殷 文,陳桂平,柴 強(qiáng),郭 瑤,馮福學(xué),趙 財(cái),于愛(ài)忠,劉 暢

(1．甘肅省干旱生境作物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院 蘭州 730070; 2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院 蘭州 730070)

河西灌區(qū)不同耕作與秸稈還田方式對(duì)春小麥出苗及產(chǎn)量的影響*

殷 文1?,陳桂平1?,柴 強(qiáng)1**,郭 瑤1,馮福學(xué)2,趙 財(cái)1,于愛(ài)忠1,劉 暢1

(1．甘肅省干旱生境作物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院 蘭州 730070; 2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院 蘭州 730070)

出苗率及出苗整齊度在很大程度上決定了作物生長(zhǎng)狀況和產(chǎn)量豐欠,針對(duì)不同耕作措施結(jié)合秸稈還田對(duì)綠洲灌區(qū)小麥出苗及群體動(dòng)態(tài)影響研究薄弱問(wèn)題,研究不同秸稈還田與耕作方式對(duì)小麥出苗與產(chǎn)量的影響,以及二者的相關(guān)關(guān)系,對(duì)于優(yōu)化耕作措施具有重要指導(dǎo)意義。2014—2015年,在甘肅河西綠洲灌區(qū),通過(guò)田間定位試驗(yàn),研究了不同秸稈還田和耕作措施[少耕25～30 cm高茬收割秸稈立茬還田(NTSS)、少耕25～30 cm高茬收割秸稈覆蓋還田(NTS)、翻耕25～30 cm高茬收割秸稈還田(TS)和不留茬翻耕(CT)]對(duì)小麥出苗狀況及產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響,以期為優(yōu)化試區(qū)小麥栽培技術(shù)提供依據(jù)。結(jié)果顯示,與CT相比,NTSS、NTS降低了小麥出苗率以及出苗整齊度,TS則提高了小麥出苗率以及出苗整齊度。NTSS、NTS較CT的分蘗數(shù)分別高7.4%～10.5%、14.6%～19.1%,分蘗成穗率分別高13.5%～20.1%、33.0%～34.7%,有效穗數(shù)分別高7.5%～9.3%、10.3%～11.2%,穗粒數(shù)分別高 15.7%～16.1%、18.5%～22.6%,千粒重分別高 7.2%～8.9%、13.9%～14.2%,但 TS與 CT在以上指標(biāo)間沒(méi)有顯著差異。NTSS、NTS與 CT相比較,分別增產(chǎn) 16.6%～17.4%、18.6%～21.4%,以NTS增產(chǎn)幅度較大,比TS高10.3%～11.0%。穗數(shù)和穗粒數(shù)的增加是少耕秸稈還田獲得高產(chǎn)的主要原因,出苗率及整齊度對(duì)產(chǎn)量影響不顯著。同時(shí) NTSS和 NTS均獲得較高的收獲指數(shù),提高比例分別為 9.4%～10.7%與10.5%～11.1%,說(shuō)明少耕秸稈還田提高籽粒產(chǎn)量的另一原因是提高了光合產(chǎn)物向籽粒中的轉(zhuǎn)化。本研究表明,少耕秸稈還田是適用于試區(qū)小麥高產(chǎn)的理想耕作措施。

