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覆盖栽培是西北旱作区主要抗旱栽培技术,以往有关覆盖栽培的研究更加注重其保墒效果,而对覆盖在栽培下水温互作关系不够重视,本研究在突出覆盖保墒作用的同时,考虑以温调水、降温抑蒸,在此基础上设计出玉米整秆带状覆盖技术。2012-2014年在西北半干旱雨养条件下,以旱地冬小麦为对象,研究了玉米整秆带状覆盖(T1)、小麦碎秆均匀覆盖(T2)、地膜覆盖(T3)和无覆盖露地种植(CK)4个处理的土壤水分、土壤温度、产量及产量结构因素等重要农艺指标的差异及差异机制,得出主要结论如下:1.覆膜(T3)和秸秆覆盖(T1、T2)都较CK显著增产,其中T1较CK增产37.1%~51.8%,T1和T3产量相近。覆盖增产的原因主要是提高单位面积穗数20.0%以上,同时千粒重和穗粒数也有一定增加,其中T1可实现单位面积穗数、千粒重及穗粒数的协同增长。覆盖显著提高群体茎蘖数、成穗数、群体干物质积累、单株干重、单株粒重,同时提高花后干物质积累量和相对生长速率,促进成熟期干物质向籽粒的分配。以T1花后干物质积累量和相对生长速率最高,且T1最利于成熟期干物质向籽粒分配。2.与CK相比,秸秆覆盖和覆膜均具有增温和降温的双重效应,增温主要表现在拔节前,降温只要表现在拔节后;增温效应覆膜大于秸秆覆盖,以T3增温最效应明显,较CK高0.86~0.94℃;降温效应则秸秆覆盖大于覆膜,以T1降温效应最明显,较CK低1.8~2.7℃。此外,覆盖通过调节土壤热量传导性能,可平抑各生育期土壤温度的剧烈波动,以T1土壤温度波动最小。3.T1在各时期、各土层含水量普遍高于CK,全生育期0~200 cm含水量提高34.8~49.6 mm;T2和T3可改善抽穗前0~200 cm土壤墒情,但抽穗后0~200 cm土壤墒情逐渐不如CK。T1和T3全生育期耗水量分别较CK增加13.0~51.2 mm和19.2~63.0 mm。同时,覆盖能提高拔节至成熟阶段的耗水量,促进对深层土壤水分的利用,最终提高成熟期的生物量和产量。虽然生育期耗水增加,但水分利用效率也提高,T1、T2和T3水分利用效率分别较CK提高25.2%~31.9%、19.4%~25.7%和27.2%~33.6%。产量与生育期耗水量显著正相关(r=0.954*~0.975*)。覆盖的高产建立在高耗水基础上,但覆盖能够促进休闲期土壤水分的补充与恢复,覆盖茬0~200 cm土壤水分在秋播前能恢复到露地水平,以T1播前底墒最充足。4.覆盖能改善植株水分状况,以T1植株含水量最高。植株水分与土壤含水量呈显著正相关,且受90 cm以下土壤水分影响最明显,而与土壤温度呈显著负相关。从出苗至成熟,T2和T3较CK土壤呼吸平均速率分别高56.9%和217.3%,CO2排放量分别增加69.5%和248.3%;而T1与CK差异不显著。土壤温度和水分对土壤呼吸速率的解释分别为50.2%~77.1%和3.2%~36.4%,各处理土壤呼吸对土壤温度较敏感,对土壤水分不敏感。4种处理下土壤呼吸的温度敏感系数Q10值在3.24~6.04之间,大小依次为CK>T1>T2>T3。可见,西北旱作区不同覆盖方式下冬麦田土壤呼吸主要受耕层土壤温度的控制,玉米整秆带状覆盖能抑制土壤呼吸,利于农业可持续发展。5.覆膜和秸秆覆盖均是提高旱地冬小麦水分利用效率的有效途径。T1和T3可显著提高拔节期至成熟期WUEET?B,而T2能显著提高开花后WUEET?B。全生育期WUEET?B,T1、T2和T3分别较CK提高25.4%~33.5%、20.2%~28.9%和34.3%~51.9%。覆盖的WUEET?Y也显著高于CK,以T3最高,T1与T3无显著差异。WUEET?Y与开花期至成熟期WUEET?B呈极显著正相关。播种至返青期,开花期至成熟期以及全生育期WUEET?B与对应的耗水量均呈显著负相关。全生育期WUEET?B和产量WUEET?Y均与0~20 cm土壤含水量呈显著正相关,而与0~25 cm土壤温度相关不显著。总体来看,玉米整秆带状覆盖首先是保持播种~拔节期0~25 cm土壤平均温度并增大拔节期前土壤温度梯度,显著改善拔节期前0~200 cm土壤水分条件,保证幼苗建成和安全越冬,为增产打下群体基础;在冬小麦生育中后期,玉米整秆带状覆盖显著降温效应可减少土壤水分无效蒸发,为小麦生长创造较适宜的水温环境,花后群体干物质积累量和相对生长速率明显较高,尤其是灌浆期,促进生育后期光合产物向籽粒转移,促进籽粒灌浆,在对光热水资源更好利用的基础上,单位面积穗数、穗粒数及千粒重均显著增加,最终产量和水分利用效率与覆膜相当。玉米整秆带状覆盖的高产建立在高耗水基础上,但玉米整秆带状覆盖能够促进休闲期土壤水分的补充与恢复,0~200 cm土壤水分在秋播前能恢复到露地水平,且收获时仍显著高于CK。此外,玉米整秆带状覆盖能抑制土壤呼吸,减少农田CO2排放量。因此,玉米整秆带状覆盖是一种高产高效,且利于西北旱作农业可持续发展的种植方式。