论文部分内容阅读
为探究垄沟集雨种植结合补灌模式对冬小麦-夏玉米二熟农田土壤水分、作物群体构建和生长发育及作物产量的影响,并进一步明确其增产增效机制,将集雨补灌种植模式应用于作物周年生产,针对关中地区冬小麦-夏玉米作物周年的生产特点,以期为垄沟集雨种植在半湿润区的发展及麦-玉周年生产体系种植模式的改良和提供理论依据和实践基础。以西农979、郑单958为试验材料,设单因素试验:传统平作（CK）、垄沟配置为40 cm:40 cm(R-F40)、40 cm:60 cm(R-F60)、40 cm:80 cm(R-F80)4个处理,探讨冬小麦-夏玉米周年生产条件下不同垄沟配置方式对农田土壤水分及作物产量的影响,主要研究结果如下:1. 集雨补灌种植与传统裸地平作种植相比可明显改善农田土壤水分条件。从冬小麦播种到夏玉米收获,作物周年各生育时期0～200 cm土层的土壤贮水量均呈R-F40处理>R-F60处理>R-F80处理>CK排列,其中R-F40、R-F60处理在冬小麦（拔节期与灌浆期）、夏玉米（吐丝期）需水较多的时期差异显著。此外,在整个周年复种体系中垄沟集雨R-F40、R-F60处理的土壤贮水量始终显著高于CK。2. 集雨补灌种植可改善作物的群体结构,提高冬小麦和夏玉米LAI及SPAD值,有效延缓功能叶衰老,延长功能叶的功能,所有处理中R-F60处理的LAI和SPAD值最高。垄沟集雨种植并不总是增加冬小麦干物质积累量,随着种植面积的减少,各集雨处理成熟期的干物质积累量较CK相比减少了4.26%～16.76%,其中仅R-F80处理较CK差异没有达到显著水平,仅减少4.26%;在夏玉米达到生理成熟时,各集雨处理单位面积内干物质积累总量与CK相比增加了6.66%～18.48%,其中仅R-F80处理与CK相比,差异没有达到显著。其中R-F60处理作物周年单位面积内干物质积累量在所有处理中最大,为37.96 t·hm-2,较CK增加了5.32%。3. 与CK相比,集雨补灌种植能够使冬小麦和夏玉米的单穗粒数增加,增幅分别为0.65%～11.96%和6.06%～9.63%,显著提高其千粒质量及百粒质量0.63%～3.44%和5.21%～5.61%。垄沟集雨种植中各处理小麦籽粒产量随种植沟宽度增加呈上升趋势,其中R-F60、R-F80处理较CK仅减产1.75%、1.67%;但在玉米季,垄沟集雨各处理产量显著提高,且随着种植沟变宽呈先增后降趋势。周年来讲集雨补灌种植可以提高冬小麦-夏玉米周年作物产量1.40%～7.98%,使作物周年净收入较单季小麦和单季玉米相比,分别平均增加12848～15728元和4687～7987元,其中R-F60处理的净收入在所有处理中最高,较CK处理相比增收1648 yuan·hm-2。4. 与小麦籽粒产量趋势一致,小麦季R-F60和R-F80处理的水分利用效率（WUE）较CK处理显著提高8.07%和9.66%;各集雨补灌R-F40、R-F60和R-F80处理的灌溉水利用效率（IUE）显著提高,并随种植沟宽度增加增幅减小,分别为72.13%、63.79%和47.48%。在玉米季,集雨补灌种植显著提高WUE,且随着种植沟变宽呈先增后降趋势,且在R-F60处理中达到最大。在冬小麦夏玉米周年种植体系中,集雨补灌种植显著提高了WUE、IUE。其中以垄沟配置为40 cm:60 cm(R-F60)处理增幅最大,分别较CK处理增加12.76%、79.97%。综上,垄沟集雨种植技术是调控作物高效节水的可行途径,周年集雨补灌种植体系可高效利用土地、灌溉资源;降低农田土壤水分无效蒸发,高效利用自然降水、灌溉水,提高农田水分利用效率。其中R-F60处理节约灌溉水40%,复种周年作物产量、WUE及IUE分别较CK提高7.98%、12.76%和79.97%,综合考虑周年作物产量及农田水分利用效率,R-F60处理是优化该地区冬小麦-夏玉米两熟制种植体系稳产高效节水的理想集雨栽培模式。