李念念，孫敏，高志強，張娟，張慧芋，梁艷妃，楊清山，楊珍平，鄧妍

?

極端年型旱地麥田深松和覆蓋播種水分消耗與植株氮素吸收、利用關系的研究

李念念，孫敏，高志強，張娟，張慧芋，梁艷妃，楊清山，楊珍平，鄧妍

（山西農業(yè)大學農學院，山西太谷 030801）

【目的】為明確旱地麥田土壤水分變化與植株氮素吸收利用及產(chǎn)量形成的關系，探索極端年型可采取的耕作蓄水、覆蓋播種等應急措施。【方法】2011—2016年于山西運城聞喜縣開展大田試驗，選取2011—2013、2015—2016 3年降雨量極端年份，在休閑期深松和免耕2個耕作基礎上，對全膜覆土穴播、膜際條播、常規(guī)條播3類播種方式進行研究，分析極端年型休閑期深松蓄水配套覆蓋播種對旱地麥田水分消耗與植株氮素吸收和利用關系的影響。【結果】不同降水年型休閑期深松較免耕，覆蓋播種較常規(guī)條播，播種—拔節(jié)階段土壤耗水量及其比例降低，拔節(jié)—開花和開花—成熟兩階段土壤耗水量及其比例增加，生育期總耗水量增加；各生育階段吸氮量增加，尤其是拔節(jié)—開花階段吸氮比例；花前各器官氮素運轉量及其對籽粒的貢獻率增加；深松較免耕顯著提高產(chǎn)量16%—30%，覆蓋播種較常規(guī)條播提高產(chǎn)量13%—28%，同時水分利用效率提高，氮素吸收效率和氮素生產(chǎn)效率顯著提高。不同降水年型、深松與否均影響了全膜覆土穴播和膜際條播兩播種方式對麥田水分消耗、氮素吸收利用、產(chǎn)量、水分和養(yǎng)分利用效率。豐水年深松條件下，全膜覆土穴播較膜際條播生育期總耗水量增加，拔節(jié)—開花階段吸氮量顯著增加，葉片中氮素運轉量對籽粒的貢獻率顯著提高，產(chǎn)量、氮素吸收效率和氮素生產(chǎn)效率顯著提高；而欠水年和豐水年在未深松條件下，兩覆蓋播種間生育期總耗水量差異不顯著，膜際條播較全膜覆土穴播花前各器官氮素運轉量、莖稈+葉鞘氮素積累量對籽粒的貢獻率和花后氮素積累量提高，產(chǎn)量提高、氮素吸收效率也顯著提高。此外，豐水年播種—拔節(jié)0—120 cm，拔節(jié)—開花120—300 cm，開花—成熟180—300 cm土層耗水量與花前各器官氮素運轉量和花后氮素積累量相關性達顯著或極顯著水平；欠水年，播種—拔節(jié)0—100 cm，拔節(jié)—開花120—240 cm，開花—成熟120—300 cm土層耗水量與花前各器官氮素運轉量和花后氮素積累量相關性達顯著或極顯著水平?！窘Y論】旱地小麥休閑期深松、生育期采用覆蓋播種可增加小麥生育期耗水，促進各生育階段植株對氮素的吸收及運轉，從而提高產(chǎn)量、水分和養(yǎng)分效率。休閑期深松條件下，豐水年采用全膜覆土穴播，欠水年采用膜際條播，增產(chǎn)增效明顯。

旱地小麥；休閑期深松；覆蓋播種；水分消耗；氮素利用；產(chǎn)量

0 引言

【研究意義】山西省屬于黃土高原干旱半干旱地區(qū)，該區(qū)小麥面積的60%為旱作，土壤水分狀況是影響產(chǎn)量水平的主要因子[1]。而氮素是植物必須的大量營養(yǎng)元素，是限制植物生長的首要因素，麥田土壤水分狀況直接影響植株對氮素的吸收、積累及運轉，最終影響小麥產(chǎn)量[2]。因此，采用耕作蓄水和覆蓋保水是調節(jié)土壤庫容、充分接納降水、增強土壤蓄水能力，促進植株養(yǎng)分運轉實現(xiàn)黃土高原地區(qū)小麥高產(chǎn)的關鍵措施?！厩叭搜芯窟M展】王紅光等[3]研究表明，免耕有利于增加土壤團聚體含量，進而增加表層土壤水分和養(yǎng)分含量，但多年免耕會增加土壤緊實度，而深松能有效疏松土壤，改善土壤的滲透性能，增強深層土壤蓄水能力；趙亞麗等[4]研究表明，旱地麥田休閑期深耕和深松可以有效降低土壤容重，增加冬小麥農田耗水量，提高土壤貯水消耗量，降低休閑期的農田耗水量；侯賢清等[5-6]研究表明，與傳統(tǒng)耕作相比，深松加深了耕層而不翻動土壤，能打破犁底層，通過對自然降水的蓄納和貯存，提高了旱地蓄水保墑性能，最終提高籽粒產(chǎn)量和水分利用效率。王育紅等[7]研究表明，河南省旱作區(qū)冬小麥產(chǎn)量深松處理比傳統(tǒng)耕作增產(chǎn)效果明顯，尤其干旱年型增產(chǎn)效果更明顯，連續(xù)2年試驗的平均產(chǎn)量為4 619.25 kg·hm-2，比對照平均增長18.8%，平均水分利用效率13.2 kg·hm-2·mm-1，比對照平均增長16.8 %。此外，自從地膜覆蓋種植引進國內，我國已形成了多種覆膜種植方式，且取得了較大進展。王俊等[8]研究表明，旱地小麥生育期采用地膜覆蓋可以降低表層土壤水分的蒸發(fā)和散失，促進深層土壤水分的利用，有顯著的增產(chǎn)效果。柴守璽等[9]、牛一川等[10]研究表明，在甘肅省旱作麥區(qū)采用全膜覆土穴播，能有效地減少水分蒸發(fā)，使植株蒸騰速率增強，提高了光合效率，提高了土壤溫度，從而使幼穗分化提前，成穗數(shù)、穗粒數(shù)、粒重等性狀都優(yōu)于露地小麥，提高產(chǎn)量40%以上，水分利用效率27%以上；馬愛平等[11]研究表明，山西省旱作農業(yè)區(qū)冬小麥膜際條播種植模式在干旱年型條件下，拔節(jié)期0—60 cm土層水分狀況明顯優(yōu)于普通條播，膜際條播可增加小麥穗粒數(shù)和千粒重，提高產(chǎn)量和水分利用效率。但有研究表明，膜際條播占用土地面積，在豐水年條件下會減少穗數(shù)，導致減產(chǎn)現(xiàn)象；而全膜覆土穴播促進作物生長建立在加劇土壤水分消耗的基礎之上，生育后期會出現(xiàn)脫水現(xiàn)象，也會導致減產(chǎn)，同時對下茬作物生產(chǎn)有負面影響[12-13]。水分和養(yǎng)分有強烈的交互作用，水分既影響土壤養(yǎng)分的有效性，也影響作物生長及其養(yǎng)分吸收、轉化和同化，從而影響產(chǎn)量。祁有玲等[14]、BAHRANI等[15]研究表明，生育期水分的虧缺會顯著影響冬小麥植株對氮素的吸收，降低各營養(yǎng)器官的氮含量，同時也降低了植株開花前貯存在葉片、莖稈和葉鞘、穎殼中氮素的再轉運量和再轉運率，導致成熟期籽粒中氮素積累量減少，最終產(chǎn)量降低。而YANG等[16]研究發(fā)現(xiàn)在小麥灌漿后期水分適度虧缺，有利于同化物向籽粒轉運，提高收獲指數(shù)。任愛霞等[17]研究表明，播種前3 m內各土層土壤蓄水量與各器官花前氮素運轉量和花后氮素積累量均呈正相關。同時，旱地小麥產(chǎn)量與開花前各器官氮素的運轉量和開花后氮素積累量顯著相關，降水少的年份與開花前積累氮素的運轉量相關性較高，而降水多的年份與開花后氮素積累量相關性更高[18]?！颈狙芯壳腥朦c】面對頻發(fā)的極端氣候，在對小麥生育期土壤水分的變化和植株氮素吸收、利用規(guī)律研究基礎之上，明確兩者在各生育階段的關系，以便選擇適宜的播種技術，保障在極端氣候條件下小麥穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。【擬解決的關鍵問題】本研究在山西省旱作區(qū)采用休閑期深松蓄水技術，研究不同覆蓋播種方式下小麥生長過程中水分的變化，分析各生育階段土壤水分利用與氮素吸收、利用的關系，旨在探索山西省旱地小麥養(yǎng)分高效利用種植方式，以應對極端年型對旱作區(qū)小麥生產(chǎn)造成的影響，保障旱地小麥高產(chǎn)高效。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2011—2016年度在山西農業(yè)大學運城聞喜試驗基地（東經(jīng)111°17′，北緯35°20′）進行，試驗地為丘陵旱地，位于黃土高原半干旱地區(qū)東塬，海拔450—700 m，屬于溫帶大陸性季風氣候，光熱資源豐富，年均降雨量450—630 mm，年均氣溫11—13 ℃，無霜期約190—230 d，年日照數(shù)2 200—2 500 h，太陽總輻射量502—523 kJ·cm-2。無灌溉條件，一年一作采用夏季休閑制，即從前茬小麥收獲至下茬小麥播種為裸地。

