农艺措施对黄土区雨养旱地冬小麦水分利用效率的影响

摘要

供需不平衡导致的水资源短缺已成为当今世界最紧迫的问题之一。在雨养农业区，旱地水资源显得更为宝贵，水分亏缺成为限制作物产量及水分利用效率的关键因素。黄土高原是中国小麦的主要产区，该地区用于农业生产中的水分主要来源于天然降水，但降雨量低且季节分布极不均匀，其中7-9月的降水占全年降水量的60%，而小麦生长季的降雨量只占到全年降雨量的40%。此外，在雨养旱区，其蒸发量远大于降水量。由于作物生长季节降水太少，提高当地降水的利用效率或找到合适的农艺措施是提高作物产量、改善作物品质的重要措施。因此，本试验旨在探究推荐施肥与覆盖（秸秆和地膜覆盖）对旱地土壤水分和温度，冬小麦产量及水分利用效率的影响。 本研究数据基于农业部西北植物营养与农业环境研究重点实验室于2007年9月至2010年7月在黄土高原塬面和梯田进行的为期三年的田间试验，通过对其试验数据的分析，系统地探究了不同农艺措施对雨养旱地冬小麦产量及其水分利用效率的影响。试验区主要轮作制度为冬小麦-夏休闲，土壤类型为黑垆土，土壤质地为粘壤土。试验共设置七个处理包括CK（不施肥且不覆盖）、NP（推荐施肥）、NP+PF（推荐施肥配合垄上覆膜）、NP+S（推荐施肥配合麦草覆盖）、NP+PF+S（推荐施肥配合垄上覆膜沟内覆草）、N1P1（农民习惯施肥）和NP+M（推荐施肥配合有机肥），每个处理重复七次，其中在塬面重复2次，梯田重复5次，采用完全随机区组设计。 结果表明，三年试验（2007-2009）的降水量比潜在蒸发量分别低280%，374%和298%。在2007年，在塬面，推荐施肥配合垄上覆膜沟内覆草处理（NP+PF+S）和推荐施肥配合垄上覆膜处理（NP+PF）的土壤蓄水量分别比CK高10%和13%，而在梯田中，推荐施肥配合垄上覆膜沟内覆草处理（NP+PF+S）的土壤蓄水量比CK高7.5%。结果表明，塬面的推荐施肥配合垄上覆膜处理（NP+PF）和梯田的推荐施肥配合垄上覆膜沟内覆草处理（NP+PF+S）更有利于土壤蓄水。推荐施肥配合垄上覆膜处理（NP+PF）和梯田的推荐施肥配合垄上覆膜沟内覆草处理（NP+PF+S）提高了籽粒产量，但农民习惯施肥处理（N1P1），推荐施肥处理（NP）和推荐施肥配合有机肥处理（NP+M）对其无影响。通过推荐施肥配合麦草覆盖处理（NP+S）可获得两种田地土壤的最低温度(1月底至2月中旬，-1℃~-1.5℃)。推荐施肥配合垄上覆膜处理（NP+PF）和梯田的推荐施肥配合垄上覆膜沟内覆草处理（NP+PF+S）提高了土壤温度，土壤水分和粮食产量。无论采用何种处理方法，梯田的土壤储水量、水分利用效率和粮食产量均低于塬面田。 因此，推荐施肥加地膜覆盖的技术适合于雨养农业。如果农民采用这种方法进行种植，他们将会获得很好的收成和经济效益。