旱地小麦产量和水分利用对翻耕时间和降水量及其分布的响应

党建友，姜文超,2，孙睿,2，尚保华，裴雪霞✉

1 山西农业大学小麦研究所，山西临汾 041000；2 山西农业大学农学院，山西太谷 030801

0 引言

【研究意义】山西地处黄土高原半干旱地区东缘，属大陆性季风气候，降水少且分布不均，夏秋休闲期降水多，旱地小麦生育期降水量较少[1]。自有气象资料以来统计，山西省临汾市年降水量248.6—793.6 mm，年均降水量478.5 mm，其中休闲期（6—9 月）降水量178.4—567.7 mm，占年降水的51.09%—84.89%；小麦生育期（10 月至次年5 月）降水量70.2—246.0 mm，干旱是制约雨养旱地小麦高产的瓶颈[2]。山西雨养旱地小麦种植面积22—25 万公顷。探寻“蓄住天上水，保住地中墒”，伏秋雨冬春用的蓄保墒技术是旱作农业的重要课题，对旱地小麦稳产、高产具有重要意义[3-6]。【前人研究进展】休闲期少免耕、深翻覆盖和深松施肥等措施可提高土壤渗水特性、减少蒸发，增加播前土壤蓄水量，提高降水利用效率，因此耕作是休闲期蓄墒最重要技术措施，同时深翻、深松可促进旱地小麦根系下扎生长，吸收深层土壤水分和养分，增强抗逆性，提高产量[3-9]。旱地小麦产量与休闲期0—200 cm 土壤蓄水量呈正相关，且受春季小麦关键生育期降水影响较大[10]。休闲期深翻时间对土壤蓄水量有影响，平水年或丰水年8 月20 日前后深翻可提升土壤纳雨渗水特性，增加蓄水量，使小麦冬前茎数和成穗数增加而增产[11]。研究表明，7 月上旬深松或深耕+8 月底旋耕耙耱，可增加播前土壤蓄水量，促进旱地小麦根系吸收深层土壤水分而增产，且枯水年和平水年深翻效果好于深松，丰水年则深松效果好[12]。休闲期深松或翻耕等耕作可改善土壤团聚体结构，提高大团聚体比例，实现固碳保氮，提高旱地麦田蓄墒保水特性[13-14]。【本研究切入点】目前休闲期耕作方式对旱地麦田土壤蓄水、生育期耗水、肥水利用效率和土壤团粒结构等方面影响的研究较深入，而针对当前旱地小麦机械收获后留高茬，小麦秸秆全部粉碎还田，休闲期仅深翻1次，不再进行或少进行耙耱保墒条件下，降水少且年际间变化大、休闲期降水占比大且年际间分布有较大差异，耕作时间对休闲期的蓄墒、增产效应研究较少。【拟解决的关键问题】探讨不同降水年型休闲期翻耕时间对产量、土壤水分蓄耗特性、降水利用率的影响，以期为雨养旱地麦田休闲期适时翻耕，协调发挥秸秆覆盖保墒与耕作提高土壤渗水率，增加土壤蓄水量，实现“以雨定耕、以水定产”的旱地小麦高产栽培提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于山西省临汾市尧都区大阳镇岳壁村（36°5.5′N，111°45.7′E，海拔693.5 m），年平均气温12.6 ℃，年降水量430—550 mm，无灌溉条件属雨养旱地，小麦收获后至播种为休闲期。试验年度逐月降水量及其分布见图1、图2，该地区降水主要分布在7—9 月，年际间变异较大，旱地小麦生育期降水少。按降水型标准[15]划分降水年型（6 月至次年5 月）、休闲期（6—9 月）和生育期（10 月至次年5 月）的降水型。尧都区年均降水量478.5 mm（1962—2022 年度），年降水＞515.0 mm 为丰水年，年降水＜442.0 mm为枯水年；休闲期平均降水量333.5 mm，降水量＞365.2 mm 属丰水，降水量＜301.9 mm 属枯水；生育期平均降水量145.0 mm，降水量＞159.9 mm 属丰水，降水量＜130.0 mm 属枯水，试验年度降水年型见表1。试验地石灰性褐土，中壤，土层厚度＞2 m，2009 年播前测定0—20 cm 耕层土壤含有机质8.80 g·kg-1、碱解氮36.33 mg·kg-1、速效磷18.14 mg·kg-1和速效钾147.51 mg·kg-1。

