休閑期深松蓄水適期播種對旱地小麥產量的影響

雷妙妙，孫敏，高志強，王培如，任愛霞，薛玲珠，楊珍平

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休閑期深松蓄水適期播種對旱地小麥產量的影響

雷妙妙，孫敏，高志強，王培如，任愛霞，薛玲珠，楊珍平

（山西農業大學農學院，山西太谷 030801）

【目的】解決黃土高原旱地麥區多數年份只能等雨晚播種導致產量降低等生產實際問題，研究休閑期深松蓄水和適期播種對旱地小麥產量及其構成因素的影響，以提高自然降水利用效率，構建合理群體結構，實現高產、高效。【方法】于2012—2014年度在山西省聞喜縣邱家嶺開展大田試驗研究，以休閑期深松和當地傳統耕作（對照）為主區，以9月20日（早播，T1）、10月1日（適期播種，T2）、10月10日（晚播，T3）3個播期為副區，研究休閑期深松蓄水對旱地小麥產量形成的影響及播期的調節效應。【結果】休閑期深松較對照，兩試驗年度播種期3 m內土壤水分分別提高59—71 mm、34—52 mm；冬前分蘗數、各生育時期植株干物質量顯著提高，兩試驗年度分別提高穗數8%—18%、8%—15%，產量19%—36%、17%—22%，水分利用效率6%—21%、10%—12%。休閑期深松條件下，越冬至孕穗期土壤蓄水量以適期播種處理最高；冬前群體分蘗數、開花前植株干物質量以適期播種處理最高，但與早播處理差異不顯著；開花后植株干物質量以晚播處理最高，但與適期播種處理差異不顯著；穗數、穗粒數、產量和水分利用效率均以適期播種處理最高，且與其他處理差異顯著，而千粒重隨播期推遲而增加。傳統耕作條件下，降水少的年份（2012—2013年度）越冬至孕穗期土壤蓄水量以早播處理最高，穗數、穗粒數、產量也均以早播處理最高。此外，3個播期休閑期深松處理，穗數、穗粒數、成熟期植株干物質量、產量與開花前各土層土壤蓄水量相關性較開花后顯著，且與開花前深層土壤水分相關性極顯著。休閑期深松配套適期播種，播種期土壤水分每增加1 mm，兩試驗年度增產分別達17 kg·hm-2、23 kg·hm-2。【結論】休閑期深松有利于蓄積休閑期降雨，提高底墑；且休閑期深松蓄水條件下，采用早播和適期播種處理均有利于形成冬前壯苗，但最終以適期播種處理穗數、產量和水分利用效率最高。總之，旱地小麥休閑期采用深松蓄水前提下，10月1日播種可優化產量結構，實現高產與高效。

