馬小龍，佘 旭,王朝輝,2，曹寒冰，何紅霞，何 剛，王 森，黃 明，劉 璐

（1西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院/農(nóng)業(yè)部西北植物營養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室，陜西楊凌712100；2旱區(qū)作物逆境生物學(xué)國家重點實驗室，陜西楊凌 712100）

旱地小麥產(chǎn)量差異與栽培、施肥及主要土壤肥力因素的關(guān)系

馬小龍1，佘 旭1,王朝輝1,2，曹寒冰1，何紅霞1，何 剛1，王 森1，黃 明1，劉 璐1

（1西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院/農(nóng)業(yè)部西北植物營養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室，陜西楊凌712100；2旱區(qū)作物逆境生物學(xué)國家重點實驗室，陜西楊凌 712100）

【目的】針對中國西北旱地小麥低產(chǎn)田塊多、分布范圍廣、農(nóng)戶地塊間產(chǎn)量差異大的問題，探索影響旱地小麥產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，為縮小產(chǎn)量差異，普遍提高旱地小麥產(chǎn)量提供理論依據(jù)。【方法】對分布在中國西北黃土高原地區(qū)的山西、陜西、甘肅旱地小麥主產(chǎn)區(qū)的180個農(nóng)戶麥田0—100 cm土壤和小麥植株的取樣分析，結(jié)合對農(nóng)戶施肥情況的實地調(diào)查，研究了旱地小麥產(chǎn)量差異與栽培、施肥及主要土壤肥力因素的關(guān)系?！窘Y(jié)果】山西、陜西和甘肅冬小麥產(chǎn)量分別介于2 529—8 419、1 344—8 073和2 984—7 145 kg·hm-2。覆膜栽培的小麥產(chǎn)量較傳統(tǒng)栽培提高9.4%。傳統(tǒng)栽培的高產(chǎn)組產(chǎn)量較中低產(chǎn)組分別高37.5%和77.2%，覆膜栽培分別高25.4%和66.2%。傳統(tǒng)栽培高產(chǎn)組的平均施氮量比中低產(chǎn)組分別高44.4%和74.4%，覆膜栽培分別高9.9 %和13.5 %；傳統(tǒng)栽培高產(chǎn)組施磷量比中低產(chǎn)組平均提高31.1%，覆膜栽培提高35.4%；但傳統(tǒng)栽培高產(chǎn)組的施鉀量卻比低產(chǎn)組低62.1%，覆膜栽培高產(chǎn)組比低產(chǎn)組高96.0%。傳統(tǒng)栽培不同產(chǎn)量水平間0—100 cm土壤有機(jī)質(zhì)含量沒有顯著差異，覆膜栽培0—20 cm土壤有機(jī)質(zhì)含量高產(chǎn)組比低產(chǎn)組顯著高20.8%。傳統(tǒng)栽培40—80 cm土壤全氮存在顯著差異，其中40—60 cm土層高產(chǎn)組比中、低產(chǎn)組分別高出7.5%和18.6%；覆膜栽培0—60 cm土層全氮存在顯著差異，其中0—20 cm土層高產(chǎn)比中、低產(chǎn)組分別高出3.2%和14.2%。傳統(tǒng)栽培土壤礦質(zhì)氮無顯著差異，覆膜栽培80—100 cm土層高產(chǎn)比低產(chǎn)組高1.6倍。傳統(tǒng)栽培0—40 cm土層速效磷含量存在顯著差異，其中高產(chǎn)組0—20 cm土層比中、低產(chǎn)組分別高74.3%和86.9 %；覆膜栽培土壤速效磷含量沒有顯著差異。傳統(tǒng)栽培40—60 cm土壤速效鉀含量高產(chǎn)組比中、低產(chǎn)組顯著高22.5%和16.0%，覆膜栽培土壤速效鉀沒有顯著差異。土壤pH在不同產(chǎn)量水平和栽培模式間亦無顯著差異?！窘Y(jié)論】引起產(chǎn)量變異的主要原因有栽培模式、氮磷鉀肥用量、土壤有機(jī)質(zhì)以及速效磷含量。因此，縮小西北旱地農(nóng)戶間產(chǎn)量差異、實現(xiàn)小麥增產(chǎn)的關(guān)鍵在于加強(qiáng)旱地麥田水分管理，采用保水栽培；適當(dāng)提高傳統(tǒng)栽培小麥中低產(chǎn)田塊的氮磷肥用量、控制鉀肥用量，在穩(wěn)定覆膜栽培小麥中低產(chǎn)田塊氮肥的基礎(chǔ)上，適當(dāng)提高磷鉀肥用量；加強(qiáng)旱地麥田有機(jī)培肥，在提高土壤有機(jī)質(zhì)含量、蓄水保墑和氮素供應(yīng)能力的同時，提升傳統(tǒng)栽培小麥中低產(chǎn)田土壤的有效磷供應(yīng)能力，以達(dá)到通過促進(jìn)小麥生長，提高籽粒產(chǎn)量的目的。

