山西小麥不同栽培模式土壤水分積耗規(guī)律與水肥高效利用機(jī)理比較研究水分和肥料是半干旱地區(qū)小麥生產(chǎn)的主要限制因素,提高水肥利用效率對半干旱地區(qū)非常重要,例如山西南部,水肥高效利用的小麥品種、播種方式及配施適宜的氮磷肥均對小麥籽粒生產(chǎn)有較大潛力。因此,于2012—2017連續(xù)五年在山西南部山西農(nóng)業(yè)大學(xué)聞喜、洪洞小麥試驗(yàn)基地進(jìn)行研究,選擇6個(gè)小麥品種比較產(chǎn)量和水分利用效率的差異,明確高效高產(chǎn)的冬小麥品種;選擇4種播種方式(寬幅條播、溝播、勻播、常規(guī)條播)比較產(chǎn)量和水肥利用效率差異,明確高效高產(chǎn)的冬小麥播種方式;不同栽培模式配施氮肥(0、90、180、210、240、270、300kg.hm-2)對土壤水分利用規(guī)律、植株氮素吸收運(yùn)轉(zhuǎn)、產(chǎn)量及品質(zhì)形成的影響,明確水肥高效利用的最佳小麥栽培模式。主要結(jié)果如下:1、水肥高效利用的冬小麥品種篩選聞喜試驗(yàn)點(diǎn)水地小麥品種山農(nóng)29生育期耗水提高,有效穗數(shù)形成和千粒重的增加,洪洞試驗(yàn)點(diǎn)水地小麥品種山農(nóng)20生育期耗水提高,有效穗數(shù)的形成和穗粒數(shù)的增加,產(chǎn)量、水分利用效率和氮肥生產(chǎn)效率同時(shí)達(dá)到最高。旱地麥田穩(wěn)定性較好的品種為晉麥92和運(yùn)旱20410,主要是有效穗數(shù)和穗粒數(shù)較高,提高了產(chǎn)量和水分利用效率,而若雨水較多年份也可推薦的品種為洛旱6號,洛旱9號,洛旱11號,主要是有效穗數(shù)和千粒重較高,從而提高產(chǎn)量和水分利用效率。2、水肥高效利用的冬小麥播種方式比較研究聞喜和洪洞水地小麥試驗(yàn)點(diǎn)產(chǎn)量均以寬幅精播最高,常規(guī)條播最低。與常規(guī)條播相比,寬幅條播利于生育期小麥耗水,促進(jìn)小麥地上部生長,利于有效穗數(shù)形成,從而提高穗數(shù)和產(chǎn)量均達(dá)15%以上,產(chǎn)量提高幅度大于耗水量增加幅度,所以同時(shí)也提高了水分利用效率14%。旱地麥田采用膜際條播配播量90kg·hm-2促進(jìn)小麥合理生長,提高生育期耗水,提高有效穗數(shù),從而提高了成熟期穗數(shù)和穗粒數(shù),達(dá)8%、26%,提高了產(chǎn)量、水分利用效率、氮素吸收效率和氮肥生產(chǎn)效率,分別達(dá)19%、12%、17%、31%。3、水肥高效利用的冬小麥適宜施氮量研究(1)產(chǎn)量形成不同播種方式配施不同施氮量對水地小麥產(chǎn)量形成的影響表現(xiàn)為,寬幅條播配氮肥240kg·hm-2、溝播和常規(guī)條播均配氮肥210kg·hm-2時(shí),增加了冬小麥葉面積指數(shù),促進(jìn)有效穗數(shù)形成,提高了穗數(shù)和穗粒數(shù),還提高了灌漿期旗葉凈光合速率、蒸騰速率、胞間二氧化碳濃度和氣孔導(dǎo)度,從而影響了千粒重,最終顯著提高了產(chǎn)量,尤其寬幅條播配氮肥240kg·hm-2,但主要還是通過提高穗數(shù)來增產(chǎn),穗粒數(shù)和千粒重貢獻(xiàn)較小。不同降水年型覆蓋配施氮肥對旱地小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響表現(xiàn)為,豐水年覆蓋配施氮肥225kg·hm-2、平水年覆蓋配施氮肥150kg·hm-2、欠水年覆蓋配施氮肥150kg·hm-2時(shí),旱地小麥穗數(shù)和產(chǎn)量均提高,穗數(shù)提高幅度為11.3%—22.4%,產(chǎn)量提高幅度為23%-41%。(2)土壤水分利用不同播種方式配施不同施氮量對水地小麥土壤水分利用的影響表現(xiàn)為,寬幅條播配氮肥240kg·hm-2、溝播和常規(guī)條播配氮肥210kg·hm-2時(shí)最利于整個(gè)生育期水分消耗,尤其利于開花期和成熟期消耗100—200cm土層土壤水分,導(dǎo)致此期的土壤貯水量較低,利于花后籽粒灌漿而增產(chǎn)。