任愛(ài)霞，孫敏，高志強(qiáng)，王培如，薛建福，薛玲珠，雷妙妙

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夏閑期覆蓋配施氮肥對(duì)旱地小麥土壤水分及氮素利用的影響

任愛(ài)霞，孫敏，高志強(qiáng)，王培如，薛建福，薛玲珠，雷妙妙

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷 030801）

【目的】針對(duì)黃土高原旱地小麥降水少且分配不均、水分和氮素利用效率低的問(wèn)題，探索旱地小麥覆蓋保水和氮肥施用的最佳技術(shù)途徑?！痉椒ā坑?010—2013年在山西省聞喜縣邱家?guī)X村開(kāi)展試驗(yàn)，主區(qū)為覆蓋方式，設(shè)夏閑期深翻后覆蓋與不覆蓋2個(gè)水平，副區(qū)為施氮量，設(shè)低（純氮75 kg·hm-2）、中（純氮150 kg·hm-2）、高（純氮225 kg·hm-2）3個(gè)水平，明確年際間夏閑期深翻覆蓋配施氮肥對(duì)旱地麥田土壤水分、植株氮素利用、產(chǎn)量的影響?！窘Y(jié)果】各生育時(shí)期土壤水分、植株氮素積累量、花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量及其對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率均以豐水年最高，欠水年最低，豐水年、平水年較欠水年分別提高產(chǎn)量80%、69%，提高水分利用效率7%、20%，提高氮素利用效率6%、5%。夏閑期覆蓋較不覆蓋，播種期0—300 cm土壤蓄水量顯著提高，達(dá)50—62 mm；花前各生育時(shí)期土壤蓄水量顯著提高，各生育時(shí)期植株氮素積累量提高，籽粒氮素積累量顯著提高；豐水年和平水年拔節(jié)后各階段氮素積累量顯著提高，花前葉片和穗氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率提高；欠水年花前各階段氮素積累量及其所占比例提高，花前莖稈+莖鞘氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率顯著提高；產(chǎn)量顯著提高，達(dá)23%—41%；水分利用效率提高3%—15%；豐水年和平水年氮素利用效率顯著提高，達(dá)14%—26%，欠水年低氮條件下也顯著提高，達(dá)10%。豐水年配施高氮，平水年和覆蓋條件下的欠水年配施中氮，不覆蓋條件下的欠水年配施低氮，孕穗期前土壤蓄水量、產(chǎn)量和水分利用效率均較高。豐水年配施高氮，花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和花后氮素積累量均最高，且各處理間差異顯著，主要是由于促進(jìn)花前葉片和穗中氮素向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)；平水年和覆蓋條件下的欠水年配施中氮，花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和籽粒氮素積累量最高，且各處理間差異顯著，平水年主要促進(jìn)葉片和穗中氮素向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)，穗＞葉片，覆蓋條件下的欠水年主要促進(jìn)莖稈+莖鞘和穗中氮素向籽粒中轉(zhuǎn)運(yùn)，莖稈+莖鞘＞穗；不覆蓋條件下的欠水年配施低氮，籽粒氮素積累量最高，且各處理間差異顯著，花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量及其對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率最高，莖稈+莖鞘和穗氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量及其對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率最高，且各處理間差異顯著?！窘Y(jié)論】旱地麥田夏閑期覆蓋有利于蓄積降水，有利于促進(jìn)豐水年和平水年小麥生育中后期氮素積累，促進(jìn)葉片和穗中氮素向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)；有利于促進(jìn)欠水年生育前中期氮素積累，促進(jìn)莖稈+莖鞘中氮素向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)。豐水年施氮225 kg·hm-2，平水年和覆蓋條件下的欠水年施氮150 kg·hm-2，不覆蓋條件下的欠水年施氮量75 kg·hm-2可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量和水分利用效率的同步提升。

旱地小麥；夏閑期覆蓋；氮肥；土壤水分；植株氮素利用；產(chǎn)量

0 引言

【研究意義】黃土高原旱作麥區(qū)夏閑期是土壤水分恢復(fù)的關(guān)鍵時(shí)期，最大限度的蓄積此期的自然降水可改善底墑，這對(duì)旱地小麥生產(chǎn)非常重要，有研究表明產(chǎn)量的47%來(lái)自于播前底墑[1]，這已被旱作栽培工作者重視，在旱地麥田夏閑期采用耕作或覆蓋方式研究其蓄水保墑效果，且已取得較大進(jìn)展?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】Plaza-Bonilla等[2]、Lipiec等[3]研究表明，耕作可改善土壤結(jié)構(gòu)，使土壤孔隙系統(tǒng)具有較高的低活性孔隙度，提高了土壤的吸收和儲(chǔ)水能力；王小彬等[4]研究表明，旱地麥田夏閑期深松可提高夏閑末期0—180 cm土壤蓄水量9—24 mm，提高產(chǎn)量8%；Zhao等[5]研究表明，旱地麥田夏閑期深翻提高播前0—300 cm土壤蓄水量17 %，提高產(chǎn)量28%。為最大限度利用夏閑期降水，前人的研究不僅在耕作蓄積降水方面有了發(fā)現(xiàn)，在覆蓋保水方面也有較大進(jìn)展。劉爽等[6]研究表明，豫西旱作麥田夏閑期深松后采用秸稈覆蓋提高了播前含水量1個(gè)百分點(diǎn)，提高產(chǎn)量11%，提高水分利用效率5%；鄭國(guó)璋等[7]研究表明，晉南旱作麥田夏閑期深翻后平覆蓋和壟覆蓋較不覆蓋可分別提高播前土壤蓄水量27 mm、39 mm，產(chǎn)量11%、29%，水分利用效率2%、15%?？梢?jiàn)，夏閑期耕作蓄水和覆蓋保水均有利于提高底墑，有利于提高旱地小麥產(chǎn)量和水分利用效率。氮素是作物生長(zhǎng)所必需的礦質(zhì)元素，與水分之間存在明顯的交互作用。Jing等[8]、Drinkwater等[9]研究表明，適當(dāng)灌溉條件下，在一定施氮量范圍內(nèi)，冬小麥籽粒產(chǎn)量隨施氮量的增加而增加，但過(guò)量施氮會(huì)降低增產(chǎn)效果和氮肥利用效率；寧東峰[10]研究表明，黃淮海地區(qū)施氮量0—240 kg·hm-2時(shí)，冬小麥產(chǎn)量隨施氮量的增加而增加，但超過(guò)240 kg·hm-2產(chǎn)量反而略有降低。而旱地小麥氮肥對(duì)產(chǎn)量影響受土壤水分的調(diào)節(jié)效應(yīng)更明顯。戴健等[11]研究表明，在陜西渭北旱塬長(zhǎng)期進(jìn)行氮肥定位研究，建議施氮量控制為146—163 kg·hm-2，能保證旱地小麥高產(chǎn)。李廷亮等[12]研究還表明，晉南地區(qū)施氮量0—180 kg·hm-2，增加施氮量小麥穗數(shù)和穗粒數(shù)增加，產(chǎn)量和氮素利用效率提高，但施氮量超過(guò)180 kg·hm-2，只促進(jìn)莖葉生長(zhǎng)，對(duì)籽粒產(chǎn)量無(wú)顯著貢獻(xiàn)，氮素利用效率也降低；黨廷輝等[13]研究表明，豐水年、平水年氮肥增產(chǎn)效果極為顯著，應(yīng)增加施用量，干旱年氮肥的效果受到抑制，應(yīng)減少施用量；沈新磊等[14]、孟曉瑜等[15]的研究表明，豐水年增加施氮量對(duì)下年度底墑無(wú)明顯影響，而欠水年增加施氮量則顯著降低下年度底墑?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】制約旱地小麥產(chǎn)量提升的主要限制因子是土壤水分，而當(dāng)在充分蓄保夏閑期降水，提高土壤底墑的前提下，氮肥就成為限制產(chǎn)量進(jìn)一步提升的關(guān)鍵因素，前人圍繞旱作麥田因降水定量施用施氮量的產(chǎn)量效果研究較多，但其中的水、氮素利用機(jī)理還鮮見(jiàn)報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究于2010—2013年連續(xù)3年在山西聞喜縣邱家?guī)X村開(kāi)展旱地麥田夏閑期深翻后覆蓋的蓄水保墑技術(shù)研究，并在此基礎(chǔ)上，研究不同施氮量對(duì)不同降水年型旱地麥田土壤水分、植株氮素吸收轉(zhuǎn)運(yùn)、產(chǎn)量和水氮利用效率的影響，試圖確定不同降水年型旱作麥田高產(chǎn)高效的最佳蓄水保墑技術(shù)及最佳施氮量，為黃土高原旱作麥區(qū)高產(chǎn)栽培提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地基本情況

