黨建友，姜文超,2，孫睿,2，尚保華，裴雪霞?

1 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥研究所，山西臨汾 041000；2 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷 030801

0 引言

【研究意義】山西地處黃土高原半干旱地區(qū)東緣，屬大陸性季風(fēng)氣候，降水少且分布不均，夏秋休閑期降水多，旱地小麥生育期降水量較少[1]。自有氣象資料以來統(tǒng)計，山西省臨汾市年降水量248.6—793.6 mm，年均降水量478.5 mm，其中休閑期（6—9 月）降水量178.4—567.7 mm，占年降水的51.09%—84.89%；小麥生育期（10 月至次年5 月）降水量70.2—246.0 mm，干旱是制約雨養(yǎng)旱地小麥高產(chǎn)的瓶頸[2]。山西雨養(yǎng)旱地小麥種植面積22—25 萬公頃。探尋“蓄住天上水，保住地中墑”，伏秋雨冬春用的蓄保墑技術(shù)是旱作農(nóng)業(yè)的重要課題，對旱地小麥穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)具有重要意義[3-6]。【前人研究進(jìn)展】休閑期少免耕、深翻覆蓋和深松施肥等措施可提高土壤滲水特性、減少蒸發(fā)，增加播前土壤蓄水量，提高降水利用效率，因此耕作是休閑期蓄墑最重要技術(shù)措施，同時深翻、深松可促進(jìn)旱地小麥根系下扎生長，吸收深層土壤水分和養(yǎng)分，增強(qiáng)抗逆性，提高產(chǎn)量[3-9]。旱地小麥產(chǎn)量與休閑期0—200 cm 土壤蓄水量呈正相關(guān)，且受春季小麥關(guān)鍵生育期降水影響較大[10]。休閑期深翻時間對土壤蓄水量有影響，平水年或豐水年8 月20 日前后深翻可提升土壤納雨滲水特性，增加蓄水量，使小麥冬前莖數(shù)和成穗數(shù)增加而增產(chǎn)[11]。研究表明，7 月上旬深松或深耕+8 月底旋耕耙耱，可增加播前土壤蓄水量，促進(jìn)旱地小麥根系吸收深層土壤水分而增產(chǎn)，且枯水年和平水年深翻效果好于深松，豐水年則深松效果好[12]。休閑期深松或翻耕等耕作可改善土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)，提高大團(tuán)聚體比例，實(shí)現(xiàn)固碳保氮，提高旱地麥田蓄墑保水特性[13-14]。【本研究切入點(diǎn)】目前休閑期耕作方式對旱地麥田土壤蓄水、生育期耗水、肥水利用效率和土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)等方面影響的研究較深入，而針對當(dāng)前旱地小麥機(jī)械收獲后留高茬，小麥秸稈全部粉碎還田，休閑期僅深翻1次，不再進(jìn)行或少進(jìn)行耙耱保墑條件下，降水少且年際間變化大、休閑期降水占比大且年際間分布有較大差異，耕作時間對休閑期的蓄墑、增產(chǎn)效應(yīng)研究較少?！緮M解決的關(guān)鍵問題】探討不同降水年型休閑期翻耕時間對產(chǎn)量、土壤水分蓄耗特性、降水利用率的影響，以期為雨養(yǎng)旱地麥田休閑期適時翻耕，協(xié)調(diào)發(fā)揮秸稈覆蓋保墑與耕作提高土壤滲水率，增加土壤蓄水量，實(shí)現(xiàn)“以雨定耕、以水定產(chǎn)”的旱地小麥高產(chǎn)栽培提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于山西省臨汾市堯都區(qū)大陽鎮(zhèn)岳壁村（36°5.5′N，111°45.7′E，海拔693.5 m），年平均氣溫12.6 ℃，年降水量430—550 mm，無灌溉條件屬雨養(yǎng)旱地，小麥?zhǔn)斋@后至播種為休閑期。試驗(yàn)?zāi)甓戎鹪陆邓考捌浞植家妶D1、圖2，該地區(qū)降水主要分布在7—9 月，年際間變異較大，旱地小麥生育期降水少。按降水型標(biāo)準(zhǔn)[15]劃分降水年型（6 月至次年5 月）、休閑期（6—9 月）和生育期（10 月至次年5 月）的降水型。堯都區(qū)年均降水量478.5 mm（1962—2022 年度），年降水＞515.0 mm 為豐水年，年降水＜442.0 mm為枯水年；休閑期平均降水量333.5 mm，降水量＞365.2 mm 屬豐水，降水量＜301.9 mm 屬枯水；生育期平均降水量145.0 mm，降水量＞159.9 mm 屬豐水，降水量＜130.0 mm 屬枯水，試驗(yàn)?zāi)甓冉邓晷鸵姳?。試驗(yàn)地石灰性褐土，中壤，土層厚度＞2 m，2009 年播前測定0—20 cm 耕層土壤含有機(jī)質(zhì)8.80 g·kg-1、堿解氮36.33 mg·kg-1、速效磷18.14 mg·kg-1和速效鉀147.51 mg·kg-1。