旱地小麥；休閑期深松；播種期；土壤蓄水量；產量

0 引言

【研究意義】黃土高原旱作麥區年均降雨量為400—500 mm，而60%—70%的降雨量發生于小麥休閑期（7—9月），降雨與小麥生長需要錯位[1-2]，嚴重制約小麥生產。【前人研究進展】深松改變土壤結構，從而影響土壤庫容，影響小麥對深層土壤水分的吸收利用能力，從而影響產量[3-5]。秦紅靈等[6]研究表明，深松較免耕有利于提高0—100 cm土層土壤蓄水量，提高產量、水分利用效率分別達18%、10%。王育紅等[7]對豫西丘陵旱坡地長期定位試驗研究表明，深松較傳統耕作平均增產703.6 kg·hm-2，提高產量19%，提高水分利用效率17%。可見，旱地麥田采用深松可有較好的蓄水增產效果。而旱地麥田在蓄水的前提下，保水措施也非常必要，地膜覆蓋作為旱地小麥保水增產的主要技術被廣泛研究。侯慧芝等[8]研究表明，旱地小麥采用地膜覆蓋較不覆蓋，提高播種期土壤蓄水量27 mm，提高穗數、穗粒數和千粒重，產量提高36%—44%，水分利用效率提高8%—42%。但也有研究表明，干旱年份采用地膜覆蓋播種可能會造成穗數不足，減少產量[9]。為解決這一問題，前人探索調節播期來削弱地膜覆蓋播種引起的問題。王夏等[10]研究表明，適期早播有利于小麥安全越冬，形成較多分蘗數，促進植株干物質的積累，提高產量。裴雪霞等[11]、張向前等[12]研究表明，適期播種能夠較好地協調小麥的個體特征和群體質量，優化產量結構，實現高產。黨建友等[13]、丁銳欽等[14]研究表明，旱作條件下，適期晚播可以避免冬前分蘗多、群體旺長造成的生育期耗水量多，有利于提高自然降水的籽粒產量生產率。【本研究切入點】旱地小麥多為等雨搶墑播種，降雨決定播期，播期直接影響小麥的產量構成。前人圍繞旱地小麥深松蓄水增產和適期播期對產量形成影響的研究較多，但有關休閑期耕作蓄水提高底墑的前提下如何調節播期形成冬前壯苗、構建合理群體、提高水分利用效率的研究較少。【擬解決的關鍵問題】本文在休閑期深松蓄水為適期播種創造條件的前提下，研究播期對土壤水分、產量和水分利用效率的影響，旨在探索黃土高原旱地小麥最適播期，以期為實現小麥高產優質栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗于2012—2014年度在山西農業大學旱地小麥試驗基地聞喜縣邱家嶺村（35°20′N，111°17′E）進行，試驗田為丘陵旱地，無灌溉條件，7—9月為休閑期。兩試驗年度于6月10日測定20 cm土層土壤肥力，其中有機質11.88 g·kg-1、10.88 g·kg-1，堿解氮38.62 mg·kg-1、39.32 mg·kg-1，速效磷14.61 mg·kg-1、16.62 mg·kg-1。

圖1為試驗地降水情況。試驗地近5年的年均降水量為487.6 mm，且60%降水集中于休閑期（7—9月）。2012—2013年度全年降水量為355.7 mm，降水較少，較年均降雨量低27%，其中休閑期降水量為188.4 mm，占全年降水量的53%；2013—2014年度全年降水量為489.7 mm，略高于年均降水量，其中休閑期降水量為288.2 mm，占全年降水量的59%。

數據來源：山西省聞喜縣氣象站

1.2 試驗設計

供試品種為“運旱20410”（由聞喜縣農委提供）。采用二因素裂區設計，以休閑期耕作為主區，設深松（深度為30—40 cm，SS）、對照（當地傳統耕作：遇雨淺旋、整地等待播種，CK）2個水平；以播期為副區，設9月20日（早播，T1）、10月1日（適期播種，T2）、10月10日（晚播，T3）3個水平，共6個處理，3次重復，小區面積150 m2（50 m×3 m）。前茬小麥收獲時留高茬（20—30 cm），兩試驗年度分別于7月15日、7月15日深松，8月25日、8月20日淺旋耕、平整土地，播前均施純氮、P2O5和K2O各150 kg·hm-2，膜際條播，行距30 cm，播量90 kg·hm-2，基本苗225×104株/hm2。于小麥開花后10—15 d揭生育期覆蓋的地膜，適時收獲。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 冬前積溫的測定 記錄Watchdog測定的10—12月實時溫度，計算冬前≥0℃積溫，采用積溫指標法[15]進行分析。

1.3.2 土壤水分的測定 于前茬小麥收獲后，在地塊內挖一個3 m深的剖面坑，將剖面削齊鏟平，分層取土，每20 cm為一土層，采用環刀法測定土壤容重[16]。分別于前茬小麥收獲后30 d、播種期、越冬期、拔節期、孕穗期、開花期、成熟期，用土鉆取0—300 cm土層的土樣，分層取土，每20 cm為一土層，于105℃烘干至恒重，計算土壤含水量和土壤蓄水量[17]。

1.3.3 植株干物質量的測定 于越冬期、拔節期、孕穗期、開花期、成熟期取樣20株，樣品置于烘箱中105℃殺青30 min后75℃烘干至恒重，稱量并記錄植株干物質量。