試驗(yàn)于2010—2013年度在山西省聞喜縣邱家?guī)X村旱地小麥試驗(yàn)基地進(jìn)行，試驗(yàn)點(diǎn)位于黃土高原半干旱地區(qū)東塬，海拔450—700 m，東經(jīng)110°15′—112°04′，北緯34°35′—35°49′，屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均降水量450—630 mm，光熱資源豐富，年均氣溫11—13℃，無(wú)霜期190—230 d左右，年日照數(shù)2 200—2 500 h，太陽(yáng)總輻射量502—523 KJ·cm-2。試驗(yàn)田為丘陵旱地，無(wú)灌溉條件，種植模式為一年種植一茬，夏季休閑。2010年6月18日、2011年6月10日、2012年6月10日測(cè)定0—20 cm土層土壤肥力，其中有機(jī)質(zhì)含量分別為8.57、8.72、8.88 g·kg-1，全氮含量分別為0.65、0.78、0.61 g·kg-1，堿解氮含量分別為32.83、40.12、38.62 mg·kg-1，速效磷含量分別為20.11、19.87、14.61 mg·kg-1。

采用國(guó)內(nèi)較常用的降水年型劃分標(biāo)準(zhǔn)[16]劃分降水年型。表1為試驗(yàn)點(diǎn)2010—2013年降水情況，2010—2011年度總降水量為553 mm，略高于年均降水量，屬平水年，其中休閑期降水占全年75%；2011—2012年度總降水量為662 mm，高于年均降水量35%，屬豐水年，其中休閑期降水占全年68%，播種—越冬占全年19%，且較此階段平均降水量高98%；2012—2013年度總降水量為356 mm，低于年均降水量38%，屬欠水年，其中休閑期降水占全年50%，開(kāi)花—成熟占全年28%，且較此階段平均降水量高56%。

表1 試驗(yàn)點(diǎn)全年降水量及其分布

數(shù)據(jù)由山西省聞喜縣氣象站提供

Data were provided by the Meteorological Observation Station of Wenxi county, Shanxi province, China

1.2 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)品種為運(yùn)旱20410。采用二因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為休閑期覆蓋方式，設(shè)夏季深翻后覆蓋（M）與不覆蓋（NM）2個(gè)水平；副區(qū)為施氮量，設(shè)低氮（75 kg·hm-2，LN），中氮（150 kg·hm-2，MN），高氮（225 kg·hm-2，HN）3個(gè)水平，共6個(gè)處理，重復(fù)3次，小區(qū)面積30 m2（3 m×10 m）。前茬小麥?zhǔn)斋@時(shí)留高茬（茬高20—30 cm），7月上旬撒施生物有機(jī)肥1 500 kg·hm-2，并進(jìn)行深翻（深度為25—30 cm），將麥茬秸稈、有機(jī)肥全部翻埋于土壤中，耙平后用滲水地膜（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院研制，具有微通透結(jié)構(gòu)，能滲水、透氣，聚乙烯塑料地膜，厚度為0.008 mm，用法同普通地膜）將地面全部覆蓋。2010—2013年耕作處理時(shí)間分別為2010年7月15日，2011年7月10日，2012年7月15日。8月底（2010年8月28日，2011年8月25日，2012年8月25日）進(jìn)行揭膜、旋耕、耙耱，9月底或10月初播種（2010年9月29日，2011年10月1日，2012年10月1日），播前按試驗(yàn)設(shè)計(jì)將氮肥（尿素，46%N）均勻撒入相應(yīng)小區(qū)，同時(shí)每小區(qū)撒入純磷肥（過(guò)磷酸鈣，16%P2O5）、純鉀肥（氯化鉀，52%K2O）各150 kg·hm-2，旋耕后機(jī)械條播，行距20 cm，基本苗225×104株/hm2，常規(guī)管理。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 土壤蓄水量 于小麥播種期、越冬期、拔節(jié)期、孕穗期、開(kāi)花期、成熟期用土鉆鉆取0—300 cm土層土樣（每20 cm為一土層），采用烘干法測(cè)定土壤含水量。其中土壤容重于前茬小麥?zhǔn)斋@后，在地塊內(nèi)挖一個(gè)0—300 cm深的剖面坑，將剖面削齊鏟平，分層取土，每20 cm為一土層，采用環(huán)刀法測(cè)定土壤容重[17]。

1.3.2 植株含氮率 于越冬期、拔節(jié)期、孕穗期、開(kāi)花期、成熟期取樣20株。開(kāi)花期分為葉片、莖稈+莖鞘、穗3部分，成熟期植株分為葉片、莖稈+莖鞘、穗、籽粒4部分，樣品于105℃殺青30 min后，70℃烘至恒重，稱量并記錄。將不同生育時(shí)期植株樣本烘干后磨碎，用H2SO4-H2O2-靛酚藍(lán)比色法測(cè)定植株含氮率[18]。

1.3.3 籽粒產(chǎn)量 成熟期收割16 m2計(jì)算經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

土壤蓄水量[19]：W=h×ρ×ω×10。式中，W為土壤蓄水量，mm；h為土層深度，cm；ρ為土壤容重，g·cm-3；ω為土壤含水量，%；為土層；10為換算系數(shù)。

生育期耗水量[20-21]：ET = R+U-R-F-ΔW。式中，ET為作物耗水量，mm；R為作物生育期降水量，mm；U為地下水補(bǔ)給量，mm；R為徑流量，mm；F為深層滲漏量，mm；ΔW為播種期與收獲期土壤蓄水量的變化，mm。其中，土壤蓄水量及作物耗水量均以3 m土層含水率計(jì)算。本試驗(yàn)?zāi)攴輧?nèi)未發(fā)生高強(qiáng)度、持續(xù)性降水，因此沒(méi)有通過(guò)地面徑流或向下滲漏出3 m根系層而引起水分損失，即R=0。試驗(yàn)田地下水埋深較大，多在幾十米以下，因此可以不考慮地下水補(bǔ)給影響，即U=0。試驗(yàn)田較為平坦，小區(qū)之間的側(cè)向水分交換較少發(fā)生，可忽略不計(jì)，即F=0。據(jù)此，上式可簡(jiǎn)化為ET=R-ΔW。

水分利用效率：WUE=Y/ET。式中，WUE為水分利用效率，kg·hm-2·mm-1；Y為籽粒產(chǎn)量，kg·hm-2。

植株氮素：植株氮素積累量=植株含氮率×植株干物質(zhì)量；花前各營(yíng)養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量=開(kāi)花期各營(yíng)養(yǎng)器官氮素積累量-成熟期各營(yíng)養(yǎng)器官氮素積累量；花后氮素積累量=成熟期植株氮素積累量-開(kāi)花期植株氮素積累量；氮素利用效率=籽粒產(chǎn)量/植株氮素積累量。

夏閑期覆蓋和施氮量的增產(chǎn)量[22]：夏閑期覆蓋的增產(chǎn)量ΔY1=(Y1-Y2)/(W1-W2)，Y1、Y2分別為相同施氮量時(shí)夏季覆蓋和不覆蓋下的產(chǎn)量，kg·hm-2；W1、W2分別為相同施氮量時(shí)夏季覆蓋和不覆蓋下花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量或花后氮素積累量，kg·hm-2。施氮量的增產(chǎn)量ΔY2=(Y3-Y4)/(W3-W4)，Y3、Y4分別為覆蓋和不覆蓋時(shí)較高、最低施氮量下的產(chǎn)量，kg·hm-2；W3、W4分別為覆蓋和不覆蓋時(shí)較高、最低施氮量下產(chǎn)量對(duì)應(yīng)的花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量或花后氮素積累量，kg·hm-2。

采用Excel 2003軟件處理數(shù)據(jù)，用SAS 9.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用LSD法檢驗(yàn)處理間差異顯著性，顯著性水平設(shè)定為α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 夏閑期覆蓋配施氮肥對(duì)播種期和各生育時(shí)期0—300 cm土層蓄水量的影響

