休闲期深松蓄水适期播种对旱地小麦产量的影响

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本站小编 Free考研考试/2021-12-26

雷妙妙, 孙敏, 高志强, 王培如, 任爱霞, 薛玲珠, 杨珍平. 休闲期深松蓄水适期播种对旱地小麦产量的影响[J]. , 2017, 50(15): 2904-2915 https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2017.15.005
LEI MiaoMiao, SUN Min, GAO ZhiQiang, WANG PeiRu, REN AiXia, XUE LingZhu, YANG ZhenPing. Effects of Subsoiling During the Fallow Period and Timely Sowing on Water Storage and Wheat Yield of Dryland[J]. Scientia Acricultura Sinica, 2017, 50(15): 2904-2915 https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2017.15.005

0 引言

【研究意义】黄土高原旱作麦区年均降雨量为400—500 mm,而60%—70%的降雨量发生于小麦休闲期（7—9月）,降雨与小麦生长需要错位^[1-2],严重制约小麦生产。【前人研究进展】深松改变土壤结构,从而影响土壤库容,影响小麦对深层土壤水分的吸收利用能力,从而影响产量^[3-5]。秦红灵等^[6]研究表明,深松较免耕有利于提高0—100 cm土层土壤蓄水量,提高产量、水分利用效率分别达18%、10%。王育红等^[7]对豫西丘陵旱坡地长期定位试验研究表明,深松较传统耕作平均增产703.6 kg·hm^-2,提高产量19%,提高水分利用效率17%。可见,旱地麦田采用深松可有较好的蓄水增产效果。而旱地麦田在蓄水的前提下,保水措施也非常必要,地膜覆盖作为旱地小麦保水增产的主要技术被广泛研究。侯慧芝等^[8]研究表明,旱地小麦采用地膜覆盖较不覆盖,提高播种期土壤蓄水量27 mm,提高穗数、穗粒数和千粒重,产量提高36%—44%,水分利用效率提高8%—42%。但也有研究表明,干旱年份采用地膜覆盖播种可能会造成穗数不足,减少产量^[9]。为解决这一问题,前人探索调节播期来削弱地膜覆盖播种引起的问题。王夏等^[10]研究表明,适期早播有利于小麦安全越冬,形成较多分蘖数,促进植株干物质的积累,提高产量。裴雪霞等^[11]、张向前等^[12]研究表明,适期播种能够较好地协调小麦的个体特征和群体质量,优化产量结构,实现高产。党建友等^[13]、丁锐钦等^[14]研究表明,旱作条件下,适期晚播可以避免冬前分蘖多、群体旺长造成的生育期耗水量多,有利于提高自然降水的籽粒产量生产率。【本研究切入点】旱地小麦多为等雨抢墒播种,降雨决定播期,播期直接影响小麦的产量构成。前人围绕旱地小麦深松蓄水增产和适期播期对产量形成影响的研究较多,但有关休闲期耕作蓄水提高底墒的前提下如何调节播期形成冬前壮苗、构建合理群体、提高水分利用效率的研究较少。【拟解决的关键问题】本文在休闲期深松蓄水为适期播种创造条件的前提下,研究播期对土壤水分、产量和水分利用效率的影响,旨在探索黄土高原旱地小麦最适播期,以期为实现小麦高产优质栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本试验于2012—2014年度在山西农业大学旱地小麦试验基地闻喜县邱家岭村（35°20′N,111°17′E）进行,试验田为丘陵旱地,无灌溉条件,7—9月为休闲期。两试验年度于6月10日测定20 cm土层土壤肥力,其中有机质11.88 g·kg^-1、10.88 g·kg^-1,碱解氮38.62 mg·kg^-1、39.32 mg·kg^-1,速效磷14.61 mg·kg^-1、16.62 mg·kg^-1。
图1为试验地降水情况。试验地近5年的年均降水量为487.6 mm,且60%降水集中于休闲期（7—9月）。2012—2013年度全年降水量为355.7 mm,降水较少,较年均降雨量低27%,其中休闲期降水量为188.4 mm,占全年降水量的53%;2013—2014年度全年降水量为489.7 mm,略高于年均降水量,其中休闲期降水量为288.2 mm,占全年降水量的59%。

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图1闻喜试验基地降水量
-->Fig. 1Precipitation at the experimental site in Wenxi
-->