旱地；小麥；產(chǎn)量；氮磷鉀肥；栽培；養(yǎng)分

Abstract:【Objective】In drylands of northwestern China, we have a serious problem in winter wheat production such as huge amount of and widely distributed low-yielding fields and remarkable yield variations among land parcels of farmers, therefore, it is of great importance to explore the key factors affecting the yield for the purpose of closing the yield variations and increasing the average yield levels of winter wheat universally.【Method】A survey on 180 farmers’ fertilizer application in winter wheat production with the collection and analysis of their 0-100 cm deep soil samples in the corresponding fields was carried out in Shanxi, Shaanxi and Gansu provinces, the typical dryland wheat producing areas of the Loess Plateau in Northwest China, to study the relationship between the dryland wheat yield variations and cultivation, fertilization, as well as the main soil fertility factors.【Result】Observed winter wheat yields in the three provinces were in the ranges of 2 529-8 419, 1 344-8 073 and 2 984-7 145 kg·hm-2, respectively. Compared with traditional cultivation, the wheat yield under plastic film mulching cultivation increased by 9.4%. Under traditional cultivation, the average yield of the high-yielding farmer group was respectively 37.5% and 77.2% higher than that of the middleand low-yielding groups, and the corresponding average yield differences were 25.4% and 66.2% under plastic film mulching cultivation. For fertilizer application, under traditional cultivation the average nitrogen (N) rate in the high-yielding group was respectively 44.4% and 74.4% higher than that in the middle- and low-yielding groups, and it was also 9.9% and 13.5% higher in the high-yielding group than that in the middle- and low-yielding groups under plastic film mulching cultivation. Average phosphorus (P) rate in the high-yielding group was 31.1% higher than the average rate of the middle- and low-yielding groups under traditional cultivation, and it was correspondingly 35.4% higher under plastic film mulching cultivation. Under traditional cultivation the average potassium (K) rate in the high-yielding group was 62.1% lower than that of the low-yielding group, but it was 96% higher in the high-yielding group than that of the low-yielding group under plastic film mulching cultivation. For soil fertility factors, no significant difference was observed in the organic matter content in 0-100 cm soil layers among yield levels in traditional cultivation, but it was 20.8% higher in 0-20 cm soil layers of the high-yielding group than that in low-yielding group under plastic film mulching cultivation. Significant differences were found in the soil total nitrogen in 40-80 cm depth under traditional cultivation, of which that in 40-60 cm soil depth was 7.5% and 18.6% higher in the high-yielding group than in the middle- and low-yielding groups, and under plastic film mulching cultivation, total N was significantly different in 0-60 cm soil layers, of which that in 0-20 cm soil layers was 3.2% and 14.2% higher in the high-yielding group than in the middle- and low-yielding groups, respectively. The mineral nitrogen showed no significant difference among yield groups under traditional cultivation, but that in 80-100 cm soil layers of the high-yielding group was 1.6 times higher than that of the low-yielding group under plastic film mulching cultivation. The available P in 0-40 cm soil layers was significantly different among yield groups in traditional cultivation, and that in the high-yielding group was 74.3% and 86.9% higher than that in the middle- and low-yielding group, respectively, but no significant difference was found in the available soil P under plastic film mulching cultivation. Under traditional cultivation, the available soil K in the high-yielding group was 37.5% and 77.2% higher than that in the middle- and low-yielding groups, respectively, and that was not significantly different among yield levels under plastic film mulching cultivation. Soil pH showed no significant difference at different yield levels and among cultivations.【Conclusion】Main causes for yield variation were found to be the differences in cultivation, fertilizer application rates, and soil fertility factors as soil organic matter content and available P level. Therefore, in northwest drylands, keys to narrow the farmers’ winter wheat yield variations and increase its levels are to strengthen the management of soil water and employ water retention cultivations, reasonably increase N and P fertilizer input, control K fertilizer use in the middle- and low-yielding fields under traditional cultivation, increase P and K fertilizer application apart from stabilization of N input in the middle- and low-yielding fields under plastic film mulching cultivation, strengthen organic fertilizer application to increases soil organic matter content, water holding capacity and nitrogen supply capacity, and meanwhile enhance soil available P supply capacity in the middle- and low-yielding fields especially under the traditional cultivation, in order to realize the purpose of promoting wheat growth and increasing their grain yield in drylands.

0 引言

【研究意義】小麥?zhǔn)鞘澜缛蠹Z食作物之一，提高小麥產(chǎn)量對滿足日益增長的糧食需求至關(guān)重要。到2030年，世界人口將增長到90億左右，相應(yīng)糧食總產(chǎn)較當(dāng)前增加近一倍才能滿足人們的食物需求[1]。這一目標(biāo)的實現(xiàn)對中國來說，糧食增長速度每年至少應(yīng)保持在2%左右[2]，故在有限的耕地面積上生產(chǎn)更多的糧食至關(guān)重要[3]。確定和改善耕地生產(chǎn)能力的制約因素[4]，培肥土壤和提高管理水平可以縮小農(nóng)戶實際產(chǎn)量和地塊潛在產(chǎn)量之間的差距，對作物增產(chǎn)有重要意義[2,5]。旱地占中國耕地面積的43.4%，黃土高原是中國旱地的集中所在，人口約為1.1億，總面積約為6 656 km2[6]，盡管水土流失嚴(yán)重、降雨稀缺、土壤貧瘠，小麥種植面積卻占總耕地面積的 56%左右[7]，平均產(chǎn)量約為3 600 kg·hm-2，地塊間產(chǎn)量卻介于1 400—8 400 kg·hm-2不等[6]，相差明顯?？梢姡槊骱档匦←湲a(chǎn)量差異的形成原因，縮小高低產(chǎn)量間的差距，對保障區(qū)域糧食安全具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】近年來作物產(chǎn)量差的研究受到了許多國家的普遍關(guān)注[8-10]。就小麥而言，農(nóng)戶現(xiàn)實產(chǎn)量與氣候潛力產(chǎn)量的差異研究表明，歐洲小麥氣候潛力產(chǎn)量達(dá)8 t·hm-2，農(nóng)戶平均產(chǎn)量5 t·hm-2，相差3 t·hm-2[11]，美國俄克拉荷馬州小麥氣候潛力產(chǎn)量為 6.9 t·hm-2，農(nóng)戶平均產(chǎn)量為 2.1 t·hm-2，產(chǎn)量差高達(dá)4.8 t·hm-2[4]，中國華北平原小麥潛力產(chǎn)量可達(dá)8.3 t·hm-2，農(nóng)戶平均產(chǎn)量為5.1 t·hm-2，產(chǎn)量差為3.2 t·hm-2[12]，可見與潛力產(chǎn)量相比，各地小麥均還存在巨大的增產(chǎn)空間。關(guān)于農(nóng)戶之間的產(chǎn)量差異，即在田間實際生產(chǎn)條件下已經(jīng)實現(xiàn)的產(chǎn)量之間的差異，在不同國家之間，同一國家或區(qū)域內(nèi)部也廣泛存在。歐洲農(nóng)戶小麥平均產(chǎn)量為7 862 kg·hm-2，中國平均為4 709 kg·hm-2，產(chǎn)量差高達(dá)3 153 kg·hm-2[13]；陜西渭北旱塬農(nóng)戶小麥產(chǎn)量調(diào)查顯示，農(nóng)戶平均產(chǎn)量為3 472 kg·hm-2，農(nóng)戶間最大產(chǎn)量差異達(dá)4 000 kg·hm-2之多，有超過60%的農(nóng)戶產(chǎn)量低于全國平均水平[14]?？梢姡s小農(nóng)戶間巨大的產(chǎn)量差異，是提升區(qū)域小麥生產(chǎn)水平的亟待解決的關(guān)鍵問題。無論是實際產(chǎn)量之間，還是實際產(chǎn)量與潛力產(chǎn)量之間的差異，就全球大部分作物而言產(chǎn)量差異產(chǎn)生的原因60%—80%來源于氣候變化、肥料施用和灌溉管理[5]。在一定氣候條件下，農(nóng)戶之間產(chǎn)量差異的原因主要來自耕作方式、農(nóng)藝措施、養(yǎng)分管理、生產(chǎn)技術(shù)以及投入成本、市場等因素[8,15-16]。水分是限制產(chǎn)量的重要因素，特別在旱地條件下更是如此，研究表明北美、印度北部的旱地小麥產(chǎn)量僅為潛力產(chǎn)量的50%，水分脅迫是作物產(chǎn)量低的主要原因[17-18]，確保小麥生育后期的水分供應(yīng)是提高小麥產(chǎn)量、減少產(chǎn)量差異的重要措施[19]。品種對作物產(chǎn)量的影響也不可忽略，同一區(qū)域不同品種產(chǎn)量會有巨大差異，江蘇省 84個小麥品種產(chǎn)量從 4.43 kg·hm-2到8.18 kg·hm-2不等[20]。但在西澳大利亞的研究發(fā)現(xiàn)引起小麥產(chǎn)量的變異80%來自環(huán)境變化，6%為耕作方式，品種僅可解釋 3%的變異[21]。在中國，土壤貧瘠是影響旱地小麥產(chǎn)量的重要因素，研究發(fā)現(xiàn)土壤有機(jī)質(zhì)每提高0.1%可使小麥增產(chǎn)600 kg·hm-2，全氮每提高0.01%可增產(chǎn)790 kg·hm-2[22]。另外，陳健等[23]研究結(jié)果表明土壤鹽堿度、返青期追施氮肥類型、返青期是否水分脅迫等多個因子可以解釋63%的產(chǎn)量差異。除此之外，病蟲害亦是造成產(chǎn)量差的主要原因，相關(guān)資料表明中國每年因雜草病害造成的糧食作物減產(chǎn)可達(dá)10%以上[24-25]?！颈狙芯壳腥朦c】關(guān)于作物的產(chǎn)量差異已引起廣泛重視，并從氣候、土壤、施肥、灌水、品種、植物保護(hù)等方面進(jìn)行了大量研究，但關(guān)于土壤養(yǎng)分與產(chǎn)量關(guān)系的研究多以表層 0—20 cm土壤的養(yǎng)分情況為主，缺乏較深土壤層次的土壤肥力因素對作物產(chǎn)量影響的研究，且已有研究多以長期或短期的田間試驗為對象，缺少以農(nóng)戶實際地塊為研究對象的多點大區(qū)域研究，在中國西北地區(qū)小麥栽培方式多樣、養(yǎng)分投入水平和土壤肥力因地而異，這些因素會如何影響小麥的產(chǎn)量？一直缺少系統(tǒng)研究?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本文通過采集分布在中國西北黃土高原的山西、陜西、甘肅三省180個旱地小麥種植戶的麥田間0—100 cm土壤和地上部植株樣品進(jìn)行分析，并結(jié)合對農(nóng)戶施肥情況的實地調(diào)查，研究了農(nóng)戶小麥產(chǎn)量差異與栽培、施肥及主要土壤肥力因素的關(guān)系，以期為縮小農(nóng)戶之間的產(chǎn)量差異，提高旱地小麥產(chǎn)量提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地域概況

