研究表明,在山西晉南旱區(qū)覆膜促進(jìn)冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育,尤其平膜穴播+測(cè)控施肥較其他處理增產(chǎn)效果顯著,產(chǎn)量高達(dá)5 662.15 kg/hm2。趙海幀等[18]研究表明,地膜覆蓋對(duì)小麥穗數(shù)影響最大,其次是穗粒數(shù),對(duì)千粒質(zhì)量影響最小,這與本研究結(jié)果相一致,穗數(shù)和穗粒數(shù)是旱地小麥增產(chǎn)的關(guān)鍵。
張永濤等[19]研究表明,覆膜可有效減少水分虧缺,降低蒸散量,提高土壤貯水量。本試驗(yàn)結(jié)果表明,平膜穴播+測(cè)控施肥處理下2 m土壤貯水量顯著提高,尤其是0~140 cm土層保水效果較好。楊長(zhǎng)剛等[20]研究表明,不同覆膜方式下土壤耗水量增加,水分利用效率提高,這與本研究結(jié)果一致,覆膜能有效蓄水保墑,增加耗水量,提高水分利用效率,而平膜穴播+測(cè)控施肥效果更好。
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Effects of Plastic Film Mulching on Grain Yield and Soil Moisture Dynamics in Dryland Winter Wheat
GAOHuizhou,XIE Yinghe,LI Tingliang,ZHAOXiaodong,YUGao,YUE Li,JIAWubin
(College ofResources and Environment,Shanxi Agricultural University,Taigu 030801,China)
A field experiment was conducted to study the effects of different film nulching measures on dryland winter wheat yield and soil moisture dynamics.Three experimental designs were measurement-control fertilize,ridge film furrow sowing with measurement-control fertilize and flat film dibbling with measurement-control fertilize.The results showed that the flat film dibbling with measurement-control fertilize could significantly increase the yield up to 12 823.33 kg/hm2,spike and grain number were main factors to increase production.Soil moisture in summer fallowperiod was supplemented and restored.Flat film dibbling with measurement-control fertilize significantly increased 2 m soil water storage in sowing stage,especially 0-140 cm soil water retaining effect was better.Flat film dibbling with measurement-control fertilize had more water consumption increased 0.66%-7.37%water use efficiency compared with other treatments.Therefore,flat film dibbling with measurement-control fertilize is the most suitable film cultivation mode in Jinnan area ofShanxi.
film;dryland;winter wheat;yield;soil moisture
S512.1+1
A
1002-2481(2016)12-1793-04
10.3969/j.issn.1002-2481.2016.12.13
2016-09-16
國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201303104);山西省青年科技基金項(xiàng)目(2013021027-1)
高慧洲(1994-),男,山西朔州人,在讀碩士,研究方向:土壤與環(huán)境。謝英荷為通信作者。