王 平, 郭小俊, 張麗娟, 王國(guó)宇, 魏 瓏, 胡建萍

(1.蘭州市農(nóng)業(yè)科技研究推廣中心， 甘肅 蘭州 730000； 2.慶陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院， 甘肅 慶陽(yáng) 745000)

不同覆蓋方式對(duì)小麥產(chǎn)量和土壤水熱狀況的影響

王 平1, 郭小俊1, 張麗娟2, 王國(guó)宇1, 魏 瓏1, 胡建萍1

(1.蘭州市農(nóng)業(yè)科技研究推廣中心， 甘肅 蘭州 730000； 2.慶陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院， 甘肅 慶陽(yáng) 745000)

[目的] 研究不同覆蓋方式對(duì)土壤水熱變化特征及春小麥產(chǎn)量的影響，為該地區(qū)選擇蓄水保墑的覆蓋材料及方法提供理論依據(jù)。[方法] 試驗(yàn)以傳統(tǒng)無(wú)覆蓋平作為對(duì)照(CK)，設(shè)置秸稈覆蓋量SW1(1 500 kg/hm2)，SW2(3 000 kg/hm2)，SW3(4 500 kg/hm2)，全膜覆土穴播(FT)，全膜壟作(RT)，共6個(gè)處理。[結(jié)果] 與CK相比，RT能提早小麥出苗時(shí)間，縮短生育期時(shí)間(103 d)，而SW3推遲小麥出苗，延緩了生殖生長(zhǎng)(生育期124 d)；小麥苗期FT，RT處理對(duì)0—5 cm土層增溫效果顯著，以RT處理增溫顯著，較CK增溫3.97 ℃，拔節(jié)至成熟期FT，RT處理增溫效果逐漸減弱，SW1，SW2及SW3處理在小麥苗期對(duì)0—5 cm土層具有降溫作用，拔節(jié)至成熟期表現(xiàn)為增溫效應(yīng)，SW3增溫效果最好；小麥苗期FT，RT處理0—100 cm土層土壤水分含量顯著高于CK，SW1，SW2及SW3處理，小麥拔節(jié)至成熟期SW1，SW2及SW3處理0—100 cm土層土壤含水分量高于其他處理，以SW3處理最高；FT，SW3處理增產(chǎn)效果最佳(FT，SW3>SW2>SW1>RT>CK)，比CK增產(chǎn)46.23%，且SW3可以顯著降低小麥生育期耗水量(18.53%)，改善水分利用效率(67.67%)。[結(jié)論] 秸稈覆蓋SW3(4 500 kg/hm2)可以改善土壤水熱狀況，減少小麥耗水量，增加水分利用效率，提高小麥產(chǎn)量，與全膜覆土穴播可能造成的白色污染相比，適宜在旱作小麥生產(chǎn)中應(yīng)用和推廣。

覆蓋方式; 土壤溫度; 土壤含水量; 小麥產(chǎn)量

西北黃土高原半干旱地區(qū)，光照資源豐富，降水量少且蒸發(fā)量大，降水與農(nóng)作物供需錯(cuò)位是限制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力提高、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因子。近年來(lái)，隨旱作農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的全面發(fā)展，覆蓋栽培已是西北地區(qū)主要的抗旱栽培方式。覆蓋方式主要為地膜覆蓋與秸稈覆蓋，其顯著的作用就是保墑和調(diào)節(jié)土壤溫度，旱作農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)主要集中在覆蓋栽培上。地膜覆蓋技術(shù)因其良好的增溫增產(chǎn)，蓄水保墑作用在甘肅得到了大面積的推廣，如全膜雙壟溝播、全膜覆土穴播等技術(shù)，而秸稈覆蓋栽培在以蘭州為代表的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，山旱地多、機(jī)械化程度低，應(yīng)用處于探索階段。