播種期和各生育時(shí)期土壤水分均表現(xiàn)為豐水年最高，欠水年最低（表2）?？梢?jiàn)，降水是土壤水分補(bǔ)給的唯一來(lái)源，降水較多的年份較降水較少的年份補(bǔ)給效果更明顯。

夏閑期覆蓋較不覆蓋播種期0—300 cm土壤蓄水量顯著提高，提高量為50—62 mm，提高比例9%—15%；各生育時(shí)期土壤蓄水量提高，提高比例為3%—15%，開(kāi)花前差異顯著（表2）?？梢?jiàn)，夏閑期覆蓋有利于蓄積降水，其效果可延續(xù)至開(kāi)花期，也由于充足土壤水分增加植株耗水，導(dǎo)致成熟期土壤水分差異不明顯。

施氮量對(duì)不同降水年型和覆蓋條件下各生育時(shí)期土壤水分的影響存在差異。豐水年，增加施氮量，孕穗期前土壤蓄水量顯著提高。平水年和覆蓋條件下的欠水年，越冬至孕穗期蓄水量以中氮最高，而開(kāi)花和成熟期以低氮最高，但不顯著。不覆蓋條件下的欠水年，增加施氮量，越冬至孕穗期蓄水量降低，而開(kāi)花期和成熟期提高，但不顯著?？梢?jiàn)，豐水年增加施氮量促進(jìn)花前土壤蓄水，同時(shí)促進(jìn)作物生長(zhǎng)，增強(qiáng)耗水，導(dǎo)致花后土壤蓄水量降低；平水年和覆蓋條件下的欠水年配施中氮效果較好，而不覆蓋條件下的欠水年配施低氮效果較好。

2.2 夏閑期覆蓋配施氮肥對(duì)植株氮素吸收的影響

2.2.1 對(duì)各生育時(shí)期植株氮素積累量的影響 各生育時(shí)期植株氮素積累量均表現(xiàn)為豐水年最高，欠水年最低（表3）?？梢?jiàn)，欠水年在一定程度上抑制了植株體內(nèi)氮素積累。

表2 夏閑期覆蓋配施氮肥對(duì)播種期和各生育時(shí)期0—300 cm土層蓄水量的影響

BSS：播種期；PS：越冬期；JS：拔節(jié)期；BS：孕穗期；AS：開(kāi)花期；MS：成熟期。同列不同小寫(xiě)字母表示0.05水平差異顯著。Mean1：休閑期覆蓋的平均值；Mean2：休閑期不覆蓋的平均值；Mean：各年份的平均值。M：夏閑期覆蓋；NM：夏閑期不覆蓋。下同

BSS: Before sowing stage; PS: Pre-wintering stage; JS: Jointing stage; BS: Booting stage; AS: Anthesis; MS: Maturity. Values followed by different small letters within a column indicate significant difference at 0.05 level. Mean1: The average of mulch during fallow period; Mean2: The average of no mulch during fallow period; Mean: The average of each year. M: Mulching during fallow stage; NM: Not mulching during fallow stage. The same as below

表3 夏閑期覆蓋配施氮肥對(duì)各生育時(shí)期氮素積累量的影響

夏閑期覆蓋較不覆蓋，籽粒氮素積累量顯著提高，提高量為19—31 kg·hm-2，提高比例為15%—50%；各生育時(shí)期植株氮素積累量提高，提高量為1—28 kg·hm-2，提高比例為2%—49%，且豐水年和平水年孕穗至成熟期差異顯著，欠水年各生育時(shí)期差異均顯著。可見(jiàn)，夏閑期覆蓋有利于植株氮素吸收，尤其促進(jìn)欠水年生育前期氮素吸收。

施氮量對(duì)不同降水年型和覆蓋條件下植株氮素吸收的影響存在差異。豐水年，增加施氮量，籽粒氮素積累量顯著提高，各生育時(shí)期植株氮素積累量提高，且覆蓋條件下孕穗至開(kāi)花期差異顯著；平水年和覆蓋條件下的欠水年，籽粒氮素積累量以中氮最高，且各處理間差異顯著，各生育時(shí)期植株氮素積累量以中氮最高，且孕穗至成熟期差異顯著；不覆蓋條件下的欠水年，增加施氮量，籽粒氮素積累量顯著降低，各生育時(shí)期植株氮素積累量降低，且孕穗至成熟期差異顯著?？梢?jiàn)，豐水年增加施氮量促進(jìn)植株對(duì)氮素的吸收，平水年和覆蓋條件下的欠水年配施中氮，不覆蓋條件下的欠水年配施低氮促進(jìn)植株對(duì)氮素的吸收，且均表現(xiàn)為生育中后期效果明顯。

2.2.2 對(duì)各生育階段氮素積累量及其所占比例的影響 豐水年和平水年各生育階段植株氮素積累量明顯高于欠水年，尤其拔節(jié)—開(kāi)花，而不同降水年型各階段氮素積累所占的比例無(wú)明顯差異（表4）。

夏閑期覆蓋較不覆蓋，豐水年和平水年的拔節(jié)—開(kāi)花、開(kāi)花—成熟兩階段氮素積累量顯著提高，提高量為3—7 kg·hm-2，提高比例為8%—15%，所占比例提高，達(dá)0.31—1.71個(gè)百分點(diǎn)，而播種—拔節(jié)氮素積累量及其所占比例無(wú)顯著變化；欠水年的播種—拔節(jié)、拔節(jié)—開(kāi)花階段氮素積累量及其所占比例提高，氮素積累量提高量為8—20 kg·hm-2，提高比例為42%—47%，所占比例提高1.44—5.55個(gè)百分點(diǎn)，而開(kāi)花—成熟階段氮素積累量及其所占比例顯著降低?？梢?jiàn)，夏閑期覆蓋主要促進(jìn)豐水年和平水年生育中后期氮素積累和欠水年生育前中期氮素積累。

施氮量對(duì)不同降水年型和覆蓋條件下氮素吸收的影響存在差異。豐水年，增加施氮量，各生育階段氮素積累量提高，拔節(jié)后差異顯著，而播種—拔節(jié)氮素積累量所占比例降低。平水年，各生育階段氮素積累量以中氮最高，拔節(jié)后差異顯著，而拔節(jié)前所占比例以中氮最低，且與其他兩處理差異顯著。覆蓋條件下的欠水年，開(kāi)花前氮素積累量及其所占比例以中氮最高，且拔節(jié)—開(kāi)花差異顯著，而開(kāi)花—成熟以中氮顯著最低。不覆蓋條件下的欠水年，增加施氮量，開(kāi)花前氮素積累量及其所占比例降低，且拔節(jié)—開(kāi)花差異顯著，而開(kāi)花—成熟以低氮最低，且各處理間差異顯著?？梢?jiàn)，豐水年配施高氮，平水年和覆蓋條件下的欠水年配施中氮有利于促進(jìn)生育中后期植株氮素積累，不覆蓋條件下的欠水年配施低氮有利于促進(jìn)生育中期植株氮素積累。

表4 夏閑期覆蓋配施氮肥對(duì)各生育階段氮素積累量及其所占比例的影響

2.3 夏閑期覆蓋配施氮肥對(duì)植株氮素轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

2.3.1 對(duì)花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)和花后氮素積累的影響 花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量及其對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率以豐水年最高，花后氮素積累量及其對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率以平水年最高，而花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和花后氮素積累量及其對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率均以欠水年最低?？梢?jiàn)，欠水年抑制了植株氮素的積累及轉(zhuǎn)運(yùn)（表5）。

表5 夏閑期覆蓋配施氮肥對(duì)花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)和花后氮素積累的影響

TABA：花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量Translation amount of N before anthesis from vegetative organs；TABAG：花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率Translation amount of N before anthesis from vegetative organs to grains；NAAA：花后氮素積累量N accumulation amount after anthesis；NAAAG：花后氮素積累量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率N accumulation amount after anthesis to grains

夏閑期覆蓋較不覆蓋，花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量及其對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率提高，花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量提高16—33 kg·hm-2，提高比例為16%—73%，貢獻(xiàn)率提高1—15個(gè)百分點(diǎn)；豐水年和平水年，花后氮素積累量顯著提高，提高量3—4 kg·hm-2，提高比例為12%—15%，而花后氮素積累量對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率降低；欠水年，花后氮素積累量及其對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率降低。