圖1 試驗(yàn)?zāi)甓戎鹪陆邓縁ig. 1 Monthly precipitation during test years

圖2 試驗(yàn)?zāi)甓戎鹪陆邓糠植紙DFig. 2 Monthly precipitation distribution during test years

表1 試驗(yàn)?zāi)甓热辍⑿蓍e期和生育期降水量及降水型Table 1 Precipitation and precipitation type of annual, fallow period and growth period during test years

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

旱地小麥?zhǔn)斋@時留茬25 cm 左右，小麥秸稈全部粉碎后均勻還田。試驗(yàn)于2009 年6 月開始，2021 年6月1 日小麥?zhǔn)斋@結(jié)束，2017 和2018 年度中斷兩年。每年休閑期設(shè)3 個翻耕時間處理，第1 個翻耕時間（P1）：8 月8—10 日；第2 個翻耕時間（P2）：8 月18—21 日；第3 個翻耕時間（P3）：8 月30 日至9 月2 日，翻耕處理間隔10—12 d（因干旱或降水造成實(shí)際翻耕時間存在差異），翻耕深度30 cm 左右，翻耕后不耙耱。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，小區(qū)面積225 m2（7.5 m×30 m），重復(fù)3 次。每年9 月28 日前后播種，撒施化肥后旋耕播種鎮(zhèn)壓一次完成，條播行距20 cm，播量150 kg·hm-2，6 月10 日前收獲。具體方案見表2。

表2 具體耕作方案Table 2 Test implementation plan

1.3 測定項目與方法

1.3.1 降水量 2009—2021 年降水量來源于國家氣象信息中心（網(wǎng)址：http://www.nmic.cn/）堯都區(qū)觀測站（53868）數(shù)據(jù)。

1.3.2 土壤蓄水量和耗水量 播種和收獲當(dāng)天用土鉆取0—200 cm（每20 cm 為一層）土樣，采用鋁盒烘干法測定土壤含水量，按W＝w×ρs×h×0.1 計算蓄水量。W 為土層蓄水量（mm），w為土層含水量（%）；ρs為土壤容重（g·cm-3）；h為土層厚度（cm）；0.1 為單位換算系數(shù)。

生育期耗水量（mm）＝播前0—200 cm 土壤蓄水量+降水量-收獲0—200 cm 土壤蓄水量。

1.3.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成 出苗后每小區(qū)固定3個1.0 m2樣點(diǎn)，收獲前調(diào)查樣方內(nèi)所有穗粒數(shù)＞3 粒的穗數(shù)，計算平均值，換算為成穗數(shù)；每小區(qū)隨機(jī)選取1 行，調(diào)查20 cm 樣段去除穗粒數(shù)≤3 粒穗子的粒數(shù)，換算為穗粒數(shù)；各小區(qū)收獲3 個1.0 m2樣方，脫粒風(fēng)干后稱重；數(shù)500 粒稱重，換算成千粒重，兩次重復(fù)（重復(fù)誤差≤0.5 g）。

1.3.4 水分利用率（WUE） WUE（kg·hm-2·mm-1）=籽粒產(chǎn)量÷生育期耗水量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2016 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、作圖，用DPS 19.05統(tǒng)計軟件進(jìn)行方差（Duncan 法，P=0.05）和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果