本研究采用國內較常用的降水年型劃分標準[19]。表1為試驗地降水情況，近15年（2002—2016年）的年均降水量為483.4 mm，選擇試驗年度中降雨量極端的年型進行分析。2011—2012年降雨量高于年均降水量35.1%，屬于豐水年型；其中休閑期降水量占全年的比例高達69.5%，且播種—越冬生育階段降雨量在各生育階段中最高，達到123.6 mm；2012—2013年降雨量較年均降水量低37.7%，屬于干旱年型，而開花—成熟階段降雨量較高，為100.1 mm；2015—2016年降雨量與2012—2013年接近，較年均降水量低26.7%，同樣屬于干旱年型；同樣是開花—成熟階段降雨量較高，達122.8 mm。表2為這3個年份0—20 cm土層土壤基礎肥力。

1.2 試驗設計

供試小麥品種為“運旱20410”。試驗采用二因素裂區(qū)設計，以耕作方式為主區(qū)，設深松（SS，深度為30—40 cm）、免耕（NT，休閑期不進行耕作）2個水平；以播種方式為副區(qū)，設全膜覆土穴播（FHS）、膜際條播（FM）、常規(guī)條播（DS）3個水平。試驗共6個處理，重復3次，小區(qū)面積為150 m2（50 m×3 m）。全膜覆土穴播：地膜全面覆蓋地面后，在膜面上覆一層1—2 cm左右厚的細土，然后使用全膜覆土穴播機播種，每穴播種數(shù)為10±2粒，行距為20 cm，穴距為15 cm，每小區(qū)種植10行，且在冬小麥成熟期收獲后（次年6月上旬）回收地膜。膜際條播：起壟、覆膜、播種一次完成，60 cm為一帶，起壟，壟底寬40 cm，壟高10 cm，壟頂成圓弧型，覆蓋在壟上，地膜兩側覆土，壟溝膜側種植兩行小麥，小麥窄行行距20 cm，寬行行距40 cm，且于冬小麥花后10—15 d（次年5月中旬）回收地膜。常規(guī)條播：傳統(tǒng)的種植方式，行距20 cm，播種深度3—5 cm，適時收獲。

前茬小麥收獲時留高茬，茬高為20—30 cm，約7月中旬進行耕作處理，8月下旬淺旋、粑耱平整土地。具體時間如下：2011年7月10日深松，8月23日淺旋耕、平整土地，10月2日播種，次年6月3日收獲；2012年7月15日深松，8月25日淺旋耕、平整土地，10月1日播種，次年6月3日收獲；2015年7月8日深松，8月25日淺旋耕、平整土地，10月2日播種，次年6月5日收獲。播前基施純氮（46%N）、純磷肥（16%P2O5）、純鉀肥（52%K2O）各150 kg·hm-2，全生育期無灌溉、不追肥，其他農藥等田間管理措施同當?shù)剞r戶。

表1 聞喜試驗點的降水量

數(shù)據(jù)來源：山西省聞喜縣氣象站。休閑期：6月21日—9月30日；播種—越冬：10月1日—11月30日；越冬—拔節(jié)：12月1日—次年4月10日；拔節(jié)—開花：4月11日—5月10日；開花—成熟：5月11日—6月20日

Source: Meteorological observation of Wenxi county, Shanxi province, China. Fallow period: Jun.21 to Sep.30; SS-WS (Sowing stage to pre-wintering stage): Oct.1 to Nov.30; WS–JS (Pre-wintering stage to jointing stage): Dec.1 to Apr.10 in the following year; JS–AS (Jointing stage to anthesis): Apr.11 to May 10; AS–MS (Anthesis to mature): May 11 to Jun.20

表2 聞喜試驗點土壤基礎肥力

1.3 測定項目與方法

1.3.1 土壤容重的測定 于前茬小麥收獲，等雨耕作后，選取具有代表性的休閑期深松、休閑期不耕作地塊挖一個3 m深的剖面坑，將剖面削齊鏟平。按劃定的層次自上而下的取樣，每20 cm為一土層，采用環(huán)刀法測定土壤容重。

1.3.2 土壤水分的測定 分別于前茬小麥收獲后30 d、播種期、拔節(jié)期、開花期、成熟期，用土鉆取0—300 cm土層的土樣，分層取土，每20 cm為一土層，于105℃烘干至恒重，計算土壤含水量和土壤蓄水量。

1.3.3 植株干物質和含氮率的測定 分別于拔節(jié)期、開花期、成熟期進行取樣，其中拔節(jié)期取整株樣品，開花期植株樣品分為葉片、莖稈+葉鞘、穎殼+穗軸3部分，成熟期植株樣品分為葉片、莖稈+葉鞘、穎殼+穗軸、籽粒4部分，于105℃殺青30 min后，70℃烘至恒重，稱量并記錄干物質量；用H2SO4-H2O2-靛酚藍比色法[20]測定含氮率，計算植株各器官氮素積累量。