研究地域位于黃土高原典型旱作農(nóng)業(yè)區(qū)的三省七縣，即山西洪洞、聞喜、垣曲，陜西合陽、耀州、永壽以及甘肅通渭，東西橫跨570公里（東經(jīng)105°7′52"—111°43′19"），南北間距170公里（北緯34°44′14"—36°23′2"）（圖1）。冬小麥?zhǔn)钱?dāng)?shù)氐闹饕Z食作物，播種時間為9月下旬或10月初，收獲時間為6月初至6月底。該區(qū)域年均氣溫6.6—14℃，年平均降雨量為466 mm，且60%—70%的降雨集中在7、8、9月，各地區(qū)2015年降雨分布見圖2。傳統(tǒng)和覆膜栽培是研究區(qū)域主要的冬小麥栽培方式。傳統(tǒng)栽培為農(nóng)戶普遍采用的平作栽培，行寬20 cm，前茬作物為夏玉米或冬小麥。覆膜栽培主要有兩種類型，一種是全膜覆土栽培，前茬作物為夏玉米，主要分布在甘肅；另一種是播前起壟, 壟上覆膜溝內(nèi)播種，前茬作物為冬小麥。

1.2 調(diào)查、取樣與測定

1.2.1 調(diào)研 對分布在同一緯度、小麥種植面積較大的山西、陜西和甘肅小麥種植農(nóng)戶進(jìn)行調(diào)查（圖1），用兩倍標(biāo)準(zhǔn)差法剔除異常值[4,26]，共得到180個農(nóng)戶的數(shù)據(jù)，覆膜栽培為90戶，其中采自山西洪洞劉家塬土壤23戶、垣曲魯家坡23戶、聞喜邱家?guī)X26戶、甘肅通渭常河18戶；傳統(tǒng)栽培為90戶，山西省土壤采自山西洪洞劉家塬3戶、垣曲魯家坡11戶、聞喜邱家?guī)X7戶，陜西省土壤采自合陽合家莊24戶、耀縣寺溝27戶、永壽御駕宮21戶。調(diào)查內(nèi)容包括小麥品種、肥料用量、機(jī)械使用、栽培管理措施、病蟲害防治等指標(biāo)，并于冬小麥成熟期每20 cm為一層，采集各農(nóng)戶田塊0—100 cm剖面土壤。兩種栽培模式下0—20、20—40cm土壤養(yǎng)分平均含量見表1。

圖1 西北旱地冬小麥采樣與調(diào)查地點在研究區(qū)域的分布Fig. 1 Distribution of sampling and investigation sites in the winter wheat production area of northwestern dryland of China

圖2 調(diào)研地點降雨量及其在夏閑期和小麥生長期的分配Fig. 2 Precipitation and its distribution during the summer fallow and winter wheat growing seasons in the study area

表1 供試土壤性質(zhì)Table 1 Basic nutrient status in the plough layer soil of the experimental field

1.2.2 小麥植株取樣與測定 冬小麥?zhǔn)斋@時，在每個試驗地塊劃出能代表該地塊小麥長勢的 50 m2（10 m×5 m）采樣區(qū)，首先在其中隨機(jī)選擇3個1 m2的樣方，測定每個樣方內(nèi)的小麥穗數(shù)，計算公頃穗數(shù)。然后采用“盲抽法”隨機(jī)采集包括 100個穗的小麥植株，即不看麥穗大小，直接用手從10—20個樣點將小麥植株由基部連根拔起，同一小區(qū)的盲抽植株混合后于根莖結(jié)合處剪掉根系，作為一個考種和化學(xué)分析樣品。將穗剪下裝入標(biāo)記好的小網(wǎng)袋，莖葉全部裝入做好標(biāo)記的大網(wǎng)袋，綁緊袋口。風(fēng)干后，稱量莖葉風(fēng)干重、穗風(fēng)干重后，穗脫粒，稱量風(fēng)干籽粒重，測定千粒重，計算穗粒數(shù)。采用烘干法烘干后，測定風(fēng)干莖葉、穎殼、籽粒的含水量，進(jìn)而計算小麥的產(chǎn)量、生物量。小麥的生物量、產(chǎn)量、千粒重均以烘干重表示。

