張慧芋，孫敏，高志強，梁艷妃，楊清山，張娟，李念念

?

旱地麥田深松蓄水和覆蓋播種土壤水分變化與小麥籽粒 蛋白質(zhì)含量的關(guān)系

張慧芋，孫敏，高志強，梁艷妃，楊清山，張娟，李念念

（山西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，山西太谷 030801）

【目的】明確旱地麥田休閑期深松蓄水和覆蓋保水的技術(shù)效果，有利于探索旱地小麥增產(chǎn)提質(zhì)的最佳耕作及覆蓋播種技術(shù)新途徑。【方法】于2012—2014年度在山西農(nóng)業(yè)大學聞喜小麥試驗基地開展大田試驗，以休閑期深松和當?shù)貍鹘y(tǒng)耕作為主區(qū)，以全膜覆土穴播、膜際條播、常規(guī)條播為副區(qū)，研究深松和覆蓋播種對3 m內(nèi)土壤水分、小麥籽粒蛋白質(zhì)含量及其產(chǎn)量的影響。【結(jié)果】旱地麥田休閑期深松處理播種至開花期0—300 cm土層蓄水量較免耕處理顯著提高，產(chǎn)量提高12%—30%，且籽粒谷蛋白含量、蛋白質(zhì)產(chǎn)量顯著提高。兩覆蓋播種較常規(guī)條播，土壤蓄水量越冬至開花期均顯著提高，產(chǎn)量提高6%—24%，籽粒醇溶蛋白、總蛋白含量及蛋白質(zhì)產(chǎn)量顯著提高，清蛋白提高。深松條件下，膜際條播較全膜覆土穴播開花期土壤水分顯著降低；免耕條件下，兩覆蓋處理間各生育時期土壤水分差異不顯著。膜際條播較全膜覆土穴播產(chǎn)量提高，在2012—2013深松條件和2013—2014免耕條件下差異顯著。深松條件下，膜際條播較全膜覆土穴播籽粒蛋白質(zhì)組分含量，總蛋白質(zhì)含量及其產(chǎn)量顯著提高。此外，相關(guān)性分析表明，開花期0—100、100—200、200—300 cm土層土壤蓄水量通過直接與間接作用對籽粒蛋白質(zhì)積累的總影響均表現(xiàn)為正向作用，且2012—2013年100—200 cm土層土壤水分對籽粒蛋白質(zhì)含量的提高貢獻最大，2013—2014年200—300 cm土層土壤水分對籽粒蛋白質(zhì)含量的提高貢獻最大。從籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量形成的貢獻來看，休閑期深松主要通過影響開花期土壤水分影響籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量，且深松條件下覆蓋播種主要是通過影響孕穗期土壤水分而影響籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量，且膜際條播對蛋白質(zhì)產(chǎn)量的貢獻顯著大于全膜覆土穴播?！窘Y(jié)論】休閑期深松有利于蓄積休閑期降雨，覆蓋播種有利于保蓄土壤水分，其效果延續(xù)至開花期，而生育中期土壤水分與籽粒蛋白質(zhì)積累密切相關(guān)，休閑期深松配套膜際條播覆蓋播種有利于旱地小麥產(chǎn)量和品質(zhì)協(xié)同提高。

旱地小麥；休閑期深松；覆蓋播種；土壤水分；籽粒蛋白質(zhì)含量

0 引言

【研究意義】土壤水分直接影響作物養(yǎng)分吸收和運轉(zhuǎn)，從而影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)。灌溉是水地小麥調(diào)節(jié)土壤水分的主要途徑，而旱作麥區(qū)僅依靠降水來調(diào)節(jié)土壤水分。本試驗點屬黃土高原半干旱地區(qū)的東緣，年度降水分布不均，常年大約60%的降雨集中在小麥收獲后的休閑期（7—9月），土壤存儲的水量決定著旱地小麥播前底墑的豐欠，是影響產(chǎn)量的重要因素，有效蓄納休閑期自然降雨是實現(xiàn)旱地小麥高產(chǎn)的重要途徑。【前人研究進展】前人在耕作蓄水方面進行了大量研究。侯賢清等[1]研究表明，旱地麥田麥收后進行免耕處理可降低土壤容重，促進土壤團聚體的形成，從而提高土壤保水能力，但長期免耕會造成土壤緊實。Wang等[2]研究表明，深耕翻可改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤滲水速度，增加蓄水容量，有利于最大限度地接納雨水，但土壤結(jié)構(gòu)的改變會加速土壤有機質(zhì)含量降低及養(yǎng)分流失，從而使耕地質(zhì)量變差。Wang等[3]、侯賢清等[4]研究表明，休閑期深松加深耕層而不翻動土壤，可降低耕層土壤容重0.2 mg·cm-3以上，改善土壤的透水性，減少蒸發(fā)，提高其對自然降水的蓄積能力，最終提高作物產(chǎn)量及水分利用效率。秦紅靈等[5]研究表明，土壤深松處理較不深松可實現(xiàn)小麥增產(chǎn)18.3%?？梢?，一年一作旱地麥田休閑期深松可實現(xiàn)蓄水、增產(chǎn)、增效。此外，為更有效蓄積周年降水，地膜覆蓋播種很早就受到人們的關(guān)注，且自20世紀70年代引進國內(nèi)后，其蓄水增產(chǎn)效果得到充分驗證[6-8]。侯慧芝等[9]研究表明，生育期地膜覆蓋可提高小麥產(chǎn)量42.8%，水分利用效率10.5%。李福等[10]研究表明，全膜覆土穴播技術(shù)可蓄積全年約50%的降水，自然降水利用率達到70%。李儒等[11]在陜西省不同降水年型的研究表明，相對于條播不覆蓋播種技術(shù)，壟覆地膜+溝內(nèi)不覆播種技術(shù)的旱地小麥產(chǎn)量均顯著提高，達17%—27%。總之，旱作麥田耕作蓄水和覆蓋保水在黃土高原廣大旱區(qū)均可實現(xiàn)增產(chǎn)增效。此外，旱地小麥的品質(zhì)優(yōu)良早已受到關(guān)注。籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量、谷醇比是評價小麥品質(zhì)的重要指標[12]，且土壤水分是影響籽粒蛋白質(zhì)積累的重要因素，尤其是旱地小麥[12-13]。范雪梅等[14]研究表明，土壤干旱或漬水均會影響小麥籽粒氮代謝關(guān)鍵酶活性，從而導致籽粒蛋白質(zhì)含量及其產(chǎn)量下降，影響籽粒品質(zhì)；許振柱等[15]研究表明，花后土壤水分過低不利于籽粒蛋白質(zhì)的積累，過高則不利于與籽粒品質(zhì)相關(guān)的貯藏蛋白和谷蛋白大聚體的積累。戴廷波等[12]、Ozturk等[16]研究表明，適度干旱有利于籽粒蛋白質(zhì)積累，改善品質(zhì)，而漬水則相反?！颈狙芯壳腥朦c】對旱地小麥而言，極度干旱的年份不利于籽粒蛋白質(zhì)積累，同時限制產(chǎn)量提高；降水較少的年份有利于改善籽粒品質(zhì)，但產(chǎn)量降低；降水較多的年份有利于提高產(chǎn)量，但由于蛋白質(zhì)的稀釋效應，相對較高的土壤水分不利于籽粒蛋白質(zhì)的積累[13]。旱地麥田在周年蓄保水分增產(chǎn)增效的同時，如何提高品質(zhì)是旱作栽培工作者需研究解決的一個難題?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本文研究分析了休閑期深松的蓄水、增產(chǎn)、提質(zhì)效果，比較了兩種覆蓋播種技術(shù)對0—3 m土層水分周年變化、產(chǎn)量和籽粒蛋白質(zhì)形成的影響，以期為制定黃土高原旱地麥區(qū)產(chǎn)量與品質(zhì)協(xié)同提高的優(yōu)化栽培技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本概況

