不同覆蓋措施對荒漠綠洲區春小麥生長及產量的影響

馬 莉

(寶雞文理學院 陜西省災害監測與機理模擬重點實驗室,陜西 寶雞 721013)

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不同覆蓋措施對荒漠綠洲區春小麥生長及產量的影響

馬 莉

(寶雞文理學院 陜西省災害監測與機理模擬重點實驗室,陜西 寶雞 721013)

摘要：通過野外大田試驗,研究了不同覆蓋措施對春小麥生長及產量的影響。結果顯示:覆蓋處理春小麥的株高、葉面積指數、地上生物量均大于無覆蓋對照(CK)的,而秸稈覆蓋處理的地下生物量低于CK的;與CK相比,地膜覆蓋處理春小麥的籽粒產量增加了2.2%～10.9%,石子覆蓋處理增加了0.86%～3.50%,秸稈覆蓋處理增加了-6.9%～-9.4%；在各覆蓋處理間春小麥的千粒重、穗數和每穗小穗個數均無顯著性差異。因此，地膜覆蓋處理最有利于提高春小麥的籽粒產量。

關鍵詞：荒漠綠洲區;覆蓋處理;春小麥；生長；產量

黑河中游荒漠綠洲地區是國家重要的商品糧生產基地,糧食作物以春小麥和玉米為主,但該區常年干旱少雨,農業生產主要依賴于地表水和地下水的灌溉;灌溉方式為地面漫灌,極易引起深層滲漏,水分流失嚴重,造成水資源的浪費。因此,在該地區的農業生產中需要從節約水資源、提高作物水分利用效率等角度來建立合理的種植模式。目前在干旱半干旱地區,眾多學者探討了通過耕種措施來增加土壤的蓄水能力,減少蒸發量,從而降低作物生長的需水量,達到提高水分利用效率的目的,如碎石覆蓋[1-2]、地膜覆蓋[3-4]、秸稈覆蓋[5-8]、保水劑措施[9-10]等。迄今對確定本區域春小麥的最佳耕種措施尚未有研究。因此,本文以春小麥為供試作物，在黑河中游荒漠綠洲地區進行了大量的大田監測試驗,分析了不同覆蓋措施對春小麥的株高、葉面積指數、地上地下生物量和產量的影響,以期確定該地區春小麥適宜的種植措施,為黑河中游荒漠綠洲地區農業生產提供參考。

1試驗設計與研究方法

1.1試驗地的自然地理概況

本試驗在中國科學院臨澤內陸河流域研究站(39°20′N,100°08′E,海拔1382 m)進行,位于河西走廊中段臨澤縣北部,綠洲外與巴丹吉林沙漠的南緣相接,屬于黑河中游,為典型的沙漠綠洲,屬干旱荒漠氣候類型,降雨主要集中在7～8月,多年平均降水量為116.8 mm,而年蒸發量為2390 mm,年均氣溫7.6 ℃,最高氣溫39.1 ℃；干旱高溫和多風是其主要氣候特點。地帶性土壤為灰棕荒漠土、沙壤土及沙土。土壤含沙量大,孔隙度大,結構松散,保水效果較差。由于人類對綠洲區域的長期開墾、灌溉、耕種,形成了灌淤旱耕人為土,土壤肥力較低[11]。該區域內土壤鹽堿化、荒漠化較為嚴重。該區域的農業發展主要依賴于黑河水的灌溉，在春季輔助地下水灌溉。試驗地的土壤物理化學性質如表1。

表1　試驗區的土壤理化性質

注：砂粒粒徑為0.05～1.00 mm;粉粒粒徑為0.01～0.05 mm；粘粒粒徑小于0.001 mm。

1.2試驗設計

設置4個不同的覆蓋處理：石子覆蓋(S)、地膜覆蓋(B)、秸稈覆蓋(M,3000 kg/hm2)和無覆蓋處理(CK),每個處理設置3個重復,共設置12個小區,每個小區面積為20 m2(4 m×5 m)。在各小區間埋設1.2 m深的塑料膜和油氈以防側滲。為了保證出苗，在播種前灌水量均為90 mm。對小麥進行人工播種,播前深翻,播種量為225 kg/hm2,小麥行距為15 cm,每個小區32行。選擇在拔節期、抽穗期、灌漿期和成熟期四個時期進行灌溉,每次灌溉90 mm,總計360 mm。每個試驗小區施肥量相同；在生長期內定期除草及防治病蟲害。