2.1 翻耕時間及降水對產(chǎn)量的影響

由圖3 可知，10 個年度平均產(chǎn)量以8 月10 日翻耕（P1）產(chǎn)量最高，比8 月20 日翻耕（P2）和8 月30日翻耕（P3）增產(chǎn)3.28%和2.93%，P1與P2、P3差異顯著，P2與P3差異不顯著。試驗(yàn)?zāi)甓戎?010、2011、2013、2014、2019、2020 年度P1產(chǎn)量最高，2015、2016 年度P2產(chǎn)量最高，2012、2021 年度P3產(chǎn)量最高，與P1和P2間差異達(dá)顯著。

圖3 試驗(yàn)?zāi)甓炔煌麜r間處理的產(chǎn)量Fig. 3 Yield of different ploughing time treatments during test years

試驗(yàn)?zāi)甓绕骄a(chǎn)量2 400.0—6 298.0 kg·hm-2，年度產(chǎn)量變異系數(shù)29.8%，產(chǎn)量最高的2014 年度比產(chǎn)量最低的2013 年度增產(chǎn)162.4%。2013 年度耕作處理間產(chǎn)量差異不顯著，其余年度處理間差異顯著。年度降水量352.7—597.1 mm，變異系數(shù)16.8%，產(chǎn)量受年度降水量及其分布影響，且與年度降水量呈顯著正相關(guān)，豐水年（平均降水量553.2 mm）平均產(chǎn)量5 524.6 kg·hm-2，比平水年（平均降水量466.7 mm）和枯水年（平均降水量398.5 mm）增產(chǎn)81.24%和35.12%。2014 年度產(chǎn)量最高，與年度、休閑期和生育期降水均屬豐水型，休閑期土壤蓄水多，4 月和5月降水多，正值小麥產(chǎn)量形成關(guān)鍵期有關(guān)。2012 和2015 年度屬豐水年，產(chǎn)量2012 年度高于2015 年度，這與生育期分屬豐水型和枯水型有關(guān)。2010、2016、2020 年度和休閑期均屬枯水型，但產(chǎn)量高于年度和休閑期均屬平水型的2013 年度，這與其生育期降水多，尤其是4 月降水多有關(guān)。2019 和2021 年度和生育期均屬枯水型，產(chǎn)量也高于2013 年度，與其休閑期和4 月降水較多有關(guān)。2011 年度和休閑期屬平水型，生育期降水屬枯水型，且降水量少于2013 年度，但產(chǎn)量高于2013 年度，這與2011 年度休閑期降水集中在8 月，深層蓄水多，2013 年度7 月和8 月降水均衡，深層土壤蓄水少，同時2011 年度2 月和4月降水多于2013 年度，有利于小麥生長發(fā)育，2013年度生育期降水集中在5 月下旬，降水達(dá)74.4 mm，對產(chǎn)量貢獻(xiàn)較小。

由表3 可知，翻耕時間處理產(chǎn)量、年均產(chǎn)量與7月、休閑期的降水量呈較高正相關(guān)，但未達(dá)顯著；與3 月、4 月的降水量呈較高正相關(guān)，其中P2產(chǎn)量與4月降水量、P3產(chǎn)量與3 月降水量達(dá)顯著；與翻耕時間處理產(chǎn)量、年均產(chǎn)量間的相關(guān)性年度降水量＞休閑期降水量＞生育期降水量。

表3 產(chǎn)量與降水量間相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis between yield and precipitation