1.2 试验设计

供试品种为“运旱20410”（由闻喜县农委提供）。采用二因素裂区设计,以休闲期耕作为主区,设深松（深度为30—40 cm,SS）、对照（当地传统耕作：遇雨浅旋、整地等待播种,CK）2个水平;以播期为副区,设9月20日（早播,T₁）、10月1日（适期播种,T₂）、10月10日（晚播,T₃）3个水平,共6个处理,3次重复,小区面积150 m²（50 m×3 m）。前茬小麦收获时留高茬（20—30 cm）,两试验年度分别于7月15日、7月15日深松,8月25日、8月20日浅旋耕、平整土地,播前均施纯氮、P₂O₅和K₂O各150 kg·hm^-2,膜际条播,行距30 cm,播量90 kg·hm^-2,基本苗225×10⁴株/hm²。于小麦开花后10—15 d揭生育期覆盖的地膜,适时收获。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 冬前积温的测定记录Watchdog测定的10—12月实时温度,计算冬前≥0℃积温,采用积温指标法^[15]进行分析。
1.3.2 土壤水分的测定于前茬小麦收获后,在地块内挖一个3 m深的剖面坑,将剖面削齐铲平,分层取土,每20 cm为一土层,采用环刀法测定土壤容重^[16]。分别于前茬小麦收获后30 d、播种期、越冬期、拔节期、孕穗期、开花期、成熟期,用土钻取0—300 cm土层的土样,分层取土,每20 cm为一土层,于105℃烘干至恒重,计算土壤含水量和土壤蓄水量^[17]。
1.3.3 植株干物质量的测定于越冬期、拔节期、孕穗期、开花期、成熟期取样20株,样品置于烘箱中105℃杀青30 min后75℃烘干至恒重,称量并记录植株干物质量。
1.3.4 成熟期考种及产量测定成熟期调查单位面积穗数、每穗平均粒数及千粒重,每小区取50株测定生物产量,收割16 m²计算经济产量。

1.4 计算方法

1.4.1 土壤水分计算方法 SWS_i= W_i×D_i×H_i× 10/100,式中,SWS_i为第i土层壤蓄水量,mm;W_i为第i土层土壤质量含水量,%;D_i为第i土层土壤容重,g·cm^-3;H_i为第i土层厚度,cm,10为换算系数。
ET=(S₁-S₂)+P,式中ET为小麦生育期耗水量,mm;S₁为成熟期土壤蓄水量,mm;S₂为播种期土壤蓄水量,mm;P为生育期降水量,mm。
WUE=Y/ET,式中WUE为水分利用效率,kg·hm^-2·mm^-1;Y为籽粒产量,kg·hm^-2。
1.4.2 蓄水增产效果计算方法 △Y/△W^[18]=(Y₁-Y₂)/ (W₁-W₂),式中△Y/△W为单位蓄水量下的增产量,kg·hm^-2·mm^-1;Y₁、Y₂分别为休闲期深松、对照下的产量,kg·hm^-2;W₁、W₂分别为休闲期深松、对照下的播种期土壤蓄水量,mm。

1.5 统计方法

采用Microsoft Excel 2003软件处理数据和作图,用SAS 9.0软件进行统计分析,用LSD法检验差异显著性,显著性水平设定为α=0.05。由于两年度试验结果趋势基本一致,部分图表只以2013—2014年的数据进行分析。

2 结果

2.1 休闲期深松和播期对土壤水分的影响

2.1.1 对休闲期土壤蓄水量的影响休闲期深松较对照播种期土壤蓄水量显著提高,两试验年度分别提高59—71 mm、34—52 mm。随播期推迟,播种期土壤蓄水量降低,但休闲期深松条件下适期播种与晚播两处理间差异不显著（图2）。可见,休闲期深松有利于蓄积休闲期降雨,提高底墒,且降水较少的年份（2012—2013年度）效果更好。
2.1.2 对各生育时期土壤蓄水量的影响休闲期深松较对照各生育时期土壤蓄水量显著提高,其中越冬期24—37 mm、拔节期29—35 mm、孕穗期23—25 mm、开花期20—22 mm、成熟期13—22 mm（表1）。休闲期深松条件下,越冬至孕穗期土壤蓄水量均以适期播种处理最高,且2012—2013年度拔节期和孕穗期与其他处理差异显著,2013—2014年度越冬至孕穗期与其他处理差异显著;而小麦生长后期需水增加,开花后土壤蓄水量则以适期播种处理最低。此外,2012—2013年度开花前土壤蓄水量以晚播处理最低,且与其他处理差异显著;2013—2014以早播处理最低,且与其他处理差异显著。对照条件下,2012—2013年度越冬至孕穗期土壤蓄水量以早播处理最高,越冬期与适期播种处理差异不显著,拔节至孕穗期土壤蓄水量早播处理与其他处理差异显著;2013—2014年度越冬至孕穗期土壤蓄水量以适期播种处理最高,且与其他处理差异显著。可见,休闲期深松可有效提高各生育时期土壤水分,两试验年度均以适期播种处理更有利于保持土壤水分,对照条件下,降水少的年份（2012—2013年度）提早播种效果较好。

