全 文 ：第 11卷 第 3期
2 0 0 3年 7月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
VO1．11 NO．3
July， 2003
旱地地膜冬小麦播前底墒对产量效应的研究
王 勇
(甘肃 省 农业 科 学 院旱地 农 业研 究所 兰州 730070)
摘 要 多年 定位试 验 与人工创 造 播前底 墒研 究结果 表 明 ，旱地 地 膜 冬小 麦 产量 与播前 底 墒 有 显著 相 关性 ，随底 墒
的提高 ，地膜 冬 小麦籽 粒平 均增 产 40．8％ ，蒸腾速 率 、光合速 率增 加 ，叶面 积指数 增大 ，提高 夏休 闲期土 壤蓄水 效率 。
关 键词 旱 地 地膜 冬 小麦 底 墒
Effect of soil stored water before sowing on yield of winter wheat mulched with plastic film in dryland．WANG Yong
(Institute of Dryland Agriculture，Gansu Academy of Agricdt~ Science，Lanzhou 730070)，CJEA，2003，11(3)：117～120
Abstract Experiment of different stored water of soil before sowing were conducted in dryland of east Gansu．The results
show that the winter whea t yield has interrelated significantly with the stored water of soil before so wing in 0 —200em soil
layers．W ith the increasing of the sol stored water，the yield of winter wheat increases tO 40．8％ ，the transpiration rate，
photosynthetic rate，lea f area index，and efficiency of stored water in summer fallow raise．
Key words Dryland，Mulching with plastic film ，W inter wheat，The stored water of soil
甘肃省东部陇东半湿润偏旱地区降水年际间变幅大 ，年 内季节分布不均 ，7～9月份降雨 占年降水量的
54．1％。夏闲期降水的多寡决定冬小麦播前底墒的丰歉 ，是影响冬小麦产量的重要因素，而传统农耕措施仅
使夏闲期土壤蓄水效率达 35％左右。目前对采用地膜覆盖使夏休闲期降水集流入渗、减少生育期裸间土壤
无效蒸发后底墒的提高程度及与施肥作用效果如何以及个体与群体变化动态等方面的研究报道尚少见。本
试验在 连续几年定位研 究播前底墒 对冬 小麦 产量 影 响 的基础 上 ，自 1996年秋 播 开 始人 工创造 播 前底 墒 条
件 ，研究 不同播 前土壤贮水 及 肥 力条 件 下 的产 量效 应 、群体 生 理生 态 变化 等 ，为 旱地 周 年 覆膜 穴播 栽 培 技
术 ’ 提供理论依 据。
1 试验材料与方法
试 验 在 位 于 甘 肃 省
镇 原 县 上 肖乡 的 甘 肃 省
农 业 科 学 院 镇 原 旱 农 试
验 基 地 进 行 ，该 区 海 拔
高度 1297m，年 均 气 温
8．3℃，作 物 活跃 生 长期
172d左 右 ，最 冷 月 气 温
一 5．3℃ ，干燥度 1．19，年
均降水量 549．17mm，夏
休闲期降水 占年 降水量
的 1／2以上 ，冬季少雪 ，夏
末秋初 雨 热 同季 ，常 年麦
表 1 不 同年份 底墒 、生 育期 降水 对 冬小 麦产 量 的影 响