2.2 翻耕時間及降水對旱地小麥產(chǎn)量構(gòu)成的影響

翻耕時間對旱地小麥成穗數(shù)影響最大，千粒重影響最小。由圖4 可知，試驗(yàn)?zāi)甓绕骄伤霐?shù)P3＞P1＞P2，變異系數(shù)25.34%，P1與P3差異未達(dá)顯著，與P2達(dá)顯著。試驗(yàn)?zāi)甓戎锌菟?010 年度，平水年2011和2013 年度，豐水年2014 和2015 年度成穗數(shù)P1最高；豐水年2012 年度，枯水年2019、2020 和2021年度P3最高。豐水年平均成穗數(shù)438.1×104/hm2，比平水年和枯水年高33.9%和8.6%。由圖5 可知，試驗(yàn)?zāi)甓绕骄肓?shù)P2＞P3＞P1，處理間差異未達(dá)顯著，年度變異系數(shù)16.63%，其中平水年2011 和2013 年度，豐水年2012 年度，枯水年2019 年度P1的穗粒數(shù)最高；枯水年2010 和2020 年度，豐水年2014 年度P2的穗粒數(shù)最高；枯水年2016 和2021 年度，豐水年2015年度P3的穗粒數(shù)最高。豐水年平均穗粒數(shù)36.1 粒，比平水年和枯水年高33.4%和26.7%。由圖6 可知，翻耕時間和降水量對千粒重影響小，試驗(yàn)?zāi)甓乳g千粒重僅相差0—0.19 g。豐水年平均千粒重39.9 g，比平水年和枯水年高1.51%和1.74%。產(chǎn)量與成穗數(shù)、穗粒數(shù)呈顯著正相關(guān)（r=0.7257、0.7440），與千粒重呈正相關(guān)，但不顯著（r=0.495）。

圖4 試驗(yàn)?zāi)甓炔煌麜r間的成穗數(shù)Fig. 4 Spike number of different ploughing times during test years

圖5 試驗(yàn)?zāi)甓炔煌麜r間的穗粒數(shù)Fig. 5 Kernels per spike of different ploughing times during test years

圖6 試驗(yàn)?zāi)甓炔煌麜r間的千粒重Fig. 6 1000-grain weight of different ploughing times during test years

由表4 可知，成穗數(shù)與各月降水量相關(guān)性均未達(dá)顯著，其中與1 月、3 月和6 月降水量呈較高正相關(guān)。1 月降水量與P1、P2的成穗數(shù)相關(guān)性較高，3 月和6月降水量與P3 的成穗數(shù)相關(guān)性較高。穗粒數(shù)與3—4月、7 月、休閑期和年度的降水量呈較高正相關(guān)，其中翻耕處理和平均穗粒數(shù)與年度降水量均呈顯著正相關(guān)，4 月和7 月降水量與P2的穗粒數(shù)、7 月降水量與平均穗粒數(shù)均呈顯著正相關(guān)。千粒重僅與7 月降水量呈較高正相關(guān)，且與P3和平均千粒重達(dá)顯著水平。

表4 降水量與成穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重間相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis between precipitation and spike number, kernels per spike and 1000-grain weight

旱地小麥產(chǎn)量、成穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重均與年度降水量呈正相關(guān)。產(chǎn)量、穗粒數(shù)和千粒重與降水量相關(guān)性均為年度＞休閑期＞生育期，其中穗粒數(shù)與年度降水量達(dá)顯著正相關(guān)；成穗數(shù)與降水量相關(guān)性為休閑期＞年度＞生育期。

