秸稈還田和抽穗期灌水對冬小麥生長性狀及產(chǎn)量因子的效應(yīng)研究

賈麗娜，張俊麗，高紅兵，劉滔，韓宏，楊東亞，張嘉梅

（1渭南市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，陜西渭南 714000；2渭南市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，陜西渭南 714000）

0 引言

渭南市是陜西省的主要糧食生產(chǎn)區(qū)，小麥面積占全省的25%左右，其中灌區(qū)播種小麥面積18萬hm2，占全省小麥面積的16%左右。灌區(qū)以小麥玉米一年兩作為主，小麥播種普遍采用玉米秸稈還田后旋耕播種的方式。近年來，渭南市灌區(qū)小麥出現(xiàn)了秸稈還田小麥缺苗斷壟、黃苗死苗、病害加重、成熟期倒伏等問題，對渭南市小麥生產(chǎn)造成較大影響。

有研究顯示，秸稈還田能夠增加土壤微生物數(shù)量、提高土壤有機質(zhì)、降低土壤容重、增加總空隙度，調(diào)控溫濕度[1-2]，緩解土壤氮流失，提高土壤供肥水平，接茬冬小麥增產(chǎn)顯著[3]。秸稈還田后穗數(shù)增加是小麥增產(chǎn)的主要原因[4]。深松秸稈還田可減緩冬小麥光合午休現(xiàn)象[5]。秸稈翻壓還田能有效增加地上生物量[6]。黃淮海地區(qū)一年兩熟制下，深松（耕）與秸稈還田可以提高水分利用率[7]。干旱時玉米秸稈粉碎翻壓還田產(chǎn)量和水分利用效率顯著降低，輕旱和適宜水分時玉米秸稈粉碎翻壓還田的產(chǎn)量和水分利用效率顯著提高[8]。玉米秸稈還田也能影響小麥田土壤呼吸[9]，對小麥出苗及苗期生長有較大影響[10]。有研究顯示，不同時期提取的玉米秸稈腐解液對小麥紋枯病、全蝕病、根腐病3種小麥根病病原菌菌絲生長具有不同程度的抑制作用[11]，而秸稈還田量在7500 kg/hm2和3750 kg/hm2可明顯降低小麥全蝕病、小麥根腐病和紋枯病等3 種土傳病害病情指數(shù)，而還田秸稈量達(dá)15000 kg/hm2，小麥根腐病和紋枯病的病情指數(shù)明顯增高[12]。水分是影響冬小麥生長發(fā)育的關(guān)鍵因子之一，在拔節(jié)期至抽穗期減少灌溉量能顯著降低冬小麥產(chǎn)量[13]。拔節(jié)水+開花水耗水模式與小麥需水規(guī)律相吻合，是水分利用率較高的生理基礎(chǔ)[14]。適時適度的水分調(diào)虧灌溉可以起到較好“補償生長效應(yīng)”或“超補償生長效應(yīng)”，可以提高水分利用效率[15]。冬小麥拔節(jié)抽穗期灌溉定額對產(chǎn)量的影響起主導(dǎo)作用[16]。補灌量的增加可增加冬小麥籽粒產(chǎn)量，當(dāng)補灌量至土壤田間持水量的60%～80%范圍內(nèi)時，冬小麥籽粒的增產(chǎn)效應(yīng)差異不顯著[17]，超量灌水，不僅無益于小麥增產(chǎn)，反而浪費水資源，增加生產(chǎn)成本[18]。在生產(chǎn)中水資源不足的情況下保證底墑水和拔節(jié)中期供水，在水資源充足的情況下增加1次灌水，并適當(dāng)推遲春季第一次灌水時間和開花期灌水時間，有利于獲得高產(chǎn)高效[19]。

目前，秸稈還田或者水分等因素對小麥生長或產(chǎn)量的影響研究多集中在單一因素上，秸稈還田小麥與水分的交互影響研究尚不多見。基于此，本研究以當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)管理技術(shù)為對照，探討秸稈還田和抽穗期灌溉兩因素對小麥生長及產(chǎn)量的交互影響，以期解決生產(chǎn)問題，為當(dāng)?shù)毓鄥^(qū)小麥優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)栽培提供科學(xué)借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