Tab．1 The yield of winter wheat mulching with plastic film in different
stored water of soil before-sowing and precipitation
1991——1992
1992——1993
1993——1994
1994——1995
1995——1996
1996——1997
1997——1998
1998——1999
1999——2000
324 1
458 0
397．4
277 1
231 8
365 2
276 6
328 2
332．8
233 5
254．3
338．2
173 0
277．5
193．2
346．2
254．2
183．6
337．9
671．0
583．7
308 1
398．4
503．6
565．6
536．2
408 0
收后夏闲或填闲复种小秋短 日月作物 ，土壤覆盖黑垆土。冬小麦 1991～2000年降水状况见表 1，1996～1997
年属歉水年份，1997 1998年、1998 1999年属平水年份(本文以 1997 1998年代表平水年人工创造播前底墒
分析)。但歉水年份抽穗后降水 占历年同期 (107．7mm)的 10．1％，翌春幼穗分化期土壤水分适宜。平水年
份(1997～1998年)冬小麦拔节期 降水较历年(91．1mm)增加 146．8mm，灌浆期降水约为历年同期的 1／2。
*“九五”国家科技攻关项 目(96—004—04—04)资助
收稿 日期：2002—04—28 改 回日期：2002-06—25
0 0 5 5 0 O 6 O O
％ " ∞
钉 ¨ 加
维普资讯 http://www.cqvip.com
118 中 国 生 态 农 业 学 报 第 11卷
采用 田间小区多年定位方法 ，在同一施肥水平即施纯 N108．66kg／hm 、P O 57．27kg／hm 下，测定播前
贮水 、生育期降雨量与产量的相关数据(1992年 9月～2000年 6月)，试验在未覆盖条件下进行。1996年 7
月～1999年 6月在冬小麦收获后夏休闲期用黑色防老化塑料薄膜将供试小区遮盖，同时在不同底墒处理间
用此膜隔离 lm深 (以防止水 分相互渗透 )，采 用可移动 式塑 料软 管加压 滴灌 ，创 造 0～200cm 土层 平均 重量
含水量的不同人工底墒条件。0～200cm土层土壤平均含水量高底墒为 180～210g／kg(468～546mm)，中底
墒为 130～160g／kg(338～416mm)，低底墒为 100～120g／kg(264～312mm)。同时每个底墒处理设无肥(对
照，CK)、中肥 (工，施 纯 N108．66kg／hm ，P5O 57．27kg／hm )、高肥 (Ⅱ，施纯 N188．61kg／hm ，P O 115．3
kg／hm )和超高肥佃，施纯 N272．43kg／hm ，P 0 172．5kg／hm )4个施肥水平 ，地膜覆盖条件下种植方法见文
献 [2]，以底墒 为主处理 、肥力水平 为副处理 ，裂 区设计 ，3次重复 ，小 区面积 10．5m 。
晴天 10：00～12：00用 L1—1600稳态气孔计测定小麦主茎最上部展开叶片蒸腾速率(s／cm)，重复 5次。
晴天 10：【)0～12：00用 BAU光合测定系统测定各处理群体光合速率 、光合有效辐射等生理生态指标。土壤
水分测定采用烘干称重法 ，在冬小麦主要生育期对不同处理 0～200cm土层 (20cm为 1土层单位)进行土壤
水分动态监测 。
2 结果与分析
2．1 不 同底墒的产量效应
不同年份底墒 、生育期降雨与产量的关系。露地种植冬小麦产量与播前底墒、生产年度降水均有显著相
关性 ，经对 9年资料(见表 1)的拟合得底墒 x (mm)与产量 Y(kg／hm )关系式 ：
Y =5770．8／[1+e(5．248-o．o17x- ] (F = 10．67，R =0．777 ) (1)
