秸秆带状覆盖对旱地冬小麦生长的影响

宋亚丽，杨长刚，柴守玺(.庆阳市农业科学研究院，甘肃 庆阳 745000； .甘肃省农业科学研究院，甘肃 兰州 70070；.甘肃省干旱生境作物学重点实验室 甘肃农业大学农学院，甘肃 兰州 70070)

秸秆带状覆盖对旱地冬小麦生长的影响

宋亚丽1，杨长刚2，柴守玺3
(1.庆阳市农业科学研究院，甘肃 庆阳 745000； 2.甘肃省农业科学研究院，甘肃 兰州 730070；3.甘肃省干旱生境作物学重点实验室 甘肃农业大学农学院，甘肃 兰州 730070)

进行西北半干旱雨养条件下，秸秆带状覆盖对冬小麦生长、产量和土壤水分影响的田间试验。结果表明，秸秆带状覆盖和地膜覆盖均可提高冬小麦开花前的土壤含水量，开花后地膜覆盖的土壤墒情不如秸秆带状覆盖；秸秆带状覆盖冬小麦的株高和叶面积指数在抽穗前不如地膜覆盖，但开花后与地膜覆盖无显著差异；秸秆带状覆盖使冬小麦增产27.9%，水分利用效率提高20.7%，地膜覆盖的产量和水分利用效率均与秸秆带状覆盖无显著差异。秸秆带状覆盖是兼顾高产节水高效的耕作方式。

旱地冬小麦； 秸秆覆盖； 农艺性状； 产量

干旱缺水是制约旱地农业生产的瓶颈。降水是北方旱地土壤水分的主要来源，80% 以上的农作物生长是靠250～600 mm的天然降水[1]，其中70%～80% 的雨水以地表径流和无效蒸发形式损失，导致干旱频发，作物生产潜力由于水分的限制衰减了67%～75%，粮食产量低而不稳[2]。因此，将有限的降水拦截蓄积，减少地表径流和蒸发散失，增加土壤的蓄水保墒作用对旱地农业生产具有重要意义[3- 4]。通过改良栽培措施实现作物高产，是亟待解决的问题[5]。覆盖技术具有保蓄雨水、保护土壤结构、减少养分损耗、调节土温、抑制杂草生长、增加产量和提高水分利用效率等多方面的综合作用[6- 7]，有利于农业的可持续发展。目前，我国广泛应用的覆盖方式主要是地膜覆盖和秸秆覆盖。大量研究表明，地膜覆盖具有增温、保水和增产早熟作用[1]，但普通地膜的抗分解特性使其残留于土壤中难以降解，造成所谓的“白色污染”[8]，严重影响作物根系的生长发育和水肥的运移，致使农作物减产[9]，尤其在水肥不能充分保证的旱地上长期地膜覆盖会导致地力的严重耗竭[10]。秸秆覆盖在改善土壤物理条件、培肥地力、蓄水保墒和增加作物产量方面，已被大量研究和生产实践所证明[4,11]，是解决我国北方旱农地区“旱”与“薄”的有效途径之一[12]，但陈素英等[13]研究认为，秸秆覆盖对作物出苗率具有抑制作用，造成冬小麦穗数降低，导致产量下降。

秸秆带状覆盖是甘肃农业大学提出的一种局部覆盖的作物种植新技术，克服传统全地面覆盖降低地温的缺点，冬小麦较露地增产30% 以上[14]。但现有研究多集中于秸秆带状覆盖对土壤水分和温度的影响，而对于小麦群体结构的研究尚缺乏，本研究以露地种植为对照，并对比地膜覆盖，分析秸秆带状覆盖对冬小麦地上部生长发育和产量形成的影响，为实现冬小麦节水高产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1材料

试验于2014年9月至2015年7月在甘肃省通渭县常河镇甘肃农业大学试验基地进行。该地海拔1 590 m，年日照时数2 100～2 430 h，年均气温7.4 ℃，无霜期120～170 d，年蒸发量>1 350 mm，年降水量390.7 mm，为黄土高原典型雨养农业典型代表区。试验点土壤为黄绵土，试验年度小麦生育期总降水量345.8 mm，5 mm 以上的有效降水为319.9 mm。

供试小麦品种为甘肃农科院选育的高产优质新品种兰天26号。地膜采用高强度地膜，幅宽120 cm、厚度0.008 mm。

1.2处理设计

试验共设3个处理：秸秆带状覆盖(SM)；地膜覆盖(PM)；以露地条播为对照(CK)。小区面积45 m2(5 m×9 m)，随机区组排列，重复3次。 SM处理，秸秆覆盖带与种植带共60 cm，播种时预留覆盖带，宽度30 cm，于冬小麦3叶期将玉米秸秆整秆放置于预留覆盖带，种植带条播3行，行距15 cm。PM处理，平作，地膜全地面覆盖，膜面覆土1 cm，穴播，穴距12 cm，行距20 cm。对照，平作，开沟条播，行距20 cm。