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图2休闲期深松和播期对休闲初期和播种期土壤蓄水量的影响
-->Fig. 2Effect of subsoiling during the fallow period and sowing date on soil water storage at initial stage during the fallow period and sowing stage
-->

Table 1
表1
表1休闲期深松和播期对各生育时期0—300 cm土壤蓄水量的影响
Table 1Effect of subsoiling during fallow period and sowing date on soil water storage at the depth of 0-300 cm at different growth stages (mm)

年份 Year	耕作 Tillage	播期 Sowing date	越冬期 Wintering stage	拔节期 Jointing stage	孕穗期 Booting stage	开花期 Anthesis stage	成熟期 Maturity stage
2012—2013	CK	T₁	420.02c	357.98c	345.58c	280.20d	290.11f
		T₂	416.50c	347.47d	339.79d	292.59c	297.21e
		T₃	392.11d	338.15e	313.97e	298.60c	307.64d
	SS	T₁	436.96a	373.44b	352.24b	310.74ab	320.02b
		T₂	439.95a	396.73a	375.74a	306.67b	313.64c
		T₃	422.91b	360.91c	341.72cd	314.75a	328.15a
2013—2014	CK	T₁	480.03f	418.26e	397.00f	346.81b	320.89c
		T₂	511.17d	438.08d	418.90c	322.89d	306.88e
		T₃	497.62e	433.02f	402.81e	329.26c	311.75d
	SS	T₁	521.88c	446.00c	412.00d	366.71a	330.89a
		T₂	546.43a	484.73a	453.77a	347.88b	321.49c
		T₃	531.14b	462.60b	437.45b	351.01b	326.78b

Different small letters in the same column indicate significant difference at 0.05 level. The same as below表中同列不同小写字母表示在0.05水平上差异显著。下同

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2.2 休闲期深松和播期对群体和产量的影响

2.2.1 对群体动态变化的影响休闲期深松较对照群体分蘖数显著增加（表2）。越早播种,冬前积温越高。越冬期群体分蘖数以适期播种处理最高,但与早播处理差异不显著。拔节后群体分蘖数均以适期播种处理最高,休闲期深松条件下适期播种处理与其他处理差异显著,对照条件下拔节期、成熟期与其他处理差异显著。可见,冬前积温随播期推迟而降低,早播与适期播种处理均有利于形成较多冬前群体分蘖,但适期播种处理更有利于有效穗数的形成。
2.2.2 对各生育时期植株干物质量的影响休闲期深松较对照各生育时期植株干物质量均显著提高（表3）。无论休闲期深松与否,越冬至孕穗期植株干物质量均以适期播种处理最高,且越冬期与早播处理差异不显著,拔节至孕穗期与其他处理差异显著,而开花至成熟期以晚播处理最高,但与适期播种处理差异不显著。可见,休闲期深松有利于各生育时期植株干物质的积累,早播与适期播种处理有利于形成冬前壮苗,但适期播种与晚播处理更有利于生育后期干物质量积累。
Table 2
表2
表2休闲期深松和播期对各生育时期群体动态变化的影响
Table 2Effect of subsoiling during fallow period and sowing date on changes of group tillers at different growth stages (2013-2014)