春小麥; 秸稈還田; 耕作方式; 出苗; 產(chǎn)量

作物高產(chǎn)是產(chǎn)量構(gòu)成因素相互補(bǔ)償協(xié)調(diào)的結(jié)果[1]。在挖掘產(chǎn)量潛力提高過(guò)程中,作物出苗率、出苗均勻與整齊度通過(guò)影響作物群體動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)而影響產(chǎn)量[2],研究高產(chǎn)小麥(Triticum aestivumL.)出苗率、出苗整齊度及其影響機(jī)制,對(duì)于優(yōu)化小麥管理技術(shù)具有重要理論和技術(shù)指導(dǎo)價(jià)值。在影響小麥出苗及產(chǎn)量的諸多因子中,土壤水熱特性[3]、播種密度[4]、播種期[5-6]等直接因子,以及種植方式[7]、播種方式[8]、覆蓋方式[9]、耕作措施[10-11]、茬口特性[12]等間接因子倍受關(guān)注,并已證明,創(chuàng)造適宜的土壤水熱環(huán)境,并配以相應(yīng)的耕作措施、播種器械、播種密度、播種期可作為優(yōu)化小麥出苗率及整齊度的調(diào)控措施[13-14]。研究表明,以少免耕作和秸稈還田為主要措施的保護(hù)性耕作技術(shù)主要通過(guò)保持水土、提高作物產(chǎn)量、降低風(fēng)蝕、水蝕,溫室氣體排放等環(huán)境問(wèn)題而應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[15-16],但因較低的出苗率與整齊度影響了其規(guī)模化應(yīng)用,因此,亟待研發(fā)減弱作物出苗率與整齊度對(duì)作物產(chǎn)量影響的適宜耕作措施。然而,有關(guān)基于少免耕、秸稈還田于一體的保護(hù)性耕作技術(shù)體系,能否通過(guò)優(yōu)化作物秸稈還田方式而弱化小麥出苗率及出苗整齊均勻度對(duì)產(chǎn)量的影響少見(jiàn)報(bào)道,使得生產(chǎn)實(shí)踐中缺乏通過(guò)優(yōu)化耕作制度,降低作物出苗率及出苗整齊度與增產(chǎn)的矛盾。甘肅河西綠洲灌區(qū)光熱資源豐富,小麥為主栽作物,但因小麥?zhǔn)斋@后土壤水分無(wú)效蒸發(fā)耗水嚴(yán)重,高茬收割秸稈還田技術(shù)備受關(guān)注,但仍缺乏集成應(yīng)用少免耕及秸稈還田保水技術(shù)的小麥高產(chǎn)模式與理論。為此,本研究以優(yōu)化利用小麥茬口為突破口,在不同耕作措施和秸稈還田方式下,探討降低小麥產(chǎn)量風(fēng)險(xiǎn)的可行性,為提高作物增產(chǎn)潛力,降低作物生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn),優(yōu)化試區(qū)高產(chǎn)高效小麥種植制度提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

田間試驗(yàn)于 2013—2015年度在甘肅省武威市涼州區(qū)黃羊鎮(zhèn)新鎮(zhèn)路甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)綠洲農(nóng)業(yè)科研教學(xué)基地(37°30′N,103°5′E)進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)位于河西走廊東端,屬寒溫帶干旱氣候區(qū),干燥度5.85,土壤容重1.57 g·cm-3,土層厚約120 cm,多年平均降雨量約156 mm,年潛在蒸發(fā)量約2 400 mm,灌溉水資源有限。該區(qū)年平均氣溫7.2 ℃、≥0 ℃和≥10 ℃的積溫分別為3 513 ℃和2 985 ,℃ 春季溫度低,易對(duì)作物出苗產(chǎn)生影響。小麥?zhǔn)窃搮^(qū)的主要糧食作物,耕作以傳統(tǒng)深翻耕為主,秸稈移出農(nóng)田。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2013年布置預(yù)備試驗(yàn),為次年種植小麥建立不同耕作及秸稈還田方式,即小麥秸稈25～30 cm高茬收割秸稈立茬免耕、25～30 cm高茬收割秸稈覆蓋免耕、25～30 cm高茬收割秸稈翻耕、傳統(tǒng)低茬收割翻耕,次年施肥旋耕(少耕)后播種小麥,形成4個(gè)處理,分別是少耕 25～30 cm 高茬收割秸稈立茬還田(NTSS)、少耕25～30 cm高茬收割秸稈覆蓋還田(NTS)、翻耕25～30 cm高茬收割秸稈還田(TS)及對(duì)照傳統(tǒng)低茬收割翻耕(CT)。各處理3次重復(fù),小區(qū)面積48 m2,隨機(jī)區(qū)組排列。2014年與 2015年度系統(tǒng)測(cè)定不同耕作和秸稈處理方式種植小麥的相關(guān)指標(biāo)。