1.3.4 成熟期考種及產量測定 成熟期調查單位面積穗數、每穗平均粒數及千粒重，每小區取50株測定生物產量，收割16 m2計算經濟產量。

1.4 計算方法

1.4.1 土壤水分計算方法SWS= W×D×H× 10/100，式中，SWS為第土層壤蓄水量，mm；W為第土層土壤質量含水量，%；D為第土層土壤容重，g·cm-3；H為第土層厚度，cm，10為換算系數。

=(S-S)+，式中為小麥生育期耗水量，mm；S為成熟期土壤蓄水量，mm；S為播種期土壤蓄水量，mm；為生育期降水量，mm。

=/，式中為水分利用效率，kg·hm-2·mm-1；為籽粒產量，kg·hm-2。

1.4.2 蓄水增產效果計算方法 △/△[18]=(Y-Y)/ (W-W)，式中△/△為單位蓄水量下的增產量，kg·hm-2·mm-1；Y、Y分別為休閑期深松、對照下的產量，kg·hm-2；W、W分別為休閑期深松、對照下的播種期土壤蓄水量，mm。

1.5 統計方法

采用Microsoft Excel 2003軟件處理數據和作圖，用SAS 9.0軟件進行統計分析，用LSD法檢驗差異顯著性，顯著性水平設定為=0.05。由于兩年度試驗結果趨勢基本一致，部分圖表只以2013—2014年的數據進行分析。

2 結果

2.1 休閑期深松和播期對土壤水分的影響

2.1.1 對休閑期土壤蓄水量的影響 休閑期深松較對照播種期土壤蓄水量顯著提高，兩試驗年度分別提高59—71 mm、34—52 mm。隨播期推遲，播種期土壤蓄水量降低，但休閑期深松條件下適期播種與晚播兩處理間差異不顯著（圖2）。可見，休閑期深松有利于蓄積休閑期降雨，提高底墑，且降水較少的年份（2012—2013年度）效果更好。

2.1.2 對各生育時期土壤蓄水量的影響 休閑期深松較對照各生育時期土壤蓄水量顯著提高，其中越冬期24—37 mm、拔節期29—35 mm、孕穗期23—25 mm、開花期20—22 mm、成熟期13—22 mm（表1）。休閑期深松條件下，越冬至孕穗期土壤蓄水量均以適期播種處理最高，且2012—2013年度拔節期和孕穗期與其他處理差異顯著，2013—2014年度越冬至孕穗期與其他處理差異顯著；而小麥生長后期需水增加，開花后土壤蓄水量則以適期播種處理最低。此外，2012—2013年度開花前土壤蓄水量以晚播處理最低，且與其他處理差異顯著；2013—2014以早播處理最低，且與其他處理差異顯著。對照條件下，2012—2013年度越冬至孕穗期土壤蓄水量以早播處理最高，越冬期與適期播種處理差異不顯著，拔節至孕穗期土壤蓄水量早播處理與其他處理差異顯著；2013—2014年度越冬至孕穗期土壤蓄水量以適期播種處理最高，且與其他處理差異顯著。可見，休閑期深松可有效提高各生育時期土壤水分，兩試驗年度均以適期播種處理更有利于保持土壤水分，對照條件下，降水少的年份（2012—2013年度）提早播種效果較好。

SS：休閑期深松；CK：對照（當地傳統耕作）；T1：早播；T2：適期播種；T3：晚播。不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著。下同

表1 休閑期深松和播期對各生育時期0—300 cm土壤蓄水量的影響

表中同列不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。下同

Different small letters in the same column indicate significant difference at 0.05 level. The same as below

2.2 休閑期深松和播期對群體和產量的影響

2.2.1 對群體動態變化的影響 休閑期深松較對照群體分蘗數顯著增加（表2）。越早播種，冬前積溫越高。越冬期群體分蘗數以適期播種處理最高，但與早播處理差異不顯著。拔節后群體分蘗數均以適期播種處理最高，休閑期深松條件下適期播種處理與其他處理差異顯著，對照條件下拔節期、成熟期與其他處理差異顯著。可見，冬前積溫隨播期推遲而降低，早播與適期播種處理均有利于形成較多冬前群體分蘗，但適期播種處理更有利于有效穗數的形成。