施氮量對(duì)不同降水年型和覆蓋條件下花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)和花后氮素積累的影響存在差異。豐水年配施高氮、平水年配施中氮，花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和花后氮素積累量顯著提高；施氮量對(duì)花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率和花后氮素積累量對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率無(wú)顯著影響。覆蓋條件下的欠水年，花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量及其對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率以中氮最高，且各處理間差異顯著；不覆蓋條件下的欠水年，花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量及其對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率以低氮最高，花后氮素積累量及其對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率均以低氮最低?？梢?jiàn)，豐水年配施高氮、平水年和覆蓋條件下的欠水年配施中氮有利于提高花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和花后氮素積累量，尤其有利于覆蓋條件下的欠水年花前氮素向籽粒中轉(zhuǎn)運(yùn)。

2.3.2 對(duì)花前各器官氮素轉(zhuǎn)運(yùn)的影響 花前各器官氮素運(yùn)轉(zhuǎn)量以豐水年最高，欠水年最低，葉片和莖桿+莖鞘氮素運(yùn)轉(zhuǎn)量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率以欠水年最高，而穗部以欠水年最低（表6）?？梢?jiàn)，欠水年抑制了穗中的氮素向籽粒運(yùn)轉(zhuǎn)。

表6 夏閑期覆蓋配施氮肥對(duì)花前營(yíng)養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量及其對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率的影響

TA：轉(zhuǎn)運(yùn)量Translation amount；CP：貢獻(xiàn)率Contribution proportion

夏閑期覆蓋較不覆蓋，花前各器官氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量提高，且豐水年和平水年差異顯著。豐水年和平水年葉片和穗氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率提高；欠水年莖稈+莖鞘氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率顯著提高?？梢?jiàn)，夏閑期覆蓋有利于促進(jìn)豐水年和平水年葉片和穗中氮素向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)，而欠水年更有利于莖稈+莖鞘中氮素向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)。

施氮量對(duì)不同降水年型和覆蓋條件下花前各器官氮素轉(zhuǎn)運(yùn)的影響存在差異。豐水年增加施氮量，花前葉片和穗氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量顯著提高，其對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率提高。平水年葉片和穗氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量以中氮最高，且各處理間差異顯著，其對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率以中氮最高，且穗差異顯著。覆蓋條件下的欠水年，莖稈+莖鞘和穗氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量以中氮最高，且各處理間差異顯著，其對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率以中氮最高，且莖稈+莖鞘差異顯著。不覆蓋條件下的欠水年，增加施氮量，莖稈+莖鞘和穗氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量及其對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率降低?？梢?jiàn)，豐水年配施高氮、平水年配施中氮有利于促進(jìn)葉片和穗中氮素向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)，覆蓋條件下的欠水年配中氮有利于莖稈+莖鞘和穗中氮素向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)。

2.4 夏閑期覆蓋配施氮肥的增產(chǎn)、增效作用

豐水年、平水年較欠水年分別提高產(chǎn)量80%、69%，提高水分利用效率7%、20%，提高氮素利用效率6%、5%（表7）。

表7 夏閑期覆蓋配施氮肥的增產(chǎn)、增效作用

IYNBA：?jiǎn)挝换ㄇ暗剞D(zhuǎn)運(yùn)量的增產(chǎn)量Yield increase per increase transferred nitrogen amount before anthesis；IYNAA：?jiǎn)挝换ê蟮胤e累量的增產(chǎn)量Yield increased per accumulated nitrogen amount after anthesis

夏閑期覆蓋較不覆蓋產(chǎn)量顯著提高，達(dá)23%—41%；水分利用效率提高3%—15%；豐水年和平水年氮素利用效率顯著提高，達(dá)14%—26%，欠水年低氮條件下也顯著提高，達(dá)10%。

施氮量對(duì)不同降水年型和覆蓋條件下產(chǎn)量、水氮利用效率的影響存在差異。豐水年，增加施氮量，產(chǎn)量顯著提高，水分利用效率提高；平水年和覆蓋條件下的欠水年，產(chǎn)量和水分利用效率以中氮最高，且產(chǎn)量各處理間差異顯著；不覆蓋條件下的欠水年，產(chǎn)量和水分利用效率均以低氮最高。豐水年氮素利用效率以高氮顯著最高；平水年以低氮顯著最高，中氮顯著最低；欠水年氮素利用效率以高氮最高。

可見(jiàn)，夏閑期覆蓋可顯著提高不同降水年型產(chǎn)量和水分利用效率，顯著提高豐水年和平水年氮素利用效率，且豐水年配施高氮、平水年和覆蓋條件下的欠水年配施中氮、不覆蓋條件下的欠水年配施低氮可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量和水分利用效率的同步提高。

分析覆蓋的增產(chǎn)效果可看出，每增加1 kg·hm-2花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量，增產(chǎn)18—82 kg·hm-2；每增加1 kg·hm-2花后氮素積累量，豐水年和平水年增產(chǎn)305—399 kg·hm-2，而欠水年沒(méi)增產(chǎn)。分析施氮量的增產(chǎn)效果可看出，每增加1 kg·hm-2花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量，增產(chǎn)3—53 kg·hm-2；每增加1 kg·hm-2花后氮素積累量，豐水年和平水年增產(chǎn)9—177 kg·hm-2，而欠水年沒(méi)增產(chǎn)?？梢?jiàn)，花后氮素積累量對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)明顯大于花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)，旱地小麥夏閑期覆蓋保水的增產(chǎn)效果明顯大于氮肥的增產(chǎn)效果，欠水年增加花后氮素積累對(duì)籽粒產(chǎn)量無(wú)明顯貢獻(xiàn)。

3 討論

3.1 播前和各生育時(shí)期0—300 cm土層蓄水量

降水是旱地麥田補(bǔ)給土壤水分的唯一來(lái)源，尤其在夏季休閑期，其多少?zèng)Q定著播前土壤墑情，是影響產(chǎn)量的重要因素，因此旱地小麥的抗旱增產(chǎn)應(yīng)考慮夏閑期降水的蓄保[23]。地表覆蓋不僅能降低土壤表面水分無(wú)效蒸發(fā)，而且能增加對(duì)降水的攔儲(chǔ)和促進(jìn)水分向土壤下層入滲[24]，在北方旱作農(nóng)業(yè)區(qū)被廣泛應(yīng)用[25]。楊海迪等[26]在陜西渭北旱塬的研究表明，夏閑期降水越多夏閑末期0—200 cm土壤蓄水量越多。本研究結(jié)果表明，降水越多越有利于補(bǔ)給旱地麥田土壤水分，土壤水分隨生育進(jìn)程推移逐漸減少，但欠水年成熟期土壤水分略有回升，是由于欠水年花后降水較多，為100.1 mm，較豐水年和平水年多53.8 mm、69.5 mm。

楊海迪等[26]研究還表明，夏閑期地膜覆蓋較不覆蓋可使土壤擴(kuò)蓄增容，2008—2009年（夏閑期降水310.6 mm）、2009—2010年（夏閑期降水236.7 mm）旱地麥田夏閑末期0—200 cm土壤蓄水量分別提高7—123 mm，26—76 mm，蓄水保墑率分別達(dá)34%以上、58%以上。本研究結(jié)果表明，夏閑期地膜覆蓋較不覆蓋顯著提高播種期0—300 cm土壤蓄水量，達(dá)44—65 mm，且欠水年效果最好，主要是由于欠水年夏閑期降水僅188.4 mm，與豐水年（459.9 mm）和平水年（419.9 mm）相差較大，不覆蓋會(huì)導(dǎo)致水分蒸發(fā)量更大，而使地膜覆蓋的相對(duì)增墑效果更好，這與前人研究結(jié)果基本一致。

播前土壤水分能否延續(xù)應(yīng)用至小麥生長(zhǎng)后期，對(duì)旱地小麥的產(chǎn)量提高至關(guān)重要。王勇[23]在甘肅省隴東地區(qū)的研究表明，由于旱地地膜冬小麥播前底墑不同，不同生育時(shí)期土壤貯水量差異一直維持至孕穗前，抽穗前后由于不同處理的耗水量不同，使土壤貯水量發(fā)生變化，收獲期各處理土壤貯水量基本接近。本研究結(jié)果表明，夏閑期覆蓋較不覆蓋，各生育時(shí)期0—300 cm土壤蓄水量提高，且花前差異顯著，但成熟期不顯著，主要由于充足的土壤水分促進(jìn)了植株生長(zhǎng)耗水，導(dǎo)致成熟期土壤水分無(wú)顯著差異，這與前人研究結(jié)果一致。