耕作 Tillage	播期 Sowing date	冬前积温 Accumulated temperature before wintering (℃)	越冬期 Wintering stage (×10⁴·hm^-2)	拔节期 Jointing stage (×10⁴·hm^-2)	孕穗期 Booting stage (×10⁴·hm^-2)	成熟期 Maturity stage (×10⁴·hm^-2)
CK	T₁	928.80	917.42c	950.29c	534.85d	409.00e
	T₂	721.30	947.11bc	1091.08b	578.39bc	456.75c
	T₃	549.30	807.35d	856.98d	563.90c	436.00d
SS	T₁	928.80	1031.39ab	1063.75b	566.50c	472.00b
	T₂	721.30	1116.25a	1228.50a	630.00a	494.25a
	T₃	549.30	925.75bc	976.50c	588.50b	481.00b

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Table 3
表3
表3休闲期深松和播期对各生育时期植株干物质量的影响
Table 3Effect of subsoiling during fallow period and sowing date on plant dry weight at different growth stages (2013-2014) (kg·hm^-2)

耕作 Tillage	播期 Sowing date	越冬期 Wintering stage	拔节期 Jointing stage	孕穗期 Booting stage	开花期 Anthesis Stage	成熟期 Maturity stage
CK	T₁	1942.92bc	2690.94de	5492.42e	8108.15c	9920.92c
	T₂	2030.39b	3348.40b	6430.28b	8609.83b	10959.66b
	T₃	1661.79d	2584.50e	5814.23d	8804.45b	11102.12b
SS	T₁	2153.50a	2914.63c	6027.00d	8731.75b	11055.03b
	T₂	2248.38a	3665.38a	7365.00a	9982.25a	12496.80a
	T₃	1867.00c	2829.00cd	6545.75c	10160.50a	12507.80a

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2.2.3 对产量及水分利用效率的影响休闲期深松较对照产量及其构成因素、水分利用效率均显著提高（表4）,2012—2013年度提高穗数8%—18%、穗粒数5%—10%、千粒重6%—7%、产量19%—36%、水分利用效率6%—21%,2013—2014年度提高穗数8%—15%、穗粒数5%—8%、千粒重5%—6%、产量17%—22%、水分利用效率10%—12%。休闲期深松条件下,2012—2013年度,适期播种处理比其他处理提高穗数7%—13%、穗粒数4%—6%、产量13%—16%、水分利用效率9%—17%,且穗数、产量、水分利用效率差异显著;2013—2014年度,适期播种处理比其他处理提高穗数3%—5%、穗粒数5%—9%、产量5%—10%、水分利用效率2%—10%,且差异均显著。对照条件下,2012—2013年度早播处理比其他处理提高穗数3%—13%、穗粒数1%—4%、产量1%—15%,水分利用效率以适期播种处理最高,但早播与适期播种处理差异不显著;2013—2014年度,适期播种比其他处理提高穗数5%—12%、穗粒数3%—6%、产量9%—11%、水分利用效率2%—9%,且差异均显著。由于随播期推迟,生育中心向后推移,干物质量积累增加,无论休闲期深松与否,千粒重随播期推迟而增加,晚播与适期播种处理差异不显著。可见,休闲期深松主要通过提高穗数来提高产量,最终提高水分利用效率,且适期播种处理增产效果更显著,且降水少的年份（2012—2013年度）更有利于吸收深层土壤水分,增产效果更好。
Table 4
表4
表4休闲期深松和播期对产量及水分利用效率的影响
Table 4Effect of subsoiling during fallow period and sowing date on yield and water use efficiency

年份 Year	耕作 Tillage	播期 Sowing date	穗数 Number of spike (×10⁴·hm^-2)	穗粒数 Grains per spike	千粒重 1000-grain weight (g)	产量 Yield (kg·hm^-2)	水分利用效率 Water use efficiency (kg·hm^-2·mm^-1)
2012—2013	CK	T₁	333.25cd	27.92bc	34.79d	2816.26c	8.36de
		T₂	325.00d	27.58bc	35.83cd	2781.72c	8.59d
		T₃	295.00e	26.85c	36.87bc	2455.50d	8.24e
	SS	T₁	358.25b	29.27ab	37.27bc	3353.44b	8.88c
		T₂	384.50a	30.45a	38.33ab	3796.70a	10.37a
		T₃	340.25c	28.70abc	39.21a	3283.21b	9.51b
2013—2014	CK	T₁	409.00e	29.60d	37.28d	4180.03e	10.31e
		T₂	456.75c	31.33bc	37.97cd	4656.85d	11.20c
		T₃	436.00d	30.53cd	38.41c	4263.70e	11.03d
	SS	T₁	472.00b	31.20bc	39.46b	4940.65c	11.35c
		T₂	494.25a	33.93a	40.37ab	5453.05a	12.53a
		T₃	481.00b	32.27b	40.52a	5184.30b	12.23b