地膜覆盖时间为2014年9月26日，秸秆覆盖量为风干重9 000 kg·hm-2。播种期为2014年10月1日。各处理播种量和施肥量相同，每小区种25行，播量均为270 kg·hm-2，基肥用量为纯N 150 kg·hm-2，P2O5120 kg·hm-2，生育期不再追肥，在灌浆前期进行1次“一喷三防”作业。

1.3测定项目及方法

1.3.1 土壤水分及相关指标

在冬小麦各主要生育时期采用烘干法测定0～200 cm 土层的土壤含水量，分0～20、20～40、40～60、60～90、90～120、120～150、150～180 和180～200 cm 共8个土层分别取土样，各处理取样位置均位于种植行间。计算土壤水分利用效率。

1.3.2 各生育时期小麦茎数、株高和叶面积

分别于冬小麦各生育时期，调查小麦1 m 样段的小麦茎数。每小区随机选取10株，测定小麦株高，并将其全部绿色叶片摘下称重，称取全部叶片的1/5，通过长宽系数法，用比重法计算叶面积，计算叶面积指数。

1.3.3 小麦产量及其构成因素

小麦成熟前1周，从每小区中选3点测定单位面积穗数；小麦成熟后按小区收获，脱粒后晒干称重，折算成籽粒含水量为12.5% 的产量。在每个小区随机取20株带回室内按国标方法测定每穗粒数、千粒重。

1.4数据分析

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 17.0统计软件进行数据处理和差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1对0～200cm土壤水分的影响

由图1可知，在冬小麦拔节前，SM和PM处理0～200 cm土壤含水量均高于对照，差异达到显著水平，2个覆盖处理间无显著差异；在返青期和拔节期，SM处理的土壤含水量分别较对照高1.2 和1.0百分点(不同处理间含水量差值，下同)，PM处理分别较对照高1.4 和1.1百分点。随着生育进程推进，植株蒸腾作用增强，开花后PM处理的土壤含水量显著低于对照，SM处理与对照间无显著差异；在开花期、灌浆期和成熟期，SM处理土壤含水量分别较PM处理高0.8、0.6 和0.7百分点。可见，秸秆带状覆盖和地膜覆盖均能改善冬小麦生长前期的土壤墒情，地膜覆盖在小麦开花后表现出明显的降墒效应，秸秆带状覆盖的土壤墒情则与露地无明显差异，有利于小麦开花后干物质转运。

SD为播种期；RV为返青期；JT为拔节期；FL为开花期；GF为灌浆期；MT为成熟期。同生育期无相同小写字母表示组间差异达显著水平(P<5%)图1 各处理小麦不同生育期0～200 cm的土壤含水量

2.2对麦田耗水量和水分利用效率的影响

由表1可见，SM和PM处理均有利于冬小麦土壤的贮水，0～200 cm土壤贮水量分别较对照增加24.4和46.5 mm；PM处理的土壤贮水消耗量高于SM处理，差异达到显著水平；SM和PM处理的总耗水量分别较对照增加6.0%和11.5%。SM和PM处理的水分利用效率显著高于对照，增幅分别为20.7%和18.5%，2个覆盖处理间无显著差异。

可见，秸秆带状覆盖和地膜覆盖均可提高小麦水分利用效率，但秸秆带状覆盖的农田耗水量显著低于地膜覆盖。

表1 各处理麦田总耗水量及其分配情况

注：同列无相同小写字母表示组间差异达显著水平(P<5%)。表2～5同。

2.3对冬小麦生长的影响

2.3.1 群体变化

由表2可见，各处理冬小麦基本苗数无明显差异。从出苗到越冬期，小麦群体明显增加，以PM处理的茎数最多，分别比SM处理和对照增加15.5%和23.3%。在拔节期，群体数量达到最大。在开花期和灌浆期，2个覆盖处理分别平均较对照增加12.7% 和19.0%，覆盖处理间无显著差异。

表2 小麦不同生育时期各处理的群体生长表现

在越冬期，地膜覆盖的茎数比秸秆带状覆盖多173.5万·hm-2，在返青期仅略多62.7万·hm-2，可见，秸秆带状覆盖小麦分蘖的越冬率高于地膜覆盖，小麦生长中后期，覆盖处理的茎数无明显差异。

2.3.2 株高

表3表明，处理间小麦各生育时期的株高均存在显著差异，越冬期覆盖处理的株高显著高于对照，2个覆盖处理间无显著差异。返青至抽穗期，PM处理显著高于SM处理，SM处理与对照无显著差异；抽穗期各处理间株高的极差最大，PM处理的株高比对照增加12.1 cm；开花和成熟期，覆盖处理的株高显著高于对照，SM和PM处理分别较对照增加9.7和10.9 cm。开花前地膜覆盖对冬小麦株高的增加最为有利，抽穗至成熟期，秸秆带状覆盖的株高增幅最大，成熟期2个覆盖处理的株高无明显差异。