2.3 翻耕時間和降水對旱地麥田水分利用率（WUE）的影響

2.3.1 翻耕時間對旱地麥田WUE 的影響 由表5 可知，翻耕時間對10個試驗(yàn)?zāi)甓?—200 cm土壤的收獲期平均蓄水量和生育期耗水量影響達(dá)顯著，對0—200 cm土壤的播前平均蓄水量和WUE 影響未達(dá)顯著。10 個試驗(yàn)?zāi)甓炔デ?—100 cm（上層）土壤蓄水量P2＞P1＞P3；播前0—200 cm 和收獲期上層土壤蓄水量P2＞P3＞P1；播前和收獲期100—200 cm（下層）、收獲期0—200 cm 土壤蓄水量P3＞P2＞P1。旱地小麥生育期0—200 cm 耗水量P1和P2相近，略高于P3；WUE 為P3＞P1＞P2，處理間差異未達(dá)顯著。10 個試驗(yàn)?zāi)甓戎?—8 月降水較多的2014、2015、2019—2021 年度播前上層土壤蓄水量P1最高，7—8 月降水較多的2010、2011、2013、2014、2016 年度播前上層土壤蓄水量P2最高，8—9 月降水較多的2012 年度播前上層土壤蓄水量P3最高；隨著伏期翻耕時間推遲有利于播前下層土壤多蓄水；播前0—200 cm 土壤蓄水量最多的P1為2 年，P2和P3均為4 年。因此，休閑前期降雨多，早翻耕有利于上層土壤蓄水，翻耕時間推遲有利于下層和0—200 cm 土壤多蓄水。收獲期上層土壤蓄水量P2最高的6 年，P3最高的3 年，下層土壤蓄水量最高的P2和P3為4 年和6 年，0—200 cm 土壤蓄水量最高的P2和P3分別為3 年和7 年。旱地小麥生育期0—200 cm 耗水量5 個年度以P1最多，2 個年度P2最多，3個年度P3最多，這與休閑期上層土壤蓄水量相關(guān)性高。WUE 受產(chǎn)量和生育期耗水量共同影響，5 個年度WUE 以P1最高，4 個年度以P3最高。休閑期豐水型的上層、下層和0—200 cm 平均土壤蓄水量分別為222.21、229.00 和451.21 mm；平水型為211.43、198.39和409.82 mm，枯水型為164.72、124.10 和288.82 mm。休閑期豐水型播前上層和下層土壤蓄水量相近，或下層略高；平水型和枯水型則上層蓄水量高于下層。因此，休閑期降水多可有效補(bǔ)充下層土壤蓄水。生育期豐水型收獲期上層、下層和0—200 cm 土壤蓄水量分別為107.59、135.13 和242.72 mm，平水型為77.08、104.08 和181.16 mm，枯水型為105.47、125.72 和231.18 mm；上層土壤蓄水量受5 月降雨影響較大，下層土壤蓄水量與休閑期蓄水量相關(guān)性高。生育期耗水量與休閑期、生育期降水型相關(guān)性高，豐水型＞枯水型＞平水型。休閑期和生育期豐水型WUE 最高，全年則是枯水年＞豐水年＞平水年。

表5 翻耕時間對土壤蓄水量、耗水量及WUE 的影響Table 5 Effect of ploughing time on soil water storage, water consumption and WUE

2.3.2 休閑期降水與旱地麥田土壤水分蓄耗和WUE的相關(guān)性 休閑期降水量與翻耕處理和播前上層、下層、0—200 cm 土壤蓄水量均達(dá)極顯著正相關(guān)，其中與0—200 cm 土壤蓄水量相關(guān)性高于與上層和下層相關(guān)性。8—9 月降水量對翻耕處理和播前上層土壤蓄水量影響大；7—8 月降水量對翻耕處理和播前下層、0—200 cm 土壤蓄水量影響大（表6）。

表6 休閑期降水量與播前土層蓄水量相關(guān)性分析Table 6 Correlation analysis between precipitation during fallow period and soil water storage before sowing

5 月降水量對收獲期上層和0—200 cm 土壤蓄水量影響大；9 月降水量對翻耕處理和收獲期下層土壤蓄水量影響大；12 月降水雖與收獲期上層土壤蓄水量相關(guān)性較高，但因降水量小而無實(shí)際意義。年度降水量對翻耕處理、收獲期下層和0—200 cm 土壤蓄水量的影響大（表7）。

表7 降水量與收獲期土壤蓄水量相關(guān)性分析Table 7 Correlation analysis between precipitation and soil water storage after harvest

3 月、7 月、休閑期和年度降水量對翻耕處理和生育期耗水量影響大，且與3 月和年度降水量達(dá)極顯著或顯著正相關(guān)。降水量對WUE 的影響相對較小，僅1月和6 月降水量與WUE 呈較高的正相關(guān)（表8）。

表8 降水量與生育期耗水量、WUE 相關(guān)性分析Table 8 Correlation analysis between precipitation and water consumption during growth period, WUE

播前下層和0—200 cm 土壤蓄水量對產(chǎn)量影響大，其中P3下層土壤蓄水量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，收獲期土壤蓄水量對產(chǎn)量影響較小，生育期耗水量和WUE 與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)（表9）。

表9 土壤蓄水量、生育期耗水量和WUE 與產(chǎn)量相關(guān)性分析Table 9 Correlation analysis between yield and soil water storage, water consumption during growth period and WUE