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2.3 各生育时期土壤蓄水量与干物质和产量的相关性

2.3.1 与成熟期干物质量的相关性 3个播期休闲期深松处理越冬期和拔节期0—300 cm,孕穗期20—80 cm、100—120 cm、140—300 cm各土层土壤蓄水量与成熟期干物质量呈显著或极显著相关关系（表5）。其中越冬期0—120 cm、180—240 cm、260—300 cm,拔节期0—180 cm、200—300 cm,孕穗期200—300 cm土层相关性极显著。开花期220—300 cm和成熟期220—280 cm土层土壤蓄水量与成熟期干物质量无显著性关系。可见,成熟期干物质量与开花前各土层土壤水分相关性较开花后显著,且与开花前深层土壤水分相关性极显著。
2.3.2 与产量构成因素的相关性 3个播期休闲期
深松处理越冬期和拔节期0—300 cm、孕穗期40— 300 cm各土层土壤蓄水量与穗数呈显著或极显著相关关系（表6）。其中越冬期20—300 cm、拔节期0—300 cm、孕穗期60—100 cm和200—280 cm土层相关性极显著。拔节期0—300 cm、孕穗期0—300 cm各土层土壤蓄水量与穗粒数呈显著或极显著相关关系,开花期160—300 cm土层土壤蓄水量与穗粒数无显著性关系。开花期220—240 cm土层土壤蓄水量与千粒重呈显著相关关系,开花期160—300 cm土层土壤蓄水量与千粒重无显著性关系。可见,开花前各生育时期土壤水分与穗数、穗粒数相关性显著,尤其是深层土壤水分。
2.3.3 与产量的相关性 3个播期休闲期深松处理越冬期0—300 cm、拔节期0—300 cm、孕穗期0—20 cm和40—300 cm、开花期220—240 cm、成熟期240—260 cm各土层土壤蓄水量与产量呈显著或极显著相关关系（表7）,其中越冬期20—300 cm,拔节期0—300 cm,孕穗期60—100 cm、120—160 cm、200—220 cm、260—280 cm土层相关性极显著。可见,底墒充足为增产提供有利条件,开花前各生育时期土壤水分与产量相关显著,尤其是深层土壤水分。
Table 5
表5
表5各生育时期0—300 cm各土层土壤蓄水量与成熟期干物质量的相关系数
Table 5Correlation coefficients between soil water storage of different soil layers at the depth of 0—300 cm at different growth stages and plant dry weight at maturity (2013-2014)

土层深度 Soil depth (cm)	越冬期 Wintering stage	拔节期 Jointing stage	孕穗期 Booting stage	开花期 Anthesis stage	成熟期 Maturity stage
0—20	0.8768**	0.9328**	0.5883	-0.1616	0.0623
20—40	0.9396**	0.9411**	0.8401*	-0.1558	-0.3608
40—60	0.9391**	0.8952**	0.8619*	0.1627	0.2824
60—80	0.8771**	0.8850**	0.7578*	0.1029	-0.0772
80—100	0.9261**	0.9275**	0.7159	-0.0123	-0.0739
100—120	0.9273**	0.8970**	0.7706*	-0.1726	0.3306
120—140	0.8498*	0.9127**	0.7530	-0.1988	0.3246
140—160	0.8462*	0.9054**	0.8467*	0.0088	0.3596
160—180	0.8680*	0.8988**	0.7963*	0.4623	-0.2041
180—200	0.9492**	0.8429*	0.6982	0.3021	-0.1381
200—220	0.9545**	0.9153**	0.9180**	0.2881	-0.0549
220—240	0.9293**	0.9465**	0.8760**	0.6569	0.5232
240—260	0.8334*	0.9112**	0.9031**	0.3595	0.5379
260—280	0.8900**	0.8787**	0.8912**	0.4081	0.3970
280—300	0.9002**	0.9012**	0.8820**	0.5379	0.2618

*, significant at P<0.05; **, significant at P<0.01*在P<0.05 水平显著;**在P<0.01 水平显著

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Table 6
表6
表6关键生育时期0—300 cm各土层土壤蓄水量与产量构成因素的相关系数
Table 6Correlation coefficients between soil water storage of different soil layers at the depth of 0—300 cm at critical growth stages and yield component factors (2013-2014)

