王立華

摘要：【目的】探究不同栽培方式對冬小麥生育期內產量、耗水的影響，為冬小麥的科學種植提供理論依據?！痉椒ā窟x擇一處農田開展試驗，分別設計常規(guī)畦作（TC）、壟作（RC）、高低畦栽培（HLC）3種栽培模式，并且在RC和HLC栽培模式下分別設置高水、中水、低水3種灌溉處理。以TC作為對照，探究3種栽培模式、7種處理方式下，冬小麥生育期內土壤水分變化、農田耗水量及產量的具體情況?！窘Y果】不同栽培方式下，冬小麥生育期內土壤含水量變化明顯，在40-100cm深度，HLC栽培模式下土壤含水量明顯低于TC和RC栽培模式。同樣的，HLC栽培模式下冬小麥耗水量更高，這與其栽培密度有較大關系。HLC栽培模式下植株發(fā)育更好，成穗數、穗粒數及畝產量也要高于另外兩種栽培模式?！窘Y論】HLC栽培能顯著提高冬小麥產量，并提高水分利用效率，具有推廣應用價值。

關鍵詞：冬小麥；壟作栽培；灌漿期；土壤含水量

濱州市地處華北平原、黃河三角洲腹地，是山東省內重要的冬小麥生產區(qū)之一。在冬小麥全生育期內保證水分充足供應，對提高產量、質量有顯著影響。但是受溫帶大陸性季風氣候的影響，冬小麥生育期內降水較少，因此對機械灌溉的依賴性較強。另外，選擇壟作、畦作等栽培方式，冬小麥生長過程中對水分的消耗量也不盡相同?；诖?，探究不同栽培方式下冬小麥生育期內耗水規(guī)律，以及分析土壤水分與小麥產量關系，將有助于指導農戶選擇合適的栽培方式，并且在冬小麥不同生育期內靈活調節(jié)灌溉，在確保土壤水分能夠滿足冬小麥生長所需的前提下，做到節(jié)約用水和降低種植成本[1]。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于濱州市沾化區(qū)下洼鎮(zhèn)，地理坐標為：北緯36°38′，東經116°23′。地處魯北平原，地貌類型為黃河沖擊平原。該地以粉砂壤土為主，田間持水率21.8%。屬于典型的溫帶大陸性季風氣候，夏季高溫多雨，降水集中在7、8月份，全年平均降雨量564.8mm，年平均氣溫為12.8℃，無霜期205d。

1.2 試驗設計

試驗中設置兩個變量，分別是栽培方式、灌水定額。其中，栽培方式分為3種，即常規(guī)畦作（TC）、壟作（RC）、高低畦栽培（HLC），各種栽培方式的田間布置如圖1所示。

灌水定額設有3個水平，只用于RC和HLC栽培，分別是：（1）高水處理，灌水定額等于TC栽培模式下的灌溉定額，用水量為850m3/hm2；（2）中水處理，灌水定額為高水處理的80%，即680m3/hm2；（3）低水處理，灌水定額為高水處理的60%，即510m3/hm2。這樣就得到了7個處理，見表1。

本次試驗選用的冬小麥品種為“魯原502”，播種量按照115kg/hm2，播種時間為2019年10月9日，收割時間為2020年6月10日。為消除無關因素干擾，試驗地所用肥料的種類、用量均保持一致。使用氮肥為180kg/hm2，磷肥和鉀肥均為60kg/hm2，將三種肥料在播前整地時一次性施入。冬小麥生育期內檢測土壤含水量，當監(jiān)測結果顯示地表100cm土層平均含水量＜60%時，即進行灌溉。整個生育期內共進行兩次灌溉[2]。一次為冬灌，時間為2019年11月15日，用水量統(tǒng)一為850m3/hm2。另一次為春灌，時間為2020年4月5日，進行不同灌溉用水量處理（見表1），灌溉用水均為地下水。冬小麥播種后整個生育期內降水情況如圖2所示。

1.3 試驗內容與方法

1.3.1 土壤含水量的測定

試驗中共進行8次土壤含水量的測定，分別是播種前、返青期、拔節(jié)期、抽穗期、開花期、灌漿期、成熟期、收獲后。測定方法選擇負壓計法，測定深度統(tǒng)一設置為150mm，共分為10個層次，按照從上到下的順序依次為0-5cm、6-10cm、11-20cm、21-30cm、31-40cm、41-60cm、61-80cm、81-100cm、100-120cm、121-150cm。將負壓計插入各個土層中，可以直接讀取土壤含水量。另外，不同栽培方式下選取的樣點也存在差異，TC栽培模式下設有1個樣點，位于小畦中心處；RC栽培模式下，分別在壟頂和溝底各設1個樣點，取兩點測量結果的平均值；HLC栽培模式下，分別在高畦和低畦各設1個樣點，同樣取兩點測量結果的平均值。