1.3.4 產(chǎn)量測定 成熟期調查單位面積穗數(shù)、每穗粒數(shù)及千粒重，每小區(qū)取50株測定生物產(chǎn)量，收割20 m2測定籽粒實際產(chǎn)量。

1.4 計算方法

1.4.1 水分計算方法 參考He等[21]、HUANG等[22]方法計算：

SWSi= Wi×Di×Hi×10/100。式中，SWSi為第i土層土壤蓄水量（mm）；Wi為第i土層土壤質量含水量（%）；Di為第i土層土壤容重（g·cm-3）；Hi為第i土層厚度（cm）。

各生育階段土壤貯水減少量?S=S1-S2，式中，S1和S2前分別為階段初和階段末的土壤重量含水量。

農田耗水量ET = ?S + M + P + K。式中，M 為灌水量（mm）；P為有效降水量（mm）；K為地下水補給量（mm）。當?shù)叵滤裆畲笥?.5 m時，K值可以忽略不計。本試驗地下水埋深在5 m以下，且小麥生育期內無灌水，故M值和K值均可忽略。

水分利用效率= 籽粒產(chǎn)量/耗水量

1.4.2 氮素計算方法 參考趙俊曄等[20]、PRZULJ等[23]方法計算：

植株氮素積累量=植株干物質量×含氮率

開花前積累氮素的運轉量=開花期營養(yǎng)器官氮素積累量-成熟期營養(yǎng)器官氮素積累量

開花前積累氮素的運轉對籽粒的貢獻率=開花前積累氮素的運轉量/籽粒氮素積累量×100%

開花后氮素積累量=成熟期植株氮素積累量-開花期氮素積累量

開花后氮素積累對籽粒的貢獻率=開花后氮素積累量/籽粒氮素積累量×100%

氮素吸收率=植株氮素積累量/施氮量

氮素收獲指數(shù)=籽粒氮素積累量/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

氮素生產(chǎn)效率=籽粒產(chǎn)量/施氮量

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗采用Microsoft Excel 2003處理數(shù)據(jù)，采用DPS6.50軟件進行統(tǒng)計分析，差異顯著性檢驗用LSD法，顯著性水平設定為=0.05。

2 結果

2.1 休閑期深松和覆蓋播種對旱地麥田水分消耗的影響

2.1.1 對生育期總耗水量的影響 不同降水年型，休閑期深松（SS）較免耕（NT）小麥生育期總耗水量顯著增加，覆蓋播種較常規(guī)條播（DS）生育期總耗水量也增加（圖1）。豐水年休閑期深松條件下，全膜覆土穴播（FHS）高于膜際條播（FM），但差異不顯著；欠水年和豐水年免耕條件下，全膜覆土穴播（FHS）低于膜際條播（FM），但差異不顯著。

同年型不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著。下同

2.1.2 對各生育階段土壤水分消耗的影響 不同降水年型，休閑期深松（SS）處理較免耕（NT）播種—拔節(jié)階段耗水量所占比例顯著降低；拔節(jié)—開花階段耗水量及其所占比例顯著增加；開花—成熟階段耗水量顯著增加，耗水量所占比例也提高。覆蓋播種較常規(guī)條播（DS），播種—拔節(jié)階段耗水量及其所占比例降低，拔節(jié)—開花和開花—成熟兩階段耗水量及其所占的比例顯著增加。

豐水年深松條件下，全膜覆土穴播（FSH）拔節(jié)—開花和開花—成熟兩階段耗水量均顯著高于膜際條播（FM），耗水比例也高于膜際條播（FM）；欠水年和豐水年免耕（NT）條件下，全膜覆土穴播（FSH）播種—拔節(jié)階段耗水比例顯著高于膜際條播（FM），拔節(jié)—開花階段耗水量及其所占比例均低于膜際條播（FM），且耗水量差異性顯著，開花—成熟階段耗水量及其所占比例均低于膜際條播（FM）（表3）。

表3 休閑期深松和覆蓋播種對旱地小麥各生育階段耗水量及其所占比例的影響

STJ：播種—拔節(jié)；JTA：拔節(jié)—開花；ATM：開花—成熟。表中同列不同小寫字母在0.05水平差異顯著。下同

STJ: Sowing stage to jointing stage; JTA: Jointing stage to anthesis; ATM: Anthesis to mature. Table with the same small letter within a column are not significantly different at the 0.05 level. The same as below

2.2 休閑期深松和覆蓋播種對植株氮素利用的影響

2.2.1 對各生育階段植株氮素吸收量的影響 不同降水年型，休閑期深松（SS）較免耕（NT）各生育階段吸氮量顯著增加，拔節(jié)—開花階段吸氮量所占比例提高；覆蓋播種較常規(guī)條播（DS），各生育階段吸氮量增加，拔節(jié)—開花階段吸氮量所占比例提高。

豐水年深松條件下，全膜覆土穴播（FSH）各生育階段吸氮量均高于膜際條播（FM），且拔節(jié)—開花階段兩覆蓋處理間達顯著；欠水年和豐水年免耕條件下，全膜覆土穴播（FSH）各生育階段吸氮量均低于膜際條播（FM），且拔節(jié)—開花階段兩覆蓋處理間差異均顯著，拔節(jié)—開花階段吸氮量所占比例也低于膜際條播（FM）（表4）。

2.2.2 對植株花前氮素運轉和花后氮素積累的影響 不同降水年型，休閑期深松（SS）較免耕（NT）花前各器官氮素運轉量、花后氮素積累量均顯著增加；花前各器官氮素運轉量對籽粒的貢獻率提高，穎殼+穗軸差異性顯著，而花后氮素積累量對籽粒的貢獻率顯著降低。覆蓋播種較常規(guī)條播（DS）花前各器官的氮素運轉量顯著增加，花后氮素積累量也增加，且深松條件下差異達顯著水平；花前葉片對籽粒的貢獻率提高，且豐水年差異性顯著，穎殼+穗軸氮素運轉量對籽粒的貢獻率顯著提高，而花后氮素積累量對籽粒的貢獻率均顯著降低。

豐水年深松條件下，全膜覆土穴播（FSH）較膜際條播（FM），花前各器官氮素運轉量顯著提高，花后氮素積累量提高，葉片和穎殼+穗軸花前氮素運轉量對籽粒的貢獻率提高，且葉片達顯著水平，而花后氮素積累量對籽粒的貢獻率顯著降低；欠水年和豐水年免耕條件下，全膜覆土穴播（FSH）較膜際條播（FM），花前各器官氮素運轉量顯著降低，花后氮素積累量下降，花前各器官氮素運轉量對籽粒的貢獻率降低，且莖稈+葉鞘達顯著水平，而花后氮素積累量對籽粒的貢獻率顯著提高（表5）。