旱地麥田最適施氮量的上限由于土壤水分改善而提高，一方面促進(jìn)了肥效發(fā)揮，另一方面提高了水分利用[27-28]。段文學(xué)等[29]在山東淄博旱地小麥的研究表明，當(dāng)施氮量由 90 kg·hm-2增加到 150 kg·hm-2時(shí)，氮肥增施（90—150 kg·hm-2）可增強(qiáng)小麥深層土壤貯水利用能力，但施氮量繼續(xù)增加，80 cm以下土層土壤貯水消耗量未顯著增加。劉曉宏等[30]進(jìn)行溫室盆栽試驗(yàn)的研究結(jié)果表明，嚴(yán)重干旱脅迫條件下增加氮肥小麥耗水會(huì)更嚴(yán)重，應(yīng)少量合理施氮而不宜大量施用。本研究結(jié)果表明，豐水年增加施氮量促進(jìn)花前土壤蓄水，同時(shí)促進(jìn)作物生長(zhǎng)，增強(qiáng)耗水，導(dǎo)致花后土壤蓄水量降低；平水年和覆蓋條件下的欠水年配施中氮效果較好，而不覆蓋條件下的欠水年配施低氮效果較好，與前人“干旱時(shí)應(yīng)減少施氮量”結(jié)果一致，但水分與氮肥的準(zhǔn)確互作量前人研究較少，尤其旱地，因此還需進(jìn)一步深入研究驗(yàn)證。

3.2 旱地小麥植株氮素吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)

植株氮素的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)與土壤水分狀況有關(guān)[31]。臧賀藏等[32]研究表明，在相同施氮水平下，高水分處理可提高花后氮素積累量和分配比例，但向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)率和貢獻(xiàn)率降低。本研究結(jié)果表明，夏閑期覆蓋保水較不覆蓋促進(jìn)植株氮素吸收，這與前人研究結(jié)果相似。夏閑期覆蓋主要促進(jìn)豐水年和平水年生育中后期氮素積累，欠水年生育前中期氮素積累，可能與欠水年后期水分不充足，而豐水年和平水年較為充足有關(guān)，這與本研究團(tuán)隊(duì)多年開(kāi)展氮素積累規(guī)律研究結(jié)果一致。鄭成巖等[33]研究表明，深松+條旋耕和深松+旋耕較單獨(dú)條旋耕和旋耕提高了0—200 cm土層土壤蓄水量，增加了開(kāi)花期營(yíng)養(yǎng)器官中氮素向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)量和轉(zhuǎn)運(yùn)率。Bahrani等[34]、張勝全等[35]研究表明，缺水與充足水分相比，小麥花前營(yíng)養(yǎng)器官貯存的氮素較多，向籽粒中轉(zhuǎn)運(yùn)也較高。李華等[36]在陜西渭北旱塬的研究表明，地膜覆蓋可提高旱地小麥植株氮素吸收，促進(jìn)生長(zhǎng)后期莖、葉氮素轉(zhuǎn)運(yùn)。本研究結(jié)果表明，夏閑期覆蓋較不覆蓋，豐水年和平水年花前葉片和穗氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率提高，欠水年花前莖稈+莖鞘氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率顯著提高，這與前人研究結(jié)果不一致，而與本團(tuán)隊(duì)[37]研究結(jié)果一致，這可能與降水和地力差異有關(guān)。

根據(jù)旱地小麥土壤水分狀況合理配施氮肥可顯著調(diào)控植株氮素吸收積累規(guī)律，水氮之間有明顯的交互作用，王兵等[38]研究表明，平水年增加施氮量（0—180 kg·hm-2），旱地小麥吸氮量增加，而干旱年施氮量180 kg·hm-2時(shí)，吸氮量降低。本研究結(jié)果表明，豐水年配施高氮，平水年和覆蓋條件下的欠水年配施中氮有利于促進(jìn)生育中后期植株氮素積累，不覆蓋條件下的欠水年配施低氮有利于促進(jìn)生育中期植株氮素積累，這與前人[37]研究結(jié)果一致。

李強(qiáng)等[39]研究認(rèn)為，地膜覆蓋雖使開(kāi)花期具有良好的土壤水分，但后期氮肥不足影響了后期植株氮素吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)。馬耕等[40]研究表明，在豫北高產(chǎn)條件下，不灌水或灌1水時(shí)，小麥適宜施氮量為180—240 kg·hm-2，灌2水時(shí)適宜施氮量為240 kg·hm-2，水氮互作顯著影響葉片氮素積累和轉(zhuǎn)運(yùn)。趙新春等[41]在陜西半干旱黃土區(qū)的研究表明，水分條件一般時(shí)，增加施氮量（80—240 kg·hm-2），旱地小麥莖、葉氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量及其對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率增加。本研究結(jié)果表明，豐水年配施高氮促進(jìn)花前葉片和穗中氮素向籽粒中轉(zhuǎn)運(yùn)；平水年和覆蓋條件下的欠水年配施中氮處理下，平水年主要促進(jìn)葉片和穗中氮素向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)，尤其是穗；覆蓋條件下的欠水年主要促進(jìn)莖稈+莖鞘和穗中氮素向籽粒中轉(zhuǎn)運(yùn)，尤其是莖稈+莖鞘；不覆蓋條件下的欠水年配施低氮，促進(jìn)莖稈+莖鞘和穗向籽粒中轉(zhuǎn)運(yùn)。說(shuō)明，隨土壤水分增多，適宜的施氮量也增加，因水氮水平的不同會(huì)影響不同器官的氮素向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)，尤其欠水年配施合理氮肥時(shí)又促進(jìn)了莖稈和莖鞘中氮素轉(zhuǎn)運(yùn)，這與前人研究結(jié)果略有不同，可能與地區(qū)降水和施肥差異有關(guān)。

3.3 旱地小麥增產(chǎn)、增效作用

王紅麗等[42]研究表明，覆蓋栽培可充分滿足作物生長(zhǎng)水分需求，優(yōu)化產(chǎn)量構(gòu)成因素，提高產(chǎn)量。武繼承等[43]研究表明，旱地麥田夏閑期地膜覆蓋提高產(chǎn)量和水分利用效率。本研究結(jié)果表明，夏閑期覆蓋較不覆蓋，產(chǎn)量顯著提高，達(dá)23%—41%；水分利用效率提高3%—15%；豐水年和平水年氮素利用效率顯著提高，達(dá)14%—26%，欠水年低氮條件下也顯著提高，達(dá)10%。這與前人研究結(jié)果一致。

水分和氮肥是限制旱地小麥產(chǎn)量的關(guān)鍵因子[44]。土壤水分正常情況下，隨施氮量增加，作物產(chǎn)量增加，但氮素利用效率降低。Ryan等[45]在非洲北部的研究結(jié)果表明，年降水量350—500 mm時(shí)，小麥高產(chǎn)的適宜施氮量為60—120 kg·hm-2，而降水量為270 mm時(shí)適宜施氮量為30 kg·hm-2。李廷亮等[46]在山西臨汾的研究表明，年降水量為400 mm時(shí)，施氮肥180 kg·hm-2顯著提高冬小麥產(chǎn)量，但超過(guò)180 kg·hm-2后，主要促進(jìn)地上部營(yíng)養(yǎng)器官生長(zhǎng)，產(chǎn)量并沒(méi)提高。本研究結(jié)果表明，豐水年配施高氮，平水年和覆蓋條件下的欠水年配施中氮，不覆蓋條件下的欠水年配施低氮，產(chǎn)量和水分利用效率最高,這與前人結(jié)果相似。但氮素利用效率僅豐水年配施高氮顯著提高，平水年和欠水年顯著降低，具體原因還需進(jìn)一步研究。

王小燕等[47]研究表明，施氮和灌水對(duì)小麥植株氮素吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)、籽粒產(chǎn)量均產(chǎn)生調(diào)控和互補(bǔ)效應(yīng)，且灌水對(duì)產(chǎn)量起主導(dǎo)作用，施氮量對(duì)灌水也有一定的補(bǔ)償效應(yīng)。孟曉瑜等[48]研究表明，施氮量對(duì)產(chǎn)量的影響大于底墑。本研究表明，花后氮素積累量對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)明顯大于花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)，旱地小麥夏閑期覆蓋保水的增產(chǎn)效果明顯大于氮肥的增產(chǎn)效果，且水分較多的年份更明顯。這與前人研究不一致，具體原因還需進(jìn)一步研究驗(yàn)證。

