黄土高原休闲期深松后覆盖播种对旱地小麦产量的影响

为明确旱地麦田休闲期深松、生育期覆盖对土壤水分的影响及其与产量构成因素的关系,探索旱地小麦增产增效的最佳蓄水保墒土壤管理技术,于2014-2016年在山西省闻喜县旱地麦田进行大田裂区试验,以休闲期深松和当地传统耕作（对照）为主区,以全膜覆土穴播、膜际条播、常规条播三种播种方式为副区,研究休闲期深松、生育期覆盖播种对土壤水分和产量及其构成因素的影响。结果表明：两试验年度休闲期深松耕作显著提高了播种期土壤蓄水量,0~300 cm土层较传统耕作多蓄水达24~33 mm;越冬-成熟期土壤蓄水量提高了12%~16%,休闲期土壤蓄水效率显著提高了18%~24%,降水生产效率提高了6%~11%,水分利用效率显著提高了15%~23%。2 a休闲期深松较对照小麦产量分别提高了12%~16%、18%~24%。休闲期深松条件下两种覆盖播种模式较常规条播产量显著提高了9%~13%、8%~21%;对照条件下,产量分别提高了6%~13%、12%~19%。2 a膜际条播较全膜覆土穴播产量分别提高了3%~7%、6%~12%,降水生产利用效率和水分利用效率均以膜际条播最高。年份对产量和穗数有极显著影响,休闲期深松效果大于播种方式效果。此外,本试验条件下,穗数的形成与越冬期上层土壤水分、拔节期中层土壤水分、孕穗期深层土壤水分相关性极显著。产量的形成与越冬期上层、拔节期上层和中层、孕穗期和开花期深层水分相关性极显著。休闲期深松可实现蓄水增产,土壤蓄墒每增加1 mm,2 a休闲期增墒增产量分别达26 kg·hm^-2、46 kg·hm^-2,且结合膜际条播蓄水对产量的贡献最高。总之,休闲期采用深松、生育期采用覆盖,均有利于提高花前土壤水分,增产主要通过提高穗数来实现,且降水少的年份增产效果明显。因此,休闲期深松结合生育期膜际条播处理是兼顾高产蓄水高效的耕作栽培方式。     

极端年型旱地麦田深松和覆盖播种水分消耗与植株氮素吸收、利用关系的研究

【目的】为明确旱地麦田土壤水分变化与植株氮素吸收利用及产量形成的关系,探索极端年型可采取的耕作蓄水、覆盖播种等应急措施。【方法】2011—2016年于山西运城闻喜县开展大田试验,选取2011—2013、2015—2016 3年降雨量极端年份,在休闲期深松和免耕2个耕作基础上,对全膜覆土穴播、膜际条播、常规条播3类播种方式进行研究,分析极端年型休闲期深松蓄水配套覆盖播种对旱地麦田水分消耗与植株氮素吸收和利用关系的影响。【结果】不同降水年型休闲期深松较免耕,覆盖播种较常规条播,播种—拔节阶段土壤耗水量及其比例降低,拔节—开花和开花—成熟两阶段土壤耗水量及其比例增加,生育期总耗水量增加;各生育阶段吸氮量增加,尤其是拔节—开花阶段吸氮比例;花前各器官氮素运转量及其对籽粒的贡献率增加;深松较免耕显著提高产量16%—30%,覆盖播种较常规条播提高产量13%—28%,同时水分利用效率提高,氮素吸收效率和氮素生产效率显著提高。不同降水年型、深松与否均影响了全膜覆土穴播和膜际条播两播种方式对麦田水分消耗、氮素吸收利用、产量、水分和养分利用效率。丰水年深松条件下,全膜覆土穴播较膜际条播生育期总耗水量增加,拔节—开花阶段吸氮量显著增加,叶片中氮素运转量对籽粒的贡献率显著提高,产量、氮素吸收效率和氮素生产效率显著提高;而欠水年和丰水年在未深松条件下,两覆盖播种间生育期总耗水量差异不显著,膜际条播较全膜覆土穴播花前各器官氮素运转量、茎秆+叶鞘氮素积累量对籽粒的贡献率和花后氮素积累量提高,产量提高、氮素吸收效率也显著提高。此外,丰水年播种—拔节0—120 cm,拔节—开花120—300 cm,开花—成熟180—300 cm土层耗水量与花前各器官氮素运转量和花后氮素积累量相关性达显著或极显著水平;欠水年,播种—拔节0—100 cm,拔节—开花120—240 cm,开花—成熟120—300 cm土层耗水量与花前各器官氮素运转量和花后氮素积累量相关性达显著或极显著水平。【结论】旱地小麦休闲期深松、生育期采用覆盖播种可增加小麦生育期耗水,促进各生育阶段植株对氮素的吸收及运转,从而提高产量、水分和养分效率。休闲期深松条件下,丰水年采用全膜覆土穴播,欠水年采用膜际条播,增产增效明显。     