图1 试验年度逐月降水量Fig. 1 Monthly precipitation during test years

图2 试验年度逐月降水量分布图Fig. 2 Monthly precipitation distribution during test years

表1 试验年度全年、休闲期和生育期降水量及降水型Table 1 Precipitation and precipitation type of annual, fallow period and growth period during test years

1.2 试验设计

旱地小麦收获时留茬25 cm 左右，小麦秸秆全部粉碎后均匀还田。试验于2009 年6 月开始，2021 年6月1 日小麦收获结束，2017 和2018 年度中断两年。每年休闲期设3 个翻耕时间处理，第1 个翻耕时间（P1）：8 月8—10 日；第2 个翻耕时间（P2）：8 月18—21 日；第3 个翻耕时间（P3）：8 月30 日至9 月2 日，翻耕处理间隔10—12 d（因干旱或降水造成实际翻耕时间存在差异），翻耕深度30 cm 左右，翻耕后不耙耱。随机区组设计，小区面积225 m2（7.5 m×30 m），重复3 次。每年9 月28 日前后播种，撒施化肥后旋耕播种镇压一次完成，条播行距20 cm，播量150 kg·hm-2，6 月10 日前收获。具体方案见表2。

表2 具体耕作方案Table 2 Test implementation plan

1.3 测定项目与方法

1.3.1 降水量 2009—2021 年降水量来源于国家气象信息中心（网址：http://www.nmic.cn/）尧都区观测站（53868）数据。

1.3.2 土壤蓄水量和耗水量 播种和收获当天用土钻取0—200 cm（每20 cm 为一层）土样，采用铝盒烘干法测定土壤含水量，按W＝w×ρs×h×0.1 计算蓄水量。W 为土层蓄水量（mm），w为土层含水量（%）；ρs为土壤容重（g·cm-3）；h为土层厚度（cm）；0.1 为单位换算系数。

生育期耗水量（mm）＝播前0—200 cm 土壤蓄水量+降水量-收获0—200 cm 土壤蓄水量。

1.3.3 产量及其构成 出苗后每小区固定3个1.0 m2样点，收获前调查样方内所有穗粒数＞3 粒的穗数，计算平均值，换算为成穗数；每小区随机选取1 行，调查20 cm 样段去除穗粒数≤3 粒穗子的粒数，换算为穗粒数；各小区收获3 个1.0 m2样方，脱粒风干后称重；数500 粒称重，换算成千粒重，两次重复（重复误差≤0.5 g）。

1.3.4 水分利用率（WUE） WUE（kg·hm-2·mm-1）=籽粒产量÷生育期耗水量。

1.4 数据处理

用Excel 2016 进行数据整理、作图，用DPS 19.05统计软件进行方差（Duncan 法，P=0.05）和相关性分析。

2 结果

2.1 翻耕时间及降水对产量的影响

由图3 可知，10 个年度平均产量以8 月10 日翻耕（P1）产量最高，比8 月20 日翻耕（P2）和8 月30日翻耕（P3）增产3.28%和2.93%，P1与P2、P3差异显著，P2与P3差异不显著。试验年度中2010、2011、2013、2014、2019、2020 年度P1产量最高，2015、2016 年度P2产量最高，2012、2021 年度P3产量最高，与P1和P2间差异达显著。

图3 试验年度不同翻耕时间处理的产量Fig. 3 Yield of different ploughing time treatments during test years