1.2.3 土壤取樣與測定 在小麥取樣區(qū)內(nèi)隨機(jī)選擇3個樣點，以20 cm為一層采取0—100 cm 的土壤樣品，同層土壤均勻混合，作為一個分析樣品，迅速裝入做好標(biāo)記的塑料袋中帶回實驗室，待風(fēng)干后分別過0.15 mm和1 mm篩子。0.15 mm的土樣用來測定有機(jī)質(zhì)、全氮，1 mm的土樣用來測定硝銨態(tài)氮、速效磷、速效鉀、pH。

有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀外加熱法測定；全氮用濃硫酸加混合催化劑（K2SO4∶CuSO4=10∶1）消煮至灰白，定容到100 mL后用連續(xù)流動分析儀（AA3，德國）測定；硝銨態(tài)氮用1 mol·L-1的KCl浸提，土水比為1∶10，震蕩1 h后過濾，連續(xù)流動分析儀測定。速效磷用0.5 mol·L-1的NaHCO3浸提，土水比為1∶20，震蕩30 min后過濾，連續(xù)流動分析儀測定；速效鉀用1 mol·L-1的NH4OAc浸提，土水比為1∶10，震蕩30 min后過濾，火焰光度計測定。所有震蕩浸提的轉(zhuǎn)速均為120 r/min。土壤pH用pH計測定，土水比為1∶2.5。

1.3 數(shù)據(jù)計算與統(tǒng)計分析

將180個農(nóng)戶按傳統(tǒng)栽培和覆膜栽培分成兩組，每組按產(chǎn)量高低排序，等農(nóng)戶數(shù)分成高、中、低3組，即兩種栽培模式高中低產(chǎn)組各有30個農(nóng)戶。

產(chǎn)量（kg·hm-2）=公頃穗數(shù)（×104/hm2）×穗粒數(shù)×千粒重（g）

生物量（kg·hm-2）=產(chǎn)量/收獲指數(shù)

收獲指數(shù)（%）=盲抽籽粒干重/（盲抽籽粒+穎殼+莖葉干重）×100%

用Microsoft Excel 2013整理數(shù)據(jù)，SigmaPlot 12.5作圖，DPS 7.05統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果

2.1 產(chǎn)量與生物量的關(guān)系

對山西、陜西、甘肅三省180個冬小麥種植戶的調(diào)研表明，三省冬小麥的籽粒產(chǎn)量介于1 344—8 419 kg·hm-2，平均為4 980 kg·hm-2，最高與最低產(chǎn)量相差5.2倍（圖3-A）。山西、陜西和甘肅冬小麥產(chǎn)量分別介于2 529—8 419、1 344—8 073和2 984—7 145 kg·hm-2，平均為4 878、5 130和4 598 kg·hm-2。傳統(tǒng)栽培和覆膜栽培的產(chǎn)量分別介于2 525—8 419和1 344—8 073 kg·hm-2，平均為4 756和5 205 kg·hm-2，覆膜栽培的平均產(chǎn)量較傳統(tǒng)栽培提高9.4%，由此可見，三省間的產(chǎn)量差異雖不顯著（P=0.402），但在不同農(nóng)戶及不同栽培模式間存在較大差異。

雖然不同農(nóng)戶、不同栽培模式之間小麥籽粒產(chǎn)量差異很大，但均與小麥的生物量呈極顯著的正相關(guān)（圖3）?？傮w來看，冬小麥干物質(zhì)每增加1 000 kg·hm-2，籽粒產(chǎn)量增加425 kg·hm-2。對于傳統(tǒng)、覆膜栽培模式而言，干物質(zhì)每增加1 000 kg·hm-2，籽粒產(chǎn)量分別增加404和446 kg·hm-2，覆膜栽培的作物籽粒產(chǎn)量形成潛力較傳統(tǒng)栽培提高10.4%。

圖3 農(nóng)戶冬小麥籽粒產(chǎn)量與生物量（A）及不同栽培模式下籽粒產(chǎn)量與生物量的關(guān)系（B）Fig. 3 Relationship between farmers’ winter wheat yields and the corresponding biomasses and that under different cultivating conditions

2.2 產(chǎn)量與栽培模式

圖4 傳統(tǒng)與覆膜栽培條件下高產(chǎn)、中產(chǎn)和低產(chǎn)組的產(chǎn)量差異Fig. 4 Yield differences among high-, middle- and low-yielding groups under traditional and plastic film mulching cultivations

傳統(tǒng)栽培和覆膜栽培對冬小麥籽粒產(chǎn)量有顯著影響（圖 4）。對于傳統(tǒng)栽培，高、中、低產(chǎn)組的產(chǎn)量分別介于5 018—8 419、4 137—4 967和2 525—4 117 kg·hm-2，平均為6 226、4 527、3 513 kg·hm-2，差異顯著，且高產(chǎn)組較中、低產(chǎn)組分別高37.5%、77.2%。覆膜栽培，高、中、低產(chǎn)組的產(chǎn)量分別介于5 830—8 073、4 715—5 721和1 344—4 611 kg·hm-2，平均籽粒產(chǎn)量分別為6 510、5 190和3 916 kg·hm-2，差異亦顯著，且高產(chǎn)組比中、低產(chǎn)組分別高25.4%、66.2%。比較兩種栽培模式，覆膜栽培的高、中、低產(chǎn)組產(chǎn)量比傳統(tǒng)栽培相應(yīng)組分別提高4.5%、14.6%和11.4%。

2.3 產(chǎn)量與施肥

調(diào)查發(fā)現(xiàn)（圖 5），傳統(tǒng)栽培高、中、低產(chǎn)組的施氮量分別介于 55—591、 104—300和 54—290 kg·hm-2，平均分別為233、162和134 kg·hm-2。高產(chǎn)組的平均施氮量比中、低產(chǎn)組分別高44.4%和74.4%，差異顯著；盡管中低產(chǎn)組的施氮量差異不顯著，但前者仍比后者平均高出 20.9%，覆膜栽培高、中、低產(chǎn)組的施氮量介于 69—294、34—207和 68—218 kg·hm-2，平均分別為143、130和126 kg·hm-2。高產(chǎn)組的平均施氮量比中、低產(chǎn)分別高9.9 %、13.5 %，差異顯著，中產(chǎn)組的平均施氮量比低產(chǎn)組高3.3%。比較兩種栽培模式的氮肥用量，傳統(tǒng)栽培的高、中、低組氮肥用量比覆膜栽培相應(yīng)組分別高 62.9%、24.6%和6.3%，平均高出32.3%。

