补灌和增施有机肥对全膜覆土春小麦土壤水热和产量的影响

【摘要】：合理的水肥措施是小麦高产的基础,旱地雨养农业生产区常年降雨不足、供需错位,作物水分利用效率低,严重制约了小麦产量的提高。施肥尤其是增施有机肥具有显著的调水作用,通过以肥调水、以水促肥,合理协调根系对土壤水分和养分的利用,才能在用有限的水资源条件下显著提高作物产量。为进一步明确补灌和增施有机肥对全膜覆土穴播春小麦的土壤水热和产量的影响,于2015-2016年在位处西北黄土高原半干旱区的甘肃省农科院定西试验站开展大田试验,试验设全膜覆土穴播补充灌溉(PMSI)、常规全膜覆土穴播(PMS)、全膜覆土穴播增施高量有机肥(PMO)三个处理,测定春小麦各生育时期0-300cm土壤含水量、0-25cm土层土壤温度、SPAD、冠层温度、叶面积指数、生物量、产量及产量构成因子,研究补灌和增施有机肥对全膜覆土穴播春小麦耗水量、产量和水分利用效率的影响。这一工作有助于进一步探索半干旱区全膜覆土穴播春小麦对水肥资源的利用机制,可为探索西北半干旱地区节水高产春小麦种植技术提供理论依据。结果如下:1.PMSI处理能显著提高春小麦整个生育期内的耗水量和土壤贮水量,PMO处理能提高春小麦从播种期到扬花期的耗水量,降低土壤贮水量。在拔节期到抽穗期、抽穗期到扬花期、扬花期到灌浆期、灌浆期到成熟期,PMSI处理耗水量较PMS处理分别增加18.2%、22.8%、14.6%、17.2%,达到显著差异;PMO处理耗水量则低于PMS处理,较PMS处理分别降低11.7%、14.9%、8.3%、9.9%。2.在整个生育期内,PMSI和PMO处理各生育期0-25 cm平均地温较PMS处理平均降低0.7℃和0.6℃。PMSI处理能显著降低0 cm、10 cm、15 cm土层温度,分别较PMS降低0.7℃、1.6℃、1.0℃;PMO处理能降低10 cm、20 cm、25 cm土层土壤温度,分别较PMS平均降低0.9℃、1.4℃、1.0℃。PMO处理有助于增加春小麦生育前期0 cm、5 cm、10 cm土壤温度。PMO和PMSI处理能在小麦生育后期缓解土壤温度波动,缓解高温对小麦生殖生长的不利影响。因此,PMSI和PMO处理在小麦生长后期降低土壤温度的效果可减轻高温对小麦根系的伤害。3.PMSI和PMO处理均能增加春小麦叶片叶绿素含量。PMSI处理在拔节期、扬花期、成熟期叶绿素含量分别较PMS处理提高3.6%、3.7%、2.8%,PMO处理只有在扬花期叶绿素含量较PMS增加最明显,增加2.0%。在整个生育期内,PMSI处理叶面积指数显著增加,较PMS处理平均增加15%,PMO处理较PMS处理平均增加4%,其中PMSI和PMO处理能显著提高春小麦在拔节期、灌浆期的叶面积指数,较PMS处理分别增加20.5%、16.9%和7.4%、8.6%。PMSI处理能降低春小麦在全生育期的冠层温度,较PMS处理平均降低0.9℃,在成熟期降温效果最显著,降低1.6℃;PMO处理在2015年冠层温度均高于PMS处理,但二者无显著性差异;在2016年,PMO处理冠层温度低于PMS处理。4.PMSI和PMO处理能增加个生育期内的生物量积累,在整个生育期内,PMSI春小麦生物量较PMS平均提高9.1%,PMO处理较PMS处理平均提高1.8%,PMSI处理生物量随生育期的推进增加显著。PMSI处理能显著提高春小麦穗重和籽粒干重,分别较PMS处理提高15.0%和20.3%;PMO处理则能在平水年显著提高春小麦穗重和籽粒干重,其中2015年降水相对较多,分别提高9.7%和9.2%,在欠水年则效果不明显。5.PMSI和PMO耗水量分别较PMS平均提高21.8%和8.2%,PMSI和PMO产量较PMS处理平均提高13.9%和12.7%,均达到显著差异。2015年降雨量较2016年高67.7 mm,2015年PMSI处理和PMO处理水分利用效率较PMS分别增加17.9%和11.4%;2016年PMSI处理和PMO处理水分利用效率较PMS则分别降低42.4%和8.4%,由此可见,PMSI处理和PMO处理在平水年能显著提高春小麦水分利用效率,但在干旱年份,由于小麦前期水肥条件优化促进耗水,可能加剧后期干旱条件下的胁迫程度,虽然能够提高产量,但使水分利用效率降低。综上所述,PMSI处理和PMO处理能调控春小麦根系对对土壤水分和养分的吸收,增加拔节到成熟期的耗水量,提高叶面积指数和生物量,进而增加穗粒干重以提高产量,因此在干旱雨养农业生产区补灌和增施有机肥有助于进一步提春小麦产量。