1.3測定項目與計算方法

分別在春小麥的分蘗期、拔節期、抽穗期、灌漿期和成熟期,每個處理隨機選取10株小麥,用米尺測定株高,用冠層分析儀測定葉面積指數(LAI)。每個小區選取30 cm間隔距離上的小麥植株,采用割乂法采集地上部分,在107 ℃下殺青30 min,然后在78 ℃下烘至質量恒定,測定其地上干物質累積量。當春小麥成熟時,每個小區選取1 m2的2個代表性樣方,單獨收割、晾曬,進行考種和測產。將曬干后的實測籽粒產量按13%籽粒含水量進行校正。

2結果與分析

2.1不同覆蓋處理下春小麥株高的變化特征

圖1 2011、2012年不同覆蓋處理下春小麥株高的變化

從圖1可見：2011年及2012年在4種不同覆蓋處理下春小麥株高隨生長時間的推進均呈現“緩慢增長→快速增長→緩慢增長”的趨勢。具體而言，春小麥平均株高,從出苗期到拔節前期增長到40 cm左右,爾后從拔節后期至抽穗期快速增長到70 cm以上,到成熟期達到80～90 cm就停止生長。覆蓋處理的春小麥株高高于無覆蓋處理的株高；各處理春小麥株高的變化表現為S>B>M>CK。

2.2不同覆蓋處理下春小麥葉面積指數的變化特征

不同覆蓋處理下春小麥的葉面積指數隨著生長時間的推進而呈現先增大后減小的變化趨勢(圖2),這與在不同灌水定額條件下春小麥葉面積指數的變化規律一致。主要是因為,前期隨著葉片的增大,葉面積指數迅速增大；到小麥生長的灌漿期以后,植株底部的葉片干黃脫落,導致葉面積指數減小。在各種覆蓋措施下,春小麥在生長前期的葉面積指數變化規律是S>B>M>CK；在春小麥生長后期,由于秸稈覆蓋降低了地面溫度,延緩了春小麥的生長速度,葉片生長緩慢,因此導致了葉面積指數低于對照(CK)。

2.3不同覆蓋處理下春小麥地上干物質的累積特征

由圖3可知：在2012年,地上生物量的最大增長量出現在抽穗期～灌漿期；而在2011年則是在拔節期～抽穗期地上生物量的增長量最大。這主要可能是由于2011年的播種期比2012年晚,當春小麥生長到第40天時,2011年的地溫要遠高于2012年的地溫,因而地上生物量迅速積累。在收獲后,各處理春小麥的地上干物質累積量在2011年表現為M>B>S>CK,在2012年表現為B>M> S>CK。說明春小麥地上生物量的累積量是覆蓋處理大于對照(CK)。由此可見覆蓋處理有利于春小麥地上莖葉的生長。

2.4不同覆蓋處理下春小麥地下生物量的累積特征

圖22011、2012年不同覆蓋處理下春小麥葉面積指數的變化

由圖4可知,不同覆蓋處理下春小麥地下生物量的累積呈先增長后衰退的過程。就不同覆蓋處理下春小麥的地下生物量總量來看,大小依次為B>S>CK>M,其中B為5770 kg/hm2， S為5350 kg/hm2， M為4780 kg/hm2， CK為4900 kg/hm2。在三葉期～拔節前期,根系的干物質累積量最少,占到總根系的12%～13%。在拔節～抽穗期前期，春小麥根系的生長量達到最大值,占到總根系的30%以上，其中石子覆蓋(S)占36%,地膜覆蓋(B)占30%,秸稈覆蓋(M)占30%,對照(CK)占32%,可見這一時期秸稈覆蓋處理的根系生長量少于對照(CK)。在抽穗后期～灌漿前期, S、B、CK、M處理春小麥的地下干物質累積量增長速度減緩。在灌漿后期～成熟期,各處理的地下干物質累積量繼續呈下降趨勢。可見,地下干物質累積量與地上干物質累積量的變化趨勢一致。在同等灌水條件下,石子覆蓋(S)和地膜覆蓋(B)措施有利于春小麥根系的生長。

