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不同覆膜方式对西北旱地麦田土壤水热特征和产量形成的影响

吴兵  高玉红  李映  牛俊义  崔红艳  刘宏胜  南炳江  
【摘要】:【研究背景】小麦是我国西北旱区的主要粮食作物,由于该区光照充足、蒸发强,自然降水稀少、季节分配不均,自然降水和小麦生长的需水分布不吻合,水资源供需矛盾十分突出,春季低温干旱和伏旱高温等因素造成了小麦产量低而不稳。因此,发展以高效利用有限降水为核心的旱地农业技术是保证半干旱地区农业可持续发展,实现粮食供给安全的重要手段。地膜覆盖作为西北旱作农业的主要技术,其保墒和增温效应通常被认为是旱作区地膜覆盖显著增产的关键原因。近年来,集合地膜颜色种类和栽培模式等对麦田土壤水热情况如何变化的报道较少。【材料与方法】为了改善西北旱区土壤水热条件,提高降水利用效率,以春小麦"甘春25号"为试材,研究了西北旱作条件下白膜平铺覆土穴播(T1)、黑膜平铺覆土穴播(T2)、白膜垄沟覆土穴播(T3)、黑膜垄沟覆土穴播(T4)、白膜平铺无土穴播(T5)、黑膜平铺无土穴播(T6)和露地穴播(CK)对麦田土壤水热效应和籽粒产量及水分利用效率的影响,以期为实现春小麦高产高效种植提供理论依据。【结果与分析】地膜覆盖处理具有明显的增温和降温的双重均衡效应。与CK相比,在春小麦苗期和分蘖期,覆膜处理下0-25cm土层的土壤平均温度增加了0.73℃和0.88℃,而在扬花期和灌浆期降低了0.38℃和0.75℃。从整个生育期看,不同覆膜处理在0-25cm土壤温度的变异系数(18.24%~19.75%)低于CK(21.48%),可见地膜覆盖有利于减轻土壤温度的波动。不同处理下小麦全生育期0-25cm土层地温随土层的加深而逐渐降低,在25cm处的平均地温低于5cm处5.51℃。相比CK而言,T3处理在春小麦全生育期5cm和10cm处的增温效应比较明显,增幅分别为0.72℃和0.60℃。抽穗至灌浆期阶段是春小麦的主要耗水阶段,耗水量和耗水比例均最大,平均分别为126.83mm和47.37%,T3处理在此阶段的耗水量的最高,显著高于CK处理21.33%。地膜覆盖可显著提高春小麦的籽粒产量和水分利用效率,增幅分别为9.64%~21.92%和6.39%~20.09%。T3处理的籽粒产量最高,高达3915.40kg·hm~(-2),但与T1、T4处理之间未达到显著差异水平;而T4处理的水分利用效率最高,T1处理次之,T5处理最低,分别比CK显著增加了20.09%、15.36%和6.39%。【结论】综合考虑旱地小麦不同覆膜处理各生育期土壤温度变化、耗水特性和水分利用效率及产量变化,黑膜垄沟覆土穴播(T4)是较适宜在西北旱区条件下推广的春小麦种植模式。

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