邢 軍，孫 敏，高志強(qiáng)，雷妙妙，薛玲珠，任愛霞

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

干旱缺水且主要降雨季節(jié)與小麥生長需水時(shí)期發(fā)生錯(cuò)位是旱地小麥產(chǎn)量提高的限定因素。合理的耕作措施有利于創(chuàng)造良好的耕層結(jié)構(gòu)，改善土壤質(zhì)量條件，促進(jìn)土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化與循環(huán)，土壤蓄水滲透性能增強(qiáng)，產(chǎn)量提高[1-3]。褚鵬飛等[4-7]研究表明，深松后利于土質(zhì)變松，耕層增厚，土壤接納雨水能力提高，產(chǎn)量增加。WANG等[8]、侯賢清等[9]研究表明，休閑期深翻較傳統(tǒng)耕作地表徑流減少，土壤滲水速度加快，有利于積蓄更多的自然降水，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增效。劉爽等[10]研究表明，休閑期深松和免耕土壤含水量增加，保水效果較好。秦紅靈等[11]研究表明，與免耕相比，深松有利于土壤水分增多，增產(chǎn)18%，增加水分利用效率10%。俄勝哲等[12]對黃土高原綿土區(qū)長期定位施肥試驗(yàn)結(jié)果表明，施肥處理較不施肥處理小麥產(chǎn)量提高33%～90%。前人對施肥或不同耕作措施的蓄水增產(chǎn)效果進(jìn)行了較多研究，但研究施肥條件下進(jìn)行休閑期耕作對黃土高原旱作麥區(qū)土壤水分、干物質(zhì)及產(chǎn)量形成的影響較少。

本試驗(yàn)研究施肥條件下，休閑期深松、深翻、免耕對土壤水分、植株干物質(zhì)積累及分配和產(chǎn)量形成的影響，旨在探求實(shí)現(xiàn)黃土高原旱作麥區(qū)小麥高產(chǎn)栽培的最佳休閑期耕作方式。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

2014—2016年在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥試驗(yàn)基地——聞喜縣開展大田試驗(yàn)研究。試驗(yàn)地為旱地，丘陵地形，7—9月麥地處于休閑，6月中旬測定表層土壤基礎(chǔ)肥力（表1）。2014—2015年降水量為516.70 mm，較2005—2016年平均降水量高15%，其中，休閑期降水量為365.60 mm，占全年降雨量的71%；2015—2016年全年降雨量為386.80 mm，較2005—2016年平均降水量低16%，其中，休閑期降雨量為94.70 mm，占全年降雨量的24%（圖1）。

表1 試驗(yàn)地基礎(chǔ)肥力

1.2 試驗(yàn)材料

供試小麥品種為晉麥92，由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用二因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)設(shè)施肥（AF）、不施肥（NF）2個(gè)水平，副區(qū)設(shè)休閑期深松（深度30～40 cm，SS）、深翻（深度 25～30 cm，DT）、休閑期免耕（CK）3個(gè)水平，共12個(gè)處理，小區(qū)面積300 m2（5m×60m），3次重復(fù)。2014—2015，2015—2016年前茬小麥?zhǔn)斋@時(shí)均留20～30cm茬，分別于2014年7月15日和2015年7月8日施1 500 kg/hm2有機(jī)肥，進(jìn)行耕作，2014，2015年8月25日旋地、整地，耙耱收墑，分別于2014年10月4日和2015年10月2日播種，施肥處理播前基施純氮、P2O5和K2O各150 kg/hm2，膜際條播，常規(guī)管理。

1.4 測定指標(biāo)及方法

1.4.1 土壤水分的測定 小麥?zhǔn)斋@后，挖一個(gè)3m剖面坑，采用環(huán)刀法測定土壤容重。分別于前茬小麥?zhǔn)斋@后30 d、播種期、越冬期、拔節(jié)期、孕穗期、開花期、成熟期，用土鉆取0～300 cm土層的土樣（每20 cm為一土層），烘干稱質(zhì)量，計(jì)算土壤水分，方法參照文獻(xiàn)[13]進(jìn)行。

1.4.2 植株干物質(zhì)量的測定 于各生育時(shí)期在各試驗(yàn)小區(qū)選擇長勢均勻的20株樣本，將越冬期至成熟期分離各器官，剪根后分器官裝入牛皮紙袋中，殺青后烘干稱質(zhì)量并記錄單株干物質(zhì)量。干物質(zhì)分配的計(jì)算公式參照文獻(xiàn)[14]進(jìn)行。

