小麦无垄栽培均匀种植技术的节水效果研究

刘梅 郝德有 陈永 曹九生 李伟 郭安强 赵轩宇 王秀果

摘 要：为提高麦田水分利用效率，实现农艺节水，试验对小麦无垄栽培均匀种植和传统条播2种种植方式麦田的水分利用情况进行监测，苏正研发基地无垄联合耕播机示范区的试验结果表明，与小麦传统条播相比较，小麦无垄栽培水分利用效率提高了24.19%，产量增加了14.23%；吴桥试验站蒸渗仪试验结果表明，小麦无垄栽培全生育期耗水量较传统条播减少了1.49%，亦具有节水效果；通过对2种种植方式投入情况的调查，结果显示，小麦无垄栽培均匀种植技术与传统条播相比可节支712.5元·hm-2。综合说明，小麦无垄栽培均匀种植技术是北方干旱地区一种适宜的种植方式。

关键词：小麦；无垄；匀播；节水

中图分类号： S512.1 文献标识码： A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.12.010

Abstract： The experiment was conducted to improve the water use efficiency and achieve agricultural water conservation in the wheat field， the water use indices of two kinds of planting methods including the uniform planting without ridges and the traditional sowing were monitored. The results of the demonstration area of the no-ridge joint cultivator in Suzheng's research and development base showed that， compared with the traditional sowing method， the water use efficiency and the yield of wheat without ridge increased by 24.19 % and 14.23 %， respectively. The results of the evaporator test at Wuqiao test station showed that the total water consumption during the whole growth period of wheat without ridge cultivation decreased by 1.49 % compared with the traditional strip sowing， indicating that the uniform planting without ridges had water-saving effect. According to the input investigation of the two planting methods， the results showed that the uniform planting technology of ridgeless cultivation of wheat could save 712.5 RMB· hm-2 compared with traditional strip sowing. In conclusion， the uniform planting technique of wheat without ridge could be a suitable planting method in arid areas of north China.

Key words： wheat； ridge free； uniform sowing； water conservation

小麦常规种植方式是条播行垄[1]，但近20年来单产提高缓慢，权威部门公认增产率不可能超过8%。小麦无垄栽培均匀种植是单株均匀分布的种植方式，具有能充分利用光、风、肥资源等特点[2]。郝德有等[3]研究表明，其可增产幅度为801～1 897.2 kg·hm-2，增产率达9.15～29.21%；平均增产1 324.2 kg·hm-2，增产率达19.43%。目前，河北省农科院旱作所小麦栽培研究团队已发明无垄联合耕播机，施肥、播种、镇压一次性完成。目前，已有小麦无垄栽培均匀种植的相关研究报道，乔蕊清[4]研究认为与传统条播相比较，旋耕后撒播小麦种植产量更高。但有关小麦机械化无垄匀播在节水方面的研究尚未见报道。

本研究通过开展小麦无垄均匀种植节水机理试验，旨在比较小麦行垄种植与无垄栽培两种方式的麦田蒸散规律和无垄节水效能，为这一种植方式的进一步研究和大面积推广提供参考。

1 材料和方法

1.1 材 料

试验用中穗型冬小麦品种衡0628，由河北省农科院旱作所抗旱鉴定团队生产；采用的2BXW200型小麦無垄耕播机为河北省农科院旱作所小麦栽培研究团队研发生产。

1.2 方 法

1.2.1 不同种植方式水分利用情况比较试验 试验在苏正研发基地无垄联合耕播机示范区进行。试验于2012—2013年开展，采用大区对比法，设置2个处理，即无垄栽培和常规15 cm等行距对照，大区面积1 334 m2。2012年10月15日播种，无垄栽培和常规处理播种量均为210 kg·hm-2，播前造墒，灌溉量75 mm[5]。分别于播种、拔节、抽穗、成熟等各生育阶段测定小麦蒸腾、蒸散和蒸发量，并计算生育期水分利用效率；小麦成熟后测定小区产量，并折合成公顷产量。

阶段蒸散量计算公式：

ETi=（W1-W2）×h×γ

式中，Eti—阶段麦田蒸散量；W1和W2分别为阶段初始和阶段末期1 m土体平均土壤水分含量（g/g），土壤水分含量采用土钻取土，烘干法测定，每次测定1 m土体，每20 cm土壤含水量；h為土体深度（mm），这里取1 000 mm；γ为土壤容重（g·cm-3）。

阶段土壤蒸发量计算公式：

Ei=Ed×d

式中，Ei—阶段麦田土壤蒸发量（mm）；Ed为利用微型蒸渗仪测定的平均每天土壤蒸发量（mm）；d为阶段持续天数；

阶段土壤蒸腾量计算公式：

Ti=ETi-Ei

式中，Ti为阶段作物蒸腾量（mm）；ETi为阶段麦田蒸散量（mm）；Ei为阶段麦田土壤蒸发量（mm）。

水分利用效率计算：

WUE=y/ET/10

式中，WUE为小麦水分生产效率（kg·m-3）；y为小麦单位面积产量（kg·hm-2）；ET为小麦生育期蒸散量（mm）；10为单位转换系数。

1.2.2 不同种植方式耗水情况比较 试验在中国农业大学吴桥试验站蒸渗仪中进行。于2012年10月17日播种，无垄栽培和常规处理处理播种量均为21 g·m-2，播前造墒，灌溉量60 mm。分别于越冬前、越冬期、播种、拔节、抽穗、成熟等各生育阶段利用蒸渗仪测定不同阶段始末重量差[6]，计算耗水模系数，公式如下：