1.3.2 農田耗水量的計算

影響農田耗水量（ET）的因素較多，具體計算方法為：

ET=P+I+ΔWK-ΔR+ΔSW （1）

在式（1）中，P表示降水量，I表示灌水量，ΔWK表示土壤150cm深處界面上垂直方向水分交換量，ΔR表示地表水平徑流量交換量，ΔSW表示作物生育期開始與結束時土壤含水量的變化量。單位均為mm。在實際計算時，由于試驗區(qū)周邊筑起高畦埂，因此整個生育期內不存在地表徑流變化，故ΔR可以視為0。同樣的，如果試驗期間未出現深層滲漏的情況，則ΔWK亦可視為0[3]。

1.3.3 產量測定

選擇在冬小麥成熟后、收割前的時間段進行產量測定。從每個小區(qū)中隨機選出一個1m×1m的測區(qū)，將該區(qū)域內的冬小麥全部收割后，裝入尼龍袋中帶至室內。人工考種，計算有效穗數。從有效穗中隨機挑出10株，計算各株的穗粒數，相加求和后再求其平均值。將所有麥穗置于陽光下晾曬，曬干之后使用小型脫粒機完成脫粒，計算產量。將計算結果折算成標準含水量（14%）下的產量使用。另外，從脫粒后的籽實中隨機數出1000粒，共3份。使用精密天平稱取其重量，將3份的稱重結果求平均值，作為千粒重值使用[4]。

2 結果與分析

2.1 不同栽培方式下麥田土壤含水率的變化

在3種栽培方式下，冬小麥的6個生育期內土壤水分狀況有明顯差異，并且從整體上來看，基本上表現出“隨著土壤深度增加和生育期的后移，水分差異更加明顯”的規(guī)律。6個生育期（返青期、拔節(jié)期、抽穗期、開花期、灌漿期、成熟期）土壤含水量隨土層深度增加的變化曲線如圖3所示。

在冬小麥的返青期，無論是TC栽培、RC栽培還是HLC栽培，土壤水分隨土層深度增加的變化曲線基本一致。在拔節(jié)期進行一次灌水后，各監(jiān)測層的土壤含水量較為均勻。其中，采用RC栽培和HLC栽培，由于在地表形成了壟和畦，使得灌溉水只能借助于土壤的毛細管達到高處的壟和畦。因此土壤表層30cm內，TC栽培下的土壤含水率要高于RC栽培和HLC栽培。到了抽穗期、開花期和灌漿期，各有1次降雨，其中前兩次降雨量較少，分別是22.6mm和30.5mm，灌漿期降雨量較大，達到了93.0mm，但是由于氣溫升高，蒸發(fā)比較強烈，因此3種栽培模式下土壤水分變化規(guī)律也基本一致。值得注意的是，在HLC-H栽培模式下，由于播種密度大，植株數量多，因此耗水量也更多[5]。在150cm內土壤含水率要低于TC和RC-H。在收獲期也有相同的表現，即HLC-H栽培模式下土壤含水量要低于相同灌溉條件下的TC和RC-H。

2.2 不同栽培方式下冬小麥生育期內耗水規(guī)律分析

冬小麥生育期內所需水分的主要來源有3個途徑，分別是降雨、灌溉、土壤儲水，具體組成及占比如表2所示。

結合表2數據，3種栽培模式下冬小麥生育期內耗水量的差異比較顯著，其中最高耗水量出現在HLC-H栽培模式，為586.82mm，最低耗水量出現在RC-L栽培模式，為475.20mm。從整體上來看，基本上呈現出“灌水量越多，耗水量越高”的規(guī)律。以TC、RC-H和HLC-H三種充分灌溉的處理方式為例，在灌水量均為195mm的情況下，冬小麥耗水量由高到低排序為HLC＞TC＞RC。分析其原因，HLC栽培模式下耗水量最高與栽培密度有關，而RC栽培模式下耗水量最低與田間結構有關。從總耗水量的水分來源上看，相比于RC-H，TC與HLC-H栽培模式下，降雨占比分別降低了2.2%和7.1%；灌溉占比分別降低了1.7%和5.7%；土壤儲水則分別增加了4.0%和16.0%。上述數據表明RC栽培模式下對降雨和灌溉水的利用率更高，這是因為壟作可以充分發(fā)揮壟溝結構得到富集降水和灌水的效果，使得相同灌溉與降雨條件下，土壤的貯水量更多，滿足冬小麥根系的吸收需要。而同樣是選擇RC栽培模式，相比于RC-H處理，RC-M和RC-L處理下土壤儲水占總耗水量的比例分別升高了4.1%和2.5%，表明RC栽培模式下中水灌溉和低水灌溉，可以使土壤儲水利用率進一步提高。這一數據表明在RC栽培模式下，適度的水分虧缺有利于提高冬小麥植株對土壤貯水的利用率[6]。