2.2.2 對各生育時期植株干物質量的影響 休閑期深松較對照各生育時期植株干物質量均顯著提高（表3）。無論休閑期深松與否，越冬至孕穗期植株干物質量均以適期播種處理最高，且越冬期與早播處理差異不顯著，拔節至孕穗期與其他處理差異顯著，而開花至成熟期以晚播處理最高，但與適期播種處理差異不顯著。可見，休閑期深松有利于各生育時期植株干物質的積累，早播與適期播種處理有利于形成冬前壯苗，但適期播種與晚播處理更有利于生育后期干物質量積累。

表2 休閑期深松和播期對各生育時期群體動態變化的影響

表3 休閑期深松和播期對各生育時期植株干物質量的影響

2.2.3 對產量及水分利用效率的影響 休閑期深松較對照產量及其構成因素、水分利用效率均顯著提高（表4），2012—2013年度提高穗數8%—18%、穗粒數5%—10%、千粒重6%—7%、產量19%—36%、水分利用效率6%—21%，2013—2014年度提高穗數8%—15%、穗粒數5%—8%、千粒重5%—6%、產量17%—22%、水分利用效率10%—12%。休閑期深松條件下，2012—2013年度，適期播種處理比其他處理提高穗數7%—13%、穗粒數4%—6%、產量13%—16%、水分利用效率9%—17%，且穗數、產量、水分利用效率差異顯著；2013—2014年度，適期播種處理比其他處理提高穗數3%—5%、穗粒數5%—9%、產量5%—10%、水分利用效率2%—10%，且差異均顯著。對照條件下，2012—2013年度早播處理比其他處理提高穗數3%—13%、穗粒數1%—4%、產量1%—15%，水分利用效率以適期播種處理最高，但早播與適期播種處理差異不顯著；2013—2014年度，適期播種比其他處理提高穗數5%—12%、穗粒數3%—6%、產量9%—11%、水分利用效率2%—9%，且差異均顯著。由于隨播期推遲，生育中心向后推移，干物質量積累增加，無論休閑期深松與否，千粒重隨播期推遲而增加，晚播與適期播種處理差異不顯著。可見，休閑期深松主要通過提高穗數來提高產量，最終提高水分利用效率，且適期播種處理增產效果更顯著，且降水少的年份（2012—2013年度）更有利于吸收深層土壤水分，增產效果更好。

表4 休閑期深松和播期對產量及水分利用效率的影響

2.3 各生育時期土壤蓄水量與干物質和產量的相關性

2.3.1 與成熟期干物質量的相關性 3個播期休閑期深松處理越冬期和拔節期0—300 cm，孕穗期20—80 cm、100—120 cm、140—300 cm各土層土壤蓄水量與成熟期干物質量呈顯著或極顯著相關關系（表5）。其中越冬期0—120 cm、180—240 cm、260—300 cm，拔節期0—180 cm、200—300 cm，孕穗期200—300 cm土層相關性極顯著。開花期220—300 cm和成熟期220—280 cm土層土壤蓄水量與成熟期干物質量無顯著性關系。可見，成熟期干物質量與開花前各土層土壤水分相關性較開花后顯著，且與開花前深層土壤水分相關性極顯著。

2.3.2 與產量構成因素的相關性 3個播期休閑期

深松處理越冬期和拔節期0—300 cm、孕穗期40—300 cm各土層土壤蓄水量與穗數呈顯著或極顯著相關關系（表6）。其中越冬期20—300 cm、拔節期0—300 cm、孕穗期60—100 cm和200—280 cm土層相關性極顯著。拔節期0—300 cm、孕穗期0—300 cm各土層土壤蓄水量與穗粒數呈顯著或極顯著相關關系，開花期160—300 cm土層土壤蓄水量與穗粒數無顯著性關系。開花期220—240 cm土層土壤蓄水量與千粒重呈顯著相關關系，開花期160—300 cm土層土壤蓄水量與千粒重無顯著性關系。可見，開花前各生育時期土壤水分與穗數、穗粒數相關性顯著，尤其是深層土壤水分。