Ci=ETi/ET×100%

式中，Ci为不同生育阶段蒸散模系数（%）；ETi为小麦阶段蒸散量（mm）；ET为小麦生育期蒸散量（mm）。

1.2.3 不同种植方式投入情况调研 于2013年10月7日，课题组在衡水地区组织调研活动，会同项目验收监测组深入田间地头，调研对象包括田间作业的农民，播种、秸秆还田灭茬、旋耕机等机手，着重对秸秆还田灭茬、肥料撒施、旋耕、播种等机械费用以及种子投入差异费用进行调查，根据调研数据统计并比较无垄栽培和常规处理的前期投入情况。

1.3 数据处理和分析

数据采用Microsoft excel 2010和 SPSS18.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 小麦无垄栽培和传统条播的水分利用情况比较

从表1可以看出，随着生育期的推进，麦田蒸腾占比增加而蒸发耗水减少，其耗水模式由蒸发主导向蒸腾主导转变，且各个生育阶段无垄栽培麦田蒸腾占比均高于传统条播，应该是由于无垄栽培麦田全覆盖时间较传统条播封垄时间提前的缘故[7]，根据田间观察（数据未在表中体现），无垄栽培于小麦两叶一心或三叶期，即正常播期播种后30～40 d实现全覆盖，而传统行播种植则至春季拔节期才能封垄；因无垄栽培麦田全覆盖提前，其棵间蒸发量较传统条播减少了36 mm，尤其在抽穗前减少量为24 mm，占全生育期总耗水量减少量（33 mm）的72.73%，但同时由于其栽培密度大，蒸腾较传统条播增加了3 mm，故全生育期蒸散量较传统条播可节水7.91%；与小麦传统条播相比较，小麦无垄栽培产量增加了14.23%，水分利用效率提高了24.19%。由此可见，无垄栽培能更好地覆盖地表，减少了蒸发[8]，增强了蒸腾作用[9]，使生育期土壤裸露时间短，裸露面积小，降低了麦田土壤水分的无效蒸发损失[10-11]，提高了生育期水分利用率，可实现农艺节水，尤其在苗期效果最明显。

2.2 小麦无垄栽培和传统条播耗水量情况比较

从表2可以看出，与比传统条播相比较，小麦无垄栽培全生育期耗水量减少6.56 mm（1.49%），越冬前、越冬期耗水量和耗水模系数均较小，应该是由于无垄栽培苗期均匀覆盖地表，减少蒸发，实现节水[12]；但是，从返青—成熟期，小麦无垄栽培各阶段耗水量和耗水模系数均高于传统条播，应该是因为无垄匀播密度较传统条播大，蒸腾加强，使得耗水量增加。

2.3 小麦无垄栽培和传统条播开支情况比较

调研结果（表3）显示，小麦无垄均匀种植每公顷机械、人工、多用种子投入平均1 462.5元，传统行播种植每公顷投入2 175～2 250元，无垄均匀种植比传统行播种植每公顷至少可节支712.5元。

3 结论与讨论

与传统条播相比较，小麦机械化无垄栽培均匀种植方式的优点包括：（1）增产效果显著；（2）节能节支，实行耕、种联合作业，消灭了单纯播种程序，可减少拖拉机进地4次，进而实现节支；（3）节水，一方面小麦苗期提早封垄有效减少土壤表面蒸发，提高小麦水分利用率，另一方面玉米生长前期的麦茬麦秸可均匀覆盖，对下茬玉米有节水作用；（4）减轻环境污染，小麦无垄联合耕播的均匀种植可有效抑制杂草，减少除草剂应用，在节约成本的同时可减少农药残留污染[13]。本试验中，小麦无垄栽培均匀种植水分利用效率较传统条播提高了24.19%，产量增加了14.23%；调查结果显示，小麦无垄栽培均匀种植技术与传统条播相比可节支712.5元·hm-2。

参考文献：

[1]郝德有，郝志青.小麦机械化匀播无垄栽培理论与技术[J].北京农业，2014 （21）：15-17.

[2]赵广才，郝德有，常旭虹，等.小麦立体匀播技术[J].农业科技通讯，2015 （7）：184-186.

[3]郝德有，庞昭进.小麦无垄栽培均匀种植方式研究[J].西南农业学报，2017（S1）：17-22.

[4]乔蕊清，卫云宗，刘新月，等.冬小麦撒播简化高产栽培技术的研究与应用[J].小麦研究，2001，21（2）：15-17.

[5]王志强，李会，徐心志，等.氮肥水平对限制灌溉下冬小麦旗叶光合性能及产量的影响[J].麦类作物学报，2015，35（6）：806-812.

[6]王宇明.小麦辣椒间套作最优配置方式及非充分灌溉试验研究[D].杨凌：西北农林科技大学，2010.

[7]张胜全.低密度条件下杂交小麦节水性能比较[J].安徽农业科学，2018，46（5）：28-30.

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[10]徐学欣，王东.微喷补灌对冬小麦旗叶衰老和光合特性及产量和水分利用效率的影响[J].中国农业科学，2016，49（14）：2675-2686.

[11]张永平，张英华，黄琴，等.冬小麦节水栽培群体“穗叶比”及其与产量和水分利用的关系[J].生态学报，2013，33（12）：3657-3667.

[12]宗洁，吕谋超，翟国亮，等.北方小麦节水灌溉技术及发展模式研究[J].节水灌溉，2014 （7）：69-71.

[13]马忠明，张立勤，吕晓东，等.干旱灌区固定道耕作对土壤水热效应及春小麦产量的影响[J].麦类作物学报，2015，35（7）：988-994.