表3 小麦不同生育时期各处理的株高表现

2.3.3 叶面积指数

叶面积指数是反映作物群体光合能力的重要指标。各处理小麦叶面积指数在不同生育时期均存在显著差异。表4表明，拔节期和抽穗期均表现为PM处理>SM处理>对照；在开花期，2个覆盖处理间无显著差异，但显著高于对照；灌浆期表现为SM处理>对照>PM处理。

表4 小麦不同生育时期各处理的叶面积指数表现

开花前地膜覆盖小麦植株发育较好，叶面积指数最高。开花后地膜覆盖小麦植株的叶片开始衰老，秸秆带状覆盖小麦叶片的功能期较长；在灌浆期，地膜覆盖单株叶面积明显下降，叶面积指数显著低于秸秆带状覆盖。

2.4产量和主要农艺指标

从表5可见，SM和PM处理的产量分别较对照增加27.9% 和32.1%，2个覆盖处理间无显著差异。比较构成产量的3个要素，SM处理的穗数和千粒重分别较对照增加16.1% 和9.3%，PM处理分别较对照增加25.4% 和6.3%，各处理间的每穗粒数无显著差异。

表5 各处理小麦产量及主要农艺指标的表现

单株生物量能直观反映作物营养生长状况，SM和PM处理的单株生物量均高于对照，差异达到显著水平，平均增幅为21.7%，2个覆盖处理间无显著差异。收获指数是反映营养器官干物质转化为籽粒的生产效率的指标，PM处理的收获指数显著低于对照，SM处理与对照无显著差异，可见地膜覆盖小麦籽粒的生产效率明显低于秸秆带状覆盖。

3 小结与讨论

土壤水分状况是作物根系生长的关键因素，对作物生长发育和产量具有决定性作用[15]。提高自然降水的利用效率，使作物充分利用环境水和最大限度地节约本身用水，是实现作物高效用水的基本途径[16]。本试验中，秸秆带状覆盖小麦各生育时期的土壤含水量均处于较高水平，特别在开花后显著高于地膜覆盖。覆盖处理均可显著提高冬小麦水分利用效率，但地膜覆盖的高产建立在高耗水的基础上，不利于下茬作物的生产。

不同栽培方式土壤水热状况不同，进而影响作物的生长发育。春季风大，土壤水分散失快，覆盖处理的保墒效果明显，土壤含水量显著高于露地。 陈玉章等[17]在定西的试验结果表明，秸秆带状覆盖下冬麦拔节后0～25 cm土层温度比露地低1.8～2.7 ℃。本试验条件下，返青至拔节期，地膜覆盖小麦植株生长明显好于秸秆带状覆盖和露地，但地膜小麦由于生长旺盛，土壤水分的消耗最大，从孕穗期开始，秸秆带状覆盖小麦的株高和分蘖数与地膜覆盖相近。叶片是作物重要的光合器官，由于秸秆带状覆盖的降温效应，冬小麦生长后期的叶面积系数明显大于地膜覆盖，叶片的衰老速度慢、功能期长；同时秸秆带状覆盖是一种“种的地方不覆，覆的地方不种”的种植模式，形成“稀中有密、密中有稀”的田间小环境冠层结构，透光性好，使小麦群体受光均匀，有利于小麦籽粒灌浆。本试验中2个覆盖处理间产量无显著差异，但秸秆带状覆盖的收获指数显著高于地膜覆盖，可见，秸秆带状覆盖可提高作物蒸腾/蒸发比例，将有限降水用于籽粒生产。

地膜种植带来的污染问题不容忽视，同时购买地膜、覆膜以及掏苗等费用的产生，降低了地膜小麦的种植效益[18]，秸秆带状覆盖技术通过合理使用秸秆资源，解决了秸秆焚烧所带来的环境污染和资源浪费的问题，运用该项技术省时省力，且可结合旋耕将玉米秸秆还田，用以培肥土壤，有利于旱作农业可持续发展。

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(责任编辑：张才德)

S512

：A

：0528- 9017(2017)09- 1519- 04

2017- 06- 29

宋亚丽(1990—)，女，甘肃庆阳人，助理农艺师，硕士，从事作物栽培与生理生态研究工作，E- mail: SAL219600@163.com。

文献著录格式：宋亚丽，杨长刚，柴守玺. 秸秆带状覆盖对旱地冬小麦生长的影响[J].浙江农业科学，2017，58(9)：1519- 1522.

10.16178/j.issn.0528- 9017.20170907