耕作方式和土壤水分对小麦产量和水分利用特性的影响及其生理基础

为确定高产麦田的适宜耕作方式和土壤水分,于2007～2008年小麦生长季在山东兖州小孟镇史王村大田,选用中筋小麦品种济麦22,研究了耕作方式和土壤水分对小麦产量和水分利用特性的影响。试验为裂区设计,主区为耕作方式,副区为灌水处理。主区设置5种耕作方式:铧式犁耕翻(传统耕翻),旋耕,深松+旋耕,半旋耕施肥播种一体机播种(免耕),深松+半旋耕施肥播种一体机播种(深松+免耕);副区设置5个灌溉处理,土壤水分含量为0～140 cm土层土壤相对含水量平均值:W0:冬前期(75%)+拔节期(65%)+开花期(65%),W1:冬前期(75%)+拔节期(75%)+开花期(65%),W2:冬前期(75%)+拔节期(75%)+开花期(75%),W3:冬前期(85%)+拔节期(65%)+开花期(65%),W4:冬前期(85%)+拔节期(75%)+开花期(65%)。结果如下: 1不同耕作方式下土壤水分对小麦产量和水分利用特性的影响 1.1传统耕翻、旋耕和深松+旋耕条件下土壤水分对小麦产量和水分利用特性的影响 1.1.1土壤水分对耗水特性的影响 传统耕翻、旋耕和深松+旋耕条件下,W2处理灌水量占总耗水量的比例最高,土壤贮水消耗量占总耗水量的比例最低;开花至成熟期的耗水量和耗水模系数最高。W1处理较W2处理,灌水量占总耗水量的比例降低,土壤贮水消耗量占总耗水量的比例提高,开花至成熟期耗水量和耗水模系数降低。 1.1.2土壤水分对干物质分配、籽粒产量和水分利用效率的影响 传统耕翻和旋耕条件下,W1处理开花前营养器官中干物质向籽粒的再分配量最高,籽粒产量和水分利用效率较高;在W1处理基础上,提高开花期土壤相对含水量的W2处理,开花后干物质积累量和籽粒中来自开花后积累干物质的比例提高,籽粒产量最高,水分利用效率与W1处理无显著差异,但显著高于W0处理。 深松+旋耕条件下,W1处理较W2处理,开花前营养器官中干物质向籽粒的再分配量和再分配率提高,籽粒产量和水分利用效率无显著差异,但显著高于W0处理。 1.2免耕和深松+免耕条件下土壤水分对小麦产量和水分利用特性的影响 1.2.1土壤水分对耗水特性的影响 免耕条件下,W2和W4处理灌水量占总耗水量的比例最高,土壤贮水消耗量占总耗水量的比例最低;在W2处理基础上,降低开花期土壤相对含水量的W1处理,灌水量减小,土壤贮水消耗量增大,且0～60 cm各土层土壤贮水消耗量显著增大。 深松+免耕条件下,W2处理灌水量占总耗水量的比例最高,土壤贮水消耗量占总耗水量的比例最低,且0～100 cm各土层土壤贮水消耗量最低;开花至成熟期的耗水量和耗水模系数最高。W4处理灌水量和土壤贮水消耗量均较高,总耗水量最高,较W1、W2和W3处理,20～100 cm各土层土壤贮水消耗量增大,100～140 cm各土层土壤贮水消耗量减小。 1.2.2土壤水分对干物质分配、产量和水分利用效率的影响 免耕和深松+免耕条件下,W1处理开花前营养器官中干物质向籽粒的再分配量和再分配率最高,籽粒产量和水分利用效率较高;在W1处理基础上,提高开花期土壤相对含水量的W2处理,开花后干物质积累量提高,籽粒产量和水分利用效率最高;而W3和W4处理,开花前营养器官中干物质向籽粒的再分配率和水分利用效率均较低。 综上所述,传统耕翻、旋耕、免耕和深松+免耕条件下,W2处理灌水量占总耗水量的比例最高,土壤贮水消耗量占总耗水量的比例最低;开花至成熟期的耗水量和耗水模系数最高,开花后干物质积累量和籽粒中来自开花后积累干物质的比例最高,籽粒产量最高,水分利用效率较高。 深松+旋耕条件下,W1处理的土壤贮水消耗量占总耗水量的比例高于W2处理,灌水量和开花至成熟期的耗水量低于W2处理;开花前营养器官中干物质向籽粒的再分配量和再分配率最高,籽粒产量和水分利用效率与W2处理无显著差异,但显著高于W0处理。 2不同土壤水分条件下耕作方式对小麦产量和水分利用特性的影响 2.1耕作方式对耗水特性的影响 W0处理条件下,免耕和深松+免耕的降水量占总耗水量比例最高,土壤贮水消耗量占总耗水量比例最低,且20～60 cm和80～140 cm各土层土壤贮水消耗量显著低于旋耕、深松+旋耕和传统耕翻;拔节至开花期的耗水量和耗水模系数最高;而传统耕翻的土壤贮水消耗量占总耗水量比例和总耗水量均较高,且20～100 cm各土层土壤贮水消耗量最高;开花至成熟期的耗水量和耗水模系数最高。 W1和W2处理条件下,免耕的降水量占总耗水量比例最高,灌水量和土壤贮水消耗量占总耗水量比例均较低,总耗水量最低,且20～60 cm和100～140 cm各土层土壤贮水消耗量显著低于旋耕、深松+旋耕和传统耕翻;深松+免耕与免耕相比较,灌水量占总耗水量的比例增大,土壤贮水消耗量占总耗水量比例无显著差异,拔节至开花期的耗水量和耗水模系数提高。 2.2耕作方式对干物质分配和籽粒产量的影响 W0和W1处理条件下,深松+免耕开花前营养器官中干物质向籽粒的再分配量最高,开花前营养器官中干物质向籽粒的再分配率与免耕无显著差异,但显著高于旋耕、深松+旋耕和传统耕翻;深松+旋耕开花后干物质积累量和籽粒中来自开花后积累干物质的比例最高。 W2处理条件下,深松+免耕开花前营养器官中干物质向籽粒的再分配量和再分配率最高,开花后干物质积累量与深松+旋耕无显著差异,但显著高于免耕、旋耕和传统耕翻。 2.3耕作方式对籽粒蛋白质品质的影响 W0处理条件下,深松+免耕的籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和面团稳定时间均最高,籽粒蛋白质品质最优,免耕次之,旋耕、深松+旋耕和传统耕翻较低。 W1和W2处理条件下,免耕和深松+免耕的籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和面团稳定时间最高,籽粒蛋白质品质最优。 综上所述,深松+免耕的灌水量占总耗水量的比例最高,土壤贮水消耗量占总耗水量的比例较低;拔节至开花期的耗水量和耗水模系数最高;开花前营养器官中干物质向籽粒的再分配量和再分配率最高;籽粒产量和水分利用效率与深松+旋耕无显著差异,但显著高于免耕、旋耕和传统耕翻,且籽粒蛋白品质最优。