試驗于2016年6月—2017年6月在陜西省蒲城縣進行。試驗地處北緯34°58′6″，東經(jīng)109°45′47″，海拔458 m。小麥前茬為夏播玉米。土壤為壚土，玉米播種前0～20 cm 土壤容重1.42 g/cm3，pH 8.27，有機質(zhì)14.8 g/kg，堿解氮129 mg/kg，有效磷25.2 mg/kg，速效鉀480 mg/kg。

1.2 試驗材料

小麥品種為‘鄭麥7698’，播量225 kg/hm2，10 月19 日出苗，12 月30 日冬灌，3 月19 日春灌，6 月2 日收獲。其他田間管理措施同一般高產(chǎn)田。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設(shè)計采用裂區(qū)設(shè)計，主區(qū)設(shè)2個水平，S0—秸稈不還田，SR—秸稈還田；副區(qū)設(shè)2 個水平，I0—抽穗期不灌水，IH—抽穗期灌水。共設(shè)S0I0、S0IH、SRI0、SRIH 4 個處理，3 次重復(fù)。小區(qū)面積3.2 m×10 m×2=64 m2，每小區(qū)設(shè)3.2 m 隔離帶。玉米收獲后，秸稈粉碎還田，不還田處理秸稈移出。播種前旋耕15 cm，10月12日進行常規(guī)機械播種，行距17 cm，同時施入小麥專用肥(N:P:K=20:20:5)750 kg/hm2。

1.3.2 測定指標(biāo)與方法三葉期調(diào)查基本苗，越冬前調(diào)查植株葉齡、分蘗、次生根，返青期調(diào)查植株葉齡、分蘗、次生根和株高，成熟期隨機選取1 m2測定有效穗數(shù)、倒伏率和枯白穗率。枯白穗率為1 m2有效穗數(shù)中小麥紋枯病、根腐病、全蝕病、莖腐病總的病株比例。成熟期隨機選取15株代表性植株測量株高和穗粒數(shù)，每小區(qū)收獲3 m2，自然風(fēng)干，測定產(chǎn)量和千粒重。

1.3.3 統(tǒng)計分析采用Microsoft Excel 2007和DPS 7.05軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。采用Duncan 新復(fù)極差法進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 苗期個體生長發(fā)育指標(biāo)差異

由表1 可知，SRIH 冬前葉齡最大，分別比S0I0、S0IH、SRI0 高0.2、0.1、0.1 個；SRIH 越冬前分蘗最高，分別比S0I0、S0IH、SRI0 高0.4、0.3、0.1 個；SRIH 越冬前次生根最高，分別比S0I0、S0IH、SRI0高0.7、0.3、0.2條；SRIH返青期葉齡最大，分別比S0I0、S0IH、SRI0高0.7 個、0.4 個、0.1 個；SRI0 返青期分蘗最多，分別比S0I0、S0IH、SRIH 多0.4、0.2、0.1 個；SRIH 返青期次生根最多，分別比S0I0、S0IH、SRI0 高0.8、0.4、0.1 條；SRI0 返青期株高最大，分別比S0I0、S0IH、SRIH 高1.8、1.9、0.2 cm。秸稈還田小麥苗期個體生長發(fā)育總體好于秸稈不還田。由于冬前和返青期苗情沒有灌溉影響，不存在秸稈還田和抽穗期灌溉的交互影響。

表1 苗期個體生長發(fā)育指標(biāo)比較

2.2 成熟期生長性狀的差異

由表2可知，成熟期株高比較，SRIH最高，分別比S0I0、SRI0、S0IH 高出10.5、8.9、0.9 cm；枯白穗率比較，S0IH 最高，分別比S0I0、SRI0、SRIH 高0.36、0.48、0.56個百分點；倒伏率比較，SRIH最高，較S0IH、S0I0、SRI0高出18.6、39.3、39.3個百分點。