试验年度平均产量2 400.0—6 298.0 kg·hm-2，年度产量变异系数29.8%，产量最高的2014 年度比产量最低的2013 年度增产162.4%。2013 年度耕作处理间产量差异不显著，其余年度处理间差异显著。年度降水量352.7—597.1 mm，变异系数16.8%，产量受年度降水量及其分布影响，且与年度降水量呈显著正相关，丰水年（平均降水量553.2 mm）平均产量5 524.6 kg·hm-2，比平水年（平均降水量466.7 mm）和枯水年（平均降水量398.5 mm）增产81.24%和35.12%。2014 年度产量最高，与年度、休闲期和生育期降水均属丰水型，休闲期土壤蓄水多，4 月和5月降水多，正值小麦产量形成关键期有关。2012 和2015 年度属丰水年，产量2012 年度高于2015 年度，这与生育期分属丰水型和枯水型有关。2010、2016、2020 年度和休闲期均属枯水型，但产量高于年度和休闲期均属平水型的2013 年度，这与其生育期降水多，尤其是4 月降水多有关。2019 和2021 年度和生育期均属枯水型，产量也高于2013 年度，与其休闲期和4 月降水较多有关。2011 年度和休闲期属平水型，生育期降水属枯水型，且降水量少于2013 年度，但产量高于2013 年度，这与2011 年度休闲期降水集中在8 月，深层蓄水多，2013 年度7 月和8 月降水均衡，深层土壤蓄水少，同时2011 年度2 月和4月降水多于2013 年度，有利于小麦生长发育，2013年度生育期降水集中在5 月下旬，降水达74.4 mm，对产量贡献较小。

由表3 可知，翻耕时间处理产量、年均产量与7月、休闲期的降水量呈较高正相关，但未达显著；与3 月、4 月的降水量呈较高正相关，其中P2产量与4月降水量、P3产量与3 月降水量达显著；与翻耕时间处理产量、年均产量间的相关性年度降水量＞休闲期降水量＞生育期降水量。

表3 产量与降水量间相关性分析Table 3 Correlation analysis between yield and precipitation

2.2 翻耕时间及降水对旱地小麦产量构成的影响

翻耕时间对旱地小麦成穗数影响最大，千粒重影响最小。由图4 可知，试验年度平均成穗数P3＞P1＞P2，变异系数25.34%，P1与P3差异未达显著，与P2达显著。试验年度中枯水年2010 年度，平水年2011和2013 年度，丰水年2014 和2015 年度成穗数P1最高；丰水年2012 年度，枯水年2019、2020 和2021年度P3最高。丰水年平均成穗数438.1×104/hm2，比平水年和枯水年高33.9%和8.6%。由图5 可知，试验年度平均穗粒数P2＞P3＞P1，处理间差异未达显著，年度变异系数16.63%，其中平水年2011 和2013 年度，丰水年2012 年度，枯水年2019 年度P1的穗粒数最高；枯水年2010 和2020 年度，丰水年2014 年度P2的穗粒数最高；枯水年2016 和2021 年度，丰水年2015年度P3的穗粒数最高。丰水年平均穗粒数36.1 粒，比平水年和枯水年高33.4%和26.7%。由图6 可知，翻耕时间和降水量对千粒重影响小，试验年度间千粒重仅相差0—0.19 g。丰水年平均千粒重39.9 g，比平水年和枯水年高1.51%和1.74%。产量与成穗数、穗粒数呈显著正相关（r=0.7257、0.7440），与千粒重呈正相关，但不显著（r=0.495）。

图4 试验年度不同翻耕时间的成穗数Fig. 4 Spike number of different ploughing times during test years

图5 试验年度不同翻耕时间的穗粒数Fig. 5 Kernels per spike of different ploughing times during test years

图6 试验年度不同翻耕时间的千粒重Fig. 6 1000-grain weight of different ploughing times during test years

由表4 可知，成穗数与各月降水量相关性均未达显著，其中与1 月、3 月和6 月降水量呈较高正相关。1 月降水量与P1、P2的成穗数相关性较高，3 月和6月降水量与P3 的成穗数相关性较高。穗粒数与3—4月、7 月、休闲期和年度的降水量呈较高正相关，其中翻耕处理和平均穗粒数与年度降水量均呈显著正相关，4 月和7 月降水量与P2的穗粒数、7 月降水量与平均穗粒数均呈显著正相关。千粒重仅与7 月降水量呈较高正相关，且与P3和平均千粒重达显著水平。