本試驗于2012—2014年度，在山西農(nóng)業(yè)大學聞喜小麥試驗基地進行。試驗地位于東經(jīng)110°59′—111°37′、北緯35°9′—35°34′，四季分明，年均氣溫12.5℃，無霜期185 d，屬典型的暖溫帶大陸氣候。試驗田為丘陵旱地，無灌溉條件，種植制度為夏季休閑制，即從前茬小麥收獲至下茬小麥播種為裸地。2012—2013年度，6月10日測定表層土壤肥力結(jié)果為有機質(zhì)11.88 g·kg-1、堿解氮38.62 mg·kg-1、速效磷14.61 mg·kg-1；2013—2014年度，6月10日測定結(jié)果為有機質(zhì)10.18 g·kg-1、堿解氮39.32 mg·kg-1、速效磷16.62 mg·kg-1。2012—2014年試驗地的降雨情況見表1。

1.2 試驗設(shè)計

供試品種為“20410”，由山西省聞喜縣農(nóng)業(yè)局提供。采用二因素裂區(qū)設(shè)計，以休閑期耕作方式為主區(qū)，設(shè)深松（深度為30—35 cm，SS）和免耕（休閑期不進行耕作，NT）2個水平，以播種方式為裂區(qū)，設(shè)膜際條播（FM）、全膜覆土穴播（FSH）、常規(guī)條播（DS）3個水平，共6個處理，重復3次，小區(qū)面積150 m2（3 m×50 m）（表2）。前茬小麥收獲時留高茬20—30 cm，約7月中旬進行耕作處理，8月下旬淺旋、耙耱平整土地，播前基施150 kg N·hm-2、150 kg P2O5·hm-2、150 kg K2O·hm-2，小麥生育期內(nèi)不再追肥。9月底或10月初播種，基本苗225×104株/hm2。2012年7月15日深松，8月25日淺旋耕、平整土地，10月1日播種，次年6月3日收獲；2013年7月15日深松，8月23日淺旋耕、平整土地，9月29日播種，次年6月1日收獲。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 土壤蓄水量的測定 分別于播種期、越冬期、拔節(jié)期、孕穗期、開花期用土鉆取0—300 cm（每20 cm為一個土層）土樣，樣品采集后立即裝入鋁盒，采用烘干法測定土壤水分含量。按侯賢清[14]的計算方法如下：

SWSi=Wi×Di×Hi×10/100

式中，SWSi為第i土層土壤蓄水量（mm）；Wi為第i土層土壤質(zhì)量含水量（%）；Di為第i土層土壤容重（g·cm-3）；Hi為第i土層厚度（cm）。

1.3.2 籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量的測定 采用連續(xù)提取法測定籽粒清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量；采用半微量凱氏定氮法測定含氮量，再乘以5.7即為蛋白質(zhì)含量。

1.3.3 籽粒蛋白質(zhì)增產(chǎn)效果 休閑期深松蓄水、覆蓋播種保水的籽粒蛋白質(zhì)增產(chǎn)具體計算方法如下：

△Y/△W=(Y-Y0)/(W-W0)

式中，△Y/△W為單位深松蓄水、覆蓋保水量下的籽粒蛋白質(zhì)增產(chǎn)量（kg·hm-2·mm-1）；Y、Y0分別為相同播種方式下休閑期深松、免耕（相同耕作措施下兩覆蓋播種、常規(guī)播種）措施下的籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量（kg·hm-2）；W、W0分別為相同播種方式下休閑期深松、免耕（相同耕作措施下兩覆蓋播種、常規(guī)播種）措施下的各生育時期的土壤蓄水量（mm）。

1.3.4 產(chǎn)量相關(guān)性狀 成熟期調(diào)查單位面積穗數(shù)，每穗平均粒數(shù)及千粒重；從每小區(qū)取50株測定生物產(chǎn)量，收獲20 m2實測產(chǎn)量。

表1 聞喜試驗點的降水量

數(shù)據(jù)來源：山西省聞喜縣氣象站。休閑期：6月下旬至9月下旬；播種—越冬：10月上旬至11月下旬；越冬—拔節(jié)：12月上旬至4月上旬；拔節(jié)—開花：4月中旬至5月上旬；開花—成熟：5月中旬至6月中旬

Source: Meteorological observation of Wenxi county, Shanxi province, China. FP (Fallow Period): from the last 10 d of June to the last 10 d of Sep.; SS-WS (Sowing Stage-Wintering Stage): from the first 10 d of Oct. to the last 10 d of Nov.; WS-JS (Wintering Stage-Jointing Stage): from the first 10 d of Dec. to the first 10 d of Apr. in the following year; JS-AS (Jointing Stage-Anthesis Stage): from the middle 10 d of Apr. to the first 10 d of May; AS-MS (Anthesis Stage-Maturity Stage): the middle 10 d of May to the middle 10 d of Jun

表2 冬小麥不同覆蓋播種方式特征描述

1.4 統(tǒng)計方法

試驗采用Microsoft Excel 2010處理數(shù)據(jù)，采用DPS 7.05軟件進行統(tǒng)計分析，差異顯著性檢驗用LSD法，顯著性水平設(shè)定為=0.05。

2 結(jié)果

2.1 休閑期深松和覆蓋播種對土壤蓄水量的影響

與免耕處理（NT）相比較，休閑期深松（SS）3 m內(nèi)土壤蓄水量在小麥播種期和越冬至開花期均顯著提高；全膜覆土穴播（FSH）和膜際條播（FM）兩種覆蓋播種較常規(guī)條播（DS）各生育期土壤蓄水量也均顯著提高（表3）。SS條件下，F(xiàn)SH處理較FM處理開花期土壤蓄水量顯著提高，越冬期和拔節(jié)期兩處理間差異不顯著；免耕條件下，兩覆蓋處理間差異均不顯著。此外，SS條件下，兩覆蓋處理對孕穗期土壤水分的影響存在差異，其中，2012—2013年度FSH處理孕穗期土壤蓄水量顯著高于FM處理，而2013—2014年度兩覆蓋處理間差異不顯著?？梢?，休閑期深松和覆蓋播種可有效提高花前土壤蓄水量，且在干旱年份（2012—2013）深松可明顯增強全膜覆土穴播生育中后期的保水效果。

測驗表明，年份、耕作、播種方式對播種至開花期土壤水分均具有顯著或極顯著影響，其中年份對播種期、拔節(jié)期、開花期土壤水分的影響最大，其次是耕作，再次是播種方式。耕作對越冬期、孕穗期土壤水分的影響最大，其次是年份，再次是播種方式。年份×耕作對孕穗期土壤水分有極顯著影響。年份×播種方式對播種期土壤水分有顯著影響。年份×播種方式、耕作×播種方式對拔節(jié)期、孕穗期土壤水分有極顯著影響，且對孕穗期土壤水分的影響最大。

