播期播量對旱地小麥土壤耗水、干物質積累及產量的影響

張爭奇，高志強，孫 敏，任愛霞，林 文，周紅琴

（1.山西農業大學農學院，山西太谷030801；2.臨汾職業技術學院，山西臨汾041000）

隨著全球氣候的變暖，作物種植時間改變，隨之導致播量不同[1]。水分是黃土高原旱作麥區產量提高的主要限制因素，前人在氣候變暖的大背景下對調整播期播量實現旱作麥區的高效高產進行了研究[2]。小麥的關鍵是地上部干物質積累，在一定范圍內花后地上部干物質積累量與產量密切相關[3-4]，不同播期密度組合顯著影響花后葉片的光合特性[5]。鄭寶強等[6]研究認為，早播和適播時密度加大產量增加，晚播時密度加大產量先升后降。李曉航等[7]研究認為，隨播期推遲，產量逐漸減少，隨播量增加，不同播量對產量的影響表現為10 月10 日、10 月18 日播種的均以播量180 kg/hm2的產量最高，10 月25 日播種的3 個處理間產量差異較小[7]。可見，前人主要圍繞播期播量影響產量進行研究，而對其影響產量的原因如耗水、干物質積累規律鮮見報道，因此，本試驗在黃土高原旱作麥區山西省聞喜縣進行播期播量的研究，在休閑期采用深松蓄水，播種期采用地膜覆蓋播種保墑技術，研究不同播期配不同播量下旱地小麥生育階段耗水規律、干物質積累規律，明確其與產量的關系，以期為黃土高原旱作麥區高效高產提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017—2018 年在山西南部聞喜縣邱家嶺村丘陵旱地進行，試驗點位于黃土高原半干旱地區東塬，海拔450～700 m，東經110°15′～112°04′，北緯34°35′～35°49′。該地光熱資源豐富，年平均氣溫11～13 ℃，無霜期190～230 d，年日照時數2 200～2 500 h，太陽總輻射量502～523 kJ/cm2。冬小麥是該區域主要糧食作物，每年9 月下旬到10月上旬播種，下年6 月上旬收獲，一年一熟，夏季休閑，無灌溉條件。試驗區降雨量如表1 所示。試驗點的土壤屬于近代馬蘭黃土母質形成的土壤，土層深厚，基本養分情況列于表2。

表1 聞喜試驗基地降雨量 mm

表2 聞喜試驗基地0～20 cm 土層土壤基本肥力

1.2 供試材料

晉麥92 為當地主栽品種，由當地的農業合作社提供種子。

1.3 試驗設計

采用二因素裂區設計，以播期為主區，設9 月20 日（早播，S1）、10 月1 日（中播，S2）、10 月10 日（晚播，S3）3 個水平；以播量為裂區，設67.5 kg/hm2（低密度，D1）、90 kg/hm2（中密度，D2）、112.5 kg/hm2（高密度，D3）3 個水平，共9 個處理，3 次重復，小區面積30 m2。前茬小麥收獲時留高茬（20～30 cm），7 月上中旬遇第一場大雨后，進行深松耕作（深松30～40 cm），同時深施有機肥1 500 kg/hm2（采用深松施肥一體機施入，秸稈打碎后覆蓋于地表），8 月20 日淺旋、平整土地，耙耱收墑，播種前基施氮、磷、鉀肥，用量為純氮150 kg/hm2、P2O5150 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2。采用膜際條播播種，即地膜覆蓋播種，起壟栽培、覆膜、播種、鎮壓一次完成，60 cm 為一帶。起壟栽培，壟底寬40 cm，壟高10 cm，壟頂成圓弧型，采用400 mm×0.01 mm 地膜覆蓋在壟上，地膜兩側覆土，壟溝膜側種植2 行小麥，小麥窄行行距20 cm，寬行行距40 cm，于小麥花后10～15 d揭生育期地膜，常規管理。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 土壤容重 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。按劃定的層次自下而上的取樣，每20 cm 為一土層，采用環刀法測定土壤容重。

1.4.2 土壤蓄水量 分別于越冬期、拔節期、孕穗期、開花期、成熟期用土鉆取0～300 cm 土層土樣，每20 cm 為一層，樣品采集后立即裝入鋁盒，稱鮮土質量，110 ℃烘至恒質量，計算土壤含水量。

式中，SWSi為第i 土層土壤蓄水量（mm）；Wi為第i 土層土壤質量含水量（%）；Di為第i 土層土壤容重（g/cm3）；Hi為第i 土層厚度（cm）。ΔW 為某生育階段土壤耗水量（mm）；W1 為該階段初某土層土壤水分（mm）；W2 為該階段末某土層土壤水分（mm）。

1.4.3 干物質積累量 于各生育時期從每個小區取0.15 m2樣品，于105 ℃殺青1 h，80 ℃烘至恒質量，測定干物質量。

1.4.4 產量 3 葉期定苗時，在3 個重復內固定樣點（1 m 3 行），于成熟期對小區進行實收計產。

1.5 數據分析

數據經Microsoft Excel 2003 軟件計算、繪圖，用SPSS 19 統計分析，差異顯著性檢驗用LSD 法。

2 結果與分析

2.1 播期播量對旱地小麥各生育階段土壤耗水量的影響

早播（9 月20 日）配播量67.5 kg/hm2時，播種—越冬階段土壤耗水顯著最低，但拔節—開花顯著最高；中播（10 月1 日）配播量90 kg/hm2時，播種-越冬階段土壤耗水顯著最低，但越冬—拔節、拔節—開花和開花—成熟三階段最高；晚播（10 月10 日）配播量112.5 kg/hm2時，播種—越冬、越冬—拔節和拔節—開花三階段土壤耗水顯著最高，但開花—成熟顯著最低（表3）。可見，早播減少播量和中播中量利于減少前期水分消耗，增加中、后期水分消耗，但晚播增加播量增加了前中期耗水，花后耗水減少。