生产年度降水 X (mm)与产量 Y(kg／hm )关系式为 ：
Y =5770．8／[1十e(4．874-0．01x ] (F =29．89，R =0．9001一) (2)
表明旱塬地区底墒是提高冬小麦产量的关键 ，生育期降水虽与产量分析相关不显著，但对提高产量有一
定调节作用，这种补偿作用必须基于一定的底墒条件。因此 ，减少夏休闲期降水的无效蒸发损失 ，提高土壤
蓄水效率 ，使冬小麦播前有较高 的底墒条件 ，对稳定提高冬小麦产量有重要意义。冬小麦播前底墒 x
(mm)、生育期降雨量 x (mm)和籽粒产量(kg／hm )的关系式为：
Y=一20490+70．92X1+56．95X2—0．028X 一0．127XlX2—0．004X； (R =0．8288 ) (3)
表明冬小麦底墒的丰歉对产量作用明显大于生育期降水的产量效应。研究结果表 明，底墒对冬小麦产
量的方差贡献率为 38．6％，即冬小麦产量约 40％由播前底墒所决定，故减少夏休 闲期土壤裸间无效蒸发是
提 高冬小麦产量 的关键 。
表 2 不 同 底墒 各施 肥 处理 地膜 冬 小麦 产量
Tab．2 The yield of winter wheat mulching with plastic film in
different stored water of soil before—sowing and fertilize
*表中数值均为 3次重复平均值 。
同一 年 份 不 同底 墒 、施 肥 对 冬 小
麦产量 的影 响。连续 3年 试验研 究播
前不 同人工底 墒 与施肥 对冬 小麦 产量
效应(见表 2)表明 ，底 墒对冬 小麦产量
的影响 均达 极 显 著 水平 [歉 水 年 份 F
：617．58一 、F0_n ： 18，平 水 年 份
(1997～1998年 )F=71．44一 、F0 0 =
18]，且不论 年份降水 的异 同，播前底
墒对 冬 小 麦 产 量 的 高 低 均 有 显 著 影
响 ，这 与 多 年定 位 的冬 小 麦 产 量 与播
前底墒 显著相 关相 吻合 。肥力 水平对
冬小麦产量的影响因年份降水多寡及
季节分布的差异而不 同(歉水年份 F
=1．7、F =3．16，平水 年份 F=32．59一 、F 。=5．09)，说 明歉水 年份 施肥 对冬 小麦 产 量 的影 响较小 ，而
对平水年份的影响较大。歉水年份低底墒(334．1mm)时各肥力水平的平均产量为 3493．2kg／hm ，当分别增
加播 前土壤贮水 58．2mm、1．59．1mm 到 中、高底 墒时 ，对应各肥力水平 的平均产量 分别提高 43．1％ 、82．3％，
不同底墒各肥力水平 的平均产量达显著水平。平水年份低底墒(252．2ram)时各肥力水平的平均产量达
维普资讯 http://www.cqvip.com
第 3期 王 勇 ：旱 地地膜 冬 小 麦播 前底 墒 对产 量效 应 的研 究 119
2964．1kg／hm ，当分别增加播前贮水 91ram、283．4ram到中、高底墒时，对应各肥力水平 的平均产量分别提
高 38．1％ 、50．8％，不 同底墒各肥力水 平 的平均产 量亦达显著水 平 。歉水 年份 由低底墒 提 高到 中底墒时 ，每
提高 lmm 土壤贮水 的增产量 (25．9kg／hm )是低底 墒提高 到高底 墒增 产量 (18．1kg／hm )的 1．4倍 。平 水年
份由低底墒提高到中底墒时 ，每提高 1ram土壤贮水 的增产量(12．4kg／hm )是低底墒提高到高底墒增产量
(5．3kg／hm )的2．3倍。故低底墒时提高播前土壤贮水是地膜冬小麦持续增产的重要环节 ，亦即当播前土壤
底墒 处于严重 干旱程度 (2m 土层 平均 含水 量 <120g／kg)时 ，地 膜种植 冬 小麦 产量 较低 ，但 底 墒 >160g／kg时
底墒的增产幅度较小。旱地播前土壤贮水与施肥量的协调统一 ，是提高地膜冬小麦产量的主要因素，半湿润