1.4.3 產(chǎn)量的測定 于小麥?zhǔn)斋@時(shí)調(diào)查各試驗(yàn)處理0.667 m2面積的穗數(shù)、每穗平均粒數(shù)及千粒質(zhì)量，測定產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

統(tǒng)計(jì)分析采用SAS9.0軟件，處理數(shù)據(jù)和作圖用Microsoft Excel 2003軟件，差異顯著性檢驗(yàn)采用LSD法（α＝0.05）進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 休閑期耕作的水分效應(yīng)

2.1.1 休閑期土壤水分的蓄保效果 休閑期深松、深翻、免耕（對照）的休閑末期較初期0～300 cm土壤蓄水量增加（表2）。與對照相比，休閑期深松、深翻提高了休閑末期土壤蓄水量，2014—2015年度分別增加58.11，32.42 mm，2015—2016年度分別增加28.32，10.95 mm，休閑期土壤蓄水效率顯著提高，2014—2015年度分別提高72%，35%，2015—2016年度分別提高192%，79%?？梢姡蓍e期深松、深翻有利于保蓄休閑期降水，提高底墑，且深松效果較好，尤其在降水較少的年份。

2.1.2 各生育時(shí)期土壤水分的蓄保效果 施肥處理較不施肥處理開花前土壤蓄水量提高（表3）。無論施肥與否，休閑期深松、深翻較對照開花前土壤蓄水量顯著提高。其中，施肥條件下，2014—2015年度越冬期分別提高56.14，42.75 mm，拔節(jié)期分別提高47.67，31.15 mm，孕穗期分別提高 40.86，27.57 mm；2015—2016年度越冬期分別提高57.16，38.34 mm，拔節(jié)期分別提高40.15，20.12 mm，孕穗期分別提高27.84，12.25 mm。不施肥條件下，2014—2015年度越冬期分別提高52.35，32.45 mm，拔節(jié)期分別提高43.89，24.85 mm，孕穗期分別提高 39.21，23.39 mm；2015—2016年度越冬期分別提高50.09，24.90 mm，拔節(jié)期分別提高42.76，24.30 mm，孕穗期分別提高35.63，21.34 mm。開花后土壤蓄水量降低?？梢?，施肥條件下，休閑期深松、深翻有利于開花前土壤水分的蓄保，且深松效果較好。

表2 休閑期耕作對土壤蓄水效率的影響

表3 休閑期耕作對各生育時(shí)期0～300 cm土壤蓄水量的影響 mm

2.2 休閑期耕作的增產(chǎn)效應(yīng)

2.2.1 對干物質(zhì)量積累的影響 與不施肥相比，施肥后越冬期—成熟期植株干物質(zhì)量顯著提高（表4）。與對照相比，休閑期深松、深翻越冬期—成熟期干物質(zhì)量顯著提高，且深松較高。可見，施肥條件下，休閑期深松、深翻有利于增加植株干物質(zhì)量，且深松效果較好。

表4 耕作對植株干物質(zhì)量積累的影響（2015—2016年） kg/hm2

2.2.2 對干物質(zhì)分配的影響 施肥處理較不施肥處理開花后累積的干物質(zhì)量及對籽粒的貢獻(xiàn)率顯著提高，而開花前干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)率及對籽粒的貢獻(xiàn)率降低（表5）。休閑期深松、深翻較對照開花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)率及對籽粒的貢獻(xiàn)率降低，開花后累積的干物質(zhì)量及對籽粒的貢獻(xiàn)率均顯著提高，且深松較高?？梢姡┓蕳l件下，休閑期深松、深翻有利于開花后干物質(zhì)的積累，促進(jìn)開花后干物質(zhì)向籽粒的運(yùn)轉(zhuǎn)，且深松效果較好。

2.2.3 增產(chǎn)效果 與不施肥處理相比，施肥后穗數(shù)顯著提高，2 a試驗(yàn)分別提高4%～9%和6%～9%，穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量提高，產(chǎn)量分別提高9%～18%，19%～23%，水分利用效率分別提高6%～14%，14%～19%（表6）。休閑期深松、深翻處理與對照相比，施肥條件下2014—2015年度分別增加穗數(shù)17%，11%，產(chǎn)量分別提高32%，20%，水分利用效率分別增加10%，8%；2015—2016年度穗數(shù)分別增加18%，8%，產(chǎn)量分別提高32%，16%，水分利用效率分別增加20%，11%。不施肥條件下，休閑期深松、深翻處理2014—2015年度穗數(shù)分別增加19%，8%，產(chǎn)量分別提高37%，15%，水分利用效率分別增加13%，4%；2015—2016年度穗數(shù)分別增加16%，9%，產(chǎn)量分別提高32%，20%，水分利用效率分別增加18%，15%?？梢姡┓蕳l件下，休閑期深松、深翻主要通過穗數(shù)增加來實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增效，且深松效果較好。