2.2 休閑期深松和覆蓋播種對小麥籽粒產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量的影響

休閑期深松（SS）較免耕（NT）處理的籽粒產(chǎn)量顯著提高，兩試驗年度分別達21%—30%和12%—16%（表4）。在兩個試驗年度里，膜際條播（FM）和全膜覆土穴播（FSH）兩種覆蓋播種較常規(guī)條播（DS）的籽粒產(chǎn)量，深松處理下分別提高11%—24%和9%—13%；免耕（NT）處理下分別提高9%—15%和6%—11%。膜際條播（FM）較全膜覆土穴播（FSH）處理產(chǎn)量提高，且2012—2013年度深松與2013—2014年當?shù)貍鹘y(tǒng)耕作條件下，兩處理間差異顯著。

SS較NT處理兩試驗年度籽粒谷蛋白含量、蛋白質(zhì)產(chǎn)量顯著提高，F(xiàn)M條件下，清蛋白、醇溶蛋白和總蛋白質(zhì)含量提高顯著，且2012—2013年谷醇比顯著提高。兩覆蓋播種較DS處理，兩試驗年度籽粒醇溶蛋白、總蛋白含量及蛋白質(zhì)產(chǎn)量顯著提高，清蛋白含量提高，且2012—2013年籽粒球蛋白、谷蛋白含量，谷醇比顯著提高。SS條件下，F(xiàn)M處理籽粒蛋白質(zhì)組分含量，總蛋白質(zhì)含量及其產(chǎn)量顯著高于FSH處理。而NT條件下，兩試驗年度差異較大，2012—2013年FSH處理籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量、谷醇比高于FM處理，球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白、總蛋白質(zhì)含量差異顯著；2013—2014年，F(xiàn)SH處理籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量、谷醇比、蛋白質(zhì)產(chǎn)量顯著低于FM處理。

表3 休閑期深松和覆蓋播種對0—300 cm土壤蓄水量的影響

同列不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著。*和**代表顯著水平達5%和1%。下同

Values followed by different small letters within a column indicate significant differences at 0.05 level. *and** represent significant differences at 0.05 and 0.01 levels. The same as below

較干旱的年份（2012—2013年）休閑期免耕（NT）條件下，全膜覆土穴播（FSH）和膜際條播（FM）產(chǎn)量無明顯差異，但全膜覆土穴播（FSH）在提質(zhì)方面表現(xiàn)出較強的優(yōu)勢。而休閑期深松（SS）條件下，采用膜際條播（FM）較全膜覆土穴播（FSH）在增產(chǎn)和提質(zhì)方面均表現(xiàn)出較強優(yōu)勢。

測驗表明，年份、耕作、播種方式對籽粒產(chǎn)量、籽粒蛋白質(zhì)含量及籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量均有極顯著影響，其中耕作對籽粒產(chǎn)量的影響最大，其次是年份，再次是播種方式；年份對籽粒蛋白質(zhì)含量的影響最大，其次是耕作，再次是播種方式；對籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量的影響以年份最大，其次是播種方式，再次是耕作方式；播種方式對籽粒清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白、谷醇比均有極顯著影響。此外，年份×耕作方式對籽粒產(chǎn)量、籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量分別有顯著、極顯著影響。年份×播種方式對籽粒蛋白質(zhì)含量及產(chǎn)量有極顯著、顯著影響。耕作×播種方式、年份×耕作×播種方式對籽粒蛋白質(zhì)含量及產(chǎn)量均有極顯著影響。

2.3 休閑期深松和覆蓋播種的蛋白質(zhì)增產(chǎn)效果

2.3.1 休閑期深松的蓄水和蛋白質(zhì)增產(chǎn)效果 休閑期深松（SS）較免耕（NT），增加越冬至開花各生育時期土壤蓄水量，可增加籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量（表5）。各生育時期土壤含水量每增加1 mm，籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量從越冬期到開花期，分別增加2.16—5.24、1.39—4.21、1.10—8.74、2.24—11.21 kg·hm-2?？梢?，休閑期深松條件下，開花期土壤水分對蛋白質(zhì)產(chǎn)量的貢獻最大，其次是孕穗期，再次是越冬期。采用覆蓋播種可顯著增加深松蓄水對蛋白質(zhì)產(chǎn)量的貢獻效果，其中采用膜際條播（FM）的效果更佳，尤其是2012—2013年顯著高于全膜覆土穴播（FSH）。

2.3.2 覆蓋播種的保水和蛋白質(zhì)增產(chǎn)效果 覆蓋播種較常規(guī)條播（DS），增加越冬至開花期各生育時期土壤蓄水量，可增加籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量，且采用膜際條播（FM）對蛋白質(zhì)產(chǎn)量的貢獻顯著大于全膜覆土穴播（FSH）（表6）。深松蓄水影響了覆蓋播種對籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量的貢獻規(guī)律。深松條件（SS）下，各生育時期土壤含水量每增加1 mm，籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量分別增加3.37—9.33、3.88—8.11、2.88—12.38、1.62—6.58 kg·hm-2，免耕（NT）條件下，分別為2.04—4.64、1.28—3.01、0.93—2.14、1.46—3.66 kg·hm-2?？梢姡采w播種在深松條件（SS）下，孕穗期土壤水分對蛋白質(zhì)產(chǎn)量的貢獻最大，在免耕條件下，越冬期土壤水分的貢獻最大。

表4 休閑期深松和覆蓋播種對籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量的影響

表5 休閑期深松對籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量的貢獻

△Y：休閑期深松與當?shù)貍鹘y(tǒng)耕作成熟期籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量之差；△W1—△W4：休閑期深松較當?shù)貍鹘y(tǒng)耕作越冬期、拔節(jié)期、孕穗期、開花期土壤蓄水量之差；△Y/△W1—△Y/△W4：休閑期深松較對照每增加1 mm越冬期、拔節(jié)期、孕穗期、開花期土壤蓄水量的蛋白質(zhì)增產(chǎn)量

△Y: The difference of grain protein yield between sub-soiling during fallow period and traditional farming at maturity; △W1-△W4: The difference of soil water storage between sub-soiling during fallow period and traditional farming at wintering stage, jointing stage, booting stage, anthesis; △Y/△W1-△Y/△W4: Grain protein increase per mm soil water storage at wintering stage, jointing stage, booting stage, anthesis

2.4 開花期土壤水分與籽粒蛋白質(zhì)含量的相關(guān)分析

蛋白質(zhì)含量（Y）與影響因子開花期0—100 cm土壤水分（X1）、100—200 cm土壤水分（X2）、200—300 cm土壤水分（X3）建立逐步回歸方程。如下：