供試小麥品種為‘寧春2號(hào)’。小麥播種日期分別為2014年3月21日與2015年3月29日,收獲日期分別為2014年7月24日與2015年7月28日。播種密度為675萬(wàn)粒·hm-2。

采用統(tǒng)一施肥水平,施純氮 225 kg·hm-2,施P2O5150 kg·hm-2,全作基肥。另外,采用地方統(tǒng)一灌水水平,冬儲(chǔ)灌 1 200 m3·hm-2,小麥生育期內(nèi),按苗期、孕穗期、灌漿期分別灌水750 m3·hm-2、900 m3·hm-2、750 m3·hm-2。

1.3 測(cè)定指標(biāo)和計(jì)算方法

小麥出苗20 d后采用對(duì)角線法選取5個(gè)點(diǎn),每點(diǎn)在1.2 m×1 m范圍內(nèi)調(diào)查小麥出苗率、整齊度、均勻性。

1.3.1 出苗率及出苗變異系數(shù)

出苗變異系數(shù)用于判斷出苗的均勻度,其計(jì)算公式如下:

1.3.2 苗齡

小麥播種后 20 d,分別統(tǒng)計(jì)一葉、二葉、三葉時(shí)的小麥株數(shù),判斷不同耕作措施下出苗整齊度。

1.3.3 分蘗數(shù)、分蘗成穗數(shù)及成穗率

小麥分蘗期之后,調(diào)查每公頃基本苗數(shù)和每公頃總莖數(shù); 小麥?zhǔn)斋@期統(tǒng)計(jì)穗數(shù),作為該小區(qū)的收獲穗數(shù),并計(jì)算分蘗成穗數(shù)及分蘗成穗率。

1.3.4 產(chǎn)量、產(chǎn)量性狀及收獲指數(shù)

成熟后按小區(qū)收獲,測(cè)定其籽粒產(chǎn)量(GY)與生物產(chǎn)量(BY),并計(jì)算收獲指數(shù)(HI)。HI=GY/BY; 隨機(jī)選取小麥20株,統(tǒng)計(jì)穗粒數(shù)。用PM-8188型谷物水分測(cè)定儀測(cè)定籽粒含水率,重復(fù) 5次,取其平均值。另外,計(jì)算14%含水量下的千粒重。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

使用Microsoft Excel 2007 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,利用SPSS 17.0軟件,采用 Duncan方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,采用 Linear correlation方法進(jìn)行相關(guān)分析,采用Correlation與Regression方法進(jìn)行通徑分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同耕作及秸稈還田方式對(duì)小麥出苗率、出苗均勻度及整齊度的影響

與傳統(tǒng)低茬收割翻耕處理(CT)相比,少耕秸稈覆蓋還田(NTS)降低了小麥出苗率,低 5.4%～6.0%,相反,翻耕秸稈還田處理(TS)提高了小麥出苗率,高4.1%～5.4%,均達(dá)到顯著差異(表1)。秸稈還田處理中,以TS小麥出苗率最高,較NTS小麥出苗率顯著高10.0%～12.1%(P＜0.05)。通過(guò)計(jì)算小麥出苗變異系數(shù),得出少耕秸稈還田條件下,小麥出苗均勻性均差于傳統(tǒng)不留茬翻耕處理,但TS處理小麥出苗均勻性優(yōu)于CT。

進(jìn)一步調(diào)查播種后20 d苗齡表明,不同處理麥苗苗齡主要集中在三葉階段(表1)。三葉階段,以TS和CT株數(shù)最多,其中TS較少耕高茬收割秸稈立茬還田(NTSS)和 NTS株數(shù)分別多 13.3%～15.3%和23.6%～30.6%,CT較NTSS和NTS株數(shù)分別多8.5%～11.6%和18.3%～26.5%(P＜0.05),但TS與CT間無(wú)顯著性差異。二葉階段,少耕秸稈還田 NTSS和 NTS株數(shù)較多,比CT分別多3.9%～8.2%和11.9%～22.4%,以NTS處理二葉期株數(shù)較多,比TS多7.3%～14.0%,其差異達(dá)到顯著水平(P＜0.05)。一葉階段,NTSS和NTS株數(shù)較多?？傊?少耕秸稈還田NTSS和TS整齊度較低,以NTS整齊度最低,翻耕秸稈還田TS整齊度最高。