偏旱 区地膜冬 小麦栽培 应根 据不 同底 墒增减施肥 量 ，做 到“因墒施肥 ”，歉水年 份当播前底墒 差时应减少施肥
量 ，肥力 达 中等水平 即可 ，当播前低底 墒 时不 宜采 用地 膜种 植冬 小 麦 。平 水 年份 随底 墒 的增 加应 增 大施肥
量，但肥力水平超过高肥时增产不显著。1996～1999年连续 3年播前 0～200cm土层贮水量(W，mm)和纯
N(N ，kg／hm )、纯 P(P，kg／hm )与产量 间关系式为 ：
Y =一6701．69+43．08W + 5．07N +5．94P 一0．004W 一0．0008WN (4)
一 0．014N 一0．003WP (R = 0．9963“ )
即不 同年份地 膜冬小麦产 量随底墒 的增 加而提高 ，增产作用 明显大于施肥增 产效应 。
2．2 底墒对地膜冬小麦单叶及群体生理生态指标的影响
歉水年份冬小麦扬花期测定无肥处理的蒸腾速率表明，随播前底墒的提高，冬小麦旗叶蒸腾速率增大，
低底墒时(2m土层贮水量 334．1mm)其蒸腾速率为 3．167~g／cm S，底墒水分提高到中底墒(2m土层贮水量
392．3mm)、高底墒 (2m 土层 贮水量 493．2ram)时 ，其 蒸腾 速率分 别 提 高 0．089~g／cm ·S和 1．651~g／cm S。
相反旗叶气孔阻力随底墒的提高而减小，其低 、中、高底墒时分别为 7．73cm／s、6．68cm／s和 4．72cm／s，表明歉
水年份单叶蒸腾速率 明显表现 出随土壤播前水分的提高而增 大，气孔阻力逐渐渐小。平水 年份 (1997～
1998)孕穗期(4月 15日)和灌浆期(5月 16日)测定超高肥处理表明，冬小麦生长中期或后期蒸腾速率均随
播前土壤贮水的提高而增大 ，孕穗期蒸腾速率低底墒 (2m土层贮水量 252．2mm)时为 3．729~g／cm S，中底
墒 (2m 土 层 贮 水 量 343．2mm)、高 底 墒 (2m 土 层 535．6mm)时 较 低 底 墒 分 别 提 高 6．33"g／em S、6．43
,g／em S，抽穗期蒸腾速率低底墒为 3．726~g／cm S，中底墒、高底墒时较低底墒提高 1．538~g／cm ·s、2．132
,g／em S，表明地膜冬小麦单叶蒸腾速率不论年份异同、肥力水平高低与生育期不同均表现出随播前 2m土
层贮水量的提高而增大。歉水年份冬小麦孕穗期测定群体光合速率表明，随播前土壤底墒的提高而光合速
率增大，当播前低底墒(2m 土层贮水 334．1mm)时其光合速率为 6．9,mol／m S，播前底墒提高 57．78mm和
159．12mm，其光合速率分别增加 6．2,mol／m ·S和 8．1,mol／m S，分别提高 89．9％和 117．4％，水分利用效
率提高 4～9倍。故半湿润偏旱地区最大限度地蓄存夏休 闲期天然降水，提高播前底墒 ，有利于提高冬小麦
光合速率 ，从 而显著提高水分利 用效率 。
2．3 不同施肥底墒对冬小麦叶面积指数的影响
图 1和 图 2表 明 ，平
水 年 份 低 底 墒 冬 小 麦 各
生 育 期 均 表 现 出 随 肥 力
水 平 的 提 高 而 叶 面 积 指
数增大，但高底墒时冬小
麦返 青前仍 表现 出随肥
力 水 平 的 提 高 而 叶 面 积
指 数 增 大 。返 青 后 高 肥
水平 以 下 时 其 叶 面 积 指
数变化 与低 底 墒相 同 ，而
超过 高 肥 水 平 时 其 叶 面
积 指 数 反 而 下 降。底 墒
3 0
籁 2．0
靶
陋
畜 1 0
0 0
分蘖 越冬 返青 孕穗 抽穗 灌浆 成熟
生育期
图 1 不同施肥低底墒冬小麦叶面积指数变化
Fig．1 Leaf area index of winter wheat m~ehing
with film in lOW stoi~d water of s0il
分蘖 越冬 返青 孕穗 抽穗 灌浆 成熟
生育期
不同施肥高底墒冬小麦叶面积指数变化