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)耕作地表裸露，土壤水分蒸發(fā)強(qiáng)，水分利用效率低下。覆蓋能夠有效提高自然降水的利用效率，使作物產(chǎn)量大幅度增加，覆膜與秸稈覆蓋對(duì)土壤水溫與產(chǎn)量的影響有所差異，段義忠等[1]研究表明旱地馬鈴薯普通地膜、秸稈覆蓋較傳統(tǒng)耕作方式耕層土壤(0—25 cm)日平均溫度提高3.62,2.01 ℃，土壤含水率增加3.25%，2.24%，產(chǎn)量提高10.33%，23.03%。王兆偉等[2]研究發(fā)現(xiàn)秸稈覆蓋可以起到集雨保墑、有效地抑制土壤蒸發(fā)作用和調(diào)控土壤溫度，抑制土壤蒸發(fā)作用與秸稈覆蓋量成正比，而覆蓋量過(guò)大會(huì)抑制作物生長(zhǎng)生育而造成減產(chǎn)。孟毅等[3]研究證明小麥秸稈覆蓋量越大，總耗水量越小，水分利用率隨著覆蓋量的增加而提高，且覆蓋處理下土壤溫度各生育階段均高于不覆蓋處理。區(qū)域氣候環(huán)境、土壤類(lèi)型、覆蓋物質(zhì)及管理措施等條件不同，不同的區(qū)域最佳覆蓋效果下的秸稈覆蓋量不同[4]。地膜覆蓋在整個(gè)生育期內(nèi)具有較好的保溫增溫效果，能降低土壤蒸發(fā)，提高水分利用效率[5]。

蘭州地區(qū)降水主要集中于6—9月，作物前期生長(zhǎng)易發(fā)生干旱，后期降水相對(duì)較多導(dǎo)致容易發(fā)生病害而作物減產(chǎn)。降水是旱地作物唯一的水分來(lái)源，充分利用有限的天然降水、提高土壤的集雨保墑能力是旱地作物穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、高效生產(chǎn)的重要研究課題。因而，探索出能夠有效集雨的栽培模式對(duì)于發(fā)展當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)水平具有重要的意義。通過(guò)研發(fā)推廣旱作栽培技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)該區(qū)農(nóng)田水分的保蓄和高效利用是旱作區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。因此，本文擬通過(guò)不同覆蓋材料與覆蓋方式進(jìn)行旱地小麥栽培試驗(yàn)，研究不同覆蓋材料及方式對(duì)土壤溫度、水分和作物產(chǎn)量的影響，以期為該地區(qū)選擇蓄水保墑的覆蓋材料及方法提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2015年在榆中縣貢井鄉(xiāng)貢井村進(jìn)行，海拔高度2 480 m，年均降水量328.10 mm，蒸發(fā)量達(dá)1 450 mm，年均氣溫6.2 ℃，全年日照時(shí)數(shù)2 666 h，平均無(wú)霜期為142 d，≥0 ℃積溫3 318 ℃，≥10 ℃積溫為2 658.5 ℃，屬典型的半干旱氣候。2015年降雨量366.1 mm，小麥全生育期降雨量149.6 mm，年蒸發(fā)量為1 330 mm。試區(qū)為典型的半干旱黃土丘陵區(qū)，供試土壤為黃綿土。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試春小麥品種為隴春27。試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理，以露地種植作為對(duì)照(CK)，設(shè)置平作秸稈覆蓋3個(gè)(SW1，SW2，SW3)、地膜覆蓋2個(gè)(FT，RT)，3次重復(fù)。小區(qū)面積為3.5 m×4 m，露地行距為15 cm，小區(qū)間距為50 cm，總占地面積為230 m2。施肥量為純氮180 kg/hm2，純磷105 kg/hm2，一次性施入，不做追肥。農(nóng)家肥22 500 kg/hm2。地膜覆蓋的出苗率為95%，播種量均為450～500萬(wàn)粒/hm2，秸稈覆蓋與CK的出苗率為85%，播種量為500～560萬(wàn)粒/hm2。種植方式為，全膜覆土穴播、地膜壟作為小型穴播機(jī)播種，每穴8～10粒，傳統(tǒng)耕作與秸稈覆蓋用人工開(kāi)溝的方式種植。