秸稈還田小麥抽穗期灌水株高和倒伏率顯著增加。試驗中，抽穗期不灌水時，秸稈還田處理和不還田處理均沒有倒伏；抽穗期灌水時，秸稈還田處理倒伏率較不還田增加18.6%，較抽穗期不灌水的處理高39.3%，秸稈還田與抽穗期灌水對倒伏率的交互效應(yīng)為9.3%，較平均倒伏率增加率為62%，正交互效應(yīng)顯著。抽穗期灌水的小麥成熟期株高較抽穗期不灌水的處理高8.9～9.6 cm，秸稈還田較秸稈不還田平均株高增加1.3 cm，秸稈還田與抽穗期灌水對株高的交互效應(yīng)為-0.4 cm，較平均株高降低0.5%，交互效應(yīng)為負(fù)效應(yīng)，但不顯著。抽穗期灌水能夠顯著增加小麥株高，可能是灌漿期遇到大風(fēng)暴雨時引起倒伏的主要原因。枯白穗率比較，還田低于不還田，抽穗期灌水略高于抽穗期不灌水。秸稈還田與抽穗期灌水對枯白穗率的交互效應(yīng)為-0.22%，較平均枯白穗率減少率為37.9%，負(fù)交互效應(yīng)顯著。

2.3 產(chǎn)量及產(chǎn)量因子的差異

由表3、表5 可知，基本苗比較，S0I0 最高，比S0IH、SRI0、SRIH 增加5.1 萬、74.1 萬、55.1 萬株/hm2，S0I0 和S0IH 無顯著差異，SRI0 和SRIH 無顯著差異，S0I0、S0IH與SRI0、SRIH差異顯著。還田小麥基本苗是不還田小麥基本苗的82.5%。由于基本苗沒有灌溉影響，不存在抽穗期灌溉效應(yīng)。公頃穗數(shù)比較，S0IH 最高，比S0I0、SRI0、SRIH 增加97.9萬、118.9萬、27.4 萬穗/hm2，較SRIH、S0I0、SRI0 差異達(dá)顯著水平。秸稈還田效應(yīng)為-24.2 萬穗/hm2，較S0 減少3.7%；抽穗期灌水效應(yīng)為94.7萬穗/hm2，較I0增加15.8%，秸稈還田與抽穗期灌水對公頃穗數(shù)的交互效應(yīng)為-3.2萬穗/hm2，較平均穗數(shù)減少率為0.5%。

表2 成熟期生長性狀效應(yīng)

表3 苗期和成熟期群體性狀效應(yīng)

由表4～5 可知，穗粒數(shù)比較，SRIH 最高，比S0I0、S0IH、SRI0 增加1.6、2.2、1.2 粒，較S0I0、SRI0 顯著增加，S0I0、SRI0較S0IH顯著增加；秸稈還田效應(yīng)1.3粒，抽穗期灌水效應(yīng)為0.3粒，秸稈還田與抽穗期灌水對公穗粒數(shù)的交互效應(yīng)為0.9 粒，較S0I0 增加率為2.7%。千粒重比較，SRIH 最高，比S0I0、S0IH、SRI0 增加1.2、2.1、1.6 g，SRIH 與S0I0、SRI0 差異顯著，S0I0 與S0IH差異顯著；秸稈還田效應(yīng)0.9 g，抽穗期灌水效應(yīng)0.4 g，秸稈還田與抽穗期灌水對千粒重的交互效應(yīng)為1.3 g，較S0I0增加率為3.0%。SRIH分別比S0I0、S0IH、SRI0穗粒數(shù)增加4.6%、6.3%、3.4%，千粒重增加2.7%、4.7%、3.6%。產(chǎn)量比較，SRIH 最高，較S0IH、S0I0、SRI0差異顯著，分別增產(chǎn)668.1、1502.5、1750.6 kg/hm2，增產(chǎn)幅度分別為8.0%、19.9%、24.0%；秸稈還田效應(yīng)210 kg/hm2，抽穗期灌水效應(yīng)1292.5 kg/hm2，秸稈還田與抽穗期灌水對產(chǎn)量的交互效應(yīng)為458.1 kg/hm2，交互效應(yīng)較S0I0增加率為6.1%。