表5 休閑期耕作對干物質(zhì)分配的影響（2015—2016年）

表6 休閑期耕作的增產(chǎn)增效

2.3 水分與產(chǎn)量的相關(guān)性分析

施肥條件下休閑期深松、深翻處理，越冬至孕穗期土壤水分與產(chǎn)量及其構(gòu)成因素呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系，其中，與產(chǎn)量、穗數(shù)、穗粒數(shù)相關(guān)性呈極顯著（表7）。開花后土壤水分與產(chǎn)量、穗數(shù)、千粒質(zhì)量呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中與產(chǎn)量、千粒質(zhì)量相關(guān)性呈極顯著?？梢?，底墑充足可促進(jìn)穗數(shù)、穗粒數(shù)的增加，開花后土壤水分消耗可促進(jìn)穗數(shù)和千粒質(zhì)量的增加，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。

表7 水分與產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的相關(guān)系數(shù)（2015—2016年）

3 結(jié)論與討論

廖允成等[15]研究表明，深松后，7—9月的降雨更多的在深層土壤中蓄積，蓄墑率在55%以上。侯賢清等[16]研究表明，休閑期深松和深翻有利于7—9月降雨的蓄積，提高旱地麥田播前水分，深松較免耕、深翻的播前水分分別增加8，2 mm，土壤蓄墑率分別提高13%，1%，收獲前土壤蓄水量也提高。本研究結(jié)果表明，休閑期深松、深翻較對照可提高播種期土壤水分，休閑期土壤蓄水效率顯著提高，2014—2015年蓄水效率分別提高72%，35%，2015—2016年分別提高192%，79%，且降水少的年份效果較好。這可能是由于降水較少的年份更利于根系下扎，接納休閑期降雨于深層。另外，休閑期深松、深翻較對照提高開花前土壤蓄水量，施肥條件下，2014—2015年度越冬期分別提高56.14，42.75 mm，拔節(jié)期分別提高47.67，31.15 mm，孕穗期分別提高40.86，27.57 mm；2015—2016年度越冬期分別提高57.16，38.34 mm，拔節(jié)期分別提高 40.15，20.12 mm，孕穗期分別提高27.84，12.25 mm，且深松效果較好。

合理的耕作制度有利于改善土壤物理性狀，提高土壤貯水量，為小麥提供良好的土壤環(huán)境，促進(jìn)干物質(zhì)的積累和分配，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增效。孫敏等[17]研究表明，休閑期深松、深翻后有利于積蓄休閑期降雨，促進(jìn)小麥對深層土壤水分吸收，增產(chǎn)24%～45%，水分利用效率提高22%～33%。王紅光等[18]對黃淮海旱作麥區(qū)研究表明，深松+條旋耕生育后期干物質(zhì)積累量增加，產(chǎn)量提高。本研究表明，與對照相比，休閑期深松、深翻可促進(jìn)開花后積累的干物質(zhì)向籽粒運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)，其中，開花后積累的干物質(zhì)對籽粒的貢獻(xiàn)率為42%～65%，且深松效果較好。這可能是由于休閑期深松、深翻促進(jìn)根系對土壤水分和養(yǎng)分的吸收，增加穗數(shù)，小麥開花后植株干物質(zhì)積累增多，籽粒產(chǎn)量提高。

張麗華等[19-20]研究表明，均衡施肥條件下，深松處理有利于實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。劉芬等[21]對陜西渭北旱塬麥區(qū)研究表明，旱地小麥平衡施肥較不施肥處理增產(chǎn)達(dá)73%。本研究表明，施肥較不施肥開花后積累的干物質(zhì)及對籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)量顯著提高，轉(zhuǎn)運(yùn)率達(dá)51%～65%，2 a試驗(yàn)分別增產(chǎn)9%～18%，19%～23%。

此外，施肥條件下休閑期深松、深翻處理，開花前水分充足可促進(jìn)小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)的增加，開花后消耗較多土壤水分來促進(jìn)穗數(shù)、千粒質(zhì)量的增加，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。