2.2 不同耕作及秸稈還田方式對(duì)小麥群體生長(zhǎng)的影響

翻耕秸稈還田TS可提高小麥的基本苗,反而少耕秸稈覆蓋還田 NTS降低了小麥的基本苗(表 2)。與CT相比,TS提高小麥苗數(shù)4.1%～5.4%,NTS降低5.4%～6.0%(P＜0.05),NTSS、NTS較TS小麥苗數(shù)分別低3.2%～4.1%、9.1%～10.8%(P＜0.05),以NTS降低小麥苗數(shù)幅度較大。然而,NTSS和NTS提高了小麥的分蘗數(shù),較CT分別提高7.4%～10.5%和14.6%～19.1%,較TS分別提高4.3%～9.8%和11.3%～18.3%,提高作用顯著(P＜0.05)。

與分蘗數(shù)相似,NTSS和NTS也可提高小麥的分蘗成穗數(shù)與成穗率(表2)。與CT相比,NTSS和NTS處理小麥分蘗成穗數(shù)分別高25.4%～29.0%和54.3%～58.4%,NTSS和NTS較TS分別高13.4%～18.5%和41.8%～43.3%(P＜0.05)。NTSS和NTS小麥分蘗成穗率較 CT分別高 13.5%～20.1%和 33.0%～34.7%,較TS分別高 3.3%～13.6%和 21.1%～27.3%,作用顯著(P＜0.05)?？傊?NTS提高小麥分蘗成穗數(shù)與成穗率的作用最大,是小麥獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)。

表1 不同耕作及秸稈還田處理下小麥出苗率、均勻度及整齊度調(diào)查Table 1 Seedling rates,emergence evenness,and uniformities of wheat under different treatments

表2 不同耕作及秸稈還田處理的小麥群體變化及成穗率Table 2 Population change and spike rates of wheat under different treatments

2.3 不同耕作及秸稈還田方式對(duì)小麥產(chǎn)量以及產(chǎn)量性狀的影響

2.3.1 小麥產(chǎn)量及收獲指數(shù)

與傳統(tǒng)低茬收割翻耕相比,秸稈還田顯著提高了小麥的籽粒產(chǎn)量(表3)。兩個(gè)試驗(yàn)?zāi)甓?少耕秸稈還田NTSS、NTS分別高16.6%～17.4%、18.6%～21.4% (P＜0.05),TS顯著高10.2%～10.9%,少耕秸稈還田增產(chǎn)效果明顯。NTSS和NTS較TS分別高5.8%～6.0%和7.7%～9.5%,以NTS增產(chǎn)幅度較大,產(chǎn)量分別達(dá)到7 618 kg·hm-2與7 203 kg·hm-2。由此說(shuō)明,25～30 cm高茬收割秸稈覆蓋還田結(jié)合少耕有利于提高小麥籽粒產(chǎn)量。秸稈還田提高了小麥的生物產(chǎn)量,與CT相比,NTSS、NTS和TS的生物產(chǎn)量分別提高6.0%～6.6%、7.3%～9.3%和5.9%～6.1%(P＜0.05)。耕作方式配合秸稈還田對(duì)小麥生物產(chǎn)量沒(méi)有顯著影響。

少耕秸稈還田的NTSS和NTS可提高小麥光合產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化效率(表3)。與CT相比,NTSS和NTS的收獲指數(shù)分別高9.4%～10.7%和10.5%～11.1%,較TS分別高5.3%～5.9%和6.1%～6.3%,提高作用顯著(P＜0.05)。少耕秸稈還田中均以 NTS提高小麥光合產(chǎn)物向籽粒的轉(zhuǎn)化效率最大,說(shuō)明25～30 cm秸稈覆蓋結(jié)合少耕(NTS)是提高小麥光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)化的適宜秸稈管理措施。