傳統(tǒng)栽培高、中、低產(chǎn)組的施磷量分別為0—437、0—338和0—384 kg·hm-2，平均為 168、121和 136 kg·hm-2，高產(chǎn)組施磷量比中、低產(chǎn)組平均提高31.2%，中低產(chǎn)組間差異不顯著。覆膜栽培高、中、低產(chǎn)組施磷量分別介于0—417、21—276和0—345 kg·hm-2，平均為134、99和99 kg·hm-2，高產(chǎn)組比中、低產(chǎn)組平均提高 35.4%，中、低產(chǎn)組間差異不顯著。比較兩種栽培模式的施磷量可知，傳統(tǒng)栽培的高、中、低組施磷量比覆膜栽培相應(yīng)組分別高 25.4%、22.2%和37.4%，平均亦高27.9%。

鉀肥用量在不同栽培模式、產(chǎn)量水平之間呈現(xiàn)出不同的規(guī)律。傳統(tǒng)栽培高、中、低產(chǎn)組中分別在 0—48、0—120和0—120 kg·hm-2之間，平均為10、18、25 kg·hm-2，低產(chǎn)組施鉀量比高產(chǎn)組還高1.5倍；覆膜栽培的高、中、低產(chǎn)組鉀肥用量則介于0—60、0—113和0—43 kg·hm-2，平均為27、22和14 kg·hm-2，高產(chǎn)組比低產(chǎn)組顯著高 92.9%。傳統(tǒng)栽培和覆膜的平均施鉀量分別為18和21 kg·hm-2，覆膜比傳統(tǒng)栽培高16.7%。

可見，高產(chǎn)小麥的施氮量較高，這種差異在傳統(tǒng)栽培中更明顯。高產(chǎn)小麥的磷肥用量也較高，但中低產(chǎn)小麥磷肥用量差異不顯著。傳統(tǒng)栽培中，產(chǎn)量隨鉀肥用量的增加而降低，覆膜栽培中小麥產(chǎn)量隨施鉀用量的增加而增加，說明傳統(tǒng)栽培條件施用鉀肥增產(chǎn)效果不明顯，覆膜栽培條件下增施鉀肥有利于產(chǎn)量提高。覆膜栽培降低了旱地小麥的氮磷用量，卻提高了小麥的產(chǎn)量。

圖5 傳統(tǒng)與覆膜栽培條件下高、中、低產(chǎn)量等級間的氮、磷、鉀肥用量差異Fig. 5 Difference of N, P and K application among high-, middle- and low-yielding groups in traditional and plastic film mulching cultivations

2.4 產(chǎn)量與不同土層土壤養(yǎng)分

2.4.1 產(chǎn)量與有機(jī)質(zhì) 研究結(jié)果顯示（圖6），傳統(tǒng)栽培0—100 cm不同土層高、中、低產(chǎn)組的有機(jī)質(zhì)含量沒有顯著差異，0—20，20—40 cm土層的平均值分別為12.0和8.6 g·kg-1，40—100 cm的平均值為6.0 g·kg-1。覆膜栽培0—20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量高、中、低產(chǎn)組間存在顯著差異，平均分別為12.0、11.2、10.0 g·kg-1，高產(chǎn)組比低產(chǎn)組顯著高出20.8%，20—100 cm不同土層高、中、低產(chǎn)組的有機(jī)質(zhì)含量沒有顯著差異，20—40 cm土層的平均值為8.1 g·kg-1，40—100 cm平均值為5.5 g·kg-1。傳統(tǒng)栽培60—80 cm土層的有機(jī)質(zhì)較覆膜栽培顯著高 12.6%，其他土層差異不顯著，傳統(tǒng)栽培和覆膜栽培0—60 cm土層的平均值分別為8.98和8.36 g·kg-1，80—100 cm的平均值為5.69和5.41 g·kg-1。

傳統(tǒng)栽培條件下土壤有機(jī)質(zhì)含量高低不是產(chǎn)量高低差異的決定因素，而在覆膜栽培條件下，0—20 cm土壤有機(jī)質(zhì)是引起產(chǎn)量差的重要原因，有機(jī)含量高時，產(chǎn)量也高。有機(jī)質(zhì)含量也不是兩種栽培模式產(chǎn)量差異的原因。

圖6 傳統(tǒng)與覆膜栽培條件下高、中和低組0—100 cm不同土層的有機(jī)質(zhì)含量Fig. 6 Concentration of soil organic matter in 0-100 cm soil layers in high-, middle- and low-yielding under traditional and plastic film mulching cultivations

圖7 傳統(tǒng)與覆膜栽培條件下高、中和低組0—100cm土層全氮含量Fig. 7 Concentration of total nitrogen in 0-100 cm soil layers in high-, middle- and low-yielding under traditional and plastic film mulching cultivations

2.4.2 產(chǎn)量與全氮 分析 0—100 cm不同土層的全氮表明（圖7），傳統(tǒng)栽培高、中、低產(chǎn)組間40—80 cm土層全氮含量存在顯著差異，其中40—60 cm土層的平均值分別為0.47、0.44和0.40 g·kg-1，高產(chǎn)比中、低產(chǎn)組分別高出7.5%和18.6%；60—80 cm土層中分別為0.43、0.39和0.37 g·kg-1，高產(chǎn)比中、低產(chǎn)組分別高出9.6%和15.4%；其他土層差異不顯著，0—20，20—40 cm土層的平均值分別為0.79和0.58 g·kg-1，80—100 cm土層的平均值為0.39 g·kg-1。覆膜栽培高、中、低產(chǎn)組0—60 cm土層存在顯著差異，0—20 cm土層全氮含量平均分別為0.76、0.74和0.66 g·kg-1，高產(chǎn)比中、低產(chǎn)組分別高3.2%和14.2%；20—40 cm土層全氮含量平均分別為0.59，0.55和0.50 g·kg-1，高產(chǎn)比中、低產(chǎn)組分別高7.4%和19.2% ；40—60 cm土層全氮含量平均分別為0.47，0.43和0.40 g·kg-1，高產(chǎn)比中、低產(chǎn)組分別高7.6%和17.9%；60—100 cm土層差異不顯著，平均值為 0.40 g·kg-1。兩種栽培模式間，傳統(tǒng)栽培0—20 cm土層全氮含量較覆膜栽培顯著高9.7%，其他土層差異不顯著，傳統(tǒng)栽培和覆膜栽培20—100 cm的平均值分別為0.45和0.44 g·kg-1。說明土壤全氮含量是形成產(chǎn)量差的主要因素之一，40—80 cm土壤全氮含量對傳統(tǒng)栽培的產(chǎn)量影響較大，而覆膜栽培0—60 cm全氮含量對產(chǎn)量的影響較大，全氮含高者，產(chǎn)量亦高。