小麥秸稈覆蓋(SW1)：小麥秸稈長(zhǎng)為20 cm，秸稈量為1 500 kg/hm2，播種后立即覆秸稈。

小麥秸稈覆蓋(SW2)：所覆秸稈量為3 000 kg/hm2，其余同上。

小麥秸稈覆蓋(SW3)：秸稈量為4 500 kg/hm2，其余同上。

全膜覆土穴播(FT)：所用地膜厚度為0.006 mm，播前一周鋪膜覆土，膜面覆土1.5 cm。

全膜壟作栽培(RT)：采用穴播機(jī)在壟上進(jìn)行種植，行距16 cm。壟寬90 cm,壟高12cm，壟間溝寬15cm。

1.3 樣品采集與收獲

在2015年小麥?zhǔn)斋@后(7月21日)、播前(3月23日)、出苗期(4月17日)、拔節(jié)期(5月12日)、開(kāi)花期(6月2日)、灌漿期(7月8日)用土鉆(內(nèi)徑為4 cm)分別采集0—100 cm的土樣，每10 cm為1采集層，采用對(duì)角線采樣法，每小區(qū)5個(gè)點(diǎn)，同層樣品混合，剔除作物根系后混勻分析。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目

1.4.1 土壤水分

(1) 稱(chēng)取鮮土樣20.00 g，放入稱(chēng)重的鋁盒中，105 ℃下烘至恒重，用土樣鮮重和干重之差計(jì)算土壤水分，水分含量以水分占干土重的百分?jǐn)?shù)表示。

(2) 土壤貯水量：W=h×a×b×10

式中：W——土壤貯水量(mm)；h——土層深度(cm)；a——土壤容重(g·cm-3)；b——土壤含水量(%)； 10——換算系數(shù)。

(3) 作物耗水量：ETa=P+U-R-F-ΔW

式中：ETa——作物耗水量(mm)；P——作物生育期有效降水量(mm)；U——地下水補(bǔ)給量(mm)；R——徑流量(mm)；F——深層滲漏量(mm)； ΔW——計(jì)算時(shí)段內(nèi)土壤貯水量的變化(mm)。式中土壤貯水量及作物耗水量均以2 m土層含水量計(jì)算；因試驗(yàn)區(qū)地下水位較低，多在幾十米以下，所以地下水上移補(bǔ)給量、深層滲漏、地面徑流均忽略不計(jì)，因此上式可簡(jiǎn)化為：ETa=P-ΔW[6]。

1.4.2 土壤溫度 采用沃第森紐扣式電子溫度記錄儀進(jìn)行溫度測(cè)定，將溫度記錄儀埋入小麥地5 cm處，溫度記錄儀每隔1 h進(jìn)行一次溫度記載，日平均土壤溫度采用24 h的均值。

1.4.3 小麥測(cè)產(chǎn) 于灌漿期測(cè)定每個(gè)小區(qū)小麥hm2穗數(shù)；小麥成熟后，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取3個(gè)1 m2面積(非邊行小區(qū)且離小區(qū)邊0.5 m以上)測(cè)產(chǎn)，并取20株小麥進(jìn)行考種(穗粒數(shù)、穗長(zhǎng)、株高、小穗數(shù)、千粒重)，并計(jì)算籽粒產(chǎn)量、生物產(chǎn)量。

1.5 相關(guān)計(jì)算及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

水分利用效率=小麥籽粒產(chǎn)量/小麥生育期耗水量。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007進(jìn)行處理及繪圖，行處理DPS 7.05軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用LSD法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 覆蓋方式對(duì)小麥生育期的影響

如圖1所示，覆蓋方式顯著影響小麥的生育進(jìn)程，各處理春小麥生育天數(shù)為103～124 d，其中播種至出苗的天數(shù)為16～27 d，苗期至分蘗的天數(shù)為16～18 d，拔節(jié)至開(kāi)花的天數(shù)持續(xù)36～45 d，開(kāi)花至成熟的天數(shù)36～42 d。與CK相比，覆膜處理有利于促進(jìn)小麥出苗，覆膜壟作(RT)、覆土穴播覆膜(FT)處理下，出苗時(shí)間分別為16，18 d，CK與秸稈覆蓋的出苗時(shí)間為24～27 d，以SW3的出苗時(shí)間最晚；小麥灌漿至成熟期的天數(shù)為27～33 d，以RT的灌漿時(shí)間最短，F(xiàn)T與SW3的灌漿時(shí)間最長(zhǎng)達(dá)到30，32 d，其余灌漿時(shí)間在30 d以下，灌漿時(shí)間越長(zhǎng)越有利于小麥籽粒產(chǎn)量的形成。