表4 降水量与成穗数、穗粒数和千粒重间相关性分析Table 4 Correlation analysis between precipitation and spike number, kernels per spike and 1000-grain weight

旱地小麦产量、成穗数、穗粒数和千粒重均与年度降水量呈正相关。产量、穗粒数和千粒重与降水量相关性均为年度＞休闲期＞生育期，其中穗粒数与年度降水量达显著正相关；成穗数与降水量相关性为休闲期＞年度＞生育期。

2.3 翻耕时间和降水对旱地麦田水分利用率（WUE）的影响

2.3.1 翻耕时间对旱地麦田WUE 的影响 由表5 可知，翻耕时间对10个试验年度0—200 cm土壤的收获期平均蓄水量和生育期耗水量影响达显著，对0—200 cm土壤的播前平均蓄水量和WUE 影响未达显著。10 个试验年度播前0—100 cm（上层）土壤蓄水量P2＞P1＞P3；播前0—200 cm 和收获期上层土壤蓄水量P2＞P3＞P1；播前和收获期100—200 cm（下层）、收获期0—200 cm 土壤蓄水量P3＞P2＞P1。旱地小麦生育期0—200 cm 耗水量P1和P2相近，略高于P3；WUE 为P3＞P1＞P2，处理间差异未达显著。10 个试验年度中6—8 月降水较多的2014、2015、2019—2021 年度播前上层土壤蓄水量P1最高，7—8 月降水较多的2010、2011、2013、2014、2016 年度播前上层土壤蓄水量P2最高，8—9 月降水较多的2012 年度播前上层土壤蓄水量P3最高；随着伏期翻耕时间推迟有利于播前下层土壤多蓄水；播前0—200 cm 土壤蓄水量最多的P1为2 年，P2和P3均为4 年。因此，休闲前期降雨多，早翻耕有利于上层土壤蓄水，翻耕时间推迟有利于下层和0—200 cm 土壤多蓄水。收获期上层土壤蓄水量P2最高的6 年，P3最高的3 年，下层土壤蓄水量最高的P2和P3为4 年和6 年，0—200 cm 土壤蓄水量最高的P2和P3分别为3 年和7 年。旱地小麦生育期0—200 cm 耗水量5 个年度以P1最多，2 个年度P2最多，3个年度P3最多，这与休闲期上层土壤蓄水量相关性高。WUE 受产量和生育期耗水量共同影响，5 个年度WUE 以P1最高，4 个年度以P3最高。休闲期丰水型的上层、下层和0—200 cm 平均土壤蓄水量分别为222.21、229.00 和451.21 mm；平水型为211.43、198.39和409.82 mm，枯水型为164.72、124.10 和288.82 mm。休闲期丰水型播前上层和下层土壤蓄水量相近，或下层略高；平水型和枯水型则上层蓄水量高于下层。因此，休闲期降水多可有效补充下层土壤蓄水。生育期丰水型收获期上层、下层和0—200 cm 土壤蓄水量分别为107.59、135.13 和242.72 mm，平水型为77.08、104.08 和181.16 mm，枯水型为105.47、125.72 和231.18 mm；上层土壤蓄水量受5 月降雨影响较大，下层土壤蓄水量与休闲期蓄水量相关性高。生育期耗水量与休闲期、生育期降水型相关性高，丰水型＞枯水型＞平水型。休闲期和生育期丰水型WUE 最高，全年则是枯水年＞丰水年＞平水年。

表5 翻耕时间对土壤蓄水量、耗水量及WUE 的影响Table 5 Effect of ploughing time on soil water storage, water consumption and WUE

2.3.2 休闲期降水与旱地麦田土壤水分蓄耗和WUE的相关性 休闲期降水量与翻耕处理和播前上层、下层、0—200 cm 土壤蓄水量均达极显著正相关，其中与0—200 cm 土壤蓄水量相关性高于与上层和下层相关性。8—9 月降水量对翻耕处理和播前上层土壤蓄水量影响大；7—8 月降水量对翻耕处理和播前下层、0—200 cm 土壤蓄水量影响大（表6）。