4 結(jié)論

降水能有效補(bǔ)給旱地麥田土壤水分，夏閑期深翻覆蓋后，蓄水保墑效果顯著，顯著提高豐水年和平水年拔節(jié)后各階段氮素積累量、花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和花后氮素積累量，提高欠水年花前各階段氮素積累量及其所占比例，顯著提高花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量及其對(duì)籽粒貢獻(xiàn)率；適宜施氮量顯著提高不同降水年型花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和花后氮素積累量。不同降水年型夏閑期覆蓋配施氮肥條件下，花后氮素積累量對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)大于花前氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)，旱地小麥夏閑期覆蓋保水的增產(chǎn)效果大于氮肥的增產(chǎn)效果?？傊档匦←溝拈e期深翻覆蓋保水調(diào)節(jié)施氮量可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量和水分利用效率同步提升。

References

[1] Li Y, Shu S.. Beijing : Sci-Tech Document Press, 1991.

[2] Plaza-Bonilla D, Cantero-Martínez C, Vi?as P, álvaro-Fuentes J. Soil aggregation and organic carbon protection in a no-tillage chronosequence under Mediterranean conditions., 2013, 193-194(113): 76-82.

[3] Lipiec J, Ku? J, S?owińska-Jurkiewicz A, Nosalewicz A. Soil porosity and water infiltration as influenced by tillage methods., 2006, 89(2): 210-220.

[4] 王小彬, 蔡典雄, 金軻, 吳會(huì)軍, 白占國(guó), 張燦軍, 姚宇卿, 呂軍杰, 王育紅, 楊波. 旱坡地麥田夏閑期耕作措施對(duì)土壤水分有效性的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2003, 36(9): 1044-1049.

Wang X B, Cai D X, Jin K, Wu H J, Bai Z G, Zhang C J, Yao Y Q, Lü J J, Wang Y H, Yang B. Water availability for winter wheat affected by summer fallow tillage practices in sloping dryland., 2003, 36(9): 1044-1049. (in Chinese)

[5] ZHAO W F, GAO Z Q, SUM M, DENG L F. Effect of tillage during fallow period on soil water and wheat yield of dryland., 2013, 11(1): 609-613.

[6] 劉爽, 武雪萍, 吳會(huì)軍, 梁二, 蔡典雄. 休閑期不同耕作方式對(duì)洛陽(yáng)冬小麥農(nóng)田土壤水分的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象, 2007, 28(3): 292-295.

LIU S, WU X P, WU H J, LIANG E, CAI D X. Influence of different tillage practices during summer fallow on soil moisture in winter wheat field in Luoyang., 2007, 28(3): 292-295. (in Chinese)

[7] 鄭國(guó)璋, 鄭瑋, 孫敏, 高志強(qiáng), 張錦朝. 旱地小麥休閑期地膜覆蓋對(duì)土壤水分和產(chǎn)量的影響. 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2015, 46(3): 357-362.

ZHENG G Z, ZHENG W, SUN M, GAO Z Q, ZHANG J Z. Effect of plastic film mulching in fallow period on soil water storage and dry-land wheat yield, 2015, 46(3): 357-362. (in Chinese)

[8] JING Q, BOUMAN B A M, HENGSDIJK K, VAN KEULEN H, CAO W. Exploring options to combine high yields with high nitrogen use efficiencies in irrigated rice in China., 2007, 26(2): 166-177.

[9] DRINKWATER L E, SNAPP S S. Nutrients in agroecosystems: Rethinking the management paradigm., 2007, 92(4): 163-186.

[10] 寧東峰. 黃淮海地區(qū)冬小麥水氮高效利用栽培技術(shù)研究[D]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院, 2010.

NING D F. Study on winter wheat cultivation techniques with high water and nitrogen utilization efficiency in Huang-huai-hai area of China[D]. Beijing: Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2010. (in Chinese)

[11] 戴健, 王朝輝, 李強(qiáng), 李孟華, 李富翠. 氮肥用量對(duì)旱地冬小麥產(chǎn)量及夏閑期土壤硝態(tài)氮變化的影響. 土壤學(xué)報(bào), 2013, 50(5): 956-965.

DAI J, WANG Z H, LI Q, LI M H, LI F C. Effects of nitrogen application rate on winter wheat yield and soil nitrate nitrogen during summer fallow season on dryland., 2013, 50(5): 956-965. (in Chinese)

[12] 李廷亮, 謝英荷, 洪堅(jiān)平, 馮倩, 李金嵐. 施氮量對(duì)晉南旱地冬小麥干物質(zhì)及氮素積累轉(zhuǎn)移的影響. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 41(3): 233-237.

LI T L, XIE Y H, HONG J P, FENG Q, LI J L. Effects of nitrogen application rate on dry matter, nitrogen accumulation and translocation in rainfed winter wheat in southern Shanxi., 2013, 41(3): 233-237. (in Chinese)

[13] 黨廷輝, 郝明德. 黃土塬區(qū)不同水分條件下冬小麥氮肥效應(yīng)與土壤氮素調(diào)節(jié). 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2000, 33(4): 62-67.

DANG T H, HAO M D. The effect of nitrogen fertilizer under different moisture conditions and soil nitrogen adjustment in the Loess Highland., 2000, 33(4): 62-67. (in Chinese)

[14] 沈新磊, 付秋萍, 王全九. 施氮量對(duì)黃土旱塬區(qū)冬小麥產(chǎn)量和土壤水分動(dòng)態(tài)的影響. 生態(tài)經(jīng)濟(jì)，2009(11): 107-110.

SHEN X L, FU Q P, WANG Q J. Effects of nitrogen application on winter wheat grain yield and soil moisture dynamics in rain-fed farmland of the Loess Plateau., 2009(11): 107-110. (in Chinese)

[15] 孟曉瑜, 王朝輝, 李富翠, 李可懿, 薛澄, 李生秀. 底墑和施氮量對(duì)渭北旱塬冬小麥產(chǎn)量與水分利用的影響. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2012, 23(2): 369-375.

MENG X Y, WANG Z H, Li F C, Li K Y, XUE C, Li S X. Effects of soil moisture before sowing and nitrogen fertilization on winter wheat yield and water use on Weibei Plain of Loess Plateau., 2012, 23(2): 369-375. (in Chinese)

[16] 張北贏, 徐學(xué)選, 劉文兆, 陳天林. 黃土丘陵溝壑區(qū)不同降水年型下土壤水分動(dòng)態(tài). 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2008, 19(6): 1234-1240.

ZHANG B Y, XU X X, LIU W Z, CHEN T L. Dynamic changes of soil moisture in loess hilly and gully region under effects of different yearly precipitation patterns, 2008, 19(6): 1234-1240. (in Chinese)

[17] 王貴連, 苗黨生. 淺談土壤容重的測(cè)定. 植保土肥, 2012(3): 86.

WANG G L, MIAO D S. Determination of the bulk density of soil., 2012(3): 86. (in Chinese)

[18] 趙俊曄, 于振文. 高產(chǎn)條件下施氮量對(duì)冬小麥氮素吸收分配利用的影響. 作物學(xué)報(bào), 2006, 32(4):484-490.

ZHAO J Y, YU Z W. Effects of nitrogen fertilizer rate on uptake, distribution and utilization of nitrogen in winter wheat under high yielding cultivated condition., 2006, 32(4): 484-490. (in Chinese)

[19] 侯賢清, 王維, 韓清芳, 賈志寬, 嚴(yán)波, 李永平, 蘇秦. 夏閑期輪耕對(duì)小麥田土壤水分及產(chǎn)量的影響. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2011, 22(10): 2524-2532.

HOU X Q, WANG W, HAN Q F, JIA Z K, YAN B, Li Y P, Su Q. Effects of rotational tillage during summer fallow on wheat field soil water regime and grain yield, 2011, 22(10): 2524-2532. (in Chinese)

[20] 秦欣, 劉克, 周麗麗, 周順利, 魯來(lái)清, 王潤(rùn)政. 華北地區(qū)冬小麥-夏玉米輪作節(jié)水體系周年水分利用特征.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012, 45(19): 4014-4024.