圖1 不同覆蓋方式下的小麥生育期特征

注：SW1，SW2，SW3，F(xiàn)T，RT為不同覆蓋方式(詳見(jiàn)正文1.2)，CK為對(duì)照。下同。

覆蓋方式對(duì)小麥的出苗影響很大，與CK相比，覆膜處理能夠促進(jìn)小麥出苗，秸稈覆蓋則延緩了小麥出苗時(shí)間，其中覆膜壟作(RT)更有利于小麥的出苗，僅需16 d，覆土穴播覆膜(FT)小麥出苗18 d。而覆蓋秸稈推遲了出苗時(shí)間，隨著覆蓋秸稈量的增大出苗時(shí)間越遲，推遲2～3 d。在小麥生育期，與秸稈覆蓋延長(zhǎng)了生育期(4～9 d)，且隨著秸稈覆蓋量的增大延緩時(shí)間越長(zhǎng)；覆土穴播(FT)種植延長(zhǎng)了小麥生育期，較CK遲熟10 d。與CK相比覆膜縮短了小麥的生育期，促進(jìn)了小麥的提前出苗，延緩了生殖生長(zhǎng)過(guò)程。但RT后期出現(xiàn)了“青干現(xiàn)象”較FT生育期提前了7 d，覆膜種植方式則提前促進(jìn)了小麥的成熟。

2.2 覆蓋方式對(duì)土壤溫度的影響

4月0—5 cm土壤平均溫度CK(9.88 ℃)，F(xiàn)T(12.86 ℃)，RT(13.81 ℃)，SW1(9.61 ℃)，SW2(9.02 ℃)，SW3(8.94 ℃)，大氣溫度為12.57 ℃(圖2)。4月份地膜覆蓋處理具有顯著的保溫作用，土壤溫度較氣溫溫度高，RT處理較FT，CK處理土壤溫度提高了0.95，3.93 ℃；隨秸稈覆蓋量的增大土壤溫度逐漸下降，SW1，SW2，SW3處理與CK相比，土壤溫度分別降低了0.27，0.86，0.94 ℃。

5月0—5 cm土壤平均溫度CK(13.65 ℃)，F(xiàn)T(15.32 ℃)，RT(14.43 ℃)，SW1(13.22 ℃)，SW2(12.85 ℃)，SW3(12.71 ℃)，大氣溫度為14.87 ℃。與CK相比地膜覆蓋具有保溫作用，秸稈覆蓋具有降溫作用。而壟作方式下的小麥提前進(jìn)入了拔節(jié)期，地膜不同覆蓋方式的作用發(fā)生了變化，覆土穴播對(duì)土壤溫度的增溫較覆膜壟作、CK提高了0.89，1.67 ℃。在小麥播種至苗期地膜能夠提高土壤表層溫度，秸稈覆蓋降低了土壤表層溫度，且隨著秸稈覆蓋量的增加地溫下降越大。

6月0—5 cm土壤平均溫度CK(15.98 ℃)，F(xiàn)T(16.80 ℃)，RT(16.02 ℃)，SW1(15.84 ℃)，SW2(15.97 ℃)，SW3(16.07 ℃)，大氣溫度為17.85 ℃。隨小麥進(jìn)入拔節(jié)抽穗期后，隨秸稈量的增大，秸稈覆蓋具有增溫作用，SW3處理與CK相比，提高了土壤溫度0.02 ℃。

7月0—5 cm土壤平均溫度CK(17.26 ℃)，F(xiàn)T(17.79 ℃)，RT (17.96 ℃)，SW1(17.18 ℃)，SW2(17.20 ℃)，SW3(18.30 ℃)，大氣溫度為19.98 ℃。地膜、秸稈覆蓋均具有保溫作用，其中RT>FT，SW3>SW2>SW1。

小麥整個(gè)生育期土壤溫度為CK(15.02 ℃)，F(xiàn)T(16.22 ℃)、RT(16.16 ℃)，SW1(14.83 ℃)，SW2(14.97 ℃)，SW3(15.36 ℃)，大氣溫度為17.18 ℃，地溫的變化與氣溫的變化一致，地溫滯后于氣溫的變化。小麥全生育期地膜覆蓋下(FT，RT)的0—5 cm土壤溫度分別較CK高1.20，0.94 ℃，秸稈覆蓋下的土壤溫度SW1，SW2較CK分別降低了0.09，0.05 ℃，SW3較CK增加了0.24 ℃。

