播期播量对旱地小麦土壤耗水、干物质积累及产量的影响

张争奇，高志强，孙 敏，任爱霞，林 文，周红琴

（1.山西农业大学农学院，山西太谷030801；2.临汾职业技术学院，山西临汾041000）

随着全球气候的变暖，作物种植时间改变，随之导致播量不同[1]。水分是黄土高原旱作麦区产量提高的主要限制因素，前人在气候变暖的大背景下对调整播期播量实现旱作麦区的高效高产进行了研究[2]。小麦的关键是地上部干物质积累，在一定范围内花后地上部干物质积累量与产量密切相关[3-4]，不同播期密度组合显著影响花后叶片的光合特性[5]。郑宝强等[6]研究认为，早播和适播时密度加大产量增加，晚播时密度加大产量先升后降。李晓航等[7]研究认为，随播期推迟，产量逐渐减少，随播量增加，不同播量对产量的影响表现为10 月10 日、10 月18 日播种的均以播量180 kg/hm2的产量最高，10 月25 日播种的3 个处理间产量差异较小[7]。可见，前人主要围绕播期播量影响产量进行研究，而对其影响产量的原因如耗水、干物质积累规律鲜见报道，因此，本试验在黄土高原旱作麦区山西省闻喜县进行播期播量的研究，在休闲期采用深松蓄水，播种期采用地膜覆盖播种保墒技术，研究不同播期配不同播量下旱地小麦生育阶段耗水规律、干物质积累规律，明确其与产量的关系，以期为黄土高原旱作麦区高效高产提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2017—2018 年在山西南部闻喜县邱家岭村丘陵旱地进行，试验点位于黄土高原半干旱地区东塬，海拔450～700 m，东经110°15′～112°04′，北纬34°35′～35°49′。该地光热资源丰富，年平均气温11～13 ℃，无霜期190～230 d，年日照时数2 200～2 500 h，太阳总辐射量502～523 kJ/cm2。冬小麦是该区域主要粮食作物，每年9 月下旬到10月上旬播种，下年6 月上旬收获，一年一熟，夏季休闲，无灌溉条件。试验区降雨量如表1 所示。试验点的土壤属于近代马兰黄土母质形成的土壤，土层深厚，基本养分情况列于表2。

表1 闻喜试验基地降雨量 mm

表2 闻喜试验基地0～20 cm 土层土壤基本肥力

1.2 供试材料

晋麦92 为当地主栽品种，由当地的农业合作社提供种子。

1.3 试验设计

采用二因素裂区设计，以播期为主区，设9 月20 日（早播，S1）、10 月1 日（中播，S2）、10 月10 日（晚播，S3）3 个水平；以播量为裂区，设67.5 kg/hm2（低密度，D1）、90 kg/hm2（中密度，D2）、112.5 kg/hm2（高密度，D3）3 个水平，共9 个处理，3 次重复，小区面积30 m2。前茬小麦收获时留高茬（20～30 cm），7 月上中旬遇第一场大雨后，进行深松耕作（深松30～40 cm），同时深施有机肥1 500 kg/hm2（采用深松施肥一体机施入，秸秆打碎后覆盖于地表），8 月20 日浅旋、平整土地，耙耱收墒，播种前基施氮、磷、钾肥，用量为纯氮150 kg/hm2、P2O5150 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2。采用膜际条播播种，即地膜覆盖播种，起垄栽培、覆膜、播种、镇压一次完成，60 cm 为一带。起垄栽培，垄底宽40 cm，垄高10 cm，垄顶成圆弧型，采用400 mm×0.01 mm 地膜覆盖在垄上，地膜两侧覆土，垄沟膜侧种植2 行小麦，小麦窄行行距20 cm，宽行行距40 cm，于小麦花后10～15 d揭生育期地膜，常规管理。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 土壤容重 于前茬小麦收获后，在地块内挖一个3 m 深的剖面坑，将剖面削齐铲平。按划定的层次自下而上的取样，每20 cm 为一土层，采用环刀法测定土壤容重。

1.4.2 土壤蓄水量 分别于越冬期、拔节期、孕穗期、开花期、成熟期用土钻取0～300 cm 土层土样，每20 cm 为一层，样品采集后立即装入铝盒，称鲜土质量，110 ℃烘至恒质量，计算土壤含水量。

式中，SWSi为第i 土层土壤蓄水量（mm）；Wi为第i 土层土壤质量含水量（%）；Di为第i 土层土壤容重（g/cm3）；Hi为第i 土层厚度（cm）。ΔW 为某生育阶段土壤耗水量（mm）；W1 为该阶段初某土层土壤水分（mm）；W2 为该阶段末某土层土壤水分（mm）。

1.4.3 干物质积累量 于各生育时期从每个小区取0.15 m2样品，于105 ℃杀青1 h，80 ℃烘至恒质量，测定干物质量。

1.4.4 产量 3 叶期定苗时，在3 个重复内固定样点（1 m 3 行），于成熟期对小区进行实收计产。

1.5 数据分析

数据经Microsoft Excel 2003 软件计算、绘图，用SPSS 19 统计分析，差异显著性检验用LSD 法。

2 结果与分析

2.1 播期播量对旱地小麦各生育阶段土壤耗水量的影响

早播（9 月20 日）配播量67.5 kg/hm2时，播种—越冬阶段土壤耗水显著最低，但拔节—开花显著最高；中播（10 月1 日）配播量90 kg/hm2时，播种-越冬阶段土壤耗水显著最低，但越冬—拔节、拔节—开花和开花—成熟三阶段最高；晚播（10 月10 日）配播量112.5 kg/hm2时，播种—越冬、越冬—拔节和拔节—开花三阶段土壤耗水显著最高，但开花—成熟显著最低（表3）。可见，早播减少播量和中播中量利于减少前期水分消耗，增加中、后期水分消耗，但晚播增加播量增加了前中期耗水，花后耗水减少。