Y= 5.9870+0.0355X1+0.0487X2+0.0106X3（2012—2013）；

Y= 7.3116+0.0812X1-0.0318X2+0.0081X3（2013—2014）。

由回歸方程和表7可知，2012—2013年，X1、X2、X3對Y均為正向直接作用，通徑系數(shù)分別為0.4205、0.4905、0.1417，且X2對Y的直接影響最大；由于X1、X2、X3之間存在相互關(guān)系，X1、X2、X3對Y的作用之和均為正向作用，且X2＞X1＞X3。2013—2014年，X1、X3對Y為正向直接作用，X2對Y為負向直接作用，通徑系數(shù)分別為1.1102、-0.4956、0.1430，且X1對Y為正向直接作用大于X3；由于X1、X2、X3之間存在相互關(guān)系，X1、X2、X3對Y的作用之和均為正向作用，且X3＞X1＞X2。可見，0—100 cm、200—300 cm、200—300 cm土層土壤水分通過相互作用，對籽粒蛋白質(zhì)含量產(chǎn)生正向作用，即隨土壤水分的增加，籽粒蛋白質(zhì)含量提高。在2012—2013降水較少的年份，100—200 cm土層土壤水分對籽粒蛋白質(zhì)含量的提高貢獻最大，而在2013—2014降水較多的年份，200—300 cm土層土壤水分對籽粒蛋白質(zhì)含量的提高貢獻最大。

表6 覆蓋播種對籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量的貢獻

△Y’：覆蓋播種較常規(guī)條播成熟期籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量之差；△W’1—△W’4：覆蓋播種較常規(guī)條播越冬期、拔節(jié)期、孕穗期、開花期土壤蓄水量之差；△Y’/△W’1—△Y’/△W’4：覆蓋播種較常規(guī)條播每增加1 mm越冬期、拔節(jié)期、孕穗期、開花期土壤蓄水量的蛋白質(zhì)增產(chǎn)量

△Y’: The difference of grain protein yield between mulched-sowing and drill sowing at maturity; △W’1-△W’4: The difference of soil water storage between mulched-sowing and drill sowing at wintering stage, jointing stage, booting stage, anthesis; △Y’/△W’1-△Y’/△W’4: Grain protein increase per mm soil water storage at wintering stage, jointing stage, booting stage, anthesis

表7 籽粒蛋白質(zhì)含量（Y）與開花期0—100 cm土壤水分（X1）、100—200 cm土壤水分（X2）、200—300 cm土壤水分（X3）的通徑系數(shù)

3 討論

3.1 旱地麥田休閑期深松的蓄水增產(chǎn)效果

適宜的耕作栽培技術(shù)可以改善土壤理化性狀，增加土壤肥力，提高土壤貯水量和水分利用率，起到蓄水保墑作用[2,17]。旱地小麥休閑期深松可降低土壤緊實度，增加土壤孔隙度，減少地表徑流和蒸發(fā)量，增加旱地麥田有效水分，提高旱地小麥水分利用效率，從而達到蓄水保墑增產(chǎn)的效果[17]。本文與本團隊多年研究結(jié)果一致表明，旱地麥田休閑期深松改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤庫容，顯著提高旱地麥田播種期0—300 cm土壤水分，且其蓄水效果可延續(xù)至開花期，且干旱年份效果更顯著[18-19]。

旱地麥田充足的土壤水分有利于促進植株對養(yǎng)分的吸收運轉(zhuǎn)，滿足小麥生長發(fā)育的需要，從而影響產(chǎn)量的形成。褚鵬飛等[20]研究表明，深松可以促進旱地小麥高效利用土壤水分，從而獲得高產(chǎn)。本團隊多年研究結(jié)果表明，深松蓄水可增加小麥分蘗，提高開花前各器官積累氮素的運轉(zhuǎn)量，尤其是葉片、穎殼+穗軸，促進生育后期吸收0—3 m土層的土壤水分，提高開花后氮素積累量，有利于提高產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素，在枯水年、豐水年可分別增產(chǎn)34%—45%和17%—22%[18, 21-22]。本研究結(jié)果表明，深松蓄水顯著提高籽粒產(chǎn)量，在降水較少的2012—2013年度和降水較多的2013—2014年度分別提高21%—30%和12%—16%，與本團隊多年研究結(jié)果一致，增產(chǎn)幅度相對較小的原因，可能與本試驗年度休閑期降雨較多有關(guān)。

3.2 旱地小麥覆蓋播種的保水增產(chǎn)效果

地膜覆蓋以其優(yōu)越的增溫保墑作用，有效地調(diào)節(jié)農(nóng)田小氣候，提高作物穗數(shù)、穗粒數(shù)等產(chǎn)量構(gòu)成指標，從而起到增產(chǎn)作用[23-26]。楊長剛等[27]在甘肅省研究不同覆膜方式（全膜覆土穴播、全膜穴播、壟膜溝播、露地條播）對旱作冬小麥籽粒產(chǎn)量的影響表明，覆膜播種較露地播種能夠調(diào)節(jié)不同生育期耗水比例，將更多比例的水分用于拔節(jié)至成熟期，以保證增產(chǎn)，在不同年際間提高達49%—53%，且不同降水年型，全膜覆土穴播較壟膜溝播產(chǎn)量提高，但差異不顯著。壟膜溝播與膜際條播類似，多年實踐表明，采用膜際條播可增產(chǎn)達50%以上，但在極端年型，也存在減產(chǎn)問題。膜際條播在雨水較多的年份，由于播種面積僅占總面積一半，而造成穗數(shù)不足導致減產(chǎn)；在極度缺水的年份，覆蓋造成無水可保而加劇土壤干旱，導致減產(chǎn)。張勉等[28]在山西運城研究發(fā)現(xiàn)，膜際條播的保水作用，可促進植株對深層水分的利用，有利于花后氮素向籽粒運轉(zhuǎn)，提高籽粒氮素積累量，進而提高產(chǎn)量。趙曉東等[29]在山西洪洞的研究表明，壟膜溝播能有效提高冬小麥對土壤水分和氮素的吸收利用能力，最終提高其公頃穗數(shù)，促進小麥增產(chǎn)。但何紅霞等[30]研究表明，地膜覆蓋并不總是提高旱地小麥產(chǎn)量，個別年份也會因收獲指數(shù)降低而降低。李鳳民等[31]研究表明，在底墑不足或生育期降水較少年份，地膜覆蓋可減少有效穗數(shù)10%，從而使產(chǎn)量降低。

本文兩試驗年度的降雨量分別為355.7 mm、489.7 mm，與常年降雨量比較，2012—2013年為較干旱年型，2013—2014年為常年。研究結(jié)果表明覆蓋播種較常規(guī)條播顯著提高旱地小麥各生育時期0—300 cm土壤水分，小麥產(chǎn)量也顯著提高；2012—2013年深松蓄水條件下和2013—2014年免耕條件下產(chǎn)量表現(xiàn)為膜際條播顯著高于全膜覆土穴播，而2012—2013年免耕條件下和2013—2014年深松蓄水條件下兩處理間差異不顯著。這可能是因為地膜覆蓋具有增溫（越冬期）和降溫（拔節(jié)—成熟期）的雙重效應[32]。根據(jù)播種技術(shù)操作，膜際條播技術(shù)的地膜回收時間于小麥收獲前的5月中旬，而全膜覆土穴播技術(shù)則于小麥收獲后的6月上旬回收地膜，且其覆膜操作為地膜全地面覆蓋后，在膜面上覆一層1—2 cm 厚的細土，所以造成全膜覆土穴播在越冬期的覆膜增溫時期增溫效果明顯，而在拔節(jié)—成熟期的覆膜降溫時期降溫效果顯著。陳玉章等[33]研究表明，覆蓋前期的升溫效應有利于培育冬前壯苗，后期降溫效應有利于減輕開花至灌漿期的高溫危害，提高粒重；但前期若升溫幅度過大，會形成旺苗、易遭凍害而減產(chǎn)，后期降溫幅度過大，會導致成熟過遲，易遭干熱風危害而減產(chǎn)。此外，陳玉華等[34]研究表明，冬小麥生育后期覆膜會抑制作物根系發(fā)育，使得作物蒸散量和水分利用效率下降，影響產(chǎn)量的形成甚至減產(chǎn)，因此冬小麥不能全程覆膜，而應適時揭膜。