表3 播期播量對旱地小麥各生育階段土壤耗水量的影響 mm

2.2 播期播量對干物質積累的影響及其與各階段耗水的關系

早播（9 月20 日）配播量67.5 kg/hm2時，播種—越冬、越冬—拔節兩階段干物質積累量最低，但拔節—開花、開花—成熟兩階段最高；中播（10 月1 日）配播量90 kg/hm2時，播種—越冬階段干物質積累量較低，但越冬—拔節、拔節—開花和開花—成熟三階段顯著最高；晚播（10 月10 日）配播量112.5 kg/hm2時，播種—越冬、越冬—拔節和拔節—開花三階段干物質積累量最高，開花—成熟最低（表4）。可見，早播減少播量和中播中量利于中、后期干物質積累，但晚播增加播量利于前、中期干物質積累。

表4 播期播量對旱地小麥各生育階段干物質積累量的影響 kg/hm2

相關分析（圖1）表明，播種—越冬階段耗水與該階段干物質積累量顯著正相關，越冬—拔節階段耗水與該階段干物質積累量顯著正相關，拔節—開花階段耗水與該階段干物質積累量顯著正相關，開花—成熟階段耗水與該階段干物質積累量顯著正相關。

2.3 播期播量對旱地小麥籽粒產量的影響及其與各階段干物質積累的關系

早播（9 月20 日）配播量67.5 kg/hm2時，顯著提高產量，比其他2 個播量增產4.63%、13.80%；中播（10 月1 日）配播量90 kg/hm2時，顯著提高產量，比其他2 個播量增產10.95%、15.26%；晚播（10 月10 日）配播量112.5 kg/hm2時，顯著提高產量，比其他2 個播量增產3.56%、6.69%（圖2），且中播配播量90 kg/hm2產量最高。

相關分析表明（圖3），播種—越冬階段干物質量與籽粒產量顯著負相關，越冬—拔節階段干物質量與籽粒產量極顯著正相關，拔節—開花階段干物質量與籽粒產量極顯著正相關，開花—成熟階段干物質量與籽粒產量極顯著正相關。

2.4 播期播量對旱地小麥生育期耗水量和水分利 用效率的影響

從圖4 可以看出，早播（9 月20 日）配播量67.5 kg/hm2時，與其他2 個播量相比，水分利用效率分別提高1.74%、9.42%，耗水量分別提高2.95%、4.84%；中播（10 月1 日）配播量90 kg/hm2時，與其他2 個播量相比，水分利用效率分別提高8.22%、9.08%，耗水量分別提高2.97%、6.80%；晚播（10 月10 日）配播量112.5 kg/hm2時，與其他2 個播量相比，，水分利用效率分別提高0.03%、3.16%，耗水量分別提高0.39%、3.64%；且中播（10 月1 日）配播量90 kg/hm2時，生育期總耗水量和水分利用效率顯著最高，比其他2 個播期最高處理分別高5.57%、9.35%。可見，中播中量耗水量最高，產量提高幅度最大，從而水分利用效率最高。

3 結論與討論

播期播量對作物的耗水也有一些影響，有研究認為[8]，播量對水分的調控受播期影響，早播多量增加耗水量，導致土壤水分降低。本研究認為，早播減少播量和中播中量利于減少前期水分消耗，增加中、后期水分消耗，但晚播增加播量增加了前中期耗水，花后耗水減少。旱地小麥土壤水分與干物質的形成密切相關，相關分析表明，播種—越冬階段耗水與該階段干物質積累量呈顯著正相關，越冬—拔節階段耗水與該階段干物質積累量呈顯著正相關，拔節—開花階段耗水與該階段干物質積累量顯著正相關，開花—成熟階段耗水與該階段干物質積累量呈顯著正相關。

播期播量與旱地小麥形成有效干物質積累量密切相關。有研究認為，適當早播利于冬前干物質積累，宜形成壯苗，而晚播雖返青后干物質積累速率加快，但彌補不了葉面積少所帶來的干物質積累量的損失[9-13]；播種密度與地上部干質量密切相關，地上部生長隨密度增加而削弱。杜亞君等[14-17]研究認為，隨播期推遲，濟寧16 號的千粒質量降低、穗粒數增加。本研究結果表明，早播減少播量和中播中量利于增加中、后期干物質積累，但晚播增加播量增加前、中期干物質積累量。

播期與播量對產量構成因素的影響前人研究結果有所不同。李曉航等[7，18-22]研究認為，隨播期推遲，穗粒數減少，但變幅不大；播種密度與地上部干質量密切相關，地上部生長隨密度增加而削弱。汪燦等[23-27]研究認為，穗粒數隨播期推遲減少，隨播量增加而減少。本研究認為，中播中量產量最高且相關分析表明，播種—越冬階段干物質積累量與籽粒產量呈顯著負相關，越冬—拔節、拔節—開花、開花—成熟各階段干物質量均與籽粒產量呈極顯著正相關。

10 月1 日配播量90 kg/hm2有利于減少旱地小麥前期土壤耗水、增加中后期耗水，顯著影響干物質積累，從而提高產量11%～15%、水分利用效率6%～9%。