在本試驗(yàn)區(qū)，秸稈覆蓋處理具有階段性的降溫與增溫的雙重效應(yīng)，在小麥生育前期表現(xiàn)為降溫，生育后期為升溫。

圖2 不同覆蓋方式下的0-5 cm深度土層土壤溫度的變化

2.3覆蓋方式對(duì)土壤水分的影響

不同覆蓋方式下的0—100 cm土壤含水量在不同生育期的差異較大，隨著小麥生育期的推進(jìn)各層土壤含水量呈現(xiàn)逐漸降低趨勢(shì)，在小麥成熟期的土壤含水量最低(圖3)。

小麥苗期，各處理土壤含水量垂直分布為先增后降。各處理0—10 cm土壤含水量差異不顯著，10—100 cm土層的土壤含水量差異較大，與CK相比各覆蓋種植方式均能夠提高土壤含水量(FT>SW3>SW2>SW1>RT>CK)，F(xiàn)T，RT，SW1，SW2，SW3處理下土壤含水量較CK提高了13.27%，3.72%，7.42%，8.16%，9.04%。覆膜具有保墑作用，F(xiàn)T>RT，RT處理土壤含水量較低可能是小麥地溫較高，生育期提前，小麥耗水量較大；FT處理保墑集雨較好，土壤含水量較大；秸稈覆蓋具有保墑作用，土壤含水量隨秸稈覆蓋量的增大而增加。

圖3 小麥各生育期土壤含水量的變化

小麥拔節(jié)期，0—40 cm土層各處理土壤含水量差異較大，受小麥生長(zhǎng)及覆蓋方式的影響，各處理土壤含水量的大小為：SW3>SW2>SW1>CK>FT>RT，RT和FT較CK降低了14.78%，11.40%，SW1，SW2，SW3與CK相比，土壤含水量提高了6.46%，11.62%，22.38%。50—100 cm土層土壤含水量的大小為SW3，SW2，SW1，CK，F(xiàn)T>RT。

小麥開(kāi)花期，各處理40—100 cm土層土壤含水量較0—40 cm提高3.92%～15.90%。0—40 cm土層各處理土壤含水量的大小為：SW3>SW2>SW1>CK>FT>RT，土壤含水量表現(xiàn)為RT 和FT 處理較CK分別降低了9.96%，2.02%，SW1，SW2，SW3處理下土壤含水量較CK提高了5.39%，11.37%，17.46%。50—100 cm土層土壤含水量表現(xiàn)為RT和FT處理較CK 降低了21.37%，7.73%，SW1，SW2，SW3處理土壤含水量較CK提高了5.84%，8.00%，8.28%。

小麥成熟期，土壤含水量各處理差異顯著，40—100 cm土層土壤含水量較0—40 cm提高4.24%～28.23%。RT和FT處理下0—40 cm土層平均土壤含水量較CK均降低了30.23%，16.46%，SW1，SW2，SW3處理下的土壤含水量較CK提高了13.38%，19.80%，39.85%。RT 和FT 處理50—100 cm土層土壤含水量較CK分別降低了33.91%，2.64%，SW1，SW2，SW3處理土壤含水量較CK提高了27.73%，29.94%，33.26%。

秸稈覆蓋能顯著提高0—100 cm土層土壤含水量，且土壤含水量隨秸稈覆蓋量的增加而增加。地膜覆蓋具有雙重效益，前期小麥地膜覆蓋較CK能夠改善土壤水分狀況，后期由于作物過(guò)度耗水致使土壤含水量較CK低。

2.4 覆蓋方式對(duì)小麥產(chǎn)量和主要指標(biāo)的影響

各處理小麥籽粒產(chǎn)量、生物產(chǎn)量、穗數(shù)、千粒重、耗水量及水分利用率差異顯著(表1)。覆蓋方式顯著影響小麥產(chǎn)量及生物產(chǎn)量(FT，SW3>SW2，RT，SW1>CK)，F(xiàn)T，SW3處理下籽粒產(chǎn)量、生物產(chǎn)量最大，較CK增幅分別為13.75%～46.23%，5.75%～48.83%。