3.3 深松和覆蓋播種籽粒蛋白質(zhì)積累的優(yōu)化效果

通常籽粒蛋白質(zhì)的積累通過籽粒氮素積累實現(xiàn)。蛋白質(zhì)作為氮素代謝的終極產(chǎn)物，其生物合成受到氮代謝酶活性谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶的調(diào)控，而提高土壤蓄水量可促進灌漿前期氮素從主要載體谷氨酸向其他氨基酸轉(zhuǎn)移，促進無機氮向有機氮轉(zhuǎn)化，有利于籽粒蛋白質(zhì)積累。有關(guān)休閑期深松與籽粒蛋白質(zhì)積累的關(guān)系，前人研究結(jié)果不盡一致。李國清等[35]研究表明，休閑期深松可以打破土壤犁底層，增加蓄積水分下滲，促進旱地小麥根系下扎，提高開花后根系細胞膜脂過氧化程度，增強根系的代謝水平和氮素同化能力，促進小麥增產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。趙紅梅等[19]研究表明，休閑期深松降低了花后旗葉脯氨酸含量、花后5—15 d 籽粒脯氨酸含量，提高了旗葉和籽粒GS活性，而不同降水年型對籽粒蛋白質(zhì)含量的影響不同，降水較少的年份采用休閑期深松降低籽粒蛋白質(zhì)含量，而降水較多的年份有利于提高籽粒蛋白質(zhì)含量。本研究結(jié)果表明，降水較多的年份（2013—2014）較降水較少的年份（2012—2013）籽粒蛋白質(zhì)含量降低；深松蓄水后，兩試驗年度籽粒清蛋白、谷蛋白、總蛋白含量及產(chǎn)量均提高?？傊蚜５鞍踪|(zhì)含量受到土壤水分的直接影響。此外，本試驗條件下，深松蓄水后，花前各生育時期土壤水分每增加1 mm，蛋白質(zhì)產(chǎn)量均有不同程度的提高，且以開花期土壤水分對蛋白質(zhì)增產(chǎn)貢獻最大，達2.24—11.21 kg·hm-2，這可能是由于休閑期深松的蓄水效果延續(xù)至開花期，開花期土壤水分與旗葉GS、GOGAT活性關(guān)系密切，尤其是旗葉GS活性，而旗葉GS活性與籽粒蛋白質(zhì)形成密切相關(guān)[13]。

覆蓋因改善土壤水、肥、氣、熱等微生態(tài)環(huán)境對小麥籽粒品質(zhì)有一定影響。李強等[36]研究表明，地膜覆蓋促進了冬小麥營養(yǎng)生長期地上部干物質(zhì)的形成和積累，也使開花期具有良好的土壤水分，為后期灌漿和養(yǎng)分轉(zhuǎn)移創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)物質(zhì)條件，從而有效提高成熟期籽粒含氮率。張禮軍等[37]研究表明，地膜覆蓋較露地條播籽粒蛋白質(zhì)含量增加2.66%，品質(zhì)提高的主要原因是土溫的升高促進了根系對氮素的吸收。本研究結(jié)果表明，覆蓋播種可提高籽粒清蛋白、醇溶蛋白、總蛋白質(zhì)含量及產(chǎn)量。同時，覆蓋播種后，花前各生育時期土壤水分每增加1 mm，蛋白質(zhì)產(chǎn)量均有不同程度的提高，且在深松蓄水條件下，以孕穗期土壤水分對蛋白質(zhì)增產(chǎn)的貢獻最大，達2.88—12.38 kg·hm-2，這可能是由于在深松蓄水的條件下，覆蓋播種可以加強深松的水分效應，而覆膜對農(nóng)田土壤水分有較強的調(diào)控能力，在小麥水分臨界期（孕穗期）會調(diào)控農(nóng)田土壤水分以供給小麥吸收利用，從而促進小麥籽粒對氮素的積累[29]，此外，可能覆膜在生育中后期的降溫效應不利于小麥根系對土壤水養(yǎng)分的吸收，因此相對提高了小麥需水臨界期（孕穗期）土壤水分對籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量的貢獻。覆蓋播種可通過調(diào)節(jié)土壤水分和溫度來影響籽粒蛋白質(zhì)的積累，但兩覆蓋播種對籽粒蛋白質(zhì)的積累效果存在差異。深松蓄水后，膜際條播籽粒蛋白質(zhì)組分含量，蛋白質(zhì)含量及其產(chǎn)量顯著高于全膜覆土穴播；免耕條件下，全膜覆土穴播較膜際條播，在降水較少的年份（2012—2013年）籽粒蛋白質(zhì)及其組分含量、谷醇比提高，而在降水較多的年份（2013—2014年）蛋白質(zhì)及其組分含量、谷醇比、蛋白質(zhì)產(chǎn)量均顯著降低?？梢?，深松蓄水后，無論降水多少，膜際條播在提質(zhì)方面均表現(xiàn)出較強優(yōu)勢，而當?shù)貍鹘y(tǒng)耕作下，在較干旱的年份（2012—2013年）全膜覆土穴播則表現(xiàn)出較好的提質(zhì)效果。造成這種結(jié)果的原因，可能是由于深松蓄水通過促進小麥根系下扎，增強根系對氮素的吸收及植株器官對氮素的運轉(zhuǎn)能力，膜際條播條件下小麥籽粒氮素的前期積累主要通過莖稈的運轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，而全膜覆土穴播條件下則主要通過葉片的運轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。在免耕條件下，旱地小麥生長水分來源于生育期降水，在降水較少的年份（2012—2013年），生育期降水主要集中在開花至成熟期，膜際條播于花后5月中旬回收地膜，該時期的降水充分滲透進土壤供小麥后期發(fā)育利用，實現(xiàn)增產(chǎn)，而籽粒蛋白質(zhì)含量則由于其稀釋效應相對降低；全膜覆土穴播于收獲后6月上旬回收地膜，集中在開花至成熟期的降水滲透入土壤不充分，但是由于該覆膜方式下土壤水分蒸發(fā)量小的優(yōu)點，使全膜覆土穴播條件下小麥籽粒產(chǎn)量降低不顯著，而適度的水分虧缺有利于籽粒蛋白質(zhì)積累。