2.3.2 小麥產(chǎn)量性狀

少耕秸稈還田明顯提高了小麥單位面積的成穗數(shù)(SN)、穗粒數(shù)(KNS)及千粒重(TKW)(表3)。與CT相比,NTSS和 NTS成穗數(shù)分別提高了 7.5%～9.3%和10.3%～11.2%,以NTS提高SN作用較大,比秸稈翻耕還田TS高4.1%～4.7%(P＜0.05)。NTSS和NTS穗粒數(shù)較CT分別高15.7%～16.1%和18.5%～22.6%,以NTS提高KNS幅度較大,比TIS高12.0%～12.8% (P＜0.05)。NTSS和 NTS千粒重較 CT分別提高 7.2%～8.9%和13.9%～14.2%,以NTS提高TKW作用較大,比TS高10.3%～11.0%(P＜0.05)。總之,3種秸稈還田處理中,均以少耕配合25～30 cm 高茬收割秸稈覆蓋處理(NTS)產(chǎn)量構(gòu)成因素最高,是小麥獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)。

表3 不同耕作及秸稈還田處理小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成Table 3 Yield and yield components of wheat under different treatments

2.4 小麥籽粒產(chǎn)量與產(chǎn)量因素、出苗率及出苗變異系數(shù)的相關(guān)性

小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素(穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重)與籽粒產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)性(表4),而其出苗率、出苗均勻度與籽粒產(chǎn)量無(wú)顯著相關(guān)性,說(shuō)明少耕秸稈還田通過(guò)增加小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素而提高籽粒產(chǎn)量。特別是,小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)與千粒重呈極顯著正相關(guān)性,說(shuō)明在少耕小麥秸稈還田方式下,可通過(guò)小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素的同步提高而增產(chǎn),可作為未來(lái)研究的主攻方向。

表4 小麥籽粒產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素、出苗率、出苗均勻度的相關(guān)系數(shù)Table4 Correlation coefficients among yield,yield components,seedling rate,and emergence evenness of wheat

表5 小麥籽粒產(chǎn)量構(gòu)成的通徑分析Table 5 Path analysis on yield components of wheat

2.5 產(chǎn)量構(gòu)成因素間的效益機(jī)制分析

通過(guò)小麥籽粒產(chǎn)量與其產(chǎn)量構(gòu)成的直接通徑系數(shù)可以看出(表5),穗數(shù)和穗粒數(shù)對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)均為正,穗數(shù)對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)最大,說(shuō)明只有在一定單位面積穗數(shù)(包括有效分蘗)基礎(chǔ)上,才能獲得較高籽粒產(chǎn)量。通過(guò)籽粒產(chǎn)量與其產(chǎn)量構(gòu)成的間接通徑系數(shù)可以看出,穗數(shù)通過(guò)提高穗粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率最大,穗粒數(shù)通過(guò)提高穗數(shù)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)最大。由此說(shuō)明,適宜的耕作及小麥秸稈還田方式主要是通過(guò)提高小麥的成穗數(shù)來(lái)提高籽粒產(chǎn)量。