2.4.3 產(chǎn)量與礦質(zhì)氮 礦質(zhì)氮含量在0—100 cm土壤剖面中變異較大（圖8），傳統(tǒng)栽培高、中、低產(chǎn)組0—100 cm土層礦質(zhì)氮含量不顯著，0—20、20—40 cm的平均值分別為15.3和11.3 mg·kg-1，40—100 cm平均為7.0 mg·kg-1。覆膜栽培80—100 cm土層存在顯著差異，高、中、低產(chǎn)組礦質(zhì)氮含量分別為10.4、7.2和4.0 mg·kg-1，高產(chǎn)比低產(chǎn)組高出1.6倍、比中產(chǎn)組高44.0%，0—20 cm的平均值分別為30.3、32.5和22.2 mg·kg-1，20—80 cm的平均值為7.3、6.7和4.1 mg·kg-1。覆膜栽培0—20 cm的礦質(zhì)氮含量較傳統(tǒng)栽培顯著高85%，平均值分別為28.3和15.3 mg·kg-1，而傳統(tǒng)栽培20—40 cm的礦質(zhì)氮含量較覆膜栽培顯著高47.1%，平均值分別為11.3和7.7 mg·kg-1，40—60 cm礦質(zhì)氮含量亦較覆膜栽培顯著高43.7%，其余土層差異不顯著，傳統(tǒng)栽培和覆膜栽培60—100 cm的平均值分別為7.5和6.2 mg·kg-1。

由此可見，土壤的礦質(zhì)態(tài)氮不能解釋旱地小麥產(chǎn)量之間的差異，但兩種栽培模式0—20、20—40和40—60 cm土壤礦質(zhì)氮卻存在明顯的差異，覆膜栽培顯著高于傳統(tǒng)栽培。

圖8 傳統(tǒng)與覆膜栽培條件下高、中和低組0—100 cm土層礦質(zhì)氮含量Fig. 8 Concentration of mineral nitrogen in 0-100 cm soil layers in high-, middle- and low-yielding under traditional and plastic film mulching cultivations

2.4.4 產(chǎn)量與速效磷 如圖9所示，傳統(tǒng)栽培高、中、低產(chǎn)組間0—40 cm土層速效磷含量存在顯著差異，其中0—20 cm土層的平均值分別為23.3、13.4和12.5 mg·kg-1，高產(chǎn)組比中、低產(chǎn)組分別高出74.3%和86.9%，20—40 cm土層的平均值為7.6、5.9和4.4 mg·kg-1，高產(chǎn)組比中、低產(chǎn)組分別高出 28.3%和 74.3%，其他土層差異不顯著，40—100 cm土層的平均值為 1.5 mg·kg-1。覆膜栽培高、中、低產(chǎn)組間不同土層的速效磷含量沒有顯著差異，0—20 cm土層的平均值為11.5 mg·kg-1，20—40 cm土層的平均值為3.5 mg·kg-1，40—100 cm土層的平均值為1.5 mg·kg-1。但傳統(tǒng)栽培0—20 cm、20—40 cm土層速效磷平均含量較覆膜栽培顯著高出42.4%和69.0%。

兩種栽培模式速效磷含量最高值均出現(xiàn)在 0—20 cm土層土壤，且傳統(tǒng)栽培中含量高者產(chǎn)量也高。除此之外，傳統(tǒng)栽培20—40 cm土壤也是產(chǎn)量高者速效磷量較高。這表明傳統(tǒng)栽培條件下0—20 cm和20—40 cm土層速效磷含量是引起產(chǎn)量差的重要原因，而引起覆膜栽培產(chǎn)量差的原因主要在于0—20 cm土層速效磷的含量。

圖9 傳統(tǒng)與覆膜栽培條件下高、中和低組0—100 cm土層速效磷含量Fig. 9 Concentration of available phosphorus in 0-100 cm soil layers in high-, middle- and low-yielding under traditional and plastic film mulching cultivations

2.4.5 產(chǎn)量與速效鉀 結(jié)果表明（圖 10），傳統(tǒng)栽培高、中、低產(chǎn)組40—60 cm土層速效鉀含量存在顯著差異，分別為86.2、70.4和74.3 mg·kg-1，高產(chǎn)組比中、低產(chǎn)組高22.5%和16.0%，其他土層差異不顯著，0—20 cm土層的平均值為122.9 mg·kg-1，20—40 cm的平均值為92.3 mg·kg-1，60—100 cm的平均值為73.8 mg·kg-1。覆膜栽培高、中、低產(chǎn)組不同土層的速效鉀含量沒有顯著差異，0—20 cm土層的平均值為 135.0 mg·kg-1，20—40 cm土層的平均值為99.0 mg·kg-1，40—100 cm土層的平均值為79.7 mg·kg-1。兩種栽培模式間40—60 cm、60—80 cm土壤速效鉀含量存在明顯差異，覆膜栽培較傳統(tǒng)栽培分別顯著提高8.6%和10.2%。

可見，表層0—40 cm土壤速效鉀與產(chǎn)量高低沒有確定的關(guān)系，40 cm以下的深層土壤速效鉀的提高，有利于旱地覆膜栽培小麥產(chǎn)量的提高。

2.4.6 產(chǎn)量與pH 傳統(tǒng)栽培高、中、低產(chǎn)組0—100 cm土壤pH介于7.8—10.1和7.7—10.1和8.0—9.8（圖11），平均都為8.5，產(chǎn)量水平和土層間的差異均不顯著。覆膜栽培的情況也是如此，高、中、低產(chǎn)量組 0—100 cm土壤pH介于7.9—9.6、7.7—9.9和7.8—9.7，平均為8.4、8.4和8.5。兩種栽培模式不同土層的pH也無顯著差異。由此可知，旱地土壤pH不是小麥產(chǎn)量差異的原因。

