文|面包夹知识

编辑|面包夹知识

«——【·前言·】——»

小麦是陇中半干旱高寒旱作区主要粮食作物之一，该区降水稀少、年际变率大、时空分布不均，冬春季温差大且干旱严重，致使冬小麦产量低且不稳，经济效益低下。

水分成为该区冬小麦生长发育和增产增收的关键限制因子。如何提高土壤蓄雨保墒能力、促进有限水分高效利用一直是陇中半干旱高寒旱区作物稳产增产面临的主要问题。

地膜覆盖可调节土壤温度，增加土壤水分含量，改善土壤结构，调节土壤微生物种类和数量，进而活化土壤养分，促进作物生长，实现作物高产并显著提高资源利用率。

目前该区地膜小麦主要有全膜覆土穴播和膜侧沟播两种种植方式，且都具有增温、保墒、抑蒸、增产效应。

其中，全膜覆土穴播技术采用全地面地膜平铺并膜上覆土1～2cm，可有效提高春小麦播前和生育前期土壤贮水量。

促进春小麦苗期～孕穗期耗水，增加穗粒数，使春小麦产量提高20%～30%，水分利用效率提高27%以上。

同时，全膜覆土穴播可显著调节春小麦耗水进程和耗水特性，使小麦播种～拔节期耗水模系数增加10%～17%，耗水速率提高5%～20%。

降低灌浆期耗水模系数和耗水速率，促进小麦生长速率、耗水效率、小穗数、穗粒数、穗粒重和产量等显著增加。

膜侧沟播技术是通过垄面覆膜保墒，垄侧集流增墒，垄沟种植小麦的一项抗旱增产技术，该技术除具有地膜覆盖的增温保墒效应外，还有明显的微域集水效果，可将5mm左右的无效降水集中到小麦根部实现有效利用。

使小麦各生育时期0～20cm土层土壤含水量提高1．2%～6．6%，穗数、穗粒数、千粒重明显增加，增产率达30%以上。

鉴于上述技术优势，目前两种技术均已大面积应用于旱地冬小麦种植。

近年来，地膜覆盖对冬小麦田土壤水热效应、土壤微生物活性、干物质累积、花后旗叶光合特性和产量等方面的影响均有诸多研究，但对全膜覆土穴播和膜侧沟播旱地冬小麦耗水特征及其驱动的产量效应方面报道较少。

科研人员以‘陇中2号’冬小麦为试验材料，设置全膜覆土穴播、膜侧沟播和裸地条播3个处理，测定冬小麦各生育期土壤温度、0～200cm土层土壤贮水量、阶段性耗水量、群体动态、产量构成因素及产量等指标。

全膜覆土穴播对旱地冬小麦耗水特性、生长发育和产量的影响，旨为进一步明确全膜覆土穴播旱地冬小麦增产机理提供理论依据。

«——【·材料与方法·】——»

试验于2019年9月—2022年7月在甘肃省定西市通渭县碧玉镇石滩村进行，该地为典型的陇中半干旱沟壑区，属温带半湿润半干旱性季风气候。

平均海拔1660～2200m，年平均气温7．5℃，温差较大，年平均降水量380mm，日照时数2265h，无霜期140d。

试验3a期间冬小麦全生育期降水量分别为296．6、336．3、288．7mm，3年均在11月～次年3月无10mm以上降水，2020年、2021年和2022年4月降水分别为16．8、29．1、12．3mm。

冬小麦分蘖期、返青期和拔节期均受到较为严重的干旱胁迫(图1)。

种植区土壤为黄绵土，土壤有机质含量为12．04g·kg－1、速效氮1．36mg·kg－1、速效磷17．4mg·kg－1、速效钾165．0mg·kg－1、pH值8．36。

以旱地冬小麦品种‘陇中2号’为供试材料，单因素随机区组设计，设置全膜覆土穴播(FM)、膜侧沟播(FS)与露地条播(CK)3个处理，4次重复，共12个小区，小区面积为42m2(7m×6m)。

