秸秆覆盖量对旱地微垄沟播春小麦播生长发育特性及产量的影响

    刘宏胜 高玉红 吴兵 李映 牛俊义 剡斌

    

    

    

    摘要：为了解秸秆不同覆盖量对旱地微垄沟播春小麦产量形成的调控效应，以常规小麦秸秆覆盖量10 500 kg/hm2为对照，在会宁县旱川地研究了不同秸秆覆盖量对旱地微垄沟播春小麦的生长发育特性及其产量变化。结果表明，微垄上覆盖粉碎小麦秸秆量为3 000 kg/hm2时有利于提高小麦苗期0～20 cm土层土壤温度。小麦生育进程随秸秆覆盖量的增加而逐渐缩短，微垄上覆盖粉碎小麦秸秆量为3 000 kg/hm2时，处理小麦生育期较对照延迟5 d;保苗数和成穗数分别较其他处理显著增加30.90%～35.47%和13.49%～18.18%;籽粒折合产量最高，为3 900.0 kg/hm2，较对照显著增产，增产率为9.22%。是会宁县旱川地微垄沟播春小麦比较适宜的秸秆覆盖量。

    关键词：春小麦;秸秆覆盖量;微垄沟播;生长发育;产量

    中图分类号：S512.1? ? ? ? ?文献标志码：A? ? ? ? ?文章编号：1001-1463（2020）11-0067-06

    doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2020.11.017

    Abstract：In order to explore the regulatory effect of different straw mulches amount on the yield of spring wheat planted in micro ridge furrow in dry land， the field experiments were carried out. We studied the growth and development characteristics and grain yield change of spring wheat planted in micro ridge furrow in dry land by using conventional straw mulches as the control. The results showed that the wheat straw mulched with 3 000 kg/hm2 was beneficial to increase the soil temperature in the soil layer between 0 and 20 cm in the wheat seedling stage. The growth process of wheat was gradually shortened with the increase of straw mulch amount. The growth period of wheat under the treatment of straw covered with 3 000 kg/hm2 was 5 d later than that under the control. The seedling number per unit area and panicle number were 30.90%～35.47% and 13.49%～18.18% higher than other treatments. The highest grain yield was highest（3 900.0 kg/hm2）， 9.22% higher than that of the control. It was suitable straw mulch for spring wheat sowing in micro furrows in Huining County.

    Key words：Spring wheat;Straw mulch;Micro-ridge and furrow sowing;Growth and development;Yield

    小麥是世界上重要的粮食作物之一，全世界约有35%～40%的人口以小麦为主要粮食[1 ]。小麦也是我国主要粮食作物之一，从南方到北方均有种植，在国民经济中占有重要地位。甘肃省春小麦常年播种面积67万hm2左右，提高单产潜力是小麦栽培和育种的重要目标，对促进甘肃省粮食安全和农村经济发展有着重要作用[2 - 5 ]。干旱缺水是限制我国北方小麦增产的重要因素之一。我国旱地小麦年平均种植面积约占到总种植面积的30%以上，旱地春小麦的单产水平对提高我国小麦整体产量发挥着重要作用[6 ]。近年来具有蓄水稳温保墒效应的秸秆覆盖和地膜覆盖在农业生产中被广泛应用[7 ]。秸秆覆盖能调节农田土壤的水、肥、气、热状况，提高降水的入渗和土壤的持水能力，培肥地力，抑制土壤蒸发、减少水分亏缺，进一步提高作物的水分利用效率和籽粒产量[8 ]。一定的秸秆覆盖量范围内，小麦净光合速率增强，可溶性糖、脯氨酸和可溶性蛋白质含量均随覆盖量的增加而升高，小麦产量增加，但覆盖量超过一定水平后，各指标变化不明显[9 ]。因此，探讨不同小麦秸秆覆盖量对微垄沟播春小麦生长发育特性及籽粒产量的调控效应，对旱地春小麦栽培技术的改进具有重要意义。

    1? ?材料与方法

    1.1? ?试验地概况

    试验于 2019年 3 — 8 月在甘肃省会宁县会师镇南嘴村的旱川地进行。试验区地处陇中黄土高原丘陵沟壑区，海拔高度为? ? ? ?1 759 m，年均气温为8.3 ℃，无霜期为155 d，≥10 ℃的有效活动积温为2 664 ℃，年均降水量为357 mm。试验地前茬小麦，土质为黄壤土，土地类型为旱川地，地力均匀，肥力中等。前茬收后及时浅耕晒垡，结合耙耱施平整底施农家肥4 500 kg/hm2、磷酸二铵450 kg/hm2、氮磷钾三元复合肥225 kg/hm2，播前耕翻时基施尿素15 kg/hm2，其他管理同一般大田。