此外，本團隊相關(guān)研究結(jié)果表明，不同降水年型休閑期耕作條件下，開花期0—300 cm土層土壤水分與蛋白質(zhì)含量密切相關(guān)，且中下層水分較上層水分與籽粒蛋白質(zhì)積累關(guān)系密切[37]。本試驗條件下，開花期土壤水分與籽粒蛋白質(zhì)積累呈密切正相關(guān)。在2012—2013降水較少的年份，100—200 cm土層土壤水分與籽粒蛋白質(zhì)含量的關(guān)系較密切，而在2013—2014降水較多的年份，200—300 cm土層土壤水分與籽粒蛋白質(zhì)含量關(guān)系較密切。

4 結(jié)論

休閑期深松可將休閑期降雨蓄積至開花期，達到伏雨春夏用的目的，提高小麥產(chǎn)量16%—30%；覆蓋播種可顯著提高花前各生育時期的土壤蓄水量，提高小麥產(chǎn)量6%—24%。深松蓄水后，開花期土壤水分每增加1 mm，籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量提高2.24—11.21 kg·hm-2；覆蓋播種后，在深松蓄水條件下，孕穗期土壤水分增加對籽粒蛋白質(zhì)增產(chǎn)的效果最好，孕穗期土壤水分每增加1 mm，籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量增加2.88—12.38 kg·hm-2，在免耕條件下，越冬期土壤水分對籽粒蛋白質(zhì)貢獻最佳，越冬期土壤水分每增加1 mm，籽粒蛋白質(zhì)產(chǎn)量增加2.04—4.64 kg·hm-2，且均以膜際條播增產(chǎn)效果顯著?？傊?，休閑期深松配套膜際條播可同步實現(xiàn)黃土高原旱地小麥增產(chǎn)提質(zhì)。

[1] 侯賢清, 李榮, 賈志寬, 韓清芳. 西北旱作農(nóng)田不同耕作模式對土壤性狀及小麥產(chǎn)量的影響. 植物營養(yǎng)與肥料學報, 2017, 23(5): 1146-1157.

HOU X Q, LI R, JIA Z K, HAN Q F. Effects of different tillage practices on soil properties and wheat yields in dry farmland of northwest China., 2017, 23(5): 1146-1157. (in Chinese)

[2] WANG X B, CAI D X, HOOGMOED W B, OENEMA O, PERDOK U D. Potential effect of conservation tillage on sustainable land use: a review of global long-term studies., 2006, 16(5): 587-595.

[3] WANG X B, WU H J, DAI K, ZHANG D C, FENG Z H, ZHAO Q S, WU X P, JIN K, CAI D X, OENEMA O, HOOGMOED W B. Tillage and crop residue effects on rainfed wheat and maize production in northern China., 2012, 132(3): 106-116.

[4] 侯賢清, 王維, 韓清芳, 賈志寬, 嚴波, 李永平, 蘇秦. 夏閑期輪耕對小麥田土壤水分及產(chǎn)量的影響. 應用生態(tài)學報, 2011, 22(10): 2524-2532.

HOU X Q, WANG W, HAN Q F, JIA Z K, YAN B, LI Y P, SU Q. Effects of rotational tillage during summer fallow on wheat field soil water regime and grain yield., 2011, 22(10): 2524-2532. (in Chinese)

[5] 秦紅靈, 高旺盛, 馬月存, 馬麗, 尹春梅. 兩年免耕后深松對土壤水分的影響. 中國農(nóng)業(yè)科學, 2008, 41(1): 78-85.

QIN H L, GAO W S, MA Y C, MA L, YIN C M. Effects of subsoiling on soil moisture under no-tillage 2 years later., 2008, 41(1): 78-85. (in Chinese)

[6] Han J, Jia Z K, Wu W, Li C S, Han Q F, Zhang J. Modeling impacts of film mulching on rainfed crop yield in Northern China with DNDC., 2014, 155(5): 202-212.

[7] Dai J L, Dong H Z. Intensive cotton farming technologies in China: Achievements, challenges and countermeasures., 2014, 155: 99-110.

[8] LAMPURLANES J, ANGAS P, CANTERO-MARTINEZ C. Root growth, soil water content and yield of barely under different tillage systems on two soils in semiarid conditions., 2001, 69(1): 27-40.

[9] 侯慧芝, 呂軍峰, 郭天文, 張國平, 董博, 張緒成. 旱地全膜覆土穴播對春小麥耗水、產(chǎn)量和土壤水分平衡的影響. 中國農(nóng)業(yè)科學, 2014, 47(22): 4392-4404.

HOU H Z, Lü J F, GUO T W, ZHANG G P, DONG B, ZHANG X C. Effects of whole field soil-plastic mulching on spring wheat water consumption, yield, and soil water balance in semiarid region., 2014, 47(22): 4392-4404. (in Chinese)

[10] 李福, 劉廣才, 李誠德, 朱永永, 周德祿, 陳其鮮, 單秀章. 旱地小麥全膜覆土穴播技術(shù)的土壤水分效應. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2013, 31(4): 73-78, 98.

LI F, LIU G C, LI C D, ZHU Y Y, ZHOU D L, CHEN Q X, SHAN X Z. Effects of whole film mulching with soil covering and bunch planting on soil water in field of dry-land wheat., 2013, 31(4): 73-78, 98. (in Chinese)

[11] 李儒, 崔榮美, 賈志寬, 韓清芳, 路文濤, 侯賢清. 不同溝壟覆蓋方式對冬小麥土壤水分及水分利用效率的影響. 中國農(nóng)業(yè)科學, 2011, 44(16): 3312-3322.

LI R, CUI R M, JIA Z K, HAN Q F, LU W T, HOU X Q. Effects of different furrow-ridge mulching ways on soil moisture and water use efficiency of winter wheat., 2011, 44(16): 3312-3322. (in Chinese)

[12] 戴廷波, 趙輝, 荊奇, 姜東, 曹衛(wèi)星. 灌漿期高溫和水分逆境對冬小麥籽粒蛋白質(zhì)和淀粉含量的影響. 生態(tài)學報, 2006, 26(11): 3671-3676.

DAI T B, ZHAO H, JING Q, JIANG D, CAO W X. Effects of high temperature and water stress during grain filling on grain protein and starch formation in winter wheat., 2006, 26(11): 3671-3676. (in Chinese)

[13] 孫敏, 葛曉敏, 高志強, 任愛霞, 鄧妍, 趙維峰, 趙紅梅. 不同降水年型休閑期耕作蓄水與旱地小麥籽粒蛋白質(zhì)形成的關(guān)系. 中國農(nóng)業(yè)科學, 2014, 47(9): 1692-1704.

SUN M, GE X M, GAO Z Q, REN A X, DENG Y, ZHAO W F, ZHAO H M. Relationship between water storage conservation in fallow period and grains protein formation in dryland wheat in different precipitation years., 2014, 47(9): 1692-1704. (in Chinese)

[14] 范雪梅, 姜東, 戴廷波, 荊奇, 曹衛(wèi)星. 花后干旱和漬水下氮素供應對小麥籽粒蛋白質(zhì)和淀粉積聚關(guān)鍵調(diào)控酶活性的影響. 中國農(nóng)業(yè)科學, 2005, 38(6): 1132-1141.

FAN X M, JIANG D, DAI T B, JING Q, CAO W X. Effects of nitrogen rates on activities of key regulatory enzymes for grain starch and protein accumulation in wheat grown under drought and waterlogging from anthesis to maturity., 2005, 38(6): 1132-1141. (in Chinese)

[15] 許振柱, 于振文, 王東, 張永麗. 灌溉量對小麥氮素吸收和運轉(zhuǎn)的影響. 作物學報, 2004, 30(10): 1002-1007.