全膜覆土穴播和露地条播使用穴播机播种，地膜厚度0．008mm，播种深度3～5cm，行距16cm，穴距12cm，每穴8～12粒。

播量450～600万粒·hm－2;膜侧沟播采用小麦膜侧播种机覆膜播种，垄宽25cm，垄高10～15cm，沟宽15cm，小麦在膜侧播种，播量450～600万粒·hm－2。

施肥量为纯氮150kg·hm－2、P2O5120kg·hm－2，其中氮肥使用尿素，磷肥使用过磷酸钙，全部肥料于播前作为底肥一次施入，试验期间冬小麦覆膜播种同时进行。

分别在小麦播种期、出苗期、分蘖期、返青期、拔节期、孕穗期、扬花期、灌浆期、成熟期，用曲管地温计测定8∶00、14∶00、20∶00时刻土壤温度，测定层次为0、5、10、15、20cm，测定位点在两行小麦中间。

土壤贮水量(SWS)采用下式计算：

式中，WS为土壤重量含水量(g·kg－1);γ为土壤容重(g·cm－3)。

d为土壤深度(cm)。WS采用烘干法测定，分别在冬小麦播前、苗期、分蘖期、拔节期、孕穗期、扬花期、灌浆期、成熟期和收获后取样测定0～200cm土层土壤含水量，每20cm为一层。

各小区随机取3个样点，每个样点面积1m2，统计单位面积基本苗、冬前单株分蘖数、返青期茎数、拔节期茎数、成熟期单株分蘖数，并计算公顷穗数。

冬小麦成熟前1周，各小区随机取3个样点，每个样点面积1m2，测定单位面积穗数;成熟后按小区收获，脱粒后晒干称重，计算产量，籽粒含水量约为12．5%。从各小区随机取20株室内考种，测定穗粒数、千粒重。

阶段耗水量(ETi)参照公式计算，公式如下:

式中，ETi为阶段耗水量(mm);SWSi为某个生育期初始时0～200cm土层土壤贮水量(mm);SWSi+1为该生育期结束时0～200cm土层土壤贮水量(mm)，Pi为玉米这一时段的降雨量(mm)。

水分利用效率和冬小麦生育期耗水量采用下式计算:

式中，WUE为冬小麦水分利用效率(kg·hm－2·mm);Y为冬小麦单位面积产量(kg·hm－2)。

ET为冬小麦生育期耗水量(mm);SWSBF为播种前土壤贮水量(mm);SWSHA为收获后土壤贮水量(mm)，P为玉米全生育期降雨量(mm)。

采用DPS9．50数据处理软件对数据进行单因素方差分析，并用LSD法进行差异显著性检验(α=0．05)。

«——【·结果与分析·】——»

不同种植方式对冬小麦田0～20cm土层土壤平均温度具有显著影响(图2)。

可见，覆盖能不同程度地增加冬小麦扬花前0～20cm土层土壤平均温度，降低灌浆期土壤温度，成熟期增温效果重现，为小麦营养生长和生殖生长均提供较为适宜的土壤温度环境。

种植方式对冬小麦生育期土壤含水量有显著影响并与当季降水分布密切相关(图3)。

与CK相比，FM处理冬小麦生育期0～200cm土层土壤含水量显著提高，其中，出苗期、返青期、拔节期和灌浆期提高较多。

FS处理冬小麦出苗期、返青期、拔节期和灌浆期提高较多，分别平均提高22．2%、23．5%、25．5%和21．1%。

种植方式对冬小麦阶段性耗水有显著影响(图4)，两种种植方式均能不同程度增加冬小麦返青期，～抽穗期、抽穗期～灌浆期和灌浆期～成熟期耗水量，降低播种前～返青期耗水量。