2.4 降水量對旱地麥田土壤含水量的影響

2.4.1 播前和收獲期的土壤平均含水量 由表10、表11 可知，播前0—200 cm 土壤含水量與休閑期降水量及其分布相關(guān)，收獲期0—200 cm 土壤含水量與休閑期土壤含水量、生育期降水及其分布、生育期耗水量有關(guān)。2010 年度播前20—200 cm 土壤含水量較低，與休閑期屬枯水型，且6—9 月降水分布均衡有關(guān)；收獲期20—200 cm 土壤含水量最低，生育期屬平水型，2—5 月降水少，產(chǎn)量較低。2020 年度播前0—60 cm土壤含水量較高，80—200 cm 土壤含水量較低，與休閑期屬枯水型，9 月降水多有關(guān)；收獲期0—200 cm土壤含水量較低，生育期屬平水型，耗水量和產(chǎn)量較低。2021 年度播前0—80 cm 土壤含水量較低，80—200 cm 土壤含水量較高，與休閑期屬平水型，但7—8月降水多有關(guān)；收獲期0—200 cm 土壤含水量較低，生育期降水少、生育期耗水量多，產(chǎn)量較高。2011、2014 和2019 年度播前和收獲期0—200 cm 土壤含水量居中，但2011 年度、休閑期均屬平水型，生育期屬枯水型，休閑期7—8 月降水多，生育期各月降雨較少，生育期耗水量少，產(chǎn)量低；2014 年度、休閑期和生育期均屬豐水型，休閑期8 月降雨多，生育期2 月、4月和5 月降水多，生育期耗水多，產(chǎn)量最高；2019 年休閑期屬平水型、生育期枯水型，休閑期7 月降雨多，生育期11 月和4 月降雨多，生育期耗水量居中，產(chǎn)量較高。2012 和2015 年度播前0—200 cm 土壤含水量高，與休閑期降水集中在8—9 月有關(guān)；2012 年度收獲期0—200 cm 土壤含水量居中，與10 月、11 月降水多、生育期耗水多（406.1 mm）、產(chǎn)量較高有關(guān)；2015 年度收獲期0—120 cm 土壤含水量居中，120 cm 以下土壤含水量高，與休閑期屬豐水型（417.9 mm），下層土壤蓄水多，生育期降水少有關(guān)。2013 年度7—8 月降水多，9 月降水少，播前0—200 cm 土壤蓄水量居中，收獲期0—40 cm 土壤含水量高，40—200 cm 土壤含水量居中，5 月降水多達(dá)81.9 mm，其他月降水少，產(chǎn)量最低。2016 年度休閑期屬枯水型，8—9 月降水少，播前0—160 cm 土壤含水量最低，180 cm 以下土壤含水量較高，與2015 年度收獲時深層含水量高有關(guān)；收獲期0—200 cm 土壤含水量較高，10 月、3 月和5 月降水多，耗水少，產(chǎn)量居中。

表10 播種前0—200 cm 土壤平均含水量Table 10 Average soil water content (%) of 0-200 cm soil before sowing

表11 收獲期0—200 cm 土壤平均含水量Table 11 Average soil water content (%) of 0-200 cm soil after harvest

2.4.2 翻耕時間處理的播前和收獲期土壤含水量 休閑期降水分布與土壤含水量相關(guān)性分析表明（表5、表6），7 月降水量主要影響播前120—200 cm 土壤含水量，8 月降水量影響80—160 cm 土壤含水量，9 月降水量影響0—60 cm 土壤含水量；4 月降水主要影響收獲期80—200 cm土壤含水量，5月降水影響0—60 cm土壤含水量。

由圖7 可知，10 個試驗(yàn)?zāi)甓仁斋@期各層土壤平均含水量（MP1、MP2和MP3）低于對應(yīng)層播前土壤含水量（SP1、SP2和SP3）。2016 年度播前翻耕處理0—200 cm 土壤含水量差異較小，且80—160 cm 土壤含水量低于收獲期，這與休閑期屬枯水型（降水量141.9 mm）有關(guān)。播前0—20 和60—200 cm 土壤平均含水量P2＞P3＞P1，20—60 cm 為P2＞P1＞P3，收獲期0—20 cm 土壤平均含水量P1＞P2＞P3，20—40 cm 為P2＞P1＞P3，40 cm 以下則為P3＞P2＞P1，生育期耗水量為P1＞P2＞P3。