3 討論

3.1 產(chǎn)量與生物量

生物量是作物一生積累同化產(chǎn)物的總量，是籽粒產(chǎn)量形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，收獲指數(shù)反映了作物將同化產(chǎn)物向籽粒分配，形成籽粒產(chǎn)量的能力，生物量與收獲指數(shù)在一定生態(tài)條件下協(xié)調(diào)、平衡，最終決定了作物的產(chǎn)量。DAI等[27]對美國5類小麥的生物量和收獲指數(shù)的研究發(fā)現(xiàn)，收獲指數(shù)介于0.33—0.61，平均為0.45，并認(rèn)為盡管收獲指數(shù)和籽粒產(chǎn)量可能存在一定的聯(lián)系，但收獲指數(shù)高并不一定意味著籽粒產(chǎn)量就高。不少學(xué)者認(rèn)為提高收獲指數(shù)可以達(dá)到增產(chǎn)的目的[28-30]，本研究也發(fā)現(xiàn)在當(dāng)前應(yīng)用各地推薦的主栽品種的背景下，小地域范圍內(nèi)收獲指數(shù)存在差異，提高收獲指數(shù)可以達(dá)到提高小麥產(chǎn)量的目的，但對于整個區(qū)域而言，小麥生物量與籽粒產(chǎn)量呈極顯著的正相關(guān)，小麥?zhǔn)斋@指數(shù)趨于定值，平均為0.43，意味著小麥產(chǎn)量的提高將主要取決于生物量的提高。這可能是因為從區(qū)域角度看小麥產(chǎn)量更多地受區(qū)域氣候、土壤和栽培因素影響，調(diào)查發(fā)現(xiàn)農(nóng)戶栽培的品種雖多達(dá)18種，但均為通過國家審定的主栽品種，這就保證了品種本身的高產(chǎn)潛力，因此區(qū)域的氣候、土壤和栽培因素的變化造成的旱地小麥生物量的變化成了影響小麥產(chǎn)量的重要因素（圖 3-A），實現(xiàn)區(qū)域小麥增產(chǎn)、縮小農(nóng)戶產(chǎn)量差異的關(guān)鍵在于增加干物質(zhì)累積量。

圖10 傳統(tǒng)與覆膜栽培條件下高、中和低組0—100 cm土層速效鉀含量Fig. 10 Concentration of available potassium in 0-100 cm soil layers in high-, middle- and low-yielding under traditional and plastic film mulching cultivations

圖11 傳統(tǒng)與覆膜栽培條件下高、中和低組0—100 cm土層土壤pHFig. 11 Soil pH in 0-100 cm soil layer in high-, middle- and low-yielding under traditional and plastic film mulching cultivations

3.2 產(chǎn)量與栽培、施肥

西北旱地降雨少且集中在小麥?zhǔn)斋@后的夏閑期，高產(chǎn)栽培的關(guān)鍵在于水肥管理[31]。栽培模式會影響土壤水熱強(qiáng)度與分布，進(jìn)而影響土壤對作物的養(yǎng)分供應(yīng)，導(dǎo)致作物干物質(zhì)累積及籽粒產(chǎn)量不同。大量研究表明地膜覆蓋可提高早春的土壤溫度，有效防止土壤水分蒸發(fā)，提升土壤深層水分至作物可用土層，改變土壤中微生物區(qū)系、活化養(yǎng)分，促進(jìn)作物生長、提高產(chǎn)量[32-33]。亦有研究表明地膜覆蓋對旱地小麥的增產(chǎn)作用因降雨年型而異，在干旱年份尤其是早春干旱，地膜覆蓋會導(dǎo)致作物減產(chǎn)，濕潤年份增產(chǎn)效果不明顯，平水年才有明顯的增產(chǎn)作用[34]。本研究所涉及的研究區(qū)域當(dāng)年降雨量介于467—716 mm，不論高產(chǎn)，還是中、低產(chǎn)組，地膜覆蓋產(chǎn)量均明顯高于傳統(tǒng)栽培產(chǎn)量，且傳統(tǒng)栽培條件下農(nóng)戶的小麥產(chǎn)量差異要大于覆膜栽培，說明栽培模式是影響旱地小麥產(chǎn)量的一個重要因素，覆膜栽培可以提高旱地小麥產(chǎn)量，是縮小農(nóng)戶之間的產(chǎn)量差異的重要途徑。

化肥在糧食增產(chǎn)中發(fā)揮了巨大的作用。本研究中，高產(chǎn)小麥的施氮量較高，這種現(xiàn)象在傳統(tǒng)栽培中更明顯。這首先是因為增施氮肥可以促進(jìn)作物對土壤水分和其他養(yǎng)分的吸收利用，促進(jìn)干物質(zhì)累積及向籽粒轉(zhuǎn)移，進(jìn)而提高產(chǎn)量[35]。此外，土壤水分和施氮量有顯著的交互效應(yīng)，有研究表明在不同底墑條件下，形成高產(chǎn)要求的施氮量不同，在底墑充足時，形成較高的冬小麥產(chǎn)量所需的氮肥用量較低，但在底墑相對較低時，則要求較高的氮肥投入[36]。由于覆膜栽培有明顯的蓄水保墑作用[37-39]，從而可使土壤底墑更好[40]，這就使得覆膜栽培可以較少的氮肥投入獲得高產(chǎn)，而在傳統(tǒng)栽培中則需要較多的氮肥投入。高產(chǎn)小麥的施磷量較高，除了與施氮增產(chǎn)相似的原因外[41-42]，在旱地增施磷肥，可促進(jìn)小麥根系發(fā)育，增強(qiáng)小麥利用土壤深層水分的能力，從而改善植株的水分狀況,增大氣孔導(dǎo)度,降低了其對干旱的敏感性[43],提高抗旱性、增加產(chǎn)量。傳統(tǒng)栽培中旱地小麥產(chǎn)量隨鉀肥用量增加而降低，覆膜栽培中隨鉀肥用量增加而增加，說明由于當(dāng)?shù)赝寥棱浰剌^為豐富，傳統(tǒng)栽培條件下施用鉀肥并不能達(dá)到增產(chǎn)目的。覆膜栽培條件下增施鉀肥有利于產(chǎn)量提高，原因可能在于地表覆膜限制了土壤表面的水分蒸發(fā)，從而提高了土壤含水量，在通過增強(qiáng)作物蒸騰作用提高對土壤水分吸收利用的同時，提高了作物對土壤鉀供應(yīng)的需求[44]，因而表現(xiàn)出施用鉀肥增產(chǎn)的明顯效果。