XU Z Z, YU Z W, WANG D, ZHANG Y L. Effects of irrigation amount on absorbability and translocation of nitrogen in winter wheat., 2004, 30(10): 1002-1007. (in Chinese)

[16] Ozturk A, Aydin F. Effects of water stress at various growth stages on some quality characteristics of winter wheat., 2004, 190: 93-99. (in Chinese)

[17] 侯賢清, 李榮, 韓清芳, 王維, 賈志寬. 夏閑期不同耕作模式對土壤蓄水保墑效果及作物水分利用效率的影響. 農(nóng)業(yè)工程學報, 2012, 28(3): 94-100.

Hou X Q, Li R, Han Q F, Wang W, Jia Z K. Effects of different tillage patterns during summer fallow on soil water conservation and crop water use efficiency., 2012, 28(3): 94-100. (in Chinese)

[18] 孫敏, 溫斐斐, 高志強, 任愛霞, 鄧妍, 趙維峰, 趙紅梅, 楊珍平, 郝興宇, 苗果園. 不同降水年型旱地小麥休閑期耕作的蓄水增產(chǎn)效應研究. 作物學報, 2014, 40(8): 1459-1469.

SUN M, WEN F F, GAO Z Q, REN A X, DENG Y, ZHAO W F, ZHAO H M, YANG Z P, HAO X Y, MIAO G Y. Effects of farming practice during fallow period on soil water storage and yield of dryland wheat in different rainfall years., 2014, 40(8): 1459-1469. (in Chinese)

[19] 趙紅梅, 高志強, 孫敏, 趙維峰, 李青, 鄧妍, 楊珍平. 休閑期耕作對旱地小麥土壤水分、花后脯氨酸積累及籽粒蛋白質(zhì)積累的影響. 中國農(nóng)業(yè)科學, 2012, 45(22): 4574-4586.

ZHAO H M, GAO Z Q, SUN M, ZHAO W F, LI Q, DENG Y, YANG Z P. Effects of tillage in fallow period on soil water, post-anthesis proline accumulation and grains protein accumulation in dryland wheat., 2012, 45(22): 4574-4586. (in Chinese)

[20] 褚鵬飛, 于振文, 王東, 張永麗. 耕作方式對小麥耗水特性和籽粒產(chǎn)量的影響. 中國農(nóng)業(yè)科學, 2010, 43(19): 3954-3964.

CHU P F, YU Z W, WANG D, ZHANG Y L. Effects of tillage on water consumption characteristics and grain yield of wheat., 2010, 43(19): 3954-3964. (in Chinese)

[21] 薛玲珠, 孫敏, 高志強, 王培如, 任愛霞, 雷妙妙, 楊珍平. 深松蓄水增量播種對旱地小麥植株氮素吸收利用、產(chǎn)量及蛋白質(zhì)含量的影響. 中國農(nóng)業(yè)科學, 2017, 50(13): 2451-2462.

XUE L Z, SUN M, GAO Z Q, WANG P R, REN A X, LEI M M, YANG Z P. Effects of incremental seeding rate under sub-soiling during the fallow period on nitrogen absorption and utilization, yield and grain protein content in dryland wheat., 2017, 50(13): 2451-2462. (in Chinese)

[22] 雷妙妙, 孫敏, 高志強, 王培如, 任愛霞, 薛玲珠, 楊珍平. 休閑期深松蓄水時期播種對旱地小麥產(chǎn)量的影響. 中國農(nóng)業(yè)科學, 2017, 50(15): 2904-2915.

LEI M M, SUN M, GAO Z Q, WANG P R, REN A X, XUE L Z, YANG Z P. Effects of subsoiling during the fallow period and timely sowing on water storage and wheat yield of dryland., 2017, 50(15): 2904-2915. (in Chinese)

[23] HE Z H, XIA X C, PENG S B, LUMPKIN T A. Meeting demands for increased cereal production in China., 2014, 59(3): 235-244.

[24] 何春雨, 周祥椿, 杜久元, 魯清林, 張禮軍, 周潔, 白斌, 周剛. 全膜覆土免耕穴播栽培技術(shù)對冬小麥產(chǎn)量效應的研究. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究, 2010, 31(6): 746-749.

HE C Y, ZHOU X C, DU J Y, LU Q L, ZHANG L J, ZHOU J, BAI B, ZHOU G. Study on winter wheat yield under technology of no-tillage, bunch-planting, whole film and soil mulching during whole growth., 2010, 31(6): 746-749. (in Chinese)

[25] REHMAN S, KHALIL S K, REHMAN A, AMANULLAH, KHAN A Z, SHAH N H. Micro-watershed enhances productivity of wheat under rainfed condition., 2009, 104(1): 82-87.

[26] 李廷亮, 謝英荷, 任苗苗, 鄧樹元, 單杰, 雷震宇, 洪堅平, 王朝輝. 施肥和覆膜壟溝種植對旱地小麥產(chǎn)量及水氮利用的影響. 生態(tài)學報, 2011, 31(1): 212-220.

LI T L, XIE Y H, REN M M, DENG S Y, SHAN J, LEI Z Y, HONG J P, WANG Z H. Effects of fertilization and plastic film mulched ridge-furrow cultivation on yield and water and nitrogen utilization of winter wheat on dryland., 2011, 31(1): 212-220. (in Chinese)

[27] 楊長剛, 柴守璽, 常磊, 楊德龍. 不同覆膜方式對旱作冬小麥耗水特性及籽粒產(chǎn)量的影響. 中國農(nóng)業(yè)科學, 2015, 48(4): 661-671.

YANG C G, CHAI S X, CHANG L, YANG D L. Effects of plastic mulching on water consumption characteristics and grain yield of winter wheat in arid region of northwest China., 2015, 48(4): 661-671. (in Chinese)

[28] 張勉, 孫敏, 高志強, 任愛霞, 尹美強, 楊珍平, 郝興宇. 年際間周年覆蓋保水對旱地小麥植株氮素利用的調(diào)控研究. 水土保持學報, 2017, 31(2): 253-261.

ZHANG M, SUN M, GAO Z Q, REN A X, YIN M Q, YANG Z P, HAO X Y. A study on the effects of interannual mulching on nitrogen utilization of dryland wheat in different precipitation years., 2017, 31(2): 253-261. (in Chinese)

[29] 趙曉東, 李廷亮, 謝英荷, 余高, 岳麗, 高慧洲, 加武斌. 覆膜對旱地麥田土壤水分及氮素平衡的影響. 生態(tài)學報, 2018, 38(5): 1550-1559.

ZHAO X D, LI T L, XIE Y H, YU G, YUE L, GAO H Z, JIA W B. Effects of plastic film mulching on soil water and nitrogen balance in dryland wheat fields., 2018, 38(5): 1550-1559. (in Chinese)

[30] 何紅霞, 王朝輝, 包明, 馬小龍, 佘旭, 何剛, 邱煒紅. 栽培模式對旱地小麥產(chǎn)量和籽粒養(yǎng)分含量的影響. 應用生態(tài)學報, 2018, 29(3): 818-826.