3 討論

3.1 秸稈還田對小麥出苗及生長發(fā)育的影響

秸稈還田旋耕播種方式下，造成秸稈阻礙、土壤水分不足、播種過淺、土壤玄虛等，影響小麥出苗[10]，本試驗中秸稈還田較不還田小麥出苗率降低幅度大，成穗數(shù)減少。在播量相同的前提下，還田小麥基本苗顯著低于不還田小麥基本苗，結(jié)論與李少昆等前人研究一致。

但玉米秸稈還田能夠有效地保水、蓄熱、提高地溫，促進小麥植株發(fā)育[20]。本試驗中秸稈還田小麥冬前、返青期苗情個體發(fā)育普遍好于不還田，成熟期株高也有增加。結(jié)論與趙樹立等前人研究一致。

3.2 秸稈還田與抽穗期灌水對小麥后期生長的影響

本試驗中，抽穗期灌水時，小麥成熟期株高較抽穗期不灌水的處理增加8.9～9.6 cm，秸稈還田處理倒伏率較不還田增加18.6%，較抽穗期不灌水的處理高39.3%；抽穗期不灌水時，秸稈還田處理較不還田處理株高稍有增加，但兩者均未倒伏。說明抽穗期灌水的麥田在灌漿期遇到大風(fēng)暴雨容易倒伏，秸稈還田小麥倒伏更嚴(yán)重。倒伏的主要原因可能是植株高度、單位穗數(shù)或者單株小麥質(zhì)量增加，在較大風(fēng)雨的影響下容易產(chǎn)生倒伏。同時，不還田小麥枯白穗率高于還田，抽穗期灌水高于抽穗期不灌水。本試驗秸稈還田量在7500～9000 kg/hm2之間，還田小麥枯白穗率略有減少，與甄文超[12]研究一致。

3.3 抽穗期灌水對小麥單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重及小麥產(chǎn)量的影響

在本試驗中，抽穗期不灌水時，秸稈還田較秸稈不還田小麥單位面積穗數(shù)減少3.6%，但穗粒數(shù)、千粒重沒有差異，單產(chǎn)降低3.4%。說明在同樣的管理條件下，秸稈還田在抽穗期不灌水時會有一定幅度減產(chǎn)。抽穗期灌水時，秸稈還田小麥單位面積穗數(shù)較秸稈不還田減少3.9%，但穗粒數(shù)、千粒重顯著增加，產(chǎn)量較秸稈不還田增加8.0%。抽穗期灌水比不灌水穗數(shù)平均增加15.8%，增產(chǎn)17.4%。抽穗期灌水秸稈還田處理較抽穗期灌水不還田處理增產(chǎn)達(dá)顯著水平，較抽穗期不灌水不還田處理、不灌水還田處理增產(chǎn)達(dá)極顯著水平。說明秸稈粉碎還田配合抽穗期適量灌水，可以大幅度提高小麥單產(chǎn)，其增產(chǎn)主要原因是抽穗期灌水可以提高植株對土壤營養(yǎng)的吸收能力[21-23]，增加單位面積穗數(shù)，而且穗粒數(shù)、千粒重均有明顯增加[24-25]。

表4 產(chǎn)量性狀效應(yīng)

表5 產(chǎn)量及產(chǎn)量因子比較

4 結(jié)論

秸稈還田小麥，在要求相同數(shù)量基本苗的情況下，要增加14.9%～20.2%播量。適量秸稈還田可以促進小麥個體生長發(fā)育。在灌好小麥越冬水、拔節(jié)水的同時，增加抽穗期灌水，可以顯著提高秸稈還田小麥單位面積穗數(shù)和產(chǎn)量。同時，抽穗期灌水顯著提高小麥成熟期株高，所以在灌漿期遇到暴雨大風(fēng)天氣還田小麥易產(chǎn)生倒伏。適量的秸稈還田不會加重根部病害發(fā)生。

秸稈還田小麥的田間性狀和產(chǎn)量表現(xiàn)還受到施肥、氣候、管理等因素影響，其綜合影響有待繼續(xù)研究。