表6 休闲期降水量与播前土层蓄水量相关性分析Table 6 Correlation analysis between precipitation during fallow period and soil water storage before sowing

5 月降水量对收获期上层和0—200 cm 土壤蓄水量影响大；9 月降水量对翻耕处理和收获期下层土壤蓄水量影响大；12 月降水虽与收获期上层土壤蓄水量相关性较高，但因降水量小而无实际意义。年度降水量对翻耕处理、收获期下层和0—200 cm 土壤蓄水量的影响大（表7）。

表7 降水量与收获期土壤蓄水量相关性分析Table 7 Correlation analysis between precipitation and soil water storage after harvest

3 月、7 月、休闲期和年度降水量对翻耕处理和生育期耗水量影响大，且与3 月和年度降水量达极显著或显著正相关。降水量对WUE 的影响相对较小，仅1月和6 月降水量与WUE 呈较高的正相关（表8）。

表8 降水量与生育期耗水量、WUE 相关性分析Table 8 Correlation analysis between precipitation and water consumption during growth period, WUE

播前下层和0—200 cm 土壤蓄水量对产量影响大，其中P3下层土壤蓄水量与产量呈显著正相关，收获期土壤蓄水量对产量影响较小，生育期耗水量和WUE 与产量呈显著正相关（表9）。

表9 土壤蓄水量、生育期耗水量和WUE 与产量相关性分析Table 9 Correlation analysis between yield and soil water storage, water consumption during growth period and WUE

2.4 降水量对旱地麦田土壤含水量的影响

2.4.1 播前和收获期的土壤平均含水量 由表10、表11 可知，播前0—200 cm 土壤含水量与休闲期降水量及其分布相关，收获期0—200 cm 土壤含水量与休闲期土壤含水量、生育期降水及其分布、生育期耗水量有关。2010 年度播前20—200 cm 土壤含水量较低，与休闲期属枯水型，且6—9 月降水分布均衡有关；收获期20—200 cm 土壤含水量最低，生育期属平水型，2—5 月降水少，产量较低。2020 年度播前0—60 cm土壤含水量较高，80—200 cm 土壤含水量较低，与休闲期属枯水型，9 月降水多有关；收获期0—200 cm土壤含水量较低，生育期属平水型，耗水量和产量较低。2021 年度播前0—80 cm 土壤含水量较低，80—200 cm 土壤含水量较高，与休闲期属平水型，但7—8月降水多有关；收获期0—200 cm 土壤含水量较低，生育期降水少、生育期耗水量多，产量较高。2011、2014 和2019 年度播前和收获期0—200 cm 土壤含水量居中，但2011 年度、休闲期均属平水型，生育期属枯水型，休闲期7—8 月降水多，生育期各月降雨较少，生育期耗水量少，产量低；2014 年度、休闲期和生育期均属丰水型，休闲期8 月降雨多，生育期2 月、4月和5 月降水多，生育期耗水多，产量最高；2019 年休闲期属平水型、生育期枯水型，休闲期7 月降雨多，生育期11 月和4 月降雨多，生育期耗水量居中，产量较高。2012 和2015 年度播前0—200 cm 土壤含水量高，与休闲期降水集中在8—9 月有关；2012 年度收获期0—200 cm 土壤含水量居中，与10 月、11 月降水多、生育期耗水多（406.1 mm）、产量较高有关；2015 年度收获期0—120 cm 土壤含水量居中，120 cm 以下土壤含水量高，与休闲期属丰水型（417.9 mm），下层土壤蓄水多，生育期降水少有关。2013 年度7—8 月降水多，9 月降水少，播前0—200 cm 土壤蓄水量居中，收获期0—40 cm 土壤含水量高，40—200 cm 土壤含水量居中，5 月降水多达81.9 mm，其他月降水少，产量最低。2016 年度休闲期属枯水型，8—9 月降水少，播前0—160 cm 土壤含水量最低，180 cm 以下土壤含水量较高，与2015 年度收获时深层含水量高有关；收获期0—200 cm 土壤含水量较高，10 月、3 月和5 月降水多，耗水少，产量居中。