2.3 不同栽培方式對冬小麥產量的影響

7種處理方式下冬小麥的產量也表現出明顯差異，其中HLC-H處理下有最高產量，為8088.22kg/hm2；

而RC-L處理下有最低產量，為6166.74kg/hm2。產量及構成要素如表3所示。

結合表3數據可知，3種栽培模式下冬小麥產量排序為：HLC栽培＞TC栽培＞RC栽培。同等灌溉水平下，HLC-H處理下冬小麥的產量，要比RC-H和TC處理高出了21.7%和18.7%，增產效果明顯。在產量構成要素方面，HLC栽培模式下的成穗數、穗粒數均高于TC栽培模式和RC栽培模式。另外，在RC栽培模式下，隨著灌溉水量的增加，產量變化并不明顯；而HLC栽培模式下，灌溉水量的變化對冬小麥產量影響較為顯著。在HLC-L處理下，冬小麥產量為7817.63kg/hm2；而HLC-H處理下，產量達到了8088.22kg/hm2，增長了3.3個百分點。但是通過計算水分利用率（WUE）和灌溉水+降水利用率（WUE1+P）：

WUE=籽粒產量/全生育期農田耗水量? ? （2）

WUE1+P =籽粒產量/（全生育期灌溉總量+降水總量）? （3）

可以發(fā)現HLC-H處理下，雖然產量較高，但是水分利用率為1.30；而HLC-M和HLC-L處理下，水分利用率分別為1.33和1.36。這一數據也表明了在灌溉水量增加的情況下，雖然冬小麥產量同步提升，但是水分利用效率卻出現了降低。在灌溉水量一樣的情況下，冬小麥WUE存在“HLC栽培模式＞TC栽培方式＞RC栽培方式”的規(guī)律。同樣的，在WUE1+P一項指標中也表現出了同樣的規(guī)律。另外，結合表3中數據還發(fā)現，在同一栽培模式下，隨著灌溉水量的增加，WUE和WUE1+P兩項指標也表現為降低趨勢。以HLC栽培方式為例，在HLC-L處理方式下，WUE要比HLC-H處理方式增加4.4%，比HLC-M處理方式增加2.2%，WUE1+P指標也有相同的表現。這一數據也證明了在相同栽培模式下，適度的水分虧缺能夠降低冬小麥生育期內的水分浪費，對提高水分利用率有積極幫助。

3 結論

栽培方式與灌溉水量是影響冬小麥耗水、產量的兩個重要因素。不同栽培模式下，土壤0-150cm內不同深度下的土壤水分有明顯差異，這主要與灌溉水量、種植結構以及冬小麥生育期有關。在相同栽培模式下，隨著灌溉水量的增加，冬小麥的總耗水量也同步上升，但是水分利用率卻下降，適度的水分虧缺有助于提高水分利用率。這是因為在灌溉水量較少的情況下，冬小麥為獲取充足水分，會向土壤深層扎根，從而提高對土壤儲水的利用率，降低對灌溉水的依賴性。相同灌溉水量下，HLC栽培方式下的冬小麥，在各個生育期和全生育期內的耗水，均要高于RC栽培方式和TC栽培方式。其原因是HLC栽培模式下地表為波浪形結構，使得地表土壤水分蒸發(fā)更快。此外也與HLC栽培模式下冬小麥種植密度高，植株蒸騰作用更加旺盛，加速水分蒸發(fā)有關。HLC栽培模式下冬小麥產量明顯高于RC栽培模式和TC栽培模式，這主要與HLC栽培下冬小麥對降雨、灌水、土壤儲水的利用率更高，并且種植密度更大有關。因此，濱州地區(qū)冬小麥種植應優(yōu)先考慮使用HLC（高低畦）栽培模式，可提高冬小麥產量。

參考文獻

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[2] 趙彥茜，肖登攀，齊永青，等.華北平原不同降水年型和作物種植模式下的產量和耗水模擬[J].農業(yè)工程學報，2018，34（20）：108-116.

[3] 劉佳，袁宏偉，楊繼偉.不同氣候條件下不同生育期干旱脅迫對冬小麥耗水量和水分利用效率的影響[J].節(jié)水灌溉，2020（12）：22-27+31.

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[5] 毛祥敏，鐘雯雯，王興亞，等.種植方式與施氮量對小麥光合特性及產量的影響[J].江蘇農業(yè)科學，2018，46（3）：56-60.

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