HE H X, WANG Z H, BAO M, MA X L, SHE X, HE G, QIU W H. Effects of cultivation patterns on wheat yield and grain nutrient concentration in dryland., 2018, 29(3): 818-826. (in Chinese)

[31] 李鳳民, 鄢珣, 王俊, 李世清, 王同朝. 地膜覆蓋導致春小麥產(chǎn)量下降的機理. 中國農(nóng)業(yè)科學, 2001, 34(3): 330-333.

LI F M, YAN X, WANG J, LI S Q, WANG T C. The mechanism of yield decrease of spring wheat resulted from plastic film mulching., 2001, 34(3): 330-333. (in Chinese)

[32] 陳繼康, 張宇, 陳軍勝, 陳阜, 張海林. 不同耕作方式麥田土壤溫度及其對氣溫的響應特征—土壤溫度特征及熱特性. 中國農(nóng)業(yè)科學, 2009, 42(8): 2747-2753.

CHEN J K, ZHANG Y, CHEN J S, CHEN F, ZHANG H L. Characteristics of soil temperature and its response to air temperature under different tillage systems—Characteristics of soil temperature and thermal properties., 2009, 42(8): 2747-2753. (in Chinese)

[33] 陳玉章, 柴守璽, 范穎丹, 程宏波, 黃彩霞, 譚凱敏, 常磊, 楊長剛. 覆蓋模式對旱地冬小麥土壤溫度和產(chǎn)量的影響. 中國農(nóng)業(yè)氣象, 2014, 35(4): 403-409.

CHEN Y Z, CHAI S X, FAN Y D, CHENG H B, HUANG C X, TAN K M, CHANG L, YANG C G. Effects of mulching models on soil temperature and yield of winter wheat in rainfed area., 2014, 35(4): 403-409. (in Chinese)

[34] 陳玉華, 張歲岐, 田海燕, 陳煒. 地膜覆蓋及施用有機肥對地溫及冬小麥水分利用的影響. 水土保持通報, 2010, 30(3): 58-63.

CHEN Y H, ZHANG S Q, TIAN H Y, CHEN W. Effects of plastic mulch and manure on soil temperature and water consumption of winter wheat., 2010, 30(3): 58-63. (in Chinese)

[35] 李國清, 石巖. 深松和翻耕對旱地小麥花后根系衰老及產(chǎn)量的影響. 麥類作物學報, 2012, 32(3): 500-502.

LI G Q, SHI Y. Effects of subsoiling tillage and ploughing tillage on the root senescence after anthesis and yield of wheat in dryland., 2012, 32(3): 500-502. (In Chinese)

[36] 李強, 王朝輝, 李富翠, 戴健, 李孟華, 何剛, 曹群虎, 段長林, 魚昌為. 氮肥管理與地膜覆蓋對旱地冬小麥產(chǎn)量和氮素利用效率的影響. 作物學報, 2014, 40(1): 93-100.

LI Q, WANG Z H, LI F C, DAI J, LI M H, HE G, CAO Q H, DUAN C L, YU C W. Effects of nitrogen fertilizer management on yield and nitrogen use efficiency in winter wheat growing on dryland with plastic film mulching., 2014, 40(1): 93-100. (in Chinese)

[37] 張禮軍, 張耀輝, 魯清林, 白玉龍, 周剛, 汪恒興, 張文濤, 白斌, 周潔, 何春雨. 耕作方式和氮肥水平對旱地冬小麥籽粒品質(zhì)的影響. 核農(nóng)學報, 2017, 31(8): 1567-1575.

ZHANG L J, ZHANG Y H, LU Q L, BAI Y L, ZHOU G, WANG H X, ZHANG W T, BAI B, ZHOU J, HE C Y. Effect of tillage model and nitrogen rate on grain quality of dryland winter wheat., 2017, 31(8): 1567-1575. (in Chinese)

（責任編輯 楊鑫浩）

Relationship Between Soil Water variation, wheat Yield and Grain Protein and Its Components contents Under Sub-Soiling During the Fallow Period Plus Mulched-Sowing

ZHANG Huiyu, SUN Min, GAO ZhiQiang, LIANG YanFei, YANG QingShan, ZHANG Juan, LI NianNian

(College of Agronomy, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, Shanxi)

【Objective】The objective of this paper was to clarify the effects of sub-soiling in fallow period (SS) and mulched-sowing on soil water storage, so as to contribute to explore the best tillage and mulched-sowing technique of winter wheat, which could further improve wheat grain yield and quality coordinately. 【Method】Field experiment was carried out from 2012 to 2014 in Wenxi, Shanxi province. Taking with or without SS as the main plots and three sowing methods (film-mulched soil hole sowing, FSH; film-mulched sowing, FM; drill sowing, DS) as the subplots, the effects of sub-soiling and mulched-sowing on soil water storage in the depth of 3 m, grain yield, grain protein content and yield were assessed.【Result】Compared with NT, the soil water storage in 0-300 cm soil layer from sowing stage to anthesis was improved significantly under SS, the yield was increased by 12%-30%, and the grain glutenin content and grain protein yield were improved significantly. Compared with DS, the soil water storage from wintering stage to anthesis stage was improved significantly, the grain yield was increased by 6%-24%, the grain gliadin content, grain protein content and grain protein yield increased significantly, the grain albumin increased. Compared with FSH, the soil water storage at anthesis was decreased significantly under the condition of SS combined with FM, yet showed no significant difference at each stage under the condition of NT combined with FM. The grain yield under FM was superior to that under FSH, showing significant difference under SS in 2012-2013, NT in 2013-2014. Under the condition of SS, the grain protein components content, grain protein content and yield were improved significantly under FM, compared with FSH. In addition, the soil water storage in the soil layer of 0-100, 100-200, 200-300 cm at anthesis showed positive effect by interaction, the soil water storage in the 100-200 cm soil layer showed closely relationship with grain protein in 2012-2013, and the soil water storage in the 200-300 cm soil layer showed closely relationship with grain protein in 2013-2014. Focusing on the contribution to grain protein yield, SS influenced the grain protein yield by affecting the soil water storage at anthesis; under the condition of SS, the mulched-sowing influenced the grain protein yield by affecting the soil water storage at booting stage, and the contribution under FM was higher than under FSH.【Conclusion】SS was beneficial to accumulate the precipitation. Mulched-sowing was conductive to reserve the soil water, such effect could last to anthesis. The soil water during the medium-term of the whole life related closely to the grain protein accumulation. In conclusion, SS plus film-mulched sowing could ultimately achieve the coordinated improvement of yield and grain protein content.

dryland wheat; sub-soiling during the fallow period; mulched-sowing; soil water; grain protein content

2017-12-25；

2018-07-10

國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項（CARS-03-01-24）、國家自然科學基金（31771727）、國家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（201303104）、山西省科技創(chuàng)新團隊項目（201605D131041）、山西省回國留學人員重點科研資助項目（2015-重點4）、山西省回國留學人員科研資助項目（2017-068）、晉中市科技計劃項目（Y172007-2）

張慧芋，Tel：0354-6286956；E-mail：18235447814@163.com。通信作者高志強，Tel：0354-6287187；E-mail：gaozhiqiang1964@126.com

10.3864/j.issn.0578-1752.2018.15.003