表4 休閑期深松和覆蓋播種旱地小麥對各生育階段吸氮量及其比例的影響

2.3 各生育階段土壤水分消耗與植株氮素利用的關系

由表6可見，豐水年，播種—拔節(jié)階段花前各器官的氮素運轉量與0—120、260—300 cm各土層耗水量，花后氮素積累與0—100、260—300 cm各土層耗水量呈顯著或極顯著相關關系；拔節(jié)—開花階段花前各器官氮素運轉量與120—300 cm各土層耗水量，花后氮素積累量與140—280 cm各土層耗水量呈顯著或極顯著相關關系；開花—成熟階段各器官氮素運轉量和花后氮素積累量與180—300 cm各土層耗水量呈顯著或極顯著正相關。欠水年，播種—拔節(jié)階段花前各器官氮素運轉量與0—100、220—280 cm各土層耗水量，花后氮素積累量與0—120、200—240 cm各土層耗水量呈顯著或極顯著相關關系；拔節(jié)—播種階段花前各器官氮素運轉量與120—240 cm各土層耗水量，花后氮素積累量與100—240 cm各土層耗水量呈顯著或極顯著相關關系；開花—成熟階段花前各器官氮素運轉量和花后氮素積累量與120—300 cm各土層耗水量顯著或極顯著相關?？梢?，小麥植株花前氮素積累量和花后氮素運轉量在生育前期與上層土壤水分變化關系密切（豐水年為0—120 cm，欠水年為0—100 cm）；在生育中期與中下層土壤水分變化關系密切（豐水年為120—300 cm，欠水年為120—240 cm）；在生育后期則與深層土壤水分變化關系密切（豐水年為180—300 cm，欠水年為120—300 cm）。

表5 休閑期深松和覆蓋播種對旱地小麥植株開花前各器官氮素運轉和開花后氮素積累的影響

PANT：花前各器官運轉量Pre-anthesis accumulated nitrogen translocation amount from vegetative organs to grains after anthesis；NAAA：花后積累Nitrogen accumulation amount after anthesis；TA：轉運量Translation amount； CP：貢獻率Contribution proportion

2.4 休閑期深松和覆蓋播種對產(chǎn)量和效率的影響

休閑期深松（SS）較免耕（NT）產(chǎn)量顯著提高，3年度分別達16%—31%、21%—30%、16%—26%（表7）。覆蓋播種較常規(guī)條播（DS）產(chǎn)量顯著增加，3年度分別達17%—28%、13%—17%、18%—27%。深松條件下，豐水年全膜覆土穴播（FSH）產(chǎn)量顯著高于膜際條播（FM），達12%，欠水年膜際條播（FM）顯著高于全膜覆土穴播（FSH），達14%。

休閑期深松（SS）較免耕（NT），水分利用效率、氮素吸收效率和氮素生產(chǎn)效率顯著提高；氮素收獲指數(shù)提高，但不顯著。覆蓋播種較常規(guī)條播（DS）水分利用效率、氮素吸收效率和氮素生產(chǎn)效率顯著提高；氮素收獲指數(shù)提高，但未達到顯著水平；氮素利用效率欠水年深松條件下降低，但不顯著。豐水年深松條件，全膜覆土穴播（FSH）水分利用效率、氮素吸收效率、氮素收獲指數(shù)、氮素利用效率、氮素生產(chǎn)效率均高于膜際條播（FM），且兩覆蓋處理間氮素吸收效率和氮素生產(chǎn)效率達顯著水平；欠水年和豐水年免耕條件下，全膜覆土穴播（FSH）水分利用效率、氮素吸收效率、氮素收獲指數(shù)、氮素生產(chǎn)效率均低于膜際條播（FM），氮素吸收效率兩覆蓋處理間差異顯著，欠水年深松條件下氮素生產(chǎn)效率差異也顯著。

2.5 休閑期深松和覆蓋播種對經(jīng)濟效益的影響

休閑期深松和覆蓋播種經(jīng)濟效益最高（表8）。2011—2012年度，休閑期深松下全膜覆土穴播純收益較免耕下常規(guī)條播增加38%；2012—2013、2015—2016年度，休閑期深松下膜際條播的純收益較免耕下常規(guī)條播分別增加33%和32%，且均以免耕條件下全膜覆土穴播純收益最低。

表6 各生育階段0—3 m土壤耗水量與開花前各器官氮素運轉量及開花后氮素積累量的相關系數(shù)

*，<0.05水平顯著；**，<0.01水平顯著 *, significant at<0.05; **, significant at<0.01

表7 休閑期深松和覆蓋播種對產(chǎn)量和效率的影響

WUE：水分利用效率water use efficiency；NUP：氮素吸收效率nitrogen uptake efficiency；NHI：氮素收獲指數(shù)nitrogen harvest index；NUE：氮素利用效率nitrogen use efficiency；NPE：氮素生產(chǎn)效率nitrogen productive efficiency

表8 旱地小麥休閑期深松和覆蓋播種種植效益

收入為小麥產(chǎn)量收入，市場價格為2.4元/kg；各處理下列投入均相同，其中種子428元/hm2，氮肥240元/hm2，磷肥300元/hm2，鉀肥375元/hm2，除草殺蟲劑750元/hm2

The income was from benefit of wheat product at the price of 2.4 yuan/kg, seed: 428 yuan/hm2, nitrogenous fertilizer: 240 yuan/hm2, phosphate fertilizer: 300 yuan/hm2, potash fertilizer: 375 yuan/hm2,herbicide and insecticide: 750 yuan/hm2

3 討論

3.1 深松和覆蓋播種對麥田水分消耗、植株氮素利用及產(chǎn)量的影響

旱地小麥產(chǎn)量受降水年型影響有較大波動，2011—2012年為豐水年（降雨量662 mm），2012—2013年（降雨量356 mm）、2015—2016年（降雨量387 mm）為欠水年，產(chǎn)量依次為5 553、3 009和3 886 kg·hm-2。

休閑期深松可以改善麥田土壤結構，一方面高效地減少地表徑流和無效蒸發(fā)，調節(jié)耗水進程，可以為小麥幼苗生長提供良好的環(huán)境，尤其是滿足小麥對中期和后期關鍵生育時期的水分需求，增加有效水分的利用，最終提高水分利用效率[3,5]；另一方面通過改善土壤環(huán)境，進而影響作物對養(yǎng)分的吸收，休閑期深松促進開花前各器官中積累的氮素向籽粒運轉，促進花后氮素積累，增產(chǎn)效果顯著[24]。此外，生育期覆蓋播種技術也可以改變作物生長發(fā)育過程中的耗水模式，采用覆蓋播種在生育前期減少了土壤無效蒸發(fā)，后期增強了植株的蒸騰作用，使有效的水分更多用于植株氮素的積累，這樣有效調節(jié)農田小氣候，有明顯增產(chǎn)效果[25-26]。