覆蓋方式對(duì)小麥有效穗數(shù)的影響表現(xiàn)為地膜覆蓋>秸稈覆蓋>CK，RT處理下有效穗數(shù)最大，較CK提高了42.30%；覆蓋方式下，麥穗粒數(shù)FT，SW3處理顯著大于SW2，SW1，RT，CK處理；小麥千粒重在SW3處理下最大在RT處理下最小，主要是RT處理前期過(guò)量的耗水，小麥開(kāi)花至成熟期土壤含水量低而無(wú)法滿足作物的正常生長(zhǎng)需求，在小麥灌漿期出現(xiàn)了“青干”現(xiàn)象。

秸稈覆蓋能減少土壤耗水量，隨秸稈覆蓋量的增大而減小，而地膜覆蓋能增加耗水量，與CK相比，F(xiàn)T與RT增加了4.58%，6.59%耗水量，與CK相比，SW1，SW2，SW3處理降低了耗水量4.22%，5.57%，9.87%。秸稈覆蓋能顯著提高水分利用效率，水分利用效率隨秸稈覆蓋量的增大而增大(SW3，SW2>SW1>FT>RT>CK)。

表1 小麥產(chǎn)量性狀及水分利用效率

3 討論與結(jié)論

3.1 不同覆蓋方式的土壤溫度效應(yīng)

覆蓋方式對(duì)土壤溫度的影響各異，這主要是覆蓋對(duì)太陽(yáng)能吸收的能力不一造成的。研究表明覆膜能夠增加土壤溫度，全生育期平均溫度覆膜高于秸稈覆蓋。特別是增加小麥生育前期的地溫，覆膜起壟土壤溫度高于平作高于不覆膜，起壟增加了土表面積、改變了太陽(yáng)入射角度提高了土壤溫度[7]。且地膜覆蓋在低溫期增溫效果最為明顯，0—20 cm土層土壤平均溫度比無(wú)覆蓋時(shí)高3～5 ℃[8]。覆膜增溫使小麥出苗提前，各生育期均有所提前，并且單株干重明顯增加，為旺盛的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)為小麥高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)[9]，這與本研究結(jié)論相類(lèi)似及覆膜促進(jìn)了小麥的出苗與各生育期的提前，前期覆膜較秸稈覆蓋土壤溫度具有明顯的增溫作用，隨著生育期的推進(jìn)增溫效果減弱，秸稈覆蓋則延緩了出苗時(shí)間，并隨著秸稈覆蓋量的增大出苗時(shí)間推遲，秸稈覆蓋與全膜覆土穴播與CK相比均能延遲小麥的成熟期，而覆膜提前了小麥的各生育期的提前，在小麥生育后期覆膜與CK相比仍具有增溫效果，而低量秸稈具有降溫作用。王榮堂等[10]研究發(fā)現(xiàn)膜覆蓋在作物旺盛生長(zhǎng)期具有降溫效應(yīng)，這與他的結(jié)論有出入，這可能是由不同的地理環(huán)境有關(guān)。秸稈覆蓋可以有效地抑制土壤蒸發(fā)，提高土壤蓄水保墑能力，能夠有效的調(diào)控旱地土壤水熱狀況，調(diào)控效果與秸稈覆蓋量具有很大關(guān)系。王兆偉等[11]研究秸稈覆蓋對(duì)土壤溫度的調(diào)節(jié)效應(yīng)主要表現(xiàn)在作物生長(zhǎng)前期，秸稈覆蓋在作物生長(zhǎng)前期對(duì)土壤表層的水分蒸發(fā)和溫度調(diào)控效果明顯，秸稈覆蓋量越大效果越明顯，秸稈覆蓋量越高對(duì)土壤蒸發(fā)的抑制效果越好。但覆蓋量過(guò)大會(huì)引起低溫效應(yīng)影響作物生長(zhǎng)生育甚至造成減產(chǎn)[12]，在山西旱作區(qū)的最佳覆蓋玉米秸稈量為4 500 kg/hm2。本研究表明，地膜覆蓋能有效增加全生育期的土壤有效積溫，壟作覆膜與全膜覆土穴播、傳統(tǒng)平作相比全膜壟作覆膜方式保溫效果最為明顯，特別是小麥生育前期壟作全覆膜，覆秸稈在小麥全生育期具有降溫作用，效應(yīng)受外界溫度和小麥生長(zhǎng)的影響，與傳統(tǒng)耕作相比小麥不同生育期覆秸稈下的土壤地溫同時(shí)具有降溫與增溫的雙重作用，播前至拔節(jié)期具有降溫的作用，抽穗至成熟期具有升溫作用，隨著覆蓋秸稈量的增大作用越明顯。