圖3　2011、2012年不同覆蓋處理下春小麥地上生物量的變化

圖4　不同覆蓋處理春小麥各生育期地下生物量的變化

2.5不同覆蓋處理對春小麥籽粒產量及其構成因素的影響

不同覆蓋措施對春小麥產量及產量構成要素的影響不同。由表2可知,2011年和2012年春小麥籽粒產量和千粒重均表現為B>S>CK>M,且各處理間籽粒產量和千粒重差異不顯著。各處理下春小麥收獲指數的變化范圍為0.40～0.55,其中2012年地膜覆蓋下的春小麥收獲指數最大,對照的最小,這是因為收獲指數是籽粒產量與生物量之比,可見秸稈覆蓋(M)下的春小麥的生物量也是小于CK的。與CK相比：2011年地膜覆蓋處理春小麥的籽粒產量增加了2.2%,石子覆蓋處理增加了0.9%,秸稈覆蓋處理增加了-6.9%；2012年地膜覆蓋處理春小麥籽粒產量增加了10.9%,石子覆蓋處理增加了3.5%,秸稈覆蓋處理增加了-9.4%。在石子覆蓋處理下，2011年每穗小穗個數最多，穗長最長，而2012年每穗小穗個數和穗數均最多，穗長較長。在各個覆蓋處理間穗數和每穗小穗個數均無顯著性差異。由此可見在以上3種處理中,秸稈覆蓋不利于春小麥生長和產量的形成,這與秸稈覆蓋導致土壤低溫從而抑制小麥的生長有關。而地膜覆蓋較其它處理更有利于提高春小麥的產量。

3結論

不同覆蓋處理下的春小麥株高、生物量隨生長時間的推進呈不斷升高的趨勢。覆蓋處理的春小麥株高和地上干物質累積量大于無覆蓋對照的。不同處理下春小麥株高的變化表現為S>B>M>CK。葉面積指數呈現先增長后減小的趨勢。不同覆蓋處理下春小麥地下生物量的累積表現為B>S>CK>M。

在拔節～抽穗期前期是春小麥根系生長的關鍵時期,根系增加量達到最大值,占到總根系的30%以上。在同等灌水條件下,石子覆蓋(S)和地膜覆蓋(B)措施有利于春小麥根系的生長。

表2　不同覆蓋處理下春小麥的產量及其構成要素

注:表中數據為3個重復的平均值;同列數據后標不同小寫字母表示在P=0.05水平下有顯著性差異。

2011年和2012年不同處理春小麥的籽粒產量和千粒重均表現為B>S>CK>M。與CK相比,地膜覆蓋(B)處理春小麥的籽粒產量增加了2.2%～10.9%,石子覆蓋(S)處理增加了0.86%～3.50%,秸稈覆蓋(M)處理增加了-6.9%～-9.4%；在各覆蓋處理間春小麥的千粒重、穗數和每穗小穗個數均無顯著性差異。總之，秸稈覆蓋處理不利于春小麥的生長和產量的形成，而地膜覆蓋處理最有利于提高春小麥的籽粒產量。

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(責任編輯:黃榮華)

Effect of Different Mulching Measures on Spring

Wheat Growth and Yield in Oasis Region

MA Li

(Baoji University of Arts and Sciences Key Laboratory of Disaster Monitoring and Mechanism Simulating of Shaanxi Province, Baoji 721013, China)

Abstract：The effect of spring wheat growth and yield were studied by the different mulching treatments at field trails. The results were as follows: the plant height, leaf area index and the aboveground biomass of mulching treatments were larger than the un-mulching treatments. But the underground biomass of mulching treatments was smaller than the un-mulching treatments. Compared with the CK treatment, the grain yield of plastic film mulching treatment was increased by 2.2%～10.9%. And the grain yield of stone mulching treatment was increased by 0.86%～0.35%. The grain yield of straw mulching treatment was increased by -6.9%～ -9.4%. There were no significant differences of 1000-seed weight, the number of spikes and the number of spikelets per spike among the mulching treatments. Plastic film mulching treatment compared with other treatments was better to improve crop yields, which was the best planting method in the oasis area.

Key words：Desert oasis; Mulching treatments; Spring wheat; Growth; Yield

中圖分類號：S512.12

文獻標志碼：A

文章編號：1001-8581(2016)01-0006-04

作者簡介：馬莉(1982─),女,陜西延安人,講師,博士,主要從事土壤物理和農業水土工程的研究。

基金項目：國家自然科學基金重點項目(91025018);寶雞文理學院重點項目(ZK15054)。

收稿日期：2015-06-08