3 討論

前茬作物收獲后采用秸稈還田保護(hù)性耕作播種后茬作物,常因保苗率低、作物出苗質(zhì)量不高,導(dǎo)致產(chǎn)量下降[17],成為制約這項(xiàng)技術(shù)推廣的重要原因之一。關(guān)于秸稈還田保護(hù)性耕作技術(shù)的研究,以往多集中于不同耕作方式與土壤理化性質(zhì)[18]、土壤水熱特性[19]、土壤培肥地力[20]、保水防水蝕風(fēng)蝕[15]、病蟲(chóng)與雜草危害與防治[14]、產(chǎn)量表現(xiàn)[21-22]等方面,而有關(guān)不同秸稈還田方式對(duì)作物出苗率影響的系統(tǒng)研究少見(jiàn)報(bào)道。因此,本文主要研究不同小麥秸稈還田與耕作方式對(duì)小麥出苗率及產(chǎn)量的影響。相關(guān)研究表明,影響小麥出苗率的主要因素有土壤水分分布不均或水分不足、秸稈(或根茬)阻礙、播種過(guò)深或過(guò)淺、種子霉?fàn)€等[17]。本研究表明,與傳統(tǒng)無(wú)秸稈還田處理相比,少耕秸稈還田降低了小麥出苗率,而秸稈翻耕還田則提高了小麥出苗率。這是因?yàn)闊o(wú)秸稈還田翻耕使土壤水分喪失較多,引起土壤水分不足或干濕不均,從而影響小麥出苗。而秸稈少耕還田降低小麥出苗率主要因?yàn)榻斩掃€田分布不均,部分秸稈堆積,播種質(zhì)量低,阻礙小麥種子芽苗的良好生長(zhǎng),甚至造成死苗等現(xiàn)象。秸稈翻耕還田提高小麥出苗率主要因?yàn)榉诓シN,提高播種質(zhì)量,秸稈還田的保水作用利于小麥發(fā)芽、出苗,從而提高出苗率。說(shuō)明本研究中小麥秸稈還田處理秸稈阻礙播種出苗的影響率隨翻耕而減弱,說(shuō)明翻耕能降低土壤中秸稈密度,可減少秸稈對(duì)小麥出苗的阻礙。

生產(chǎn)中針對(duì)各個(gè)影響作物產(chǎn)量的因素應(yīng)采取相應(yīng)措施,尤其是從作物生產(chǎn)源頭保苗對(duì)作物增產(chǎn)的影響談起,從而為作物高產(chǎn)栽培奠定基礎(chǔ)。少耕秸稈還田技術(shù)降低小麥出苗率,對(duì)于土壤水分分布不均或水分不足的問(wèn)題可從秸稈處理與水分管理上入手,播種后及時(shí)根據(jù)田間土壤水分狀況,加強(qiáng)水分管理,保苗促苗。針對(duì)秸稈影響播種質(zhì)量及出苗的問(wèn)題,首先,盡可能使秸稈分布均勻; 其次,優(yōu)化秸稈還田后的耕作方式,降低土壤中秸稈密度,這樣可以解決秸稈阻礙與由于秸稈引起的土壤水分不足或干濕不均問(wèn)題。對(duì)于播種深淺不一致的問(wèn)題,可以通過(guò)改進(jìn)播種機(jī)械,或改進(jìn)播種方法,如采用機(jī)械代替人工播種。也有研究表明,播種量明顯影響小麥出苗率與產(chǎn)量[8],因此,對(duì)于秸稈免耕還田降低作物出苗率,可通過(guò)機(jī)械操作或者改進(jìn)秸稈拋散機(jī)械,使粉碎的秸稈在田間分布較均勻,也可通過(guò)增加播種量、選用分蘗性強(qiáng)、分蘗成穗率高的品種來(lái)彌補(bǔ)秸稈還田引起小麥出苗率下降的不良影響。