但水分利用效率表現(xiàn)為,聞喜地區(qū)水分利用效率寬幅條播和溝播配氮肥240kg·hm-2較高,常規(guī)條播配氮肥180kg·hm-2最高,洪洞地區(qū)水分利用效率三種播種方式配氮肥240kg·hm-2最高。可見,寬幅條播配施氮肥240kg·hm-2可實(shí)現(xiàn)水分高效利用和高產(chǎn)。不同降水年型覆蓋配施不同施氮量對早地小麥土壤水分利用的影響表現(xiàn)為,隨生育進(jìn)程的推移,0—300cm土層土壤蓄水量動態(tài)變化表現(xiàn)為向下移動(拔節(jié)期20—220cm、開花期80—220cm、成熟期200—300cm),且開花至成熟期土壤水分消耗約一半來自于深層土壤200-300cm。豐水年覆蓋配氮肥225kg·hm-2、平水年和欠水年覆蓋配氮肥150kg·hm-2可降低拔節(jié)前0—300cm土壤水分消耗,供給籽粒灌漿期更多的土壤水分,最終提高了水分利用效率。(3)植株氮素吸收運(yùn)轉(zhuǎn)不同播種方式配施不同施氮量對水地小麥植株氮素吸收運(yùn)轉(zhuǎn)的影響表現(xiàn)為,寬幅條播配氮肥240kg·hm-2、溝播配氮肥210kg·hm-2促進(jìn)播種至拔節(jié)、拔節(jié)至開花、開花至成熟三階段植株氮素吸收,其中寬幅條播配氮肥240kg·hm-2還有利于花后氮素吸收對籽粒的貢獻(xiàn),但氮素利用效率較低。說明,產(chǎn)量增加幅度并沒有植株氮素積累量增加幅度大,寬幅條播配氮肥240kg·hm-2、溝播配氮肥210kg·hm-2可滿足整個(gè)生育時(shí)期吸收氮素。而常規(guī)條播前期配氮肥210kg·hm-2、后期配施270kg·hm-2(聞喜地區(qū))或240kg·hm-2(洪洞地區(qū))才利于氮素吸收,氮素利用效率也較低。說明,產(chǎn)量增加幅度并沒有植株氮素積累量增加幅度大,而常規(guī)條播后期需要補(bǔ)充氮肥來滿足籽粒吸收氮素。不同降水年型覆蓋配施不同施氮量對旱地小麥植株氮素吸收運(yùn)轉(zhuǎn)的影響表現(xiàn)為,豐水年覆蓋配氮肥225kg·hm-2、平水年配氮肥150kg·hm-2有利于旱地小麥生育中后期植株吸收氮素,還可促進(jìn)花前氮素運(yùn)轉(zhuǎn),尤其葉片和穗,覆蓋條件下的欠水年配氮肥150kg·hm-2有利于生育中后期植株吸收氮素,還可促進(jìn)花前氮素運(yùn)轉(zhuǎn),尤其莖稈+莖鞘和穗。不覆蓋條件下的欠水年配氮肥75kg·hm-2有利于促進(jìn)生育中期植株氮素積累。(4)籽粒蛋白質(zhì)含量不同播種方式配施不同施氮量對水地小麥籽粒蛋白質(zhì)含量的影響表現(xiàn)為,小麥籽粒蛋白質(zhì)含量寬幅條播配氮肥270kg·hm-2、溝播和條播配氮肥240kg·hm-2最高,與產(chǎn)量表現(xiàn)不一致,可能是寬幅條播配氮肥240kg·hm-2、溝播和常規(guī)條播配氮肥210kg·hm-2時(shí)產(chǎn)量較高,蛋白質(zhì)含量存在稀釋效應(yīng)所致,需要增加氮肥30kg·hm-2實(shí)現(xiàn)籽粒高蛋白。不同降水年型覆蓋配施不同施氮量對旱地小麥籽粒蛋白質(zhì)含量的影響表現(xiàn)為,豐水年,休閑期覆蓋后配氮肥225kg·hm-2較休閑期不覆蓋配氮肥225kg·hm-2籽粒產(chǎn)量提高,蛋白質(zhì)含量降低了5.9%。平水年,休閑期覆蓋后配氮肥150kg·hm-2較休閑期不覆蓋配氮肥150kg·hm-2提高,蛋白質(zhì)含量降低了3.9%。欠水年,休閑期覆蓋后配氮肥150kg·hm-2較休閑期不覆蓋時(shí)提高,籽粒蛋白質(zhì)含量沒有降低。花后氮素吸收與籽粒蛋白質(zhì)含量呈正相關(guān),所以若要在水分較多年份獲得籽粒高蛋白,可采用小麥生長后期噴施葉面氮肥提高花后氮素吸收,或者種植高蛋白品種。4、水肥高效利用的冬小麥適宜施磷量研究不同施磷量對旱地小麥土壤水分、產(chǎn)量及水分利用效率的影響表現(xiàn)為,施磷(4年定位試驗(yàn))降低了旱地小麥生育期內(nèi)0—300cm土壤蓄水量,第4年各處理間差異最顯著。第3、4年的土壤水分未達(dá)平衡,施磷量150kg·hm-2與未施磷肥間的周年耗水量差異顯著,說明長期施磷肥增加了作物對水分的消耗和利用,0—300cm土壤蓄水量降低。此外,F測驗(yàn)顯示