本研究結果表明，極端年型下，小麥生育進程耗水規(guī)律基本一致，休閑期深松和覆蓋播種降低小麥播種—拔節(jié)階段耗水比例，顯著增加拔節(jié)—開花和開花—成熟兩階段耗水量及其所占的比例，最終增加生育后期總耗水量?？赡苁且驗樾蓍e期深松改善土壤狀況，促使小麥根系橫、縱向生長，調節(jié)各生育階段耗水，改善旱地小麥中后期水分利用情況，滿足生長需求；同時生育期覆蓋對土壤水分具有很強的的調控作用，加大了“土壤熱梯度”的差異，使水分上移總量有增加，在膜下進行“小循環(huán)”的利用模式，這樣的提墑效應主要發(fā)生在水分的臨界期，調用了深層范圍內的土壤水分，最終實現(xiàn)增產(chǎn)增效[27-29]。

本研究結果也表明，休閑期深松和覆蓋播種增加各生育階段植株吸氮量，提高了拔節(jié)—開花階段吸氮量所占比例；增加花前各器官氮素運轉量和花后氮素積累量，提高了花前各器官氮素運轉量對籽粒的貢獻率；最終顯著提高產(chǎn)量、水分利用效率、氮素吸收效率和氮素生產(chǎn)效率?？梢姡蓍e期深松和覆蓋播種在影響旱地水分的條件下，促進植株氮素的吸收和運轉，尤其滿足中后期水分需求，從而保證該階段的氮素吸收和運轉，對小麥穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)有重要意義。此外，本試驗2012—2013年降雨量相比其他兩年份低，產(chǎn)量也表現(xiàn)最差，盡管土壤有機質含量略強于其他兩年份，但水分與養(yǎng)分關系密切，在降雨量較少的背景下，并沒有發(fā)揮出土壤養(yǎng)分高的優(yōu)勢，故產(chǎn)量仍低于其他兩年份。

3.2 全膜覆土穴播和膜際條播增產(chǎn)、增效差異

喬安福等[30]研究表明，地膜覆蓋后的小麥干物質、各營養(yǎng)器官干物質轉移率和對籽粒的貢獻率均高于常規(guī)栽培。在甘肅地區(qū)，全膜覆土穴播種植方式不僅利于小麥碳水化合物的合成，增加了小麥干物質積累量，且增加了花前各器官對籽粒的貢獻率[31]，對氮效率的影響因底墑而異，高底墑條件下，氮效率會明顯提高[28,32]。而岳維云等[33]在山西地區(qū)試驗研究表明，膜際條播方式地上部干物質積累和同化略高于全膜覆土穴播處理。張勉等[34]研究也表明，膜際條播在缺水條件下對產(chǎn)量調控較大。

本研究結果表明，豐水年休閑期深松條件下，全膜覆土穴播，增產(chǎn)增效明顯與膜際條播相比，顯著增加拔節(jié)—開花和開花—成熟兩階段耗水量，提高耗水比例，最終增加生育期總耗水量；同時，增加各生育階段吸氮量，顯著增加花前各器官氮素運轉量和花后氮素積累量，提高葉片和穎殼+穗軸花前氮素運轉量對籽粒的貢獻率，尤其是葉片差異性顯著；產(chǎn)量顯著提高12%，提高水分利用效率、氮素吸收效率、氮素收獲指數(shù)、氮素利用效率、氮素生產(chǎn)效率。由于全膜覆土穴播采用全膜地面覆蓋，直至收獲后（次年6月上旬）回收地膜。生長前期土壤增溫效果顯著；生長中期，小麥地上部分生長最發(fā)達，遮蔭效應顯著導致增溫作用減弱；而后期葉片逐漸衰老死亡，地面覆蓋度整體降低，增溫效果又趨增強，導致整個生育期增溫時間長且效果明顯，生育期總耗水量過大[35]。但本試驗豐水年深松條件下，水分虧缺不是首要限制因素，生育期充足的水分供應能夠在生長后期促使中下部的根系發(fā)揮作用，避免了耗水量過大的弊端，保障了干物質的生產(chǎn)，最終提高產(chǎn)量增加收益；結果還表明，葉片和穎殼+穗軸花前氮素運轉量對籽粒的貢獻率提高，這與薛玲珠等[18]研究結果一致。

欠水年和豐水年免耕條件下，膜際條播較全膜覆土穴播顯著降低播種—拔節(jié)階段耗水比例，增加拔節(jié)—開花和開花—成熟兩階段耗水量及其所占比例；增加各生育階段吸氮量，尤其顯著增加拔節(jié)—開花階段，且提高該階段吸氮量所占比例；顯著增加花前各器官氮素運轉量，也增加花后氮素積累量，提高花前各器官氮素運轉量對籽粒的貢獻率，且莖稈+葉鞘達顯著水平。欠水年深松條件下，膜際條播較全膜覆土穴播產(chǎn)量顯著提高14%，水分利用效率、氮素吸收效率、氮素收獲指數(shù)、氮素生產(chǎn)效率提高，且氮素吸收效率和氮素生產(chǎn)效率差異顯著。本試驗欠水年和豐水年免耕條件下，可能由于水分成為了限制高產(chǎn)高效的主要因子，膜際條播采用地膜兩側覆土，壟溝膜側種植兩行小麥，地膜回收時間于小麥收獲前的5月中旬，這樣的半封閉性膜側條播較全封閉性的全膜覆土穴播土壤水分利用情況更好，盡管水分條件較差，也能保證小麥生育前期的生長，形成高用水群體，有利于光合產(chǎn)物的形成，同時中后期對深層土壤水分的利用增強了花后氮素積累，促進光合產(chǎn)物向籽粒的運轉，最終達到高產(chǎn)并增加收益，與本團隊[36-37]研究結果一致。此外，本試驗表明莖稈+葉鞘器官對籽粒的貢獻最大，與張勉等[34]對膜際條播研究結果一致。

3.3 旱地麥田水分消耗與植株氮素利用的關系

水分可以影響小麥的產(chǎn)量和品質，主要是因為水分和氮素的耦合效應，所以水分條件是決定植株氮素吸收利用的主要因子[38]。研究表明，拔節(jié)期至成熟期適宜的土壤含水量促進開花后生物量的積累及其向籽粒的運轉，因此，在小麥生產(chǎn)中采取適宜的栽培措施使根系深扎，有利于小麥在生育中后期對深層土壤貯水充分利用，促進籽粒形成[29]。

本研究結果表明，開花前各器官氮素運轉量和開花后氮素積累量在生育前期與上層土壤水分變化關系密切，在生育中期與中下層土壤水分變化關系密切，在生育后期與深層土壤水分變化關系密切?？梢?，植株氮素吸收利用主要受到整個生育時期水分的影響，各生育階段由不同土層的水分供應小麥生長發(fā)育，最終影響干物質生產(chǎn)，保證產(chǎn)量。但也有研究表明，作物生育中期和后期水分狀況對植株氮素吸收利用影響較大[39]，與本研究結果不同，具體原因可能還需進一步研究總結驗證。

同時，本研究結果表明，3年度成熟期土壤蓄水量均值分別為359、324、344 mm，各處理間無顯著差異，且各處理間周年耗水量也無顯著差異，表明休閑度深松和覆蓋播種關鍵在于調節(jié)耗水過程實現(xiàn)高耗水，滿足小麥生長需求，并不會破壞土壤墑情影響下茬作物生長，與陳夢楠等[27]在覆膜對水分利用方面的研究結果一致。

4 結論

旱作麥田各生育階段土壤水分變化與植株氮素吸收利用關系密切，0—100 cm土層的土壤水分變化影響小麥生育前期植株氮素吸收利用；豐水年120—300 cm和180—300 cm土層土壤的水分變化分別影響小麥生育中期和后期植株氮素的吸收和利用；欠水年120—240 cm和120—300 cm土層土壤水分變化分別影響生育中期和生育后期氮素的吸收和利用。休閑期深松和覆蓋播種影響土壤水分變化，從而影響氮素的吸收利用，尤其是拔節(jié)—開花階段吸氮量及其比例，最終影響產(chǎn)量和水、氮效率。休閑期深松蓄水前提下，豐水年宜采用全膜覆土穴播，欠水年宜采用膜際條播。

[1] 賀立恒, 高志強, 孫敏, 李青. 旱地小麥休閑期不同耕作措施對土壤水分蓄納利用與產(chǎn)量形成的影響. 中國農學通報, 2012, 28(15): 106-111.