    1.2? ?供试材料

    指示春小麦品种为甘春27号，由甘肃农业大学农学院提供。

    1.3? ?试验方法

    试验共设6个处理，分别为：T1处理，微垄上覆盖粉碎小麦秸秆3 000 kg/hm2;T2处理，微垄上覆盖粉碎小麦秸秆4 500 kg/hm2;T3处理，微垄上覆盖粉碎小麦秸秆6 000 kg/hm2;T4处理，微垄上覆盖粉碎小麦秸秆7 500 kg/hm2;T5处理，微垄上覆盖粉碎小麦秸秆9 000 kg/hm2;T6（CK）处理，微垄上覆盖粉碎小麦秸秆10 500 kg/hm2，试验采用单因素随机区组设计，3次重复，小区面积17.0 m2（5.0 m×3.4m），每小区种植小麦10行。采用微垄覆盖沟播技术，密度为375万株/hm2。播前种子晾晒3 d。于3月26日播种，7月14日收获。小麦生育期间分别于6月16日和6月25日对试验田进行人工除草。

    1.4? ?观测项目与方法

    1.4.1? ? 小麦物候期观测? ? 根据小麦的生育进程，分别观测并记录各处理下小麦的出苗期、分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期。

    1.4.2? ? 土壤温度测定? ? 在春小麦苗期，各小区分别测定5、10、15、20、25 cm土层的土壤温度。地温计插入各小区中间的小麦行间，连续3 d均在固定的地方读取地温数据。测定时间分别为8：00时、12：00时、14：00时和18：00时，日均温取平均值。

    1.4.3? ? 小麦生长发育性状调查? ? 观测各处理小麦幼苗习性，调查单位面积的保苗数。成熟期用钢卷尺对各处理的小麦株高进行测定，并调查每行成穗数，计算单位面积成穗数及单株成穗数。对各处理小麦全生育期长势、苗期长势、叶色、叶相、抽穗整齐度、株高整齐度、抗寒性和抗旱性指标进行观测。

    1.4.4? ? 小麦籽粒产量及其构成因子的测定

    小麦收获期按小区单收， 晒干后测定实际产量，并计算单位面积产量。

    1.5? ?数据处理

    采用 Microsoft office Excel 2007和SPSS 22.0 软件对相关数据进行处理和分析，用 LSD 法对数据进行多重比较。

    2? ?结果与分析

    2.1? ?对小麦苗期土壤日均温的影响

    由图1可以看出，秸秆不同覆盖量对春小麦苗期0～25 cm土层土壤日平均温度的影响不尽相同。0～20 cm土层均表现为处理T1的土壤日均温均高于其他处理，较其他处理提高5.03%～26.83%。从不同土层来看，5 cm土层，处理T1较处理T4高出12.08%;10 cm土层，处理T1较处理T6（CK）高出12.08%;15 cm土层和20 cm土层，处理T1分别较处理T6（CK）分别高出8.91%和23.81%。各处理在25 cm土层的土壤温度差异不明显。说明适当地降低秸秆覆盖量有利于提高0～20 cm土层土壤温度。

    2.2? ?对小麦生育进程的影响

    由表1可以看出，秸秆不同覆盖量处理下，微垄沟播春小麦的生育进程存在一定的差异，但均能正常成熟。处理T1和处理T2的小麦出苗比处理T3、处理T4提前1 d，较处理T5和处理T6（CK）提前2 d。处理T1的小麦分蘖期比其他处理早2～4 d;处理T2、处理T3、处理T4的小麦分蘖期均在4月26日，均较处理T5和处理T6（CK）提早2 d。处理T1和处理T2的小麦拔节期较其他处理均提前1 d。随着生育进程的推进，各处理小麦生育进程逐渐趋于一致，且同时进入抽穗期。进入成熟期，小麦生育进程随秸秆覆盖量的增加而逐渐提早，处理T1、T2小麦成熟最迟。生育期处理T1、T2最长，均较处理T3和处理T4长3 d，较处理T5和处理T6（CK）长5 d。表明增加秸秆覆盖量促进了春小麦生育进程的加快，使小麦生育期缩短。

    2.3? ?对小麦植株长势及抗逆性的影响

    由表2可以看出，秸秆不同覆盖量处理下的微垄沟播春小麦全生育期长势均表现良好，苗期长势强，叶片颜色均呈翠绿色，叶相均表现为半直立性。各处理基本同时抽穗，且抽穗整齐，株高各处理均基本整齐一致，各处理间无明显差异。秸秆不同覆盖量处理下春小麦均表现出强的抗寒性和强的抗旱性。总体来看，秸秆不同覆盖量对微垄沟播春小麦植株长势及抗逆性无明显影响。

    2.4? ?对小麦生长发育性状的影响

    由表3可见，小麦秸秆不同覆盖量对春小麦生长发育性状的影响不尽相同。各处理小麦幼苗生长习性总体一致，均為半匍匐。小麦保苗数各处理之间存在一定差异，处理T1和处理T2的保苗数均显著高于其他处理，分别较其他处理高30.90%～35.47%和16.85%～20.93%。各覆盖处理的小麦株高之间也有一定的差异，但差异不显著。此外，秸秆覆盖量不同，还影响到春小麦的成穗数，行穗数和成穗数均表现为处理T1和处理T2 显著高于处理T3、处理T4，与处理T5、处理T6差异不显著。单株成穗数表现为处理T5最多，为1.4穗，较对照增加0.1穗;处理T1最少，为1.1穗，较对照减少0.2穗，但各处理间均无显著差异。可见，秸秆覆盖量不宜太多，过多则不利于提高小麦成穗率。