QIN X, LIU K, ZHOU L L, ZHOU S L, LU L Q, WANG R Z. Characteristics of annual water utilization in winter wheat-summer maize rotation system in North China Plain., 2012, 45(19): 4014-4024. (in Chinese)

[21] 侯賢清, 李榮, 韓清芳, 王維, 賈志寬. 夏閑期不同耕作模式對(duì)土壤蓄水保墑效果及作物水分利用效率的影響. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2012, 28(3): 94-100.

HOU X Q, LI R, HAN Q F, WANG W, JIA Z K. Effects of different tillage patterns during summer fallow on soil water conservation and crop water use efficiency., 2012, 28(3): 94-100. (in Chinese)

[22] LI X Y, GONG J D, WEI X H. In-situ rainwater harvesting and gravel mulch combination for corn production in the dry semi-arid region of China., 2000, 46(4): 371-382.

[23] 王勇. 旱地地膜冬小麥播前底墑對(duì)產(chǎn)量效應(yīng)的研究. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2003, 11(3): 117-120.

WANG Y. Effect of soil stored water before sowing on yield of winter wheat mulched with plastic film on dryland., 2003, 11(3): 117-120. (in Chinese)

[24] 張秋英, 李發(fā)東, 歐國(guó)強(qiáng), 宋獻(xiàn)方, 張萬(wàn)軍. 土壤水對(duì)降水和地表覆蓋的響應(yīng). 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2005, 27(5): 37-41.

ZHANG Q Y, LI F D, OU G Q, SONG X F, ZHANG W J. Response of soil moisture variation to precipitation and mulching measures., 2005, 27(5): 37-41. (in Chinese)

[25] LI F M, GUO A H, WEI H. Effects of clear plastic film mulch on yield of spring wheat., 1999, 63(1): 79-86.

[26] 楊海迪, 海江波, 賈志寬, 韓清芳, 張保軍, 任世春. 不同地膜周年覆蓋對(duì)冬小麥土壤水分及利用效率的影響. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2011, 29(2): 27-34.

YANG H D, HAI J B, JIA Z K, HAN Q F, ZHANG B J, REN S C. Effect of different plastic-film mulching in the whole growth period on soil moisture and water use efficiency of winter wheat., 2011, 29(2): 27-34. (in Chinese)

[27] BROWN P L. Water use and soil-water depletion by dryland winter wheat as affected by nitrogen fertilization.1971, 63(1): 43-46.

[28] 馬東輝, 王月福, 周華, 孫虎. 氮肥和花后土壤含水量對(duì)小麥干物質(zhì)積累、運(yùn)轉(zhuǎn)及產(chǎn)量的影響. 麥類作物學(xué)報(bào), 2007, 27(5): 847-851.

MA D H, WANG Y F, ZHOU H, SUN H. Effects of postanthesis soil water status and nitrogen on grain yield and canopy biomass accumulation and transportation of winter wheat., 2007, 27(5): 847-851. (in Chinese)

[29] 段文學(xué), 于振文, 張永麗, 王東, 石玉. 施氮量對(duì)旱地小麥耗水特性和產(chǎn)量的影響. 作物學(xué)報(bào), 2012, 38(9): 1657-1664.

Duan W X, Yu Z W, Zhang Y L, Wang D, Shi Y. Effect of nitrogen application rate on water consumption characteristics and grain yield in rainfed wheat., 2012, 38(9): 1657-1664. (in Chinese)

[30] 劉曉宏, 肖洪浪, 趙良菊. 不同水肥條件下春小麥耗水量和水分利用率. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2006, 24(1): 56-59.

LIU X H, XIAO H L, ZHAO L J. Effects of water and nitrogen condition on water consumption and water use efficiency of spring wheat., 2006, 24(1): 56-59. (in Chinese)

[31] 孫永健, 孫園園, 李旭毅, 張榮萍, 郭翔, 馬均. 水氮互作對(duì)水稻氮磷鉀吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)及分配的影響. 作物學(xué)報(bào), 2010, 36(4): 655-664.

SUN Y J, SUN Y Y, LI X Y, ZHANG R P, Guo X, Ma J. Effects of water nitrogen interaction on absorption, translocation and distribution of nitrogen, phosphorus, and potassium in rice., 2010, 36(4): 655-664. (in Chinese)

[32] 臧賀藏, 劉云鵬, 曹蓮, 張英華, 王志敏. 水氮限量供給下兩個(gè)高產(chǎn)小麥品種氮素吸收與利用特征. 麥類作物學(xué)報(bào), 2012, 32(3): 503-509.

ZANG H C, LIU Y P, CAO L, ZHANG Y H, WANG Z M. Nitrogen absorption and utilization characteristics of two high-yield winter wheat cultivars under limited irrigation and nitrogen supply., 2012, 32(3): 503-509. (in Chinese)

[33] 鄭成巖, 于振文, 王東, 張永麗, 石玉. 耕作方式對(duì)冬小麥氮素積累與轉(zhuǎn)運(yùn)及土壤硝態(tài)氮含量的影響. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2012, 18(6): 1303-1311.

ZHENG C Y , YU Z W, WANG D, ZHANG Y L, SHI Y. Effects of tillage practices on nitrogen accumulation and translocation in winter wheat and NO3--N content in soil., 2012, 18(6): 1303-1311. (in Chinese)

[34] BAHRANI A, ABAD H H S, AYNEHBAND A. Nitrogen remobilization in wheat as influenced by nitrogen application and post-anthesis water deficit during grain filling., 2011, 10(52): 10585-10594.

[35] 張勝全, 方保停, 王志敏, 周順利, 張英華. 春灌模式對(duì)晚播冬小麥水分利用及產(chǎn)量形成的影響. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2009, 29(4): 2035-2044.

ZHANG S Q, FANG B T, WANG Z M, ZHOU S L, ZHANG Y H. Influence of different spring irrigation treatments on water use and yield formation of late-sowing winter wheat., 2009, 29(4): 2035-2044. (in Chinese)

[36] 李華, 王朝輝, 王西娜, 李生秀. 不同栽培模式對(duì)冬小麥產(chǎn)量形成及氮素吸收轉(zhuǎn)運(yùn)的影響. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2007, 26(1): 369-374.

LI H, WANG Z H, WANG X N, Li S X. Effect of cultivation types on yield formation and nitrogen accumulation and remobilization for winter wheat.2007, 26(1): 369-374. (in Chinese)

[37] 張勉, 孫敏, 高志強(qiáng), 任愛(ài)霞, 尹美強(qiáng), 楊珍平, 郝興宇. 年際間周年覆蓋保水對(duì)旱地小麥植株氮素利用的調(diào)控研究. 水土保持學(xué)報(bào), 2017, 31(4): 253-261.

ZHANG M, SUN M, GAO Z Q, REN A X, YIN M Q, YANG Z P, HAO X Y. A study on the effects of interannual mulching on nitrogen utilization of dry land wheat in different precipitation on years., 2017, 31(4): 253-261. (in Chinese)

[38] 王兵, 劉文兆, 黨廷輝, 高長(zhǎng)青. 黃土高原氮磷肥水平對(duì)旱作冬小麥產(chǎn)量與氮素利用的影響. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2011, 27(8): 101-107.

WANG B, LIU W Z, DANG T H, GAO C Q. Effect of nitrogen and phosphorus fertilization rate on yield and nitrogen utilization of winter wheat in dryland of Loess Plateau., 2011, 27(8): 101-107. (in Chinese)

[39] 李強(qiáng), 王朝輝, 戴健, 李富翠, 李孟華, 趙護(hù)兵, 曹群虎. 氮肥調(diào)控與地表覆蓋對(duì)旱地冬小麥氮素吸收及殘留淋失的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 46(7): 1380-1389.

LI Q, WANG Z H, DAI J, LI F C, LI M H, ZHAO H B, CAO Q H. Effects of nitrogen fertilizer regulation and soil surface mulching on nitrogen use by winter wheat and its residue and leaching in dryland soil.2013, 46(7): 1380-1389. (in Chinese)

[40] 馬耕, 張盼盼, 王晨陽(yáng), 劉衛(wèi)星, 張美微, 馬冬云, 謝迎新, 朱云集, 郭天財(cái). 高產(chǎn)小麥花后植株氮素累積、轉(zhuǎn)運(yùn)和產(chǎn)量的水氮調(diào)控效應(yīng). 麥類作物學(xué)報(bào), 2015, 35(6): 798-805.