HE L H, GAO Z Q, SUN M, LI Q.Effect of ploughing in leisure period on yield and soil water use efficiency of winter wheat in dryland.,2012, 28(15): 106-111. (in Chinese)

[2] 張永麗, 于振文. 灌水量對小麥氮素吸收、分配、利用及產(chǎn)量與品質的影響. 作物學報, 2008, 34(5): 870-878.

ZHANG Y L, YU Z W. Effects of irrigation amount on nitrogen uptake, distribution, use, and grain yield and quality in wheat., 2008, 34(5): 870-878. (in Chinese)

[3] 王紅光, 于振文, 張永麗, 石玉, 王東. 耕作方式對旱地小麥耗水特性和干物質積累的影響. 作物學報, 2012, 38(4): 675-682.

WANG H G, YU Z W, ZHANG Y L, SHI Y, WANG D. Effects of tillage regimes on water consumption and dry matter accumulation in dryland wheat., 2012, 38(4): 675-682. (in Chinese)

[4] 趙亞麗, 薛志偉, 郭海斌, 穆心愿, 李潮海. 耕作方式與秸稈還田對冬小麥-夏玉米耗水特性和水分利用效率的影響. 中國農業(yè)科學, 2014, 47(17): 3359-3371.

ZHAO Y L, XUE Z W, GUO H B, MU X Y, LI C H. Effects of tillage and straw returning on water consumption characteristics and water use efficiency in the winter wheat and summer maize rotation system., 2014, 47(17): 3359-3371. (in Chinese)

[5] 侯賢清, 王維, 韓清芳, 賈志寬, 嚴波, 李永平, 蘇秦. 夏閑期輪耕對小麥田土壤水分及產(chǎn)量的影響. 應用生態(tài)學報, 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)

[6] 侯賢清, 李榮, 韓清芳, 王維, 賈志寬. 夏閑期不同耕作模式對土壤蓄水保墑效果及作物水分利用效率的影響. 農業(yè)工程學報, 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)

[7] 王育紅, 姚宇卿, 呂軍杰, 黃江濤, 張潔. 豫西旱坡地高留茬深松對冬小麥生態(tài)效應的研究. 中國生態(tài)農業(yè)學報, 2004, 12(4): 146-148.

WANG Y H, YAO Y Q, Lü J J, HUANG J T, ZHANG J. Ecological effect of subsoiling high stubble on the winter wheat in sloping land of western Henan., 2004, 12(4): 146-148. (in Chinese)

[8] 王俊, 李鳳民, 宋秋華, 李世清. 地膜覆蓋對土壤水溫和春小麥產(chǎn)量形成的影響. 應用生態(tài)學報, 2003, 14(2): 205-210.

WANG J, LI F M, SONG Q H, LI S Q. Effects of plastic film mulching on soil temperature and moisture and on yield formation of spring wheat., 2003, 14(2): 205-210. (in Chinese)

[9] 柴守璽, 楊長剛, 張淑芳, 陳恒洪, 常磊. 不同覆膜方式對旱地冬小麥土壤水分和產(chǎn)量的影響. 作物學報, 2015, 41(5): 787-796.

CHAI S X, YANG C G, ZHANG S F, CHEN H H, CHANG L. Effects of plastic mulching modes on soil moisture and grain yield in dryland winter wheat., 2015, 41(5): 787-796. (in Chinese)

[10] 牛一川, 安建平, 楊秀蘭, 張慧敏, 皇甫滿喜, 姚天明. 不同播種方式對冬小麥主要農藝性狀及籽粒干物質積累的影響. 麥類作物學報, 2003, 23(2): 72-76.

NIU Y C, AN J P, YANG X L, ZHANG H M, HUANFU M X, YAO T M. Effect of different planting ways on accumulation of dry matter in grain and main agronomic characters of winter wheat., 2003, 23(2): 72-76. (in Chinese)

[11] 馬愛平, 靖華, 亢秀麗, 王裕智, 王會榮. 黃土丘陵區(qū)旱地小麥膜側條播種植模式增產(chǎn)效應試驗與示范. 農學學報, 2014, 4(10): 91-94.

MA A P, JIANG H, KANG X L, WANG Y Z, WANG H R. Study on yield-increasing effect tests and demonstrations of film-side drilling planting models in arid land wheat in loess hilly region., 2014, 4(10): 91-94. (in Chinese)

[12] 李鳳民, 鄢珣, 王俊, 李世清, 王同朝. 地膜覆蓋導致春小麥產(chǎn)量下降的機理. 中國農業(yè)科學, 2001, 34(3): 330-333.

LI F M, YAN X, WANG J, LI S Q, WANG T C. The mechanism of yield decrease of spring wheat resulted from plastic film mulching., 2001, 34(3): 330-333. (in Chinese)

[13] 陳輝林, 田霄鴻, 王曉峰, 曹玉賢, 吳玉紅, 王朝輝. 不同栽培模式對渭北旱塬區(qū)冬小麥生長期間土壤水分、溫度及產(chǎn)量的影響. 生態(tài)學報, 2010, 30(9): 2424–2433.

CHEN H L, TIAN X H, WANG X F, CAO Y X, WU Y H, WANG Z H. Effects of different cultivation models on soil water, soil temperature and yield during the winter wheat growth in the weibei highland., 2010, 30(9): 2424-2433. (in Chinese)

[14] 祁有玲, 張富倉, 李開峰. 水分虧缺和施氮對冬小麥生長及氮素吸收的影響. 應用生態(tài)學報, 2009, 20(10): 2399-2405.

QI Y L, ZHANG F C, LI K F. Effects of water deficit and nitrogen fertilization on winter wheat growth and nitrogen uptake., 2009, 20 (10): 2399-2405. (in Chinese)

[15] 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): 10585-10594.

[16] YANG J C, ZHANG J H, HUANG Z L. Remobilization of carbon reserves is improved by controlled soil—drying during grainfilling of wheat.2000, 40(6): 1645-1655.

[17] 任愛霞, 孫敏, 趙維峰, 鄧聯(lián)峰, 鄧妍, 高志強. 夏閑期耕作對旱地小麥土壤水分及植株氮素吸收、運轉特性的影響. 應用生態(tài)學報, 2013, 24(12): 3471-3478.