FS处理分别平均增加14．2%、13．8%和9．8%，其中返青期处理抽穗期耗水量增加最多，保证了冬小麦基本苗数量，为冬小麦高产奠定基础。

种植方式对冬小麦群体动态有显著影响(表1)，与CK相比，FM处理基本苗、生育期茎数、分蘖数和公顷穗数均显著增加。

其中，成熟期单株分蘖数增幅最大，3a平均达129．6%，冬前单株分蘖数次之(39．2%);基本苗、公顷穗数、拔节期茎数和返青期茎数分别平均增加34．4%、24．1%、19．0%和16．7%。

种植方式可显著改善冬小麦产量构成因素(表2)。

FM处理冬小麦公顷穗数、穗粒数和千粒重分较CK平均增加24．1%、35．8%和19．6%(P＜0．05);FS处理冬小麦公顷穗数、穗粒数和千粒重分别较CK平均提高9．0%、15．3%和10．4%(P＜0．05)。

可见，FM和FS处理对小麦产量构成各要素均有提升作用，且前者提高幅度更大。

由图5可知，与CK相比，FM和FS处理冬小麦产量3a分别平均提高74．7%和45．4%(P＜0．05)，但3个处理间耗水量差异不显著，因此FM和FS处理水分利用效率分别平均显著提高67．3%和46．1%。

与FS处理相比，FM处理冬小麦产量显著提高20．2%，水分利用效率显著提高14．6%，可见，两种覆盖方式均能在不增加耗水的情况下，显著提高冬小麦产量和水分利用效率，其中FM处理增产效应和用水效率均优于FS。

如表3所示，不同种植方式间经济效益差异显著。3种处理肥料和种子投入相同，地膜投入有差异，其中FM处理每年地膜用量为150kg·hm－2，年投入1500CNY·hm－2。FS处理每年地膜用量为97．5kg·hm－2，年投入975CNY·hm－2。

CK无地膜投入，因处理间小麦产量差异显著，处理间差异显著，按当地市场价格，2020—2022年小麦售价约2．0～2．2CNY·kg－1，FM处理3a累计纯收益较FS增加801．4CNY·hm－2，较CK增加1986．8CNY·hm－2，均差异显著。

«——【·讨论·】——»

地膜覆盖的增温效应主要表现在气温较低阶段和作物生育前期，随气温升高，作物生长加快，冠层增大。

这样对地面遮阴增强后，增温效果下降甚至出现降温效应，这种降温效应可减轻夏季高温对作物生殖生长的胁迫，显著提高作物产量。

本试验中，FM和FS处理温度效应均表现为“挂钩型”，与科研人员的研究一致。

与CK相比，FM处理播种期～出苗期0～20cm土层土壤平均温度增加4．89℃，利于冬小麦早生快发。

随冬小麦生长发育，灌浆期地上冠层达到最大，对地面遮阴增强，土壤温度较CK降低0．81℃，成熟期随着部分叶片干枯，FM处理增温效果重现;FS处理增温趋势与FM处理相同，但播种期～出苗期增温幅度小于FM。

这一结果与山东某科研院研究相同，为覆膜在冬小麦生育前期增温，后期降温，但增温和降温的生育期有所差异，这是由于试验地点气候条件不同所致。

水分是制约旱地作物产量的关键因素之一，由于黄土高原地区地下水位较深且无灌溉水源，冬小麦生长只能依靠降水和土壤水，其中土壤供水和土壤水库调蓄水分的功能可有效缓解降水不足和分布不均导致的干旱胁迫。

«——【·结语·】——»

与露地种植相比，地膜覆盖(全膜覆土穴播和膜侧沟播)通过提高冬小麦拔节前0～20cm土层土壤温度。

提高冬小麦各生育时期0～200cm土层土壤含水量并促进返青期后耗水。

显著增加了冬小麦基本苗、分蘖数、公顷穗数、穗粒数和千粒重。

从而显著提高冬小麦产量和水分利用效率，其中全膜覆土穴播模式调节效果优于膜侧沟播，适宜在高寒旱区地膜小麦种植中推广应用。