表10 播种前0—200 cm 土壤平均含水量Table 10 Average soil water content (%) of 0-200 cm soil before sowing

表11 收获期0—200 cm 土壤平均含水量Table 11 Average soil water content (%) of 0-200 cm soil after harvest

2.4.2 翻耕时间处理的播前和收获期土壤含水量 休闲期降水分布与土壤含水量相关性分析表明（表5、表6），7 月降水量主要影响播前120—200 cm 土壤含水量，8 月降水量影响80—160 cm 土壤含水量，9 月降水量影响0—60 cm 土壤含水量；4 月降水主要影响收获期80—200 cm土壤含水量，5月降水影响0—60 cm土壤含水量。

由图7 可知，10 个试验年度收获期各层土壤平均含水量（MP1、MP2和MP3）低于对应层播前土壤含水量（SP1、SP2和SP3）。2016 年度播前翻耕处理0—200 cm 土壤含水量差异较小，且80—160 cm 土壤含水量低于收获期，这与休闲期属枯水型（降水量141.9 mm）有关。播前0—20 和60—200 cm 土壤平均含水量P2＞P3＞P1，20—60 cm 为P2＞P1＞P3，收获期0—20 cm 土壤平均含水量P1＞P2＞P3，20—40 cm 为P2＞P1＞P3，40 cm 以下则为P3＞P2＞P1，生育期耗水量为P1＞P2＞P3。

图7 试验年度不同翻耕时间处理播种前和收获期0—200 cm 土壤含水量Fig. 7 Soil water content of 0-200 cm before sowing and maturity period under different ploughing times during test years

3 讨论

3.1 休闲期翻耕和降水对旱地小麦产量的影响

降水量及其分布影响播前土壤蓄水量、小麦生长发育和根系等是旱地小麦产量年度波动大的主要影响因素[10]。孙敏等认为，休闲期降水多的丰水年，可提高播前0—300 cm 土壤蓄水量，使深层土壤蓄水量和生育期耗水量增加，产量三因素和产量均提高[16-19]。本研究表明，10 个试验年度休闲期3 个翻耕时间处理旱地小麦平均产量2 400.0—6 298.0 kg·hm-2，年度产量变异系数29.8%，丰水年分别较平水年和枯水年增产81.24%和35.12%；年度降水变异系数16.8%，休闲期降水量和生育期降水分布通过影响成穗数和穗粒数而影响产量。胡晓黎等[20]通过5 a 滑动平均法和皮尔逊相关系数法进行分析，发现小麦产量与4 月降水量达极显著正相关，4 月降水量在45—65 mm 有利于高产。本研究相关性分析表明，7 月、3—4 月和休闲期、年度降水量与翻耕时间产量和年度产量平均值呈较高正相关。7 月降水多，有利于增加下层（100—200 cm）和0—200 cm 土壤蓄水而高产，生育期降水量对产量的影响小于休闲期和年度降水量，这与张丽华等[21]研究结果基本一致；3—4 月降水多，因成穗数和穗粒数增加而高产，尤其是4 月降水更有利于增产。孙敏等[12]认为，7 月中旬翻耕与6 月中旬翻耕相比，可提高播前土壤蓄水量，促进氮素吸收运转，提高成穗数和穗粒数而增产。赵杰等[22]研究表明，休闲期深翻较免耕可增加土壤蓄水效率和生育期氮素积累，使产量增加。本研究表明，休闲期翻耕时间与降水分布互作对旱地小麦产量影响较大，7—8 月降水多，8 月10 日翻耕产量高，9 月降水多，8 月20 日或8 月30 日翻耕产量高，这与前人研究结果[9]基本一致。

