种植方式和灌溉对冬小麦产量和水分利用效率的影响

试验于2014-2015冬小麦生长季节在山东农业大学农学实验站(36°09′N,117°09′E)进行。供试品种为济麦22号,密度为200×104 ha-1。试验采用完全随机区组设计,设置3种种植方式和3种灌溉处理。3种种植方式为:30 cm等行距平作(U),“20+40”cm沟播(F),20 cm双双行(DD)。3种灌溉处理为:拔节期和抽穗期分别灌水100 mm,生育期内总灌水量为200 mm(I1);拔节期一次性灌水100 mm(I2);拔节期和抽穗期分别灌水50 mm,生育期内总灌水量100 mm(I3)。试验均为3次重复。本试验通过调整冬小麦的种植方式和灌溉构建不同的农田小生境,测定作物群体变化、农田小气候、土壤水信号和叶片水信号等,分析不同小生境下土壤水分特征和冬小麦水信号、冬小麦生长与农田小气候的关系,明确作物水信号对不同种植方式和灌溉的响应特点,探讨种植方式和灌溉的最佳组合,为节水农业提供一定的理论依据与技术支持。1冬小麦农田小生境变化在小麦的主要生育时期,与U和F比较,DD种植方式能够降低小麦的空气温度,提高相对湿度。空气温度日变化呈现“Λ”型的变化趋势,相对湿度日变化与空气温度日变化趋势相反。三种灌溉处理,I1灌溉处理的空气温度最低,相对湿度最高;与I2相比,I3能够降低空气温度,提高相对湿度。相对湿度和空气温度呈极显著负相关,土壤温度和空气温度呈现极显著正相关(P<0.01),土壤温度和空气温度变化相一致,但存在明显的滞后效应,随着土层的加深,滞后效应更加明显。三种灌溉处理的土壤温度的排列顺序为I1I2>I3;在GS49和GS71,排列顺序为I1>I3>I2。DD种植方式显著提高了不同层次的土壤含水量,并显著提高了土壤贮水量和土壤水势(P<0.05)。土壤含水量和土壤贮水量、土壤水势呈极显著正相关(P<0.01);I1显著提高土壤贮水量和土壤水势(P<0.05),I2和I3之间没有显著性的差异(P>0.05),I3比I2提高了生育后期的土壤水势。DD种植方式和I3处理能够降低不同阶段蒸散量,提高水分利用效率。DD种植方式的总蒸散量显著低于F和U(P<0.05),三种灌溉处理总蒸散量为I3I2>I3,茎、穗和总干物质量均表现为I1>I3>I2,I1显著提高了各个器官的干物质量和总干物质量,I3较I2提高了茎、穗和总干物质量。5冬小麦产量和水分利用效率变化种植方式和灌溉及其互作能够显著影响冬小麦的产量和水分利用效率(P<0.05)。DD显著提高了冬小麦的产量、水分利用效率和收获指数;I1、I2、I3灌溉处理下的产量均值分别为804、726、755 g m-2,I1的产量显著高于I3(P<0.05),I3显著高于I2(P<0.05);I3的水分利用效率显著高于I2和I1(P<0.05);I3的收获指数高于I2。DD种植方式能够提高冬小麦的穗数、穗粒数和千粒重,穗数提高的幅度最大,I3和I2相比,小麦的穗数和千粒重有显著的增加(P<0.05)。DD种植方式能够提高冬小麦的株高和穗长。I1灌溉处理能够提高冬小麦的株高、穗长、小穗数,降低不孕小穗数,表明较高的灌溉量有利于改善产量构成相关指标;相对于I2处理,I3能够显著提高冬小麦的株高,显著降低不孕小穗数(P<0.05),能提高穗长和小穗数。产量和穗长、穗数、穗粒数呈极显著正相关(P<0.01),和株高、有效小穗数、千粒重呈显著正相关(P<0.05),和不孕小穗数呈极显著负相关(P<0.01)。