2.3.3 與產量的相關性 3個播期休閑期深松處理越冬期0—300 cm、拔節期0—300 cm、孕穗期0—20 cm和40—300 cm、開花期220—240 cm、成熟期240—260 cm各土層土壤蓄水量與產量呈顯著或極顯著相關關系（表7），其中越冬期20—300 cm，拔節期0—300 cm，孕穗期60—100 cm、120—160 cm、200—220 cm、260—280 cm土層相關性極顯著。可見，底墑充足為增產提供有利條件，開花前各生育時期土壤水分與產量相關顯著，尤其是深層土壤水分。

表5 各生育時期0—300 cm各土層土壤蓄水量與成熟期干物質量的相關系數

*在＜0.05 水平顯著；**在＜0.01 水平顯著

*, significant at＜0.05; **, significant at＜0.01

表6 關鍵生育時期0—300 cm各土層土壤蓄水量與產量構成因素的相關系數

2.4 休閑期深松適期播種對蓄水增產的影響

休閑期深松較對照可實現蓄水、增產（表8），2012—2013年度每增加1 mm播種期土壤水分，可增產8—17 kg·hm-2；2013—2014年度每增加1 mm播種期土壤水分，可增產18—23 kg·hm-2。兩試驗年度蓄水增產量均以適期播種處理最高，且與其他處理差異顯著。可見，休閑期深松能充分利用降水，對旱地小麥產量的提高有較大的貢獻，且適期播種處理蓄水增產效果較好。

表7 各生育時期0—300 cm各土層土壤蓄水量與產量的相關系數

表8 休閑期深松和播期土壤蓄水量對產量的貢獻

△: 休閑期深松較對照播種期土壤蓄水量之差; △: 休閑期深松較對照產量之差; △/△: 休閑期深松較對照每增加1 mm播種期土壤蓄水量的增產量。

△: the difference of soil water storage between subsoiling during fallow period and traditional farming at sowing stage; △: the difference of yield between subsoiling during fallow period and traditional farming;△/△: yield increase per mm water storage

3 討論

3.1 休閑期深松的蓄水增產效應

Su等[19]研究表明，小麥休閑期（7—9月）采用傳統翻耕，土壤水分蒸發加大，對播前底墑造成不利的影響。侯賢清等[20]研究表明，休閑期深松較傳統翻耕有效蓄雨保墑，改善苗期土壤水分狀況，保證冬小麥的安全越冬。王曉彬等[21]研究表明，深松較傳統耕作播前0—180 cm土壤蓄水量增加9—24 mm，休閑蓄水效率提高32%。廖允成等[22]研究表明，休閑期深松可最大限度將休閑期降雨蓄積到深層土壤中，提高0—200 cm土壤水分，休閑期土壤蓄水效率達55%以上。本研究分析3 m內土壤水分變化，結果表明，兩試驗年度休閑期深松較對照分別提高播前土壤蓄水量59—71 mm、34—52 mm。此外，休閑期深松有效提高各生育時期3 m土壤水分，其中越冬期提高24—37 mm、拔節期提高29—35 mm、孕穗期提高23—25 mm、開花期提高20—22 mm、成熟期提高13—22 mm。可見，休閑期深松不僅為適期播種奠定基礎，而且實現伏雨春夏用。

褚鵬飛等[23]研究表明，深松有利于促進小麥對水分的高效利用，進而獲得較高的籽粒產量和水分利用效率。黃明等[24]研究表明，休閑期深松較傳統耕作提高花后干物質量積累量5%、干物質運轉率14%，提高穗數0.34%，提高穗粒數7%、千粒重4%、籽粒產量9%，主要通過穗粒數和千粒重的增加實現增產。熊淑萍等[25]研究表明，深松較傳統耕作提高穗數5%、穗粒數4%、千粒重1%、產量12%。毛紅玲等[26]研究表明，休閑期深松較免耕提高產量6%—9%、水分利用效率13%—14%。本研究表明，休閑期深松后，群體分蘗顯著增加，有利于形成較多穗數，構建合理群體，促進植株干物質量的積累。2012—2013年度（降雨量為355.7 mm）提高穗數8%—18%、穗粒數5%—10%、千粒重6%—7%、產量19%—36%、水分利用效率6%—21%；2013—2014年度（降雨量為489.7 mm）提高穗數8%—15%、穗粒數5%—8%、千粒重5%—6%、產量17%—22%、水分利用效率10%—12%。本研究表明休閑期深松主要是提高穗數實現增產，且休閑期深松對小麥生育后期土壤水分也有較大影響，從而穗粒數和千粒重也有一定幅度的提高，且干旱年型效果更明顯，這可能是因為干旱年型采用休閑期深松蓄水技術更能促進對深層土壤水分的吸收利用。