圖7 試驗(yàn)?zāi)甓炔煌麜r間處理播種前和收獲期0—200 cm 土壤含水量Fig. 7 Soil water content of 0-200 cm before sowing and maturity period under different ploughing times during test years

3 討論

3.1 休閑期翻耕和降水對旱地小麥產(chǎn)量的影響

降水量及其分布影響播前土壤蓄水量、小麥生長發(fā)育和根系等是旱地小麥產(chǎn)量年度波動大的主要影響因素[10]。孫敏等認(rèn)為，休閑期降水多的豐水年，可提高播前0—300 cm 土壤蓄水量，使深層土壤蓄水量和生育期耗水量增加，產(chǎn)量三因素和產(chǎn)量均提高[16-19]。本研究表明，10 個試驗(yàn)?zāi)甓刃蓍e期3 個翻耕時間處理旱地小麥平均產(chǎn)量2 400.0—6 298.0 kg·hm-2，年度產(chǎn)量變異系數(shù)29.8%，豐水年分別較平水年和枯水年增產(chǎn)81.24%和35.12%；年度降水變異系數(shù)16.8%，休閑期降水量和生育期降水分布通過影響成穗數(shù)和穗粒數(shù)而影響產(chǎn)量。胡曉黎等[20]通過5 a 滑動平均法和皮爾遜相關(guān)系數(shù)法進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)小麥產(chǎn)量與4 月降水量達(dá)極顯著正相關(guān)，4 月降水量在45—65 mm 有利于高產(chǎn)。本研究相關(guān)性分析表明，7 月、3—4 月和休閑期、年度降水量與翻耕時間產(chǎn)量和年度產(chǎn)量平均值呈較高正相關(guān)。7 月降水多，有利于增加下層（100—200 cm）和0—200 cm 土壤蓄水而高產(chǎn)，生育期降水量對產(chǎn)量的影響小于休閑期和年度降水量，這與張麗華等[21]研究結(jié)果基本一致；3—4 月降水多，因成穗數(shù)和穗粒數(shù)增加而高產(chǎn)，尤其是4 月降水更有利于增產(chǎn)。孫敏等[12]認(rèn)為，7 月中旬翻耕與6 月中旬翻耕相比，可提高播前土壤蓄水量，促進(jìn)氮素吸收運(yùn)轉(zhuǎn)，提高成穗數(shù)和穗粒數(shù)而增產(chǎn)。趙杰等[22]研究表明，休閑期深翻較免耕可增加土壤蓄水效率和生育期氮素積累，使產(chǎn)量增加。本研究表明，休閑期翻耕時間與降水分布互作對旱地小麥產(chǎn)量影響較大，7—8 月降水多，8 月10 日翻耕產(chǎn)量高，9 月降水多，8 月20 日或8 月30 日翻耕產(chǎn)量高，這與前人研究結(jié)果[9]基本一致。

