灌溉方式对麦田土壤理化特性及小麦产量、品质的影响

来源 :山西农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiooalpkla
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研究不同灌溉方式对麦田土壤理化特性及小麦产量、品质的影响,以期为土壤地力保育与可持续利用、小麦水肥一体化精准高效灌水施肥技术的推广应用提供理论依据。大田定位试验开始于2016年,设在山西农业大学小麦研究所韩村实验基地(36°8′46″N,111°34′32″E),种植制度为小麦-玉米一年两熟制,供试土壤为石灰性褐土、品种为“良星99”。设连续微喷灌(SF),连续滴灌(DF),连续漫灌(FI),第1、2、5年漫灌与第3、4年微喷灌轮换(RI)4个试验处理。定位5年后,测定了土壤理化特性及小麦群体结构、生理特性、产量与品质、水肥利用效率等指标。主要结果如下:(1)对土壤基础理化性状的影响。在0-40 cm土层,SF和DF处理较FI、RI处理显著降低了土壤p H值,提高了土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量,尤其在开花期、收获期提高土壤速效养分含量的效果更为显著。在0-50 cm土层,FI处理的土壤容重和孔隙度较SF、DF和RI处理均表现最差,尤其在0-20 cm土层劣势更为显著,但SF和DF处理总体上均表现优于RI处理。在0-100 cm土层,SF和DF处理较其他2个处理显著提高了土壤含水量,尤其在拔节期60-100 cm土层显著提高了3.12%-8.66%,在开花期、收获期0-100cm土层分别显著提高了13.79%-56.30%、26.62%-106.75%。(2)对土壤团聚体理化性质的影响。机械稳定性团聚体在0-10 cm土层SF、DF和RI处理均以0.5-1 mm为优势粒径(FI为<0.25 mm),在10-20 cm土层DF、FI和RI处理均以>5 mm为优势粒径(SF为0.5-1 mm),在20-50 cm土层各灌溉处理的优势粒径则均为>5 mm;而水稳性团聚体在0-50 cm土层4种灌溉处理均以<0.25 mm为优势粒径,但FI处理的重量百分比最高。SF和DF处理在0-50 cm土层有效提高了WR0.25、降低了D,且MWD、GMD总体上高于FI和RI处理,并在30-50 cm土层显著降低了PAD,而FI、RI处理的这些稳定性指标受土层深度影响较大。与其他2个处理相比,SF、DF处理在0-50 cm土层有利于土壤水稳性大团聚体(>0.25 mm)固碳和提高其有效磷、速效钾含量,尤其在提高0-30 cm土层有效磷含量和30-50 cm土层速效钾含量上优势更为显著。相关性分析表明,土层、WR0.25、MWD、GMD、PAD、D、水稳性大团聚体养分含量(有机碳、有效磷、速效钾)之间的相关性均达到显著或极显著水平。(3)对小麦群体结构及生理特性的影响。SF和DF处理较FI、RI处理显著提高了冬小麦基本苗、拔节期茎蘖数和成熟期成穗数。在花后0-35天,4种灌溉处理的上三叶叶绿素SPAD值均以FI处理最低;而在花后25-35天,SF和DF处理亦显著高于RI处理。从拔节期到成熟期,SF和DF处理的植株干物质积累量和NPK养分含量均显著高于FI、RI处理,其中干物质积累量显著提高了4.96%-14.47%,从开花期到成熟期籽粒NPK含量分别显著提高了5.54%-18.01%、14.56%-65.60%、12.41%-44.88%。在灌浆期,SF和DF处理显著提高了籽粒重量,尤其在花后15-35天显著高于FI和RI处理5.04%-16.95%,且有效提高了Wmax、Vmax、Vmean和D等籽粒灌浆特征参数。(4)对小麦产量、品质及水肥利用效率的影响。相较于FI、RI处理,SF和DF处理显著提高了穗粒数、穗粒重、千粒重等产量构成因素,以及显著提高了籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、拉伸值、硬度指数和降低了籽粒容重等品质构成因素,进而实现增产2.51%-9.15%和改善籽粒及面粉品质,最终显著提高了水分利用效率42.36%-53.20%、水分偏生产力92.21%-104.66%、氮肥偏生产力28.14%-36.44%、氮素产投比42.42%-66.39%。综上所述,微喷灌、滴灌显著改善了土壤理化性状和团聚体理化性质,优化了冬小麦群体结构、生理特性及籽粒灌浆进程,进而协同提高了籽粒产量、品质及其构成,最终提高了水肥利用效率。因此,微喷灌、滴灌水肥一体化是山西晋南地区小麦栽培的最佳灌水施肥方式,具有节水省肥、高产高效、优质生态的节本增效优势,应值得推广应用。
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