MA G, ZHANG P P, WANG C Y, LIU W X, ZHANG M W, MA D Y, XIE Y X, GUO Y J, GUO T C. Regulation effects of irrigation and nitrogen on post-anthesis nitrogen accumulation and grain yield of high-yield wheat., 2015, 35(6): 798-805. (in Chinese)

[41] 趙新春, 王朝輝. 半干旱黃土區(qū)不同施氮水平冬小麥產(chǎn)量形成與氮素利用. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2010, 28(5): 65-70, 91.

ZHAO X C, WANG Z H. Effects of nitrogen fertilizer rates on yield formation and nitrogen utilization of winter wheat., 2010, 28(5): 65-70, 91. (in Chinese)

[42] 王紅麗, 張緒成, 宋尚有, 馬一凡, 于顯楓. 西北黃土高原旱地全膜雙壟溝播種植對(duì)玉米季節(jié)性耗水和產(chǎn)量的調(diào)節(jié)機(jī)制. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 46(5): 917-926.

WANG H L, ZHANG X C, SONG S Y, MA Y F, YU X F. Regulation of whole field surface plastic mulching and double ridge-furrow planting on seasonal soil water loss and maize yield in rain-fed area of northwest Loess Plateau., 2013, 46(5): 917-926. (in Chinese)

[43] 武繼承, 管秀娟, 楊永輝. 地面覆蓋和保水劑對(duì)冬小麥生長(zhǎng)和降水利用的影響. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2011, 22(1): 86-92.

WU J C, GUAN X J, YANG Y H. Effects of ground cover and water-retaining agent on winter wheat growth and precipitation utilization., 2011, 22(1): 86-92. (in Chinese)

[44] COSSAN C M, SLAFER G A, SAVIN R. Co-limited of nitrogen and water, and yield and resource-use efficiencies of wheat and barley., 2010, 61(10): 844-851.

[45] RYAN J, SOMMER R, IBRIKCI H. Fertilizer best management practices: A perspective from the dryland West Asia-North Africa region., 2012, 198(1): 57-67.

[46] 李廷亮, 謝英荷, 洪堅(jiān)平, 馮倩, 孫丞鴻, 王志偉. 施氮量對(duì)晉南旱地冬小麥光合特性、產(chǎn)量及氮素利用的影響. 作物學(xué)報(bào), 2013, 39(4): 704-711.

LI T L, XIE Y H, HONG J P, FENG Q, SUN C H, WANG Z W. Effects of nitrogen application rate on photosynthetic characteristics, yield, and nitrogen utilization in rained winter wheat in southern shanxi., 2013, 39(4): 704-711. (in Chinese)

[47] 王小燕, 于振文. 不同施氮量條件下灌溉量對(duì)小麥氮素吸收轉(zhuǎn)運(yùn)和分配的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2008, 41(10): 3015-2024.

WANG X Y, YU Z W. Effects of irrigation rate on absorption and translocation nitrogen under different nitrogen fertilizer rate in wheat., 2008, 41(10): 3015-2024. (in Chinese)

[48] 孟曉瑜, 王朝輝, 楊寧, 楊榮, 章孜亮, 趙護(hù)兵. 底墑和磷肥對(duì)渭北旱塬冬小麥產(chǎn)量和水、肥利用的影響. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料, 2011, 17(5): 1083-1090.

MENG X Y, WANG Z H, YANG N, YANG R, ZHANG Z L, ZHAO H B. Effect of soil moisture before sowing and phosphorus fertilization on winter wheat yield, water and fertilizer use efficiencies on Weibei Tableland of the Loess Plateau., 2011, 17(5): 1083-1090. (in Chinese)

（責(zé)任編輯 楊鑫浩）

Effects of Mulching During the Fallow Period and Nitrogen Fertilizer on Soil Water and Plant Nitrogen Use of Dry-Land Wheat

Ren AiXia, Sun Min, Gao ZhiQiang, Wang PeiRu, Xue JianFu, Xue LingZhu, Lei MiaoMiao

(College of Agronomy, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801 Shanxi)

【Objective】For the problem of less rainfall and uneven distribution, lower water and nitrogen use efficiency of dryland wheat in the Loess Plateau, the best technological way for water conservation through mulching and nitrogen fertilization of dryland wheat was studied.【Method】Field experiments were carried out in Qiujialing village, Wenxi, Shanxi from 2010 to 2013, the main plot was mulched with plastic film or no mulched after deep tillage during the fallow period, the subplot was applied with nitrogen fertilizer at 75 kg·hm-2, 150 kg·hm-2, and 225 kg·hm-2in order to make clear the effect of mulching during the fallow period and nitrogen fertilization on soil moisture, plant nitrogen utilization and its contribution to yield of dryland wheat in different years. 【Result】The results showed that the soil moisture, plant nitrogen accumulation, the N translation amount before anthesis and its contribution proportion to grain at every growth period were the highest in humid year and the lowest in dry year. Compared with the dry year, the yield of grain in humid and normal year, respectively, increased by 80% and 69%, the water use efficiency, respectively, increased by 7% and 20%, the N use efficiency, respectively, increased by 6% and 5%. Compared with no mulching during the fallow period, the soil water storage in 0-300 cm depth was significantly increased by 52-60 mm at sowing stage under the condition of mulching, and the soil water storage was significantly increased before anthesis, plant nitrogen accumulation was increased in every growth period, the N accumulation of grain was significantly increased. Compared with no mulching during the fallow period, the N accumulation was significantly increased after jointing stage under the condition of mulching in humid and normal years, the contribution rate to grain of the N translation amount of leaf and spike before anthesis was increased; the N accumulation and its proportion at different growing stages were increased in dry year, the contribution rate to grain of the N translation amount of stem and sheath before anthesis was significantly increased. Compared with no mulching during the fallow period, the grain yield was significantly increased by 23%-41%; water use efficiency increased by 3%-15%, the N use efficiency was significantly increased in humid and normal years by 14%-26% and significantly increased by 10% under the condition of low N fertilization in dry year. Combined with high N fertilization in humid year, combined with middle N fertilization in normal year and dry year under the condition of mulching during the fallow period, combined with low N fertilization in dry year under the condition of no mulching during the fallow period, the soil water storage, yield and water use efficiency were the highest before booting stage. Combined with high N fertilization in humid year, the translation amount of N before anthesis and the N accumulation after anthesis were significantly the highest, especially promoted the translation from leaf and spike to grain before anthesis. Combined with middle N fertilization in normal year and dry year under the condition of mulching during the fallow period, the N translation amount before anthesis and the N accumulation of grain were significantly the highest, and promoted the translation from leaf and spike to grain in humid year, especially the spike. And promoted the translation from stem and sheaths and spike to grain in dry year under the condition of mulching, especially the stem and sheaths. Combined with low N fertilization in dry year under the condition of no mulching during the fallow period, the N accumulation of grain was significantly the highest, the N translation amount before anthesis and its contribution rate to grain was the highest, the N translation amount of stem and sheaths and its contribution rate to grain was the highest. 【Conclusion】 Mulching during the fallow period of dry-land contributed to accumulating precipitation, promoting N accumulation at middle and late growth stages in humid and normal years, promoting the N translation from leaf and spike to grain, contributed to promoting the N accumulation at early and middle growth stages in dry year, promoting the N translation from stem and sheaths to grain. Humid year combined with high nitrogen at 225 kg·hm-2, normal year and dry year under the condition of mulching during the fallow period combined with middle nitrogen at 150 kg·hm-2, and dry year under the condition of no mulching during the fallow period combined with low nitrogen at 75 kg·hm-2could achieve synchronous improvement of yield and water use efficiency.

dryland wheat; mulching during fallow period; nitrogen fertilizer; soil water; plant nitrogen use; yield

2017-04-05；接受日期：2017-06-19

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-03-01-24）、國(guó)家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201303104）、山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目（20140311008 -3）、農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201503120）、國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2015BAD23B04）、山西省回國(guó)留學(xué)人員重點(diǎn)科研資助項(xiàng)目（2015-重點(diǎn)4）

任愛(ài)霞，E-mail：rax_renaixia@163.com。通信作者高志強(qiáng)，E-mail：gaozhiqiang1964@126.com