3.2 播期對產量形成的影響

王夏等[10]研究表明，早播小麥冬前分蘗多，利于形成冬前壯苗，但遇到寒冬或倒春寒容易發生凍害，降低產量；晚播由于冬前積溫較低，不利于光能利用，群體小，有效穗數減少，降低產量；10月6日—10月20日播種有利于有效穗數的增加，提高分蘗成穗率。劉萍等[27]研究表明，10月7日播種，生育后期分蘗數最多，9月27日播種生育前期分蘗數較多，但群體通風性差，增加了營養消耗，無效分蘗數增多，穗數降低，產量減少。本研究表明，冬前積溫隨播期推遲而降低，早播和適期播種均有利于培育冬前壯苗，2013—2014年度（降雨量為489.7 mm），早播生育前期水肥消耗較大，生育中后期分蘗數減少，無論休閑期深松與否，穗數均以適期播種（10月1日）最高；2012—2013年度（降雨量為355.7 mm），休閑期采用深松蓄水技術，穗數以適期播種（10月1日）最高，休閑期未采用深松蓄水技術，土壤墑情較差，適時早播（9月20日）穗數最高。這可能是由于休閑期深松后，適期播種（10月1日）有利于蓄保土壤水分，保證旱地小麥的生長需水，利于有效穗數的形成，而休閑期未采用深松蓄水技術，干旱年型需搶墑播種，培育冬前壯苗，增加穗數。

張敏等[28]研究表明，10月10日播種有利于提高春季分蘗對小麥完熟群體的貢獻，維持較高的籽粒產量。Sun等[29]研究表明，適期播種有利于植株干物質量的積累，提高冬小麥的籽粒產量。李東升等[30]研究表明，隨播期推遲，花后干物質量、千粒重降低。丁銳欽等[14]研究表明，隨播期推遲，千粒重先升高后降低，9月30日播種千粒重最高。本研究表明，花后植株干物質量、千粒重均以晚播（10月10日）最高，但產量較適期播種（10月1日）低，與前人研究結果不一致，可能是由于隨播期推遲生育向后推遲，生長中心向后轉移，植株干物質量的積累增加，晚播（10月10日）開花至成熟期植株干物質量的積累較多，千粒重提高，但由于晚播（10月10日）有效穗數較適期播種（10月1日）少，產量較低。休閑期深松蓄水后可以實現適期播種，提高產量。

3.3 休閑期深松和播期的增產效應

劉庚山等[31]研究表明，播前底墑充足有利于根系對土壤水分的吸收，接納蓄積更多的自然降水，能彌補水分不足而形成較多產量。孟曉瑜[32]等通過渭北旱塬5年定位試驗研究表明，播前底墑水為470—544 mm，播前土壤水分每增加1 mm可增產10.6—11.4 kg·hm-2。本研究表明，2012—2013年度播種期土壤水分為438—530 mm，2013—2014年度播種期土壤水分為497—565 mm，休閑期深松較對照播種期土壤水分每增加1 mm，兩試驗年度分別增產8—17 kg·hm-2、18—23 kg·hm-2，且兩試驗年度蓄水增產量均以適期播種處理最高，且與其他處理差異顯著。可見，休閑期深松能充分利用降水，對旱地小麥產量的提高有較大貢獻，且適期播種（10月1日）蓄水增產效果更好。

此外，本研究還表明，3個播期休閑期深松處理，成熟期干物質量、穗數、穗粒數、產量與開花前各土層土壤水分相關性顯著，尤其深層土壤水分。

4 結論

旱地麥田休閑期深松有利于蓄保休閑期降水，提高底墑；3個播期休閑期深松處理，穗數、穗粒數、成熟期植株干物質量、產量與開花前各土層土壤蓄水量相關性較開花后顯著，且與開花前深層土壤水分相關性極顯著。休閑期深松蓄水條件下，早播和適期播種處理均有利于形成冬前壯苗，適期播種和晚播處理均有利于有效穗數的提高和生育后期干物質量積累，但以適期播種處理獲得最高的穗數、產量和水分利用效率。休閑期深松配套10月1日播種，播種期土壤水分每增加1 mm，兩試驗年度可分別增產17 kg·hm-2、23 kg·hm-2。