土层深度 Soil depth (cm)	穗数 Number of spike			穗粒数 Grains per spike			千粒重 1000-grain weight
土层深度 Soil depth (cm)	越冬期 Wintering stage	拔节期 Jointing stage	孕穗期 Booting stage	拔节期 Jointing stage	孕穗期 Booting stage	开花期 Anthesis stage	开花期 Anthesis stage
0—20	0.8707*	0.9707**	0.6662	0.9660**	0.8169*	-0.2283	0.1774
20—40	0.9897**	0.9577**	0.6527	0.9421**	0.8321*	-0.1826	0.1742
40—60	0.9593**	0.9596**	0.7836*	0.9299**	0.9600**	0.1182	0.4646
60—80	0.9880**	0.9371**	0.9022**	0.9918**	0.9240**	-0.0785	0.4101
80—100	0.9538**	0.9714**	0.9284**	0.9539**	0.8773**	-0.0827	0.3213
100—120	0.9917**	0.9705**	0.7652*	0.9339**	0.9463**	-0.2933	0.1385
120—140	0.9590**	0.9642**	0.7931*	0.9743**	0.9048**	-0.2027	0.1414
140—160	0.9568**	0.9857**	0.8140*	0.9694**	0.9698**	0.1055	0.3231
160—180	0.9879**	0.9696**	0.7586*	0.9839**	0.9422**	0.5427	0.6784
180—200	0.9865**	0.9417**	0.7830*	0.9432**	0.9246**	0.4555	0.4869
200—220	0.9766**	0.9508**	0.8915**	0.9867**	0.9873**	0.3009	0.5796
220—240	0.9845**	0.9783**	0.8785**	0.9792**	0.9362**	0.6814	0.8369*
240—260	0.9829**	0.9733**	0.8766**	0.9772**	0.9774**	0.4096	0.6061
260—280	0.9615**	0.9132**	0.8909**	0.9830**	0.9812**	0.3419	0.6670
280—300	0.9811**	0.9048**	0.8671*	0.9824**	0.9603**	0.4466	0.7526

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Table 7
表7
表7各生育时期0—300 cm各土层土壤蓄水量与产量的相关系数
Table 7Correlation coefficients between soil water storage of different soil layers at the depth of 0-300 cm at different growth stages and yield (2013-2014)

土层深度 Soil depth (cm)	越冬期 Wintering stage	拔节期 Jointing stage	孕穗期 Booting stage	开花期 Anthesis stage	成熟期 Maturity stage
0—20	0.8360*	0.9934**	0.7866*	0.0493	0.2043
20—40	0.9471**	0.9706**	0.6270	0.0804	-0.1651
40—60	0.9595**	0.9951**	0.8314*	0.3479	0.3909
60—80	0.9803**	0.9640**	0.9358**	0.1880	-0.2529
80—100	0.9041**	0.9960**	0.9282**	0.1884	-0.0791
100—120	0.9741**	0.9993**	0.8332*	-0.0237	0.4372
120—140	0.9825**	0.9914**	0.9000**	0.0905	0.4444
140—160	0.9734**	0.9793**	0.8849**	0.3294	0.4757
160—180	0.9547**	0.9733**	0.8470*	0.6207	0.0528
180—200	0.9509**	0.8875**	0.8410*	0.6686	0.1515
200—220	0.9744**	0.9751**	0.9389**	0.5398	0.1956
220—240	0.9925**	0.9701**	0.8603*	0.7951*	0.7313
240—260	0.9773**	0.9814**	0.8588**	0.6532	0.7562*
260—280	0.9519**	0.9543**	0.9209**	0.5942	0.6755
280—300	0.9848**	0.8902**	0.8411*	0.7126	0.5338

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2.4 休闲期深松适期播种对蓄水增产的影响

休闲期深松较对照可实现蓄水、增产（表8）,2012—2013年度每增加1 mm播种期土壤水分,可增产8—17 kg·hm^-2;2013—2014年度每增加1 mm播种期土壤水分,可增产18—23 kg·hm^-2。两试验年度蓄水增产量均以适期播种处理最高,且与其他处理差异显著。可见,休闲期深松能充分利用降水,对旱地小麦产量的提高有较大的贡献,且适期播种处理蓄水增产效果较好。
Table 8
表8
表8休闲期深松和播期土壤蓄水量对产量的贡献
Table 8The contribution of soil water storage of subsoiling during fallow period and sowing dates on yield

