覆膜侧播种植模式对小麦产量和水分利用及灌浆速率的影响

黄素芳，阎旭东，徐玉鹏，肖 宇，赵忠祥，刘 震，刘青松，曹平平，薛 文

（沧州市农林科学院，河北沧州 061001）

地膜覆盖是我国旱作区一项重要技术措施，在西北干旱区广泛应用［1，2］。而环渤海低平原区传统冬小麦种植多采用地下水灌溉，关于小麦覆膜技术的相关研究较少［3］。随着地下水压限采政策和轮作休耕政策的相继实施，该区冬小麦生产受到严重冲击［3］。因此，研发小麦旱作技术，最大限度保蓄土壤水分，提高自然降水利用率已成为该区小麦产业可持续发展的重要措施。

覆膜技术因生态和气候特点的差异，覆膜时间、覆膜方式等也不同［4～6］。针对环渤海低平原雨养旱作区的生态和气候特点，笔者等前期研究了膜下穴播、膜侧沟播不同覆膜播种方式对小麦产量及产量构成因素的影响，明确起垄覆膜侧播种植的增产效应显著高于膜下穴播种植［7］；通过不同小麦起垄覆膜侧播种植模式研究，对比了5种不同的膜侧种植方式对小麦群体数量、地上部干物重及产量的影响，增产的主要原因在于提高了小麦分蘖能力，提高了成穗率，保证了合理成穗数，同时促进了干物质积累，增加了穗粒数和千粒质量［8］。

本研究通过进行不同覆膜侧播种植方式对水分利用、灌浆速率及小麦产量的影响研究，旨在初步探明不同覆膜侧播种植模式的增产机理，为该区冬小麦旱作栽培提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验小麦品种为抗旱耐盐碱品种沧麦6005。覆盖地膜为厚0.008 mm的聚乙烯农用地膜。

1.2 试验设计

2016～2017年在沧州市农林科学院前营试验站进行。试验采用随机区组设计，设6个处理，3次重复，小区面积42 m2。覆膜处理均为起垄覆膜膜侧沟内播种，小麦行距均为15 cm。各处理每行的播种量均为23.61 g。于2016年10月29日播种。播种前每公顷施有机肥6000 kg、复合肥300 kg，全生育期不追肥不浇水，各小区其他管理措施均一致。

1.3 调查项目

（1）土壤含水量测定。于小麦播种前、收获后取1 m（0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm）土层土壤样品，用烘干法测定土壤含水量，取5层土壤含水量的平均值为1 m土体土壤平均含水量。

土壤含水量（%）＝（土壤鲜质量-烘干土质量）／烘干土质量×100。

（2）土壤贮水量及水分利用率计算

土壤贮水量W（mm）＝h×ρ×ω×10

式中：h为土层深度；ρ为土壤容重；ω为土壤含水量。

土壤水分变化量SWD（mm）＝γα-γβ

式中：γ为土壤容重；α、β分别为播种前和收获时的土壤含水量。本试验各土层ρ和γ平均值均为1.29 g／cm3。

生育期耗水量ET（mm）＝SWD＋P＋I-D＋Wg-R

式中：SWD为生育期土壤水分变化量；P为≥5 mm有效降水量；I为灌溉量；D为灌溉后土壤水向下层流动量；Wg为深层地下水利用量；R为地表径流。本文中I、D、Wg和R不计。

水分利用效率WUE（kg／hm2·mm）＝Y／ET

式中：Y为籽粒产量（kg／hm2），ET为小麦生育期耗水量。

（3）产量及产量因素测定。每小区取1个样点，面积1.00 m2。小麦成熟期将样点植株取样进行室内考种，分别测定穗数、穗粒数、千粒重。各小区实收计产。

（4）灌浆速率测定。在小麦刚开始抽穗时，选择同一天抽穗、高度整齐、无病虫害发生的植株进行挂牌标记。在开花期，每个处理小区选择200个花期相同、长势一致的主茎穗进行标记。

自2017年5月10日（花后第7天）开始取样，每3 d取样1次，直至成熟。每次每小区取5个穗，剥去全部籽粒测定鲜质量，在105℃烘15 min，杀青后于80℃恒温24 h至恒重，称其干质量，计算灌浆速率。

灌浆速率（g／d·100 grain）＝籽粒干物质增重（g）／灌浆间隔天数（d）

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 22.0软件处理和分析数据，采用LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 产量及产量构成

由表2数据分析显示，F1、F2处理的产量极显著高于CK，F5处理产量高于CK但差异不显著，F3、F4处理的产量均显著低于CK。处理中以F2的小麦产量最高，达到了3468.88 kg／hm2，显著高于其余各处理，比CK增产21.95%，比F1、F3、F4、F5分别增产11.50%、39.52%、27.79%和21.67%。