REN A X, SUN M, ZHAO W F, DENG L F, DENG Y, GAO Z Q. Effects of tillage in fallow period on soil water and nitrogen absorption and translocation by wheat plant., 2013, 24(12): 3471-3478. (in Chinese)

[18] 薛玲珠, 孫敏, 高志強, 王培如, 任愛霞, 雷妙妙, 楊珍平. 深松蓄水增量播種對旱地小麥植株氮素吸收利用、產(chǎn)量及蛋白質含量的影響. 中國農業(yè)科學, 2017, 50(13): 2451-2462.

XUE L Z, SUN M, GAO Z Q, WANG P R, REN A X, LEI M M, YANG Z P. Effects of incremental seeding rate under sub-soiling during the fallow period on nitrogen absorption and utilization, yield and grain protein content in dryland wheat., 2017, 50(13): 2451-2462. (in Chinese)

[19] 陶林威, 馬洪, 葛芬莉. 陜西省降水特性分析. 陜西氣象, 2000(5): 6-9.

TAO L W, MA H, GE F L. Analysis on the characteristics of precipitation in Shaanxi.2000(5): 6-9. (in Chinese)

[20] 趙俊曄, 于振文. 高產(chǎn)條件下施氮量對冬小麥氮素吸收分配利用的影響. 作物學報, 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)

[21] HE J, KUHM N J, ZHANG X M, Effects of 10 years of conservation tillage on soil properties and productivity in the farming-pastoral ecotone of Inner Mongolia, China., 2009, 25(2): 201-209.

[22] HUANG Y L, CHEN L D, FU B J. The wheat yields and water-use efficiency in the Loess Plateau: straw mulch and irrigation effects., 2005, 72(3): 209-222.

[23] PRZULJ N, MOMCILOVIC V. Dry matter and nitrogen accumulation and use in spring barley., 2003, 49(1): 36-47.

[24] 黃明, 王朝輝, 羅來超, 王森, 包明, 何剛, 曹寒冰, 刁超朋, 李莎莎. 膜側施肥對旱地小麥產(chǎn)量、籽粒蛋白質含量和水分利用效率的影響. 作物學報, 2017, 43(6): 899-911.

HUANG M, WANG Z H, LUO L C, WANG S, BAO M, HE G, CAO H B, DIAO C P, LI S S. Effects of ridge mulching with side-dressing on grain yield, protein content and water use efficiency in dryland wheat.2017, 43 (6): 899-911. (in Chinese)

[25] 李儒, 崔榮美, 賈志寬, 韓清芳, 路文濤, 侯賢清. 不同溝壟覆蓋方式對冬小麥土壤水分及水分利用效率的影響. 中國農業(yè)科學, 2011, 44(16): 3312-3322.

LI R, CUI R M, JIA Z K, HAN Q F, LU W T, HOU X Q. Effects of different furrow-ridge mulching ways on soil moisture and water use efficiency of winter wheat., 2011, 44(16): 3312-3322. (in Chinese)

[26] 王紅麗, 張緒成, 宋尚有, 馬一凡, 于顯楓, 柳燕蘭. 旱地全膜雙壟溝播玉米的土壤水熱效應及其對產(chǎn)量的影響. 應用生態(tài)學報, 2011, 22(10): 2609-2614.

Wang H L, Zhang X C, Song S Y, Ma Y F, Yu X F, Liu Y L. Effects of whole field-surface plastic mulching and planting in furrow on soil temperature, soil moisture, and corn yield in arid area of Gansu province, Northwest China., 2011, 22(10): 2609-2614. (in Chinese)

[27] 陳夢楠, 孫敏, 高志強, 任愛霞, 楊珍平, 郝興宇. 旱地麥田休閑期覆蓋對土壤水分積耗的影響及與產(chǎn)量的關系. 中國農業(yè)科學, 2016, 49(13): 2572-2582.

CHEN M N, SUN M, GAO Z Q, REN A X, YANG Z P, HAO X Y. Effects of mulching during fallow period on soil water storage and consumption and its relationship with wheat yield of dryland., 2016, 49(13): 2572-2582. (in Chinese)

[28] 陳曉遠, 羅遠培. 土壤水分變動對冬小麥干物質分配及產(chǎn)量的影響. 中國農業(yè)大學學報, 2001, 6(1): 96-103.

CHEN X Y, LUO Y P. Effect of fluctuated soil water condition on dry matter allocation and grain yield in winter wheat., 2001, 6(1): 96-103. (in Chinese)

[29] 鄭成巖, 于振文, 馬興華, 王西芝, 白洪立. 高產(chǎn)小麥耗水特性及干物質的積累與分配. 作物學報, 2008, 34(8): 1450-1458.

ZHENG C Y, YU Z W, MA X H, WANG X Z, BAI H L. Water consumption characteristic and dry matter accumulation and distribution in high-yielding wheat., 2008, 34(8): 1450-1458. (in Chinese)

[30] 喬安福, 王熙琛, 林懷玉, 趙利華, 喬淑芹. 地膜覆蓋對小麥干物質變化及產(chǎn)量構成的影響. 萊陽農學院學報, 2002, 19(1): 34-36.

QIAO A F, WANG X C, LIN H Y, ZHAO L H, QIAO S Q. The influence of field covering on dry matter changes and yield component., 2002, 19(1): 34-36. (in Chinese)

[31] 張平良, 郭天文, 侯慧芝, 呂軍峰. 全膜覆土穴播及施肥對旱地春小麥養(yǎng)分、干物質積累及土壤水分變化的影響. 西北農業(yè)學報, 2014, 23(5): 65-69.

ZHANG P L, GUO T W, HOU H Z, Lü J F. Effect of all film casing mode bunch and fertilization on nutrients and dry matter accumulation of spring wheat and changes of soil moisture in the semi-arid area., 2014, 23(5): 65-69. (in Chinese)

[32] 李世清, 李鳳民, 宋秋華, 王俊. 半干旱地區(qū)地膜覆蓋對作物產(chǎn)量和氮效率的影響. 應用生態(tài)學報, 2001, 12(2): 205-209.

LI S Q, LI F M, SONG Q H, WANG J. Effect of plastic film mulching on crop yield and nitrogen efficiency in semiarid areas., 2001, 12(2): 205-209. (in Chinese)

[33] 岳維云, 宋建榮, 趙尚文, 張耀輝, 周喜旺, 南海, 王娜. 不同覆膜方式對地溫及冬小麥地上干物質累積規(guī)律的影響. 干旱地區(qū)農業(yè)研究, 2014, 32(4): 133-139.