大量研究表明,出苗率低、出苗均勻性差導(dǎo)致作物減產(chǎn),出苗率和出苗變異系數(shù)是影響小麥產(chǎn)量的主要因素,小麥出苗率與有效穗數(shù)顯著正相關(guān),與千粒重呈負(fù)相關(guān)性,與每穗粒數(shù)顯著正相關(guān)[2]。免耕秸稈還田后小麥出苗率變低、均勻性變差,通過(guò)影響小麥千粒重、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)而影響小麥產(chǎn)量[2]。而本研究表明,在河西綠洲灌區(qū),采用少耕配合秸稈還田雖然降低了小麥出苗率,提高了小麥出苗變異系數(shù),反而增加了小麥產(chǎn)量。相關(guān)分析表明,小麥出苗率及出苗變異系數(shù)與其籽粒產(chǎn)量無(wú)明顯相關(guān)性,這與秸稈還田降低作物出苗率與產(chǎn)量不同的是,播種前旋耕增加了秸稈還田的均勻度,較免耕秸稈還田提高了播種質(zhì)量。本研究中,少耕秸稈還田下小麥高產(chǎn)的主要原因是綜合少耕及秸稈還田等保護(hù)性耕作技術(shù)具有較好的保水效應(yīng)及適宜的土壤溫度[19],通過(guò)提高了分蘗數(shù)、分蘗成穗數(shù),從而提高有效穗數(shù)。同時(shí),少耕秸稈還田提高了小麥的穗粒數(shù)及粒重,特別是提高了光合產(chǎn)物向籽粒的轉(zhuǎn)移,可能因?yàn)榻斩捝俑€田明顯提高了土壤水分含量,優(yōu)化了作物前后生育時(shí)期的養(yǎng)分、水分需求規(guī)律,為滿足小麥旺盛生長(zhǎng)期的養(yǎng)分、水分需求奠定了基礎(chǔ),從而提高了光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)化效率。然而,傳統(tǒng)耕作處理的穗數(shù)明顯低于秸稈還田,是傳統(tǒng)耕作分蘗數(shù)及分蘗成穗率較低所致。傳統(tǒng)耕作生育前期溫度高、生長(zhǎng)快,水分、養(yǎng)分消耗多,以致于小麥開(kāi)花吐絲期較低的土壤水分與養(yǎng)分,降低了生育后期的生長(zhǎng)發(fā)育,減弱光合速率,從而降低成穗率、穗粒數(shù)與粒重。最重要的是,少耕秸稈還田增加小麥籽粒產(chǎn)量,可能因?yàn)樯俑斩掃€田出苗率低,且生育前期低溫利于作物根系生長(zhǎng),不利于地上部生長(zhǎng)發(fā)育[23],小麥生育前期生長(zhǎng)緩慢,養(yǎng)分消耗少,而生育后期隨著氣溫的回升,少耕秸稈還田后期適宜的土壤溫度與水分及前期剩余的養(yǎng)分,通過(guò)實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分“錯(cuò)期分配”,滿足小麥生育后期(灌漿期)旺盛生長(zhǎng)的養(yǎng)分需求,說(shuō)明少耕秸稈還田小麥增產(chǎn)主要發(fā)生在生育后期。通過(guò)籽粒產(chǎn)量與其產(chǎn)量構(gòu)成因素的相關(guān)分析表明,少耕秸稈還田提高小麥產(chǎn)量主要因?yàn)樗霐?shù)、穗粒數(shù)的提高。25～30 cm小麥秸稈少耕還田可以作為區(qū)域小麥高產(chǎn)栽培技術(shù)。

4 結(jié)論

少耕秸稈還田降低了小麥出苗率與出苗整齊度,翻耕秸稈還田提高了小麥出苗率與出苗整齊度。秸稈還田利于小麥籽粒產(chǎn)量與收獲指數(shù)的提高,較傳統(tǒng)耕作分別增產(chǎn)10.2%～21.4%與4.4%～11.1%,其中秸稈還田配合少耕技術(shù)對(duì)小麥的增產(chǎn)作用及光合產(chǎn)物向籽粒的轉(zhuǎn)移效應(yīng)更高,其高產(chǎn)主要?dú)w功于穗數(shù)(較高的分蘗數(shù)及分蘗成穗率)、穗粒數(shù)的提高,出苗率及整齊度對(duì)產(chǎn)量影響不顯著。小麥秸稈還田是本試區(qū)小麥可持續(xù)生產(chǎn)的可行模式,其中少耕秸稈還田可作為調(diào)控綠洲灌區(qū)小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素、弱化出苗對(duì)產(chǎn)量影響而獲得高產(chǎn)的可行耕作措施。

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Effect of tillage and straw retention mode on seedling emergence and yield of spring wheat in the Hexi Irrigation Area*

YIN Wen1?,CHEN Guiping1?,CHAI Qiang1**,GUO Yao1,FENG Fuxue2,ZHAO Cai1,YU Aizhong1,LIU Chang1
(1.Gansu Provincial Key Laboratory of Arid Land Crop Science /Faculty of Agronomy,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China; 2.College of Engineering, Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China)