产量构成因素分析表明（表2），覆膜各处理的穗粒数均极显著高于CK，其中F3处理的穗粒数显著高于F1、F4、F5；试验处理间的千粒重间差异均不显著，但其中以F3处理的千粒重最高，为34.04 g；CK处理的单位面积穗数最高，为515.59万／hm2，显著高于5个覆膜处理，分别比F1、F2、F3、F4、F5增加6.77%、6.04%、22.89%、9.02%和7.96%。覆膜处理中，F3的穗数显著低于其他4个处理，有效穗仅为419.54万／hm2，F1、F2、F4、F5间的穗数无显著性差异。综上结果分析得出：F1、F2处理比CK增产的主要原因在于增加了穗粒数，而造成覆膜处理间产量差异的原因在于穗数和穗粒数的差异。

表2 各处理的小麦产量及产量构成比较Table 2 Effects of various treatments on the yield of winter wheat

2.2 不同处理对土壤水分利用率的影响

由表3结果得出，各处理间的播前1 m土体土壤平均含水量和播前土壤贮水量的基础值较为一致，差异均不显著。收获后覆膜处理1 m土体平均含水量均高于CK，以F3处理最高，为12.57%，显著高于CK和其他各覆膜处理。在覆膜处理中除F4外，F1、F2、F5处理也均显著高于CK。收获后土壤贮水量显示各处理要明显高于CK，以F2处理最高，为171.14 mm。覆膜处理中除F4外，其余4个处理均显著高于CK。贮水变化总量中，CK的变化总量最高，达到192.21 mm，显著高于F1、F2、F3、F5处理，与F4差异不显著。土壤水分利用率以F2处理最高，达到18.95 kg／hm2·mm，显著高于其他覆膜处理和CK；F1和F5处理也显著高于CK，二者间无差异；但F3显著低于CK；F4处理低于CK，但差异不显著。

综上分析得出：覆膜侧播后因集雨保墒效果显著，土壤蒸发损失降低，相比传统种植土体贮水量增加、蒸散量降低，使水分多用于蒸腾性生产。同时由于覆膜侧播后的集雨作用，使耕层土壤含水量增加，改善了小麦根际土壤水分状况，最终提高了水分的利用效率，利于小麦的生长和最终产量的增加。

表3 不同处理的土壤水分利用率比较Table 3 Effects of various treatments on water utilising efficiency

2.3 不同处理对小麦灌浆速率的影响

由表4可知：各处理小麦开花后10 d以前籽粒灌浆速率缓慢，开花后13～22 d籽粒灌浆速率迅速增加，25 d时籽粒灌浆速率又变缓。覆膜后可延长灌浆期，促进冬小麦灌浆。CK和F4处理的灌浆速率于开花后16 d达到最高，分别为2.08、2.16 g／d。覆膜处理均延长了灌浆期，F3处理的灌浆速率高峰出现在花后22 d，达2.27 g／d；F1、F2、F5处理的灌浆速率高峰均出现在花后19 d，相互间无显著差异；花后25 d，各覆膜处理的灌浆速率均显著高于CK，其中F2的灌浆速率最高，达到0.99 g／d，显著高于其他覆膜处理和CK。

3 结论与讨论

影响小麦产量的主要因素为单位面积穗数、穗粒数和千粒重，小麦的最终产量形成是这三个因素协调统一的结果，受气候条件变化、栽培技术措施的影响［9］。杨长刚在西北旱地通过不同覆盖方式对小麦产量因素的影响结果明确，覆盖的增产作用主要体现在单位面积穗数上，其次为穗粒数，千粒重对产量的影响较小［10］。本研究在分析影响小麦产量的三因素中，覆膜侧播增产的主要原因在于穗粒数的增加，这与杨长刚的观点有所不同。

影响小麦穗分化的因素有光照、温度及水分等，而环渤海低平原区因春季光热资源不足、倒春寒、春季升温快及春旱严重的制约，造成传统种植小麦穗分化时间短，穗粒数少，从而制约产量［14］。本研究中小麦覆膜侧播种植模式由于增温［15］、保墒作用，促进小麦穗分化，提高了小麦穗分化的质量，从而增加了穗粒数［14，15］。

水分利用效率反应了小麦生长过程中的水分转化效率，由小麦品种的遗传特性和栽培措施二者共同决定。提高水分利用效率是旱作农业生产的最终目标［16］。分析本研究中覆膜侧播处理增产的主要原因在于小麦覆膜侧播种植模式保水、抑蒸、集雨作用明显，同时能将微小的无效降水（＜0.5 mm）蓄积为有效降水，达到雨水就地富集、利用的目的［8］，从而显著提高了水分利用效率。采用覆膜后在膜侧沟内播种的种植模式，由于覆盖改变了田间土壤水分损失状况，同时改变了作物的耗水结构，使得耗水主要用于蒸腾性生产，充分提高了水分生产效率，减少了水分无效损失［9，16，17］。

覆膜侧播种植减缓旱地小麦早衰，有利于延长旱地小麦花后光合功能期，增加小麦籽粒灌浆速率，延长小麦灌浆期，利于小麦干物质积累。本研究中F4覆膜侧播处理与CK的灌浆速率高峰均在开花后16 d，分析其原因主要在于其覆膜较窄，膜侧效应较小，其他4个覆膜侧播处理延长灌浆期，灌浆高峰出现时间延迟，促进了小麦灌浆。综上，覆膜侧播处理通过调节水分、光热资源，能协调产量三因素间的关系，最终调节产量［11～13］。