YUE W Y, SONG J R, ZHAO S W, ZHANG Y H, ZHOU X W, NAN H, WANG N. Influence of film mulching on soil temperature and dry matter accumulation of winter wheat., 2014, 32(4): 133-139. (in Chinese)

[34] 張勉, 孫敏, 高志強, 任愛霞, 尹美強, 楊珍平, 郝興宇. 年際間周年覆蓋保水對旱地小麥植株氮素利用的調控研究. 水土保持學報, 2017, 31(2): 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 effect of interannual mulching on nitrogen utilization of dryland wheat in different precipitation years., 2017, 31(2): 253-261. (in Chinese)

[35] 侯慧芝, 呂軍峰, 郭天文, 張國平, 張平良, 張緒成. 西北黃土高原半干旱區(qū)全膜覆土穴播對土壤水熱環(huán)境和小麥產(chǎn)量的影響. 生態(tài)學報, 2014, 34(19): 5503-5513.

HOU H Z, Lü J F, GUO T W, ZHANG G P, ZHANG P L, ZHANG X C. Effects of whole field soil-plastic mulching on soil thermal- moisture status and wheat yield in semiarid region on Northwest Loess Plateau., 2014, 34 (19): 5503-5513. (in Chinese)

[36] 趙紅梅, 楊艷君, 李洪燕, 張謹華, 高志強. 不同保墑耕作與播種方式對旱地小麥農藝性狀及產(chǎn)量的影響. 灌溉排水學報, 2016, 35(8): 74-79.

ZHAO H M, YANG Y J, LI H Y, ZHANG J H, GAO Z Q. Effect of different tillage conserving soil moisture and sowing methods on agronomic traits and yield of dryland wheat.2016, 35(8): 74-79.

[37] 高艷梅, 孫敏, 高志強, 崔凱, 趙紅梅, 楊珍平, 郝興宇. 不同降水年型旱地小麥覆蓋對產(chǎn)量及水分利用效率的影響. 中國農業(yè)科學, 2015, 48(18): 3589-3599.

GAO Y M, SUN M, GAO Z Q, CUI K, ZHAO H M, YANG Z P, HAO X Y. Effects of mulching on grain yield and water use efficiency of dryland wheat in different rainfall years., 2015, 48(18): 3589-3599. (in Chinese)

[38] BAUMHARDT R L, JONES O R. Residue management and tillage effects on soil-water storage and grain yield of dryland wheat and sorghum for a clay loam in Texas., 2002, 68(2): 71-82.

[39] 范仲卿, 趙廣才, 田奇卓, 常旭虹, 王德梅, 楊玉雙, 亓振. 拔節(jié)至開花期控水對冬小麥氮素吸收運轉的影響. 核農學報, 2014, 28(8): 1478-1483.

FAN Z Q, ZHAO G C, TIAN Q Z, CHANG X H, WANG D M, YANG Y S, QI Z. Effect of soil moisture control during jointing to anthesis on the absorption and translocation of nitrogen in winter wheat., 2014, 28(8): 1478-1483. (in Chinese)

（責任編輯 楊鑫浩）

A Study on the Relationship Between Water Consumption and Nitrogen Absorption, Utilizationunder Sub-Soiling During the Fallow Period Plus Mulched-Sowing in Humid and Dry Years of Dryland Wheat

LI NianNian, SUN Min, GAO ZhiQiang, ZHANG Juan, ZHANG HuiYu, LIANG YanFei, YANG QingShan, YANG ZhenPing, Deng Yan

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

【Objective】The objective of these experiments was to clarify the relationship among soil water variety, nitrogen utilization and yield, and to explore emergency measures of tillage and mulched-sowing technique. 【Method】Field experiments were carried out from 2011 to 2016 in Wenxi, Shanxi province, with sub-soiling (SS) or no-tillage (NT) as the main plots and three sowing methods (film-mulched soil hole sowing, FSH; film-mulched sowing, FM; drill sowing, DS) as the subplots, classification of annual type according to precipitation, in order to assess the effects of mulched-sowing under sub-soiling on relationship with water consumed and accumulation absorption and utilization in dry wheat.【Result】Under difference precipitation, the water consumption amount and its ratio was declined from sowing stage to jointing stage, but the water consumption amount and its ratio from jointing stage to mature wasincreased, thus water consumption during growth period was increased under sub-soiling and mulched-sowing; nitrogen accumulation at every growth stage also was increased, especially ratio of nitrogen accumulation fromjointing stage to anthesis; pre-anthesis nitrogen translocation amount in various organs and contribution of translocation to grain was increased; grain yield was improved significantly by 16%-30% under sub-soiling and 13%-28% under mulched-sowing, water use efficiency was improved, and nitrogen uptake efficiency and nitrogen productive efficiency was improved significantly. Difference annual precipitation and sub-soiling affected water consumption, nitrogen absorption, utilization, grain yield, water use efficiency, and nitrogen use efficiency of FHS and FM. In humid year under SS, water consumption during growth was increased, nitrogen accumulation from jointing stage to anthesis stage and contribution of leaf nitrogen translocation to grain was increased significantly, and grain yield, nitrogen uptake efficiency and nitrogen productive efficiency was increased significantly under FSH, compared with FM. However, in dry year and humid under no sub-soiling, water consumption during growth was no significantly between FSH and FM, pre-anthesis nitrogen translocation amount in various organs, contribution of stem+sheath nitrogen translocation to grain, and nitrogen accumulation amount after anthesis, finally grain yield were increased, and nitrogen uptake efficiency was increased significantly improved under FM compared with FSH. In addition, in humid year, pre-anthesis nitrogen translocation amount in various organs and nitrogen accumulation amount after anthesis was more significantly correlated with 0-120 cm water consumption from sowing stage to jointing stage, 120-300 cm water consumption at jointing stage to anthesis, 180-300 cm water consumption at anthesis to mature; in dry year, pre-anthesis nitrogen translocation amount in various organs and nitrogen accumulation amount after anthesis was more significantly correlated with 0-100 cm water consumption at sowing stage to jointing stage, 120-240 cm water consumption at jointing stage to anthesis, and 120-300 cm water consumption at anthesis to mature.【Conclusion】In conclusion, sub-soiling during the fallow period, mulched-sowing was not only increased water consumption, but also beneficial to nitrogen accumulation during growth period, ultimately significant improved yield, water use efficiency, and nitrogen use efficiency. Film-mulched soil hole sowing in humid year and film-mulched sowing in dry year increased yield and efficiency of dryland wheat under sub-soiling during the fallow period.

dryland wheat; sub-soiling during the fallow period; mulched-sowing; water consumption; nitrogen utilization; yield

10.3864/j.issn.0578-1752.2018.18.003

2018-06-22；

2018-08-06

國家現(xiàn)代農業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系建設專項（CARS-03-01-24）、作物生態(tài)與旱作栽培生理山西省重點實驗室項目（201705D111007）、小麥旱作栽培山西省重點創(chuàng)新團隊項目（201605D131041）、黃土高原特色作物優(yōu)質高效生產(chǎn)山西省協(xié)同創(chuàng)新中心項目（J241643D30）、國家自然科學基金（31771727）、山西省回國留學人員重點科研資助項目（2015-重點4）、三晉學者支持計劃專項經(jīng)費資助項目（J24174400）、山西省回國留學人員科研資助項目（2017-068）、晉中市科技計劃（Y172007-2）

李念念，Tel：0354-6287187；E-mail：15235470341@163.com。通信作者孫敏，Tel：0354-6286956；E-mail：sm_sunmin@126.com