年份 Year	耕作 Tillage	播期 Sowing date	播种期土壤蓄水量 Soil water storage at sowing stage (mm)	产量 Yield (kg·hm^-2)	△W (mm)	△Y (kg·hm^-2)	△Y/△W （kg·hm^-2·mm^-1）
2012—2013	CK	T₁	495.75c	2816.26c	—	—	—
		T₂	457.80c	2781.72c	—	—	—
		T₃	438.35d	2455.50d	—	—	—
	SS	T₁	530.28a	3353.44b	67.53	537.18	7.62c
		T₂	512.32b	3796.70a	57.02	1014.99	17.36a
		T₃	506.26b	3283.21b	67.91	827.71	12.19b
2013—2014	CK	T₁	538.71c	4180.03e	—	—	—
		T₂	521.17c	4656.85d	—	—	—
		T₃	496.87d	4263.70e	—	—	—
	SS	T₁	564.52a	4940.65c	35.87	760.63	19.09b
		T₂	555.28b	5453.05a	34.61	796.20	23.40a
		T₃	549.25b	5184.30b	52.38	920.60	17.58b

△W: The difference of soil water storage between subsoiling during fallow period and traditional farming at sowing stage; △Y: The difference of yield between subsoiling during fallow period and traditional farming; △Y/△W: Yield increase per mm water storage△W: 休闲期深松较对照播种期土壤蓄水量之差; △Y: 休闲期深松较对照产量之差; △Y/△W: 休闲期深松较对照每增加1 mm播种期土壤蓄水量的增产量。

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3 讨论

3.1 休闲期深松的蓄水增产效应

SU等^[19]研究表明,小麦休闲期（7—9月）采用传统翻耕,土壤水分蒸发加大,对播前底墒造成不利的影响。侯贤清等^[20]研究表明,休闲期深松较传统翻耕有效蓄雨保墒,改善苗期土壤水分状况,保证冬小麦的安全越冬。王晓彬等^[21]研究表明,深松较传统耕作播前0—180 cm土壤蓄水量增加9—24 mm,休闲蓄水效率提高32%。廖允成等^[22]研究表明,休闲期深松可最大限度将休闲期降雨蓄积到深层土壤中,提高0—200 cm土壤水分,休闲期土壤蓄水效率达55%以上。本研究分析3 m内土壤水分变化,结果表明,两试验年度休闲期深松较对照分别提高播前土壤蓄水量59—71 mm、34—52 mm。此外,休闲期深松有效提高各生育时期3 m土壤水分,其中越冬期提高24—37 mm、拔节期提高29—35 mm、孕穗期提高23—25 mm、开花期提高20—22 mm、成熟期提高13—22 mm。可见,休闲期深松不仅为适期播种奠定基础,而且实现伏雨春夏用。
褚鹏飞等^[23]研究表明,深松有利于促进小麦对水分的高效利用,进而获得较高的籽粒产量和水分利用效率。黄明等^[24]研究表明,休闲期深松较传统耕作提高花后干物质量积累量5%、干物质运转率14%,提高穗数0.34%,提高穗粒数7%、千粒重4%、籽粒产量9%,主要通过穗粒数和千粒重的增加实现增产。熊淑萍等^[25]研究表明,深松较传统耕作提高穗数5%、穗粒数4%、千粒重1%、产量12%。毛红玲等^[26]研究表明,休闲期深松较免耕提高产量6%—9%、水分利用效率13%—14%。本研究表明,休闲期深松后,群体分蘖显著增加,有利于形成较多穗数,构建合理群体,促进植株干物质量的积累。2012—2013年度（降雨量为355.7 mm）提高穗数8%—18%、穗粒数5%—10%、千粒重6%—7%、产量19%—36%、水分利用效率6%—21%;2013—2014年度（降雨量为489.7 mm）提高穗数8%—15%、穗粒数5%—8%、千粒重5%—6%、产量17%—22%、水分利用效率10%—12%。本研究表明休闲期深松主要是提高穗数实现增产,且休闲期深松对小麦生育后期土壤水分也有较大影响,从而穗粒数和千粒重也有一定幅度的提高,且干旱年型效果更明显,这可能是因为干旱年型采用休闲期深松蓄水技术更能促进对深层土壤水分的吸收利用。