Leaf area index of winter wheat m~ehing
with film in high stor~ water of s0il
对 各 肥 力 水 平 冬 小 麦 叶 here一~wing and diferent fertili~ befores0wing and diferent fertilize
面积指数平均值的影响亦表现出明显变化规律 ，分蘖期低底墒时其叶面积指数为 0．584，较高底墒时其叶面
积指数降低 0．24。越冬期不同底墒冬小麦叶面积指数变化趋势与分蘖期基本一致，返青 ～灌浆期则均明显
0 0 0 0 2
：
籁最| 陋古 _田 R
维普资讯 http://www.cqvip.com
120 中 国 生 态 农 业 学 报 第 11卷
表现出随播前土壤底墒的提高而增大。冬小麦全生育期叶面积指数变化表现 出明显单峰曲线状，即从分
蘖 ～孕穗期前后叶面积指数缓慢增长，至孕穗期达最大值，尔后至成熟期逐渐降低。冬小麦叶面积指数不同
生育期变化规律高底墒>中底墒 >低底墒。
2．4 不同播前底墒的土壤贮水量变化
平水年份(1997～1998年)冬小麦超高肥水分处理不同生育期土壤贮水量变化明显 ，由于播前底墒条件
的不 同，这种差异一直 在土壤 中维持 至冬小麦孕穗前 ，抽 穗前 后 因不 同处理 作物 生长耗 水 量 的多寡 ，使土 壤
贮水量发生有规律的变化 ，灌浆前后高底墒处理作物需水量较大 ，土壤贮水量明显低于低底墒处理 ，至收获
期各水分处 理土壤贮水量基 本接近 。1998～1999年土壤水分 变化呈相似 规律分布 。
3 小 结 与讨 论
冬小麦产量与播前底墒有显著相关性 ，产量与生育期降水量相关性虽较小，但基于一定底墒条件下对冬
小麦产量的提高仍有一定补偿效应。无论年份的差异地膜冬小麦产量均表现出随底墒的提高而产量增加，
低底墒时地膜种植冬小麦产量低、效益差 ，这主要是由于冬小麦覆膜种植 ，翌春拔节后群体快速生长 ，此时水
分消耗主要依赖于播前深层蓄水 ，若底墒不足将造成植株生长发育不 良，干物质积累减少 ，最终影响产量。
播前 2m土层贮水达到中、高底墒时，地膜冬小麦产量随肥力水平 的提高而产量增加，一般应达到较高施肥
水平 ，即以施纯 N188．61kg／hm 、纯 P O 115．23kg／hm 为宜。歉水年份时应减少肥料投入 ，维持 中等施肥
水平 ，以施纯 N108．66kg／hm 、纯 P O 57．27kg／hm 为宜。地膜冬小麦蒸腾速率、光合速率和叶面积指数随
底墒的提高而显著增大。
参 考 文 献
1 王 勇等 ．旱塬地膜冬小麦周年覆膜穴播栽培技术 ．干旱地区农业研究 ，1999，17(1)：36～38
2 王 勇．旱塬地膜冬小麦集雨灌溉及水分高效利用研究 ．甘肃农业科技 ，1998(10)：32～34
_
●。_．
-· ·
●·-_ _·●。‘．_··●‘。．_t．●’‘．_．·●··
．． _·
●‘·- ··●’_--__●‘。。
欢 迎 订 阅 2003年《长 江 流 域 资 源 与环 境 》
《长江流域资源与环境》是由中国科学院资源环境科学与技术局和中国科学院武汉文献情报 中心联合主办的综合性学术
期刊 ，主要报道长江流域资源与生态环境科学研究成果 ，资源综合开发利用与生态环境保护工作经验 ，设有资源环境与社会
可持续发展 、自然资源 、农业发展 、生态环境、自然灾害、决策建议 、动态信息等栏 目，适于从事资源与环境研究及农林业 、气象 、
能源 、水利 、土地管理 、经济 、生物 、地理等学科科技人员 、管理人员、高等院校师生等阅读。本刊为双月刊 ，每期定价 10．o0元 ，
全年 60．o0元 ，邮发代号：38—311，全国各地邮局均可订阅。漏订者可直接汇款至本刊补订 ，地址 ：(430071)武汉市武昌小洪 山
西区 25号 中国科学院武汉文献情报中心《长江流域资源与环境》编辑部。
维普资讯 http://www.cqvip.com