表3 播期播量对旱地小麦各生育阶段土壤耗水量的影响 mm

2.2 播期播量对干物质积累的影响及其与各阶段耗水的关系

早播（9 月20 日）配播量67.5 kg/hm2时，播种—越冬、越冬—拔节两阶段干物质积累量最低，但拔节—开花、开花—成熟两阶段最高；中播（10 月1 日）配播量90 kg/hm2时，播种—越冬阶段干物质积累量较低，但越冬—拔节、拔节—开花和开花—成熟三阶段显著最高；晚播（10 月10 日）配播量112.5 kg/hm2时，播种—越冬、越冬—拔节和拔节—开花三阶段干物质积累量最高，开花—成熟最低（表4）。可见，早播减少播量和中播中量利于中、后期干物质积累，但晚播增加播量利于前、中期干物质积累。

表4 播期播量对旱地小麦各生育阶段干物质积累量的影响 kg/hm2

相关分析（图1）表明，播种—越冬阶段耗水与该阶段干物质积累量显著正相关，越冬—拔节阶段耗水与该阶段干物质积累量显著正相关，拔节—开花阶段耗水与该阶段干物质积累量显著正相关，开花—成熟阶段耗水与该阶段干物质积累量显著正相关。

2.3 播期播量对旱地小麦籽粒产量的影响及其与各阶段干物质积累的关系

早播（9 月20 日）配播量67.5 kg/hm2时，显著提高产量，比其他2 个播量增产4.63%、13.80%；中播（10 月1 日）配播量90 kg/hm2时，显著提高产量，比其他2 个播量增产10.95%、15.26%；晚播（10 月10 日）配播量112.5 kg/hm2时，显著提高产量，比其他2 个播量增产3.56%、6.69%（图2），且中播配播量90 kg/hm2产量最高。

相关分析表明（图3），播种—越冬阶段干物质量与籽粒产量显著负相关，越冬—拔节阶段干物质量与籽粒产量极显著正相关，拔节—开花阶段干物质量与籽粒产量极显著正相关，开花—成熟阶段干物质量与籽粒产量极显著正相关。

2.4 播期播量对旱地小麦生育期耗水量和水分利 用效率的影响

从图4 可以看出，早播（9 月20 日）配播量67.5 kg/hm2时，与其他2 个播量相比，水分利用效率分别提高1.74%、9.42%，耗水量分别提高2.95%、4.84%；中播（10 月1 日）配播量90 kg/hm2时，与其他2 个播量相比，水分利用效率分别提高8.22%、9.08%，耗水量分别提高2.97%、6.80%；晚播（10 月10 日）配播量112.5 kg/hm2时，与其他2 个播量相比，，水分利用效率分别提高0.03%、3.16%，耗水量分别提高0.39%、3.64%；且中播（10 月1 日）配播量90 kg/hm2时，生育期总耗水量和水分利用效率显著最高，比其他2 个播期最高处理分别高5.57%、9.35%。可见，中播中量耗水量最高，产量提高幅度最大，从而水分利用效率最高。

3 结论与讨论

播期播量对作物的耗水也有一些影响，有研究认为[8]，播量对水分的调控受播期影响，早播多量增加耗水量，导致土壤水分降低。本研究认为，早播减少播量和中播中量利于减少前期水分消耗，增加中、后期水分消耗，但晚播增加播量增加了前中期耗水，花后耗水减少。旱地小麦土壤水分与干物质的形成密切相关，相关分析表明，播种—越冬阶段耗水与该阶段干物质积累量呈显著正相关，越冬—拔节阶段耗水与该阶段干物质积累量呈显著正相关，拔节—开花阶段耗水与该阶段干物质积累量显著正相关，开花—成熟阶段耗水与该阶段干物质积累量呈显著正相关。

播期播量与旱地小麦形成有效干物质积累量密切相关。有研究认为，适当早播利于冬前干物质积累，宜形成壮苗，而晚播虽返青后干物质积累速率加快，但弥补不了叶面积少所带来的干物质积累量的损失[9-13]；播种密度与地上部干质量密切相关，地上部生长随密度增加而削弱。杜亚君等[14-17]研究认为，随播期推迟，济宁16 号的千粒质量降低、穗粒数增加。本研究结果表明，早播减少播量和中播中量利于增加中、后期干物质积累，但晚播增加播量增加前、中期干物质积累量。

播期与播量对产量构成因素的影响前人研究结果有所不同。李晓航等[7，18-22]研究认为，随播期推迟，穗粒数减少，但变幅不大；播种密度与地上部干质量密切相关，地上部生长随密度增加而削弱。汪灿等[23-27]研究认为，穗粒数随播期推迟减少，随播量增加而减少。本研究认为，中播中量产量最高且相关分析表明，播种—越冬阶段干物质积累量与籽粒产量呈显著负相关，越冬—拔节、拔节—开花、开花—成熟各阶段干物质量均与籽粒产量呈极显著正相关。

10 月1 日配播量90 kg/hm2有利于减少旱地小麦前期土壤耗水、增加中后期耗水，显著影响干物质积累，从而提高产量11%～15%、水分利用效率6%～9%。