    2.5? ?对小麦籽粒产量的影响

    由表4可以看出，覆盖小麦秸秆处理的小麦籽粒产量均较对照增产，并随着秸秆覆盖量的增加，小麦籽粒产量呈逐渐降低趋势。其中，以处理T1的春小麦籽粒折合产量最高，为3 900.0 kg/hm2，较对照增产9.22%;处理T5 最低，折合产量为3 582.4 kg/hm2，较对照增产0.33%，增产差异不显著。处理T1、T2、T3、T4之间差异不显著，均与处理T5和对照差异显著。表明在微垄上覆盖粉碎小麦秸秆3 000 kg/hm2有利于提高春小麦籽粒产量。

    3? ?小结与讨论

    秸秆覆盖是保护性耕作中关键技术之一，能有效利用农作物残茬，减少传统焚烧秸秆造成的环境污染和资源浪费。秸秆覆盖会造成小麦、玉米、高粱等作物苗期生长缓慢，生育期推迟，有时明显降低出苗率，但最终能否导致减产也因秸秆覆盖量、地区和作物类型而存在差异[8 ]。适宜的秸秆覆盖量能延迟叶片衰老速度，有利于小麦籽粒灌浆和产量形成。秸秆覆盖量不宜过高或过低，在豫西旱作区秸秆覆盖量为6 000 kg/hm2时小麦产量最高[9 ]。吴晓丽等[10 ]研究表明，秸秆覆盖能显著增加干旱年份小麦干物质积累量，改善根系生长状况，延缓后期叶片衰老，从而有利于小麦产量形成。王健波等[11 ]研究认为，秸秆覆盖可提高小麦光能截获能力，增强净光合效率、瞬时水分利用效率及干物质积累与转运，协调产量构成因素之间的关系。本研究表明，适当降低秸秆覆盖量有利于提高0～20 cm土层土壤温度。不同秸秆覆盖量处理下，抽穗前微垄沟播春小麦的生育进程随秸秆覆盖量的增加而缩短;抽穗期趋于一致，小麦生育进程随秸秆覆盖量的增加而逐渐缩短。微垄上覆盖粉碎小麦秸秆3 000 kg/hm2时小麦成熟最迟，生育期较对照（微垄上覆盖粉碎的小麦秸秆10 500 kg/hm2）延长5 d。Ram等[12 ]研究指出，小麦秸秆覆盖总体表现为降温效应，其中播种层的土壤温度较未覆盖处理平均降低了2.7～3.1 ℃，但最终仍获得了高产，这与本研究结果基本一致。秸秆覆盖能提高小麦保护酶活性，降低 MDA 伤害和细胞膜透性，延缓小麦上部叶片衰老，延长叶片功能期，增加成穗数、每穗粒数、千粒重，提高产量[13 - 14 ]。本研究表明，不同小麦秸秆覆盖量下，微垄上覆盖粉碎小麦秸秆3 000 kg/hm2和4 500 kg/hm2后，春小麦单位面积保苗数分别较其他处理显著高出30.90%～35.47%和16.85%～20.93%。这与Sharma P等[13 ]和张向前等[14 ]的结果基本一致。试验结果表明，秸秆不同覆盖量处理下，小麦株高之间无显著差异;成穗数亦为微垄上覆盖粉碎小麦秸秆3 000 kg/hm2和4 500 kg/hm2处理显著高于其他处理;单株成穗数各处理间无显著差异。王贺正等[9 ]的研究表明，在一定秸秆覆盖量范围内随覆盖量的增加小麦产量增加，本研究表明不同小麦秸秆覆盖量处理下春小麦籽粒产量变幅为3 570.6～3 900.0 kg/hm2，且表现为随着秸秆覆盖量的增加，小麦单位面积籽粒产量呈逐渐降低趋势，这与前人的研究基本一致[10 ]。本研究在微垄上覆盖粉碎小麦秸秆3 000 kg/hm2时，春小麦的折合籽粒产量最高，为3 900.0 kg/hm2，较对照（微垄上覆盖粉碎小麦秸秆10 500 kg/hm2）显著增产，增产率为9.22%，说明秸秆覆盖量不宜太多，过多则不利于小麦苗期保苗率、单位面积成穗率和籽粒产量的提高。微垄上覆盖粉碎小麦秸秆3 000 kg/hm2可显著提高小麦苗期0～20 cm土层土壤温度，提高小麦保苗率和成穗数，进而提高小麦籽粒产量，是会宁县旱川地微垄沟播春小麦生产中比较适宜的秸秆覆盖栽培措施。

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    （本文责编：郑立龙）