Spring wheat; Straw retention; Tillage pattern; Seedling emergence; Yield

S341; S141

: A

: 1671-3990(2017)02-0180-08

10.13930/j.cnki.cjea.160788

殷文,陳桂平,柴強(qiáng),郭瑤,馮福學(xué),趙財(cái),于愛(ài)忠,劉暢.河西灌區(qū)不同耕作與秸稈還田方式對(duì)春小麥出苗及產(chǎn)量的影響[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2017,25(2): 180-187

Yin W,Chen G P,Chai Q,Guo Y,Feng F X,Zhao C,Yu A Z,Liu C.Effect of tillage and straw retention mode on seedling emergence and yield of spring wheat in the Hexi Irrigation Area[J].Chinese Journal of Eco-Agriculture,2017,25(2): 180-187

* 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31360323)、國(guó)家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研項(xiàng)目(201503125-3)和國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAD14B10)資助

** 通訊作者: 柴強(qiáng),主要從事多熟種植、循環(huán)農(nóng)業(yè)、保護(hù)性耕作技術(shù)與理論研究。E-mail: chaiq@gsau.edu.cn

?同等貢獻(xiàn)者: 殷文,主要從事節(jié)水農(nóng)業(yè)研究,E-mail: yinwentx@126.com; 陳桂平,主要從事多熟研究,E-mail: chengp@gsau.edu.cn

2016-09-02 接受日期: 2016-11-03

* This study was financially supported by the National Natural Science Foundation of China (31360323),the Special Fund for Agro-scientific Research in the Public Interest of China (201503125-3),and the National Key Technology R&D Program of China (2012BAD14B10).

** Corresponding author,E-mail: chaiq@gsau.edu.cn

Received Sep.2,2016; accepted Nov.3,2016

Abstract: Seedling emergence rate and uniformity of crops determine their growth and yield performance,while straw retention and tillage mode play an important role on seedling emergence and growth of corps.To explore the responses of seedling emergence and yield of crops to straw retention and tillage practices,a field experiment was carried out in a typical oasis irrigation region,Wuwei,Gansu Province,in 2014 and 2015,to determine the effects of treatments of straw retention combined with tillage patterns on seedling emergence,yield,and yield components of spring wheat.The treatments included reduced tillage with 25 to 30 cm high straw standing (NTSS),reduced tillage with 25 to 30 cm long straw covering (NTS),tillage with 25 to 30 cm long straw incorporation (TS),and conventional tillage without straw retention (CT,the control).The results showed that,compared with CT,reduced tillage combined with straw retention treatments (NTSS,NTS) significantly decreased seedling emergence evenness of wheat,while TS increased seedling emergence evenness.NTSS and NTS increased spring wheat tiller number by 7.4% to 10.5% and 14.6% to 19.1%,effective spike rate of tiller by 13.5% to 20.1% and 33.0% to 34.7%,spike number by 7.5% to 9.3% and 10.3% to 11.2%,kernel number per spike by 15.7% to 16.1% and 18.5% to 22.6%,and thousand-kernel weight by 7.2% to 8.9% and 13.9% to 14.2%,compared with CT,respectively.There was no significant difference between TS and CT treatments in the above parameters.NTSS and NTS treatments had 16.6% to 17.4% and 18.6% to 21.4% higher grain yield than CT.NTS had the highest increasing effect on wheat grain yield,which was 10.3% to 11.0% higher under NTS than under TS.The increase of spike number and kernel number per spike was the main reason for yield increase under reduced tillage with straw retention treatments.However,emergence rate and uniformity had no significant impact on wheat production.Meanwhile,NTSS,NTS treatments were 9.4% to 10.7% and 10.5% to 11.1% greater in harvest index than CT treatment,indicating higher conversion rate of photoassimilates in wheat under the two treatments.Therefore,our results showed that reduced tillage in combination with 25 to 30 cm high straw retention was the feasible technology of wheat production in the oasis irrigation region.