旱地麦田深松蓄水和覆盖播种土壤水分变化与小麦籽粒蛋白质含量的关系

【目的】明确旱地麦田休闲期深松蓄水和覆盖保水的技术效果,有利于探索旱地小麦增产提质的最佳耕作及覆盖播种技术新途径。【方法】于2012—2014年度在山西农业大学闻喜小麦试验基地开展大田试验,以休闲期深松和当地传统耕作为主区,以全膜覆土穴播、膜际条播、常规条播为副区,研究深松和覆盖播种对3 m内土壤水分、小麦籽粒蛋白质含量及其产量的影响。【结果】旱地麦田休闲期深松处理播种至开花期0—300 cm土层蓄水量较免耕处理显著提高,产量提高12%—30%,且籽粒谷蛋白含量、蛋白质产量显著提高。两覆盖播种较常规条播,土壤蓄水量越冬至开花期均显著提高,产量提高6%—24%,籽粒醇溶蛋白、总蛋白含量及蛋白质产量显著提高,清蛋白提高。深松条件下,膜际条播较全膜覆土穴播开花期土壤水分显著降低;免耕条件下,两覆盖处理间各生育时期土壤水分差异不显著。膜际条播较全膜覆土穴播产量提高,在2012—2013深松条件和2013—2014免耕条件下差异显著。深松条件下,膜际条播较全膜覆土穴播籽粒蛋白质组分含量,总蛋白质含量及其产量显著提高。此外,相关性分析表明,开花期0—100、100—200、200—300 cm土层土壤蓄水量通过直接与间接作用对籽粒蛋白质积累的总影响均表现为正向作用,且2012—2013年100—200 cm土层土壤水分对籽粒蛋白质含量的提高贡献最大,2013—2014年200—300 cm土层土壤水分对籽粒蛋白质含量的提高贡献最大。从籽粒蛋白质产量形成的贡献来看,休闲期深松主要通过影响开花期土壤水分影响籽粒蛋白质产量,且深松条件下覆盖播种主要是通过影响孕穗期土壤水分而影响籽粒蛋白质产量,且膜际条播对蛋白质产量的贡献显著大于全膜覆土穴播。【结论】休闲期深松有利于蓄积休闲期降雨,覆盖播种有利于保蓄土壤水分,其效果延续至开花期,而生育中期土壤水分与籽粒蛋白质积累密切相关,休闲期深松配套膜际条播覆盖播种有利于旱地小麦产量和品质协同提高。     

休闲期深松及播期对旱地小麦干物质累积特性与产量的影响

为确定黄土高原雨养农田高产栽培的适宜播期,于2013-2015年选用运旱20410作为试验材料,设置休闲期深松(SS)、传统耕作(CK) 2个耕作方式,设9月20日(早播,D1)、10月1日(中播,D2)、10月10日(晚播,D3) 3个播期,分析休闲期深松条件下不同播期对土壤蓄水量、干物质累积的影响。结果表明,休闲期深松有利于提高各生育时期土壤蓄水量、各生育阶段干物质累积量及累积速率、花前各器官干物质累积量、产量。休闲期深松条件下,越冬期-孕穗期土壤蓄水量以中播处理最高,以早播处理最低;而开花后土壤蓄水量以中播处理最低。中播处理可显著提高各阶段干物质累积量、累积速率。休闲期深松条件下,中播处理较早、晚播显著提高产量5%~10%。对照条件下,中播处理较早、晚播处理显著提高产量9%~11%。开花期不同器官中干物质累积量大小表现为茎秆叶片穗。产量的形成与花后干物质累积量的关系更为密切。叶片、茎秆+叶鞘干物质累积量与产量呈线性关系,且正相关,颖壳+穗轴干物质累积量与产量呈抛物线关系。总之,休闲期深松配套10月1日播种有利于改善土壤水分,提高干物质累积转运,从而实现增产。     

夏闲期深松耕作和氮肥用量对旱地小麦土壤水分及氮素利用的影响

[目的]明确有利于改善黄土高原旱地麦田蓄水保墒的耕作方式及适宜施氮量,解决旱地小麦水分和氮素利用效率低等问题提供理论依据。[方法]于2015-2016年在山西省闻喜县邱家岭村开展试验,主区为耕作方式,设夏闲期深松和对照2个水平,副区为施氮量,设低(纯氮90kg·hm-2)、中(纯氮150kg·hm-2)、高(纯氮210kg·hm-2)3个水平,研究了夏闲期深松及氮肥用量对旱地小麦土壤水分、氮素累积转运和籽粒产量的影响。[结果]与对照相比,夏闲期深松显著提高各生育时期0~300cm土壤水分、各生育时期植株氮素累积量、各阶段氮素累积量、花前氮素转运量、花后氮素累积量、氮素吸收效率和氮素生产效率。中氮可显著提高越冬至孕穗期土壤贮水量、各生育时期氮素累积量、各阶段氮素累积量。中氮处理较低、高氮处理提高孕穗期0~300cm各土层土壤贮水量,且80~120cm、140~180cm、280~300cm各土层处理间差异显著。中氮较低、高氮显著提高花前氮素转运量与花后氮素累积量,分别提高4~18kg·hm-2、1~9kg·hm-2。中氮可显著提高叶片和茎秆+叶鞘的花前氮素转运量。深松条件下,中氮显著降低了茎秆+叶鞘氮素转运对籽粒的贡献率。增加施氮量,氮素吸收效率、氮肥生产效率、氮素利用效率降低;氮素收获指数之间无显著差异。[结论]夏闲期深松条件下配施150kg·hm-2纯氮,是兼顾产量和氮肥利用效率的最佳方式。