3.2 不同覆蓋方式的土壤水分效應(yīng)

旱地土壤水分高低取決于降水蓄保、耗水和土壤水分遷移幾個(gè)方面。地膜透水性差，保墑抑蒸效果好于秸稈覆蓋，但秸稈覆蓋對(duì)降水的入滲率高于覆膜，無(wú)論地膜覆蓋還是秸稈覆蓋，在某些生育時(shí)期和土層，都會(huì)出現(xiàn)較增墑和降墑的雙重效應(yīng)，這與多數(shù)研究結(jié)果[13]相似，也有研究表明秸稈覆蓋在不同生育期均能提高土壤水分，這可能與氣候及降雨量不同有關(guān)。柴守璽等[14]研究發(fā)現(xiàn)覆膜處理均能明顯改善小麥孕穗前0—200 cm土壤水分條件；孕穗期之后覆膜0—200 cm土壤貯水量迅速降低，并顯著低于CK，這與本研究結(jié)論相似。本研究覆膜壟作含水量低于覆土穴播，這可能是由于覆土穴播與壟作覆膜相比，壟作覆膜更加能夠有利于溫度的提高，在作物生殖生長(zhǎng)階段隨氣溫的增高小麥生長(zhǎng)加速，植株蒸騰、棵間蒸發(fā)加強(qiáng)，其土壤溫度越高蒸發(fā)越大土壤含水量越低，過(guò)量的耗水使小麥出現(xiàn)“青干”現(xiàn)象，造成減產(chǎn)。覆膜作物耗水較多，入滲較低在作物前期墑情較好隨著生育期的推進(jìn)作物耗水量增加土壤水分含量下降，秸稈覆蓋保墑?shì)^傳統(tǒng)耕作高且耗水也大，在降雨量少的地區(qū)“雙重效益”未出現(xiàn)。周凌云等[15]研究發(fā)現(xiàn)秸稈覆蓋使小麥棵間蒸發(fā)量大為減少，麥田土壤水分消耗較慢，含水量高于傳統(tǒng)對(duì)照。覆蓋對(duì)生育前期土壤含水量影響較大，且影響范圍在40 cm土層以內(nèi)。到小麥生長(zhǎng)后期，耗水以葉面蒸騰為主，植株蒸騰量大，使麥田土壤水分消耗加快，但小麥生長(zhǎng)期的總耗水量并未增加，覆蓋只是改變了棵間土壤蒸發(fā)與葉面蒸騰之間的耗水比例。覆蓋量過(guò)少，保墑效果差，覆蓋量過(guò)大，會(huì)造成小麥根部呼吸減弱，有害氣體增加，適宜的覆蓋量為4 500 kg/hm2[16]。

3.3 不同覆蓋方式對(duì)小麥增產(chǎn)的效益

通過(guò)提高作物的水分利用效率和產(chǎn)量是旱作農(nóng)業(yè)研究的主要課題，旱作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，利用地膜覆蓋被認(rèn)為是提高土壤水分、促進(jìn)作物生長(zhǎng)和提高作物產(chǎn)量的有效農(nóng)業(yè)措施，也有研究認(rèn)為秸稈覆蓋能儲(chǔ)存更多土壤水、減少土壤蒸發(fā)、改善作物生長(zhǎng)，進(jìn)而提高產(chǎn)量。高婷等[17]研究半干旱區(qū)不同覆蓋物對(duì)小麥的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)地膜覆蓋較秸稈覆蓋有利幼苗發(fā)育，表現(xiàn)分蘗率和收獲穗多提高產(chǎn)量。本研究FT，SW3處理對(duì)小麥的產(chǎn)量促進(jìn)作用更大(FT，SW3>SW2>RT>SW1>CK)，F(xiàn)T處理具有良好的保墑增溫效果，加快了小麥幼穗分化時(shí)間，分蘗成穗率提高，增加了小麥的成穗數(shù)，從而提高了產(chǎn)量[18]，SW3處理改善了小麥生育中后期土壤水溫條件，延緩小麥生殖時(shí)間，增加了小麥的千粒重，進(jìn)而增加了產(chǎn)量。而本研究與王麗芳[19]研究結(jié)果不一致，其研究表明覆蓋方式對(duì)產(chǎn)量影響的大小為壟膜覆蓋>秸稈覆蓋>平膜覆蓋，小麥產(chǎn)量在壟膜覆蓋下高于平膜覆蓋27.4%，這可能是由于不同地理環(huán)境與降雨量不一致造成的。而FT處理較SW3處理增加了小麥耗水水量，增加了白色污染，綜合產(chǎn)量、耗水量、環(huán)境的承載力及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，秸稈覆蓋(覆蓋量為4 500 kg/hm2)適宜在本試驗(yàn)區(qū)應(yīng)用和推廣。

