一膜两年用少耕轮作对水氮减投小麦产量形成的促进效应

【目的】针对干旱绿洲灌区覆膜玉米多年连作、水肥管理不合理、种植模式单一造成的资源利用效率低、环境污染等问题,研究水氮减投条件下一膜两年用少耕轮作对小麦产量形成的促进效应,为农田资源节约及高效利用生产技术研发提供依据。【方法】在甘肃省河西走廊朱王堡以一膜两年用少耕轮作(RT)小麦为研究对象,传统耕作小麦露地条播(CT)为参照,设2个灌水水平,包括传统灌水量减量20%水平(I_1)和传统灌水水平(I_2);3个施氮水平,包括传统施氮量减量40%(N_1)、传统施氮量减量20%(N_2)、传统施氮水平(N_3),在2016—2017两年内进行田间试验,以系统分析小麦生长规律和籽粒产量形成机制。【结果】小麦各生长和产量指标在试验年份之间无显著性差异。耕作方式对小麦生长速率有显著影响,一膜两年用少耕轮作小麦分别在拔节期、孕穗到开花期较传统耕作小麦露地条播提高8.5%、9.0%;灌水和施氮水平对一膜两年用少耕轮作小麦生长速率均无显著性影响。一膜两年用少耕轮作小麦平均叶面积指数比传统耕作小麦露地条播提高了13.9%;而减量灌水降低了小麦叶面积指数,I_1处理较I_2处理降低12.2%;施氮水平之间相比较,N_1处理小麦叶面积指数较N_2处理降低13.3%,N_2处理较N_3处理降低9.5%。在减量20%灌水水平下,一膜两年用少耕轮作小麦籽粒产量比传统耕作小麦露地条播平均增加9.1%;一膜两年用少耕轮作条件下,灌水和施氮水平对小麦籽粒产量均无显著影响;RTI_1N_2处理在两年试验中均获得最大籽粒产量,分别达到7 168 kg·hm~(-2)、7 537 kg·hm~(-2)。虽然减量灌水和减量施氮均使小麦生物产量有所降低,但收获指数在水、氮减投条件下均有提高,I_1处理较I_2处理小麦收获指数平均提高10.7%;减量20%灌水水平下,N_1处理与N_2处理小麦的收获指数分别较N_3处理提高了9.2%和7.1%。在减量20%灌水水平下,一膜两年用少耕轮作小麦花后光合产物向籽粒的输入量较传统耕作小麦露地条播提高了26.2%,对籽粒的贡献率提高4.9%;N_2处理与N_3处理小麦光合产物输入量之间差异不显著。由产量构成因素和通径分析表明,穗数和穗粒数相对稳定时,通过合理水、氮配施保持一定水平叶面积指数,促进光合产物的累积及其向籽粒的输入从而增加粒重是增产的主要途径。【结论】在传统灌水减量20%(190 mm)、传统施氮减量20%(180 kg N·hm~(-2))条件下,一膜两年用少耕轮作仍能获得高产,该试验中RTI_1N_2处理可作为干旱绿洲灌区节水、节氮、地膜减投的资源节约高效型生产模式的参考。