3.2 播期对产量形成的影响

王夏等^[10]研究表明,早播小麦冬前分蘖多,利于形成冬前壮苗,但遇到寒冬或倒春寒容易发生冻害,降低产量;晚播由于冬前积温较低,不利于光能利用,群体小,有效穗数减少,降低产量;10月6日—10月20日播种有利于有效穗数的增加,提高分蘖成穗率。刘萍等^[27]研究表明,10月7日播种,生育后期分蘖数最多,9月27日播种生育前期分蘖数较多,但群体通风性差,增加了营养消耗,无效分蘖数增多,穗数降低,产量减少。本研究表明,冬前积温随播期推迟而降低,早播和适期播种均有利于培育冬前壮苗,2013—2014年度（降雨量为489.7 mm）,早播生育前期水肥消耗较大,生育中后期分蘖数减少,无论休闲期深松与否,穗数均以适期播种（10月1日）最高;2012—2013年度（降雨量为355.7 mm）,休闲期采用深松蓄水技术,穗数以适期播种（10月1日）最高,休闲期未采用深松蓄水技术,土壤墒情较差,适时早播（9月20日）穗数最高。这可能是由于休闲期深松后,适期播种（10月1日）有利于蓄保土壤水分,保证旱地小麦的生长需水,利于有效穗数的形成,而休闲期未采用深松蓄水技术,干旱年型需抢墒播种,培育冬前壮苗,增加穗数。
张敏等^[28]研究表明,10月10日播种有利于提高春季分蘖对小麦完熟群体的贡献,维持较高的籽粒产量。SUN等^[29]研究表明,适期播种有利于植株干物质量的积累,提高冬小麦的籽粒产量。李东升等^[30]研究表明,随播期推迟,花后干物质量、千粒重降低。丁锐钦等^[14]研究表明,随播期推迟,千粒重先升高后降低,9月30日播种千粒重最高。本研究表明,花后植株干物质量、千粒重均以晚播（10月10日）最高,但产量较适期播种（10月1日）低,与前人研究结果不一致,可能是由于随播期推迟生育向后推迟,生长中心向后转移,植株干物质量的积累增加,晚播（10月10日）开花至成熟期植株干物质量的积累较多,千粒重提高,但由于晚播（10月10日）有效穗数较适期播种（10月1日）少,产量较低。休闲期深松蓄水后可以实现适期播种,提高产量。

3.3 休闲期深松和播期的增产效应

刘庚山等^[31]研究表明,播前底墒充足有利于根系对土壤水分的吸收,接纳蓄积更多的自然降水,能弥补水分不足而形成较多产量。孟晓瑜^[32]等通过渭北旱塬5年定位试验研究表明,播前底墒水为470—544 mm,播前土壤水分每增加1 mm可增产10.6—11.4 kg·hm^-2。本研究表明,2012—2013年度播种期土壤水分为438—530 mm,2013—2014年度播种期土壤水分为497—565 mm,休闲期深松较对照播种期土壤水分每增加1 mm,两试验年度分别增产8—17 kg·hm^-2、18—23 kg·hm^-2,且两试验年度蓄水增产量均以适期播种处理最高,且与其他处理差异显著。可见,休闲期深松能充分利用降水,对旱地小麦产量的提高有较大贡献,且适期播种（10月1日）蓄水增产效果更好。
此外,本研究还表明,3个播期休闲期深松处理,成熟期干物质量、穗数、穗粒数、产量与开花前各土层土壤水分相关性显著,尤其深层土壤水分。

4 结论

旱地麦田休闲期深松有利于蓄保休闲期降水,提高底墒;3个播期休闲期深松处理,穗数、穗粒数、成熟期植株干物质量、产量与开花前各土层土壤蓄水量相关性较开花后显著,且与开花前深层土壤水分相关性极显著。休闲期深松蓄水条件下,早播和适期播种处理均有利于形成冬前壮苗,适期播种和晚播处理均有利于有效穗数的提高和生育后期干物质量积累,但以适期播种处理获得最高的穗数、产量和水分利用效率。休闲期深松配套10月1日播种,播种期土壤水分每增加1 mm,两试验年度可分别增产17 kg·hm^-2、23 kg·hm^-2。
The authors have declared that no competing interests exist.