3.3 產(chǎn)量與土壤養(yǎng)分

有機(jī)質(zhì)是土壤肥力的基礎(chǔ)和土壤培肥的核心問題，一直受到廣泛關(guān)注和重視。本文研究表明，傳統(tǒng)栽培不同產(chǎn)量水平間田塊的土壤有機(jī)質(zhì)含量差異不顯著，而覆膜栽培0—20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量高時，產(chǎn)量水平亦高，由低產(chǎn)田有機(jī)質(zhì)含量提高 1.16 g·kg-1，達(dá)到中產(chǎn)水平時，可使小麥增產(chǎn)1 274 kg·hm-2，而中產(chǎn)田有機(jī)質(zhì)含量提高 0.92 g·kg-1，達(dá)到高產(chǎn)水平時，可使小麥增產(chǎn)1 320 kg·hm-2，說明中低產(chǎn)田塊有機(jī)質(zhì)含量的提升使小麥增產(chǎn)的潛力很大。這進(jìn)一步表明覆膜栽培提高了作物的生產(chǎn)潛力，對土壤肥力水平要求較高，才使不同有機(jī)質(zhì)含量水平的土瓖表現(xiàn)出了產(chǎn)量水平的差異，而傳統(tǒng)栽培作物產(chǎn)量水平總體較低，不能使土壤肥力的增產(chǎn)效應(yīng)充分發(fā)揮，兩種栽培模式下有機(jī)質(zhì)之所以表現(xiàn)出不同的作用效果主要是由于在黃土高原地區(qū)，土壤肥力水平低、土壤水分缺乏。在生產(chǎn)力不高的傳統(tǒng)栽培情況下，生態(tài)系統(tǒng)處于相對平衡的狀態(tài)，地膜覆蓋使得農(nóng)田水熱資源重新分配，地表水熱條件得到改善，土壤微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化，土壤有機(jī)質(zhì)分解和有機(jī)態(tài)養(yǎng)分的釋放大幅度提升[45-46]，表現(xiàn)出了土壤有機(jī)質(zhì)對作物增產(chǎn)的作用。覆膜栽培0—20 cm土壤全氮含量高產(chǎn)＞中產(chǎn)＞低產(chǎn)的原因也在于此。雖然0—20 cm土層的礦質(zhì)氮、速效磷含量差異不顯著，但產(chǎn)量高的地塊其含量也相應(yīng)較高，這更進(jìn)一步說明了旱地土壤有機(jī)質(zhì)的提升可以促進(jìn)土壤氮、磷供應(yīng)能力增強(qiáng)，提高土壤的增產(chǎn)潛力，在優(yōu)化栽培、緩解水分的限制作用后，可以對作物增產(chǎn)起到重要作用。傳統(tǒng)栽培高產(chǎn)田塊0—20、20—40 cm土層的速效磷含量顯著高于中、低產(chǎn)田，且40—100 cm土層速效磷含量較高時產(chǎn)量亦高，這主要是由于在旱地傳統(tǒng)栽培條件下土壤水分條件較差，而土壤磷含量較高、供磷充足有利于促進(jìn)小麥根系生長發(fā)育和下扎以充分利用深層水分，從而獲得較高的產(chǎn)量，也說明深層土壤速效磷含量增加對傳統(tǒng)栽培的旱地小麥籽粒產(chǎn)量提高有重要作用。

一些研究也觀測到 40 cm以下土層速效磷、速效鉀含量對作物產(chǎn)量發(fā)揮著重要作用[47]。本研究結(jié)果表明，該研究區(qū)域麥田土壤pH穩(wěn)定，沒有受到栽培、施肥的顯著影響，但無論栽培模式如何，高產(chǎn)田塊40—60 cm土層的速效鉀含量均高于低產(chǎn)田塊的速效鉀含量。同時，由于西北旱地土壤速效鉀含量較高，表層（0—20 cm）平均為129 mg·kg-1，所以表層土壤速效鉀含量在不同產(chǎn)量水平間差異不顯著。但調(diào)查結(jié)果顯示有超過一半的農(nóng)戶常年不施鉀肥，這使不同產(chǎn)量等級地塊的深層土壤速效鉀表現(xiàn)出一定的差異。兩種栽培模式下產(chǎn)量較高的地塊，40—80 cm土層速效鉀含量較高。傳統(tǒng)栽培40—60 cm土層高產(chǎn)地塊速效鉀含量顯著高于中低產(chǎn)地塊含量，這說明高產(chǎn)的旱地小麥可能是因為根系能由深層土壤吸收利用更多的鉀，因此應(yīng)重視西北旱地鉀肥的施用，以避免長期不施鉀肥可能對土壤鉀造成的消耗，特別是深層速效鉀的消耗。深層礦質(zhì)氮對產(chǎn)量亦有積極作用，本研究顯示40—80 cm土壤礦質(zhì)氮含量較高的地塊產(chǎn)量亦高，特別是覆膜栽培高產(chǎn)地塊礦質(zhì)氮含量顯著高于低產(chǎn)田塊，這說明保證深層土壤一定的礦質(zhì)氮供應(yīng)水平對旱地小麥產(chǎn)量增加至關(guān)重要。

4 結(jié)論

研究表明西北旱地不同區(qū)域農(nóng)戶田塊間小麥產(chǎn)量存在顯著差異，生物量是籽粒產(chǎn)量增加的基礎(chǔ)，栽培條件、氮磷鉀肥施用，以及土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷含量是引起產(chǎn)量差異的主要原因?？s小西北旱地農(nóng)戶間產(chǎn)量差異、實現(xiàn)小麥增產(chǎn)的關(guān)鍵在于加強(qiáng)旱地麥田水分管理，采用保水栽培；適當(dāng)提高傳統(tǒng)栽培小麥中低產(chǎn)田塊的氮磷肥用量、控制鉀肥用量，在穩(wěn)定覆膜栽培小麥中低產(chǎn)田塊氮肥的基礎(chǔ)上，適當(dāng)提高磷鉀肥用量；加強(qiáng)旱地麥田有機(jī)培肥，在提高土壤有機(jī)質(zhì)含量、蓄水保墑和氮素供應(yīng)能力的同時，提升傳統(tǒng)栽培小麥中低產(chǎn)田土壤的有效磷供應(yīng)能力，以達(dá)到通過促進(jìn)小麥生長，提高籽粒產(chǎn)量的目的。

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（責(zé)任編輯 楊鑫浩）

Yield Variation of Winter Wheat and Its Relation to Cultivation, Fertilization, and Main Soil Fertility Factors

MA Xiao-long1, SHE Xu1, WANG Zhao-hui1,2, CAO Han-bing1, HE Hong-xia1, HE Gang1, WANG Sen1, HUANG Ming1, LIU Lu1
(1College of Natural Resources and Environment, Northwest A&F University/Key Laboratory of Plant Nutrition and Agro-Environment in Northwest China, Ministry of Agriculture, Yangling 712100, Shaanxi;2State Key Laboratory of Crop Stress Biology in Arid Areas, Yangling 712100, Shaanxi)

dryland; wheat; yield; NPK fertilizers; cultivation; nutrient

2016-07-04；接受日期：2016-09-30

國家自然科學(xué)基金（41401330）、財政部、農(nóng)業(yè)部現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項（CARS-3-1-31）、國家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（201303104，201103003）、農(nóng)業(yè)科研杰出人才培養(yǎng)計劃

聯(lián)系方式：馬小龍，E-mail：xiaolong029@126.com。通信作者王朝輝，E-mail：w-zhaohui@263.net