3.2 休闲期翻耕和降水对旱地麦田水分蓄耗特性的影响

休闲期土壤蓄水量影响旱地小麦生长发育和产量[23-25]。旱地麦田播前土壤水分恢复深度与休闲期降水量相关，山西南部休闲期降水195.7 mm 主要补充0—40 cm 土壤蓄水，降水357—400 mm 可补充0—120 cm 土壤蓄水[26-28]。本研究表明，降水量及其分布和翻耕时间共同影响播前和收获期土壤蓄水量和生育期耗水量。休闲期降水对播前上层土壤蓄水量影响小于下层土壤。休闲期丰水型播前上下层土壤蓄水量相近或略低，平水型和枯水型下层低于上层。8—9 月降水多有利于上层土壤多蓄水，7 月降水多可有效补充下层土壤蓄水。生育期降水对收获期上层土壤蓄水量影响大，尤其是5 月；休闲期蓄水量对收获期下层土壤蓄水量影响大，这与SUN 等[16-17]研究结果相一致。旱地麦田休闲期耕作方式、耕作时间、降水量及其分布影响播前土壤蓄水量、生育期耗水量和产量[10-12,18,26]。陈梦楠等[6]认为，休闲期耕作可提高播前0—300 cm土壤蓄水量和蓄水效率，使成穗数和产量提高，以深松效果最好。裴雪霞等[11]研究表明，8 月中下旬深翻较7 月深翻播前0—200 cm 土壤蓄水量高12.12—18.45 mm。党建友等[10]也认为，休闲期适时深翻可提高旱地小麦播前0—200 cm 土壤蓄水量、籽粒产量和氮素利用效率。本研究表明，10 个试验年度翻耕时间处理播前和收获期上层土壤平均蓄水量8月20日翻耕最高，8 月30 日最低，收获期下层和0—200 cm 土壤平均蓄水量8 月30 日翻耕最多，8 月10 日最低；生育期耗水量8 月10 日和20 日翻耕相近，高于8 月30日翻耕。生育期耗水量表现为丰水型＞平水型＞枯水型，3—4 月和7 月降水多生育期耗水多，其中3 月达极显著。这与孙敏等[12]研究结果丰水年播前0—300 cm 土壤蓄水量较高，其中深层土壤蓄水量和生育期耗水量增加而导致增产较为一致。因此，旱地麦田小麦生育期降水少且分布不均，其产量高低与休闲期耕作时间、蓄水量和降水分布紧密相关。

3.3 旱地小麦产量、水分蓄耗和水分利用率相关性分析

雨养旱地小麦生长所需水分全来自降水，降水量及其分布影响土壤蓄水量、小麦生长发育和产量[2]。张丽华等[21]研究表明，生育期总降水量和阶段降水量与产量无明显相关关系，总降水量对千粒重的影响高于成穗数和穗粒数，同时产量及其构成也受降雨分布影响。本研究表明，对产量的影响年度降水量＞休闲期＞生育期，生育期3 月降水使成穗数和穗粒数增加而增产，4 月降水穗粒数增加而增产。产量与成穗数和穗粒数呈显著正相关，与千粒重相关性较小，这与张丽华等[21]研究结果基本一致。刘朋召等[29]认为，休闲期降水量与播前土壤蓄水量呈线性相关，降水和生长发育对0—120 cm 土壤含水量影响较大，160—200 cm 土壤含水量则相对稳定。本研究表明，休闲期降水量与播前0—200 cm 土壤蓄水量呈极显著正相关，其中7月和8—9月降水量分别对下层和上层土壤蓄水量影响大，但未达显著正相关；5 月和年度降水量对收获期上层和下层土壤蓄水量影响大，也未达显著正相关。3 月、7 月、休闲期和年度降水量与生育期耗水量相关性高，其中3 月和年度降水量达极显著和显著正相关。水分利用率在丰水年最高，主要受降水分布影响，这与产量和水分利用率显著正相关有关。因此，旱地麦田休闲期耕作方式、耕作时间、降水量及其分布影响播前土壤蓄水量、生育期耗水量、水分利用率和产量。

4 结论

旱地小麦产量主要受年度降水量（年型）影响，同时休闲期降水量及其分布通过影响播前0—200 cm土壤蓄水量，以及生育期3—4 月降水量共同影响成穗数和穗粒数而影响产量。水分利用率与旱地小麦产量间达显著正相关。山西南部旱地麦田伏期7—8 月降水多时，8 月10 日翻耕，降水少时则推迟10—20 d 翻耕，可增加土壤蓄水量而实现旱地小麦高产、稳产。