3.2 休閑期翻耕和降水對旱地麥田水分蓄耗特性的影響

休閑期土壤蓄水量影響旱地小麥生長發(fā)育和產(chǎn)量[23-25]。旱地麥田播前土壤水分恢復(fù)深度與休閑期降水量相關(guān)，山西南部休閑期降水195.7 mm 主要補(bǔ)充0—40 cm 土壤蓄水，降水357—400 mm 可補(bǔ)充0—120 cm 土壤蓄水[26-28]。本研究表明，降水量及其分布和翻耕時間共同影響播前和收獲期土壤蓄水量和生育期耗水量。休閑期降水對播前上層土壤蓄水量影響小于下層土壤。休閑期豐水型播前上下層土壤蓄水量相近或略低，平水型和枯水型下層低于上層。8—9 月降水多有利于上層土壤多蓄水，7 月降水多可有效補(bǔ)充下層土壤蓄水。生育期降水對收獲期上層土壤蓄水量影響大，尤其是5 月；休閑期蓄水量對收獲期下層土壤蓄水量影響大，這與SUN 等[16-17]研究結(jié)果相一致。旱地麥田休閑期耕作方式、耕作時間、降水量及其分布影響播前土壤蓄水量、生育期耗水量和產(chǎn)量[10-12,18,26]。陳夢楠等[6]認(rèn)為，休閑期耕作可提高播前0—300 cm土壤蓄水量和蓄水效率，使成穗數(shù)和產(chǎn)量提高，以深松效果最好。裴雪霞等[11]研究表明，8 月中下旬深翻較7 月深翻播前0—200 cm 土壤蓄水量高12.12—18.45 mm。黨建友等[10]也認(rèn)為，休閑期適時深翻可提高旱地小麥播前0—200 cm 土壤蓄水量、籽粒產(chǎn)量和氮素利用效率。本研究表明，10 個試驗(yàn)?zāi)甓确麜r間處理播前和收獲期上層土壤平均蓄水量8月20日翻耕最高，8 月30 日最低，收獲期下層和0—200 cm 土壤平均蓄水量8 月30 日翻耕最多，8 月10 日最低；生育期耗水量8 月10 日和20 日翻耕相近，高于8 月30日翻耕。生育期耗水量表現(xiàn)為豐水型＞平水型＞枯水型，3—4 月和7 月降水多生育期耗水多，其中3 月達(dá)極顯著。這與孫敏等[12]研究結(jié)果豐水年播前0—300 cm 土壤蓄水量較高，其中深層土壤蓄水量和生育期耗水量增加而導(dǎo)致增產(chǎn)較為一致。因此，旱地麥田小麥生育期降水少且分布不均，其產(chǎn)量高低與休閑期耕作時間、蓄水量和降水分布緊密相關(guān)。

3.3 旱地小麥產(chǎn)量、水分蓄耗和水分利用率相關(guān)性分析

雨養(yǎng)旱地小麥生長所需水分全來自降水，降水量及其分布影響土壤蓄水量、小麥生長發(fā)育和產(chǎn)量[2]。張麗華等[21]研究表明，生育期總降水量和階段降水量與產(chǎn)量無明顯相關(guān)關(guān)系，總降水量對千粒重的影響高于成穗數(shù)和穗粒數(shù)，同時產(chǎn)量及其構(gòu)成也受降雨分布影響。本研究表明，對產(chǎn)量的影響年度降水量＞休閑期＞生育期，生育期3 月降水使成穗數(shù)和穗粒數(shù)增加而增產(chǎn)，4 月降水穗粒數(shù)增加而增產(chǎn)。產(chǎn)量與成穗數(shù)和穗粒數(shù)呈顯著正相關(guān)，與千粒重相關(guān)性較小，這與張麗華等[21]研究結(jié)果基本一致。劉朋召等[29]認(rèn)為，休閑期降水量與播前土壤蓄水量呈線性相關(guān)，降水和生長發(fā)育對0—120 cm 土壤含水量影響較大，160—200 cm 土壤含水量則相對穩(wěn)定。本研究表明，休閑期降水量與播前0—200 cm 土壤蓄水量呈極顯著正相關(guān)，其中7月和8—9月降水量分別對下層和上層土壤蓄水量影響大，但未達(dá)顯著正相關(guān)；5 月和年度降水量對收獲期上層和下層土壤蓄水量影響大，也未達(dá)顯著正相關(guān)。3 月、7 月、休閑期和年度降水量與生育期耗水量相關(guān)性高，其中3 月和年度降水量達(dá)極顯著和顯著正相關(guān)。水分利用率在豐水年最高，主要受降水分布影響，這與產(chǎn)量和水分利用率顯著正相關(guān)有關(guān)。因此，旱地麥田休閑期耕作方式、耕作時間、降水量及其分布影響播前土壤蓄水量、生育期耗水量、水分利用率和產(chǎn)量。

4 結(jié)論

旱地小麥產(chǎn)量主要受年度降水量（年型）影響，同時休閑期降水量及其分布通過影響播前0—200 cm土壤蓄水量，以及生育期3—4 月降水量共同影響成穗數(shù)和穗粒數(shù)而影響產(chǎn)量。水分利用率與旱地小麥產(chǎn)量間達(dá)顯著正相關(guān)。山西南部旱地麥田伏期7—8 月降水多時，8 月10 日翻耕，降水少時則推遲10—20 d 翻耕，可增加土壤蓄水量而實(shí)現(xiàn)旱地小麥高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。