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EffectsofDifferentMulchingPatternsonSoilHydrothermalCharacteristicsandWheatYield

WANG Ping1, GUO Xiaojun1, ZHANG Lijuan2, WANG Guoyu1, WEI Long1, HU Janping1

(1.LanzhouAgro-technicalResearchandPopularizationCenter,Lanzhou,Gansu730070,China; 2.QingyangAcademyofAgriculturalSciences,Qingyang,Gansu745000,China)

[Objective] The influences of different field mulching treatments on soil hydrothermal characteristics and grain yield of spring wheat were studied to provide theoretical basis for the selection of mulching materials and method of soil moisture conservation. [Methods] The experiment had six treatments: traditional flat planting (CK), three levels of wheat straw(straw mulching quantities were 1 500 kg/hm2(SW1), 3 000 kg/hm2(SW2), and 4 500 kg/hm2(SW3)), whole field soil-plastic mulching (FT), and ridges were covered with plastic and the furrows

no mulching (RT). [Results] As compared with CK, RT could advance the seedling emergence, and shorten the growth duration days (103 d). Whereas, SW3could delay the emergence, postpone the growth duration (124 d). Treatments of FT and RT could increase soil temperature (0—5 cm) and soil water content (0—100 cm) at the seedling stage. The averaged soil temperature increment was 3.97 ℃ under RT in comparison with that of CK. Treatments of FT and RT could not increase soil temperature (0—5 cm) and soil water content (0—100 cm) remarkably at stages from jointing to maturity. SW1,SW2and SW3decreased soil temperature (0—5 cm) and soil water content (0—100 cm) at the seedling stage, whereas increased soil temperature (0—5 cm) and soil water content (0—100 cm) at stages from jointing to maturity. Soil water content was higher under SW3treatment than those of others. Wheat yields under FT and SW3treatments were significantly higher than those of other treatments (SW3, FT>SW2>SW1>RT>CK). In comparison with the yield of CK, the significant increase under SW3was 46.23%, water use efficiency increased by 67.67%, and total water consumption decreased by 18.53%. [Conclusion] Soil moisture and temperature conditions were both improved, wheat yield and water use efficiency were also increased, simultaneously total water consumption was decreased. If the problem of “white pollution” of plastic film mulching is considered, undoubtedly, the wheat straw mulching SW3(4 500 kg/hm2) is appropriate for its environment-friendship, high-yielding management solution and ecosystem sustainability in dryland agriculture.

mulchingpattern;soiltemperature;soilmoisture;wheatyield

A

1000-288X(2017)05-0069-07

S512.1+2, S157.4

文獻(xiàn)參數(shù)： 王平, 郭小俊, 張麗娟, 等.不同覆蓋方式對(duì)小麥產(chǎn)量和土壤水熱狀況的影響[J].水土保持通報(bào)，2017,37(5)：69-75.

10.13961/j.cnki.stbctb.2017.05.012； Wang Ping, Guo Xiaojun, Zhang Lijuan, et al. Effects of different mulching patterns on soil hydrothermal characteristics and wheat yield[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2017,37(5)：69-75.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.05.012

2017-02-21

2017-02-27

蘭州市科技局計(jì)劃項(xiàng)目“旱作農(nóng)業(yè)輪耕技術(shù)及配套耕作技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)”(2015-3-60)

王平(1979—),男(漢族),甘肅省定西市人,碩士研究生，農(nóng)藝師,主要從事作物栽培與耕作工作。E-mail:wangping0931@163.com。

郭小俊(1962—),男(漢族),甘肅省臨洮縣人,本科，高級(jí)農(nóng)藝師,主要從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。E-mail: 502520007@qq.com。