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（責任編輯 楊鑫浩）

Effects of Subsoiling During the Fallow Period and Timely Sowing on Water Storage and Wheat Yield of Dryland

LEI MiaoMiao, SUN Min, GAO ZhiQiang, WANG PeiRu, REN AiXia, XUE LingZhu, YANG ZhenPing

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

【Objective】In order to solve the practical productive problems that sowing only to wait for the rain decreased the yield of dryland wheat conventionally cultivated as a single crop per year in the Loess Plateau in most of the year, the study of effects of subsoiling during the fallow period (SS) with great soil water storage and timely sowing on yield and its component was implemented to improve the precipitation use efficiency, and to build the rational community structure for achieving high yield and efficiency.【Method】The field experiments were conducted in a two-factor split-block design with SS or traditional farming (CK) in the main plots and three sowing dates (Sep 20th, early sowing date, T1; Oct 1st, timely sowing, T2; Oct 10th, late sowing date, T3) in the subplots at Qiujialing village, Wenxi county, Shanxi province from 2012 to 2014, to study the effects of SS on yield formation of dryland wheat and the adjusting effects of sowing dates. 【Result】The soil water storage in the 0-300 cm soil profile was increased by 59-71 mm and 34-52 mm under SS compared with CK in 2012-2013 and 2013-2014 at sowing stage, respectively. Adoption of SS obviously improved the group tillers before wintering stage and plant dry matter at different growth stages, which increased by 8%-18% and 8%-15% of the number of spike, 19%-36% and 17%-22% of yield, 6%-21% and 10%-12% of water use efficiency compared with CK during 2012-2013 and 2013-2014, respectively. Soil water storage in T2treatments was the highest from wintering to booting stage under SS treatments. The highest tiller number before wintering stage and plant dry matter before anthesis stage were obtained in T2treatment, however, no significant difference was observed with T1treatment. The largest post-anthesis plant dry matter was attained in T3treatment under SS, no significant difference was observed with T2treatment. The significant highest spike number, grain number per spike and yield were observed in T2treatment, while 1000-grain weight increased with the delay of sowing date. Under traditional farming in the dry year (2012-2013), the highest soil water storagefrom wintering to booting stage, spike number, grain number per spike and yieldwere attained in T1treatment. In addition, in three sowing dates and SS treatments, spike number, grain number per spike, plant dry matter at mature stage and yield were more significantly correlated with soil water storage of different soil layers before anthesis than post-anthesis, especially with soil water moisture in deeper layers before anthesis. Wheat yield was increased by 17 and 23 kg·hm-2with an increase of 1 mm soil water storage at sowing stage under SS matched with T2treatment during 2012-2013 and 2013-2014, respectively.【Conclusion】Subsoiling during the fallow period was conducive to store precipitation during the fallow period into the soil resulting in the increase of soil water storage before sowing. Adoption of early sowing and timely sowing in SS treatments were favor to build the strong seedling before wintering, however, the number of spike, grain yield and water use efficiency were the highest under timely sowing. In conclusion, adoption of subsoiling during the fallow period matching sowing on October 1stcould optimize the yield composition and increase yield and efficiency of dryland wheat.

dryland wheat; subsoiling during fallow period; sowing date; soil water moisture; yield

2017-03-20；接受日期：2017-06-19

國家現代農業產業技術體系建設專項（CARS-03-01-24）、國家公益性行業（農業）科研專項（201303104）、山西省科技攻關項目（20140311008-3）、山西省科技創新團隊項目（201605D131041）、山西省回國留學人員重點科研資助項目（2015-重點4）

雷妙妙，Tel：0354-6287187；E-mail：18235417148@163.com。通信作者孫敏，Tel：0354-6286956；E-mail：sm_sunmin@126.com