本發(fā)明屬于農(nóng)作物技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種冬小麥的節(jié)水豐產(chǎn)栽培方法。

背景技術(shù)：

海河平原位于中國華北平原北部，又稱河北平原，是我國冬小麥主產(chǎn)區(qū)之一，常年播種面積約240萬ha，占全國小麥總播種面積15％，對保障國家糧食安全有重要意義。海河平原是中國資源型缺水地區(qū)之一，人均和畝均水資源分別為全國的七分之一和九分之一，屬于資源型極度缺水地區(qū)。尤其在小麥生長期內(nèi)，降水量為100～120mm，不足小麥正常生長需水量的四分之一。多年來，海河平原區(qū)小麥生產(chǎn)一直依靠超采地下水維持，年均超采40～50億噸，導(dǎo)致地下水位每年下降1.2～1.8m，由此而引發(fā)的地面塌陷給該區(qū)生態(tài)環(huán)境和地質(zhì)安全帶來沉重生態(tài)負(fù)擔(dān)和嚴(yán)重隱患。長期以來，海河平原小麥生產(chǎn)都是以追求高產(chǎn)為目的，對水資源消耗缺乏足夠重視，小麥全生育期普遍需進行3～4次灌水，農(nóng)田灌水有效利用系數(shù)僅為0.4～0.5，不足發(fā)達(dá)國家70％。而灌水頻率越高，資源浪費勢必越嚴(yán)重。因此，降低灌水頻率，提高農(nóng)田水分利用效率，在保證豐產(chǎn)條件下實現(xiàn)有效節(jié)水，實現(xiàn)效益最大化，兼顧生態(tài)效益和經(jīng)濟效益平衡發(fā)展，就成為未來海河平原小麥生產(chǎn)最重要的發(fā)展方向。

目前，海河平原冬小麥全生育期一般為越冬期、拔節(jié)期、灌漿期各一次灌水，部分地區(qū)和年行返青期也會灌水，各地實際平均灌水量超過300mm。研究表明，適期、適度的水分脅迫，可降低農(nóng)田耗水量且對產(chǎn)量影響不顯著，并可提高水分利用效率。張等指出，拔節(jié)到抽穗期為冬小麥需水關(guān)鍵期，該時期灌水對作物生長發(fā)育和水分利用效率有重要影響。xue等提出，小麥分別為拔節(jié)、抽穗和揚花期灌水，總量300mm；zhang等提出小麥拔節(jié)、抽穗氧化到乳熟，總灌水量180mm；lv等報道在拔節(jié)期和抽穗期，灌溉總量120mm，或在拔節(jié)期60～70mm灌水均可獲得高產(chǎn)。雖然采用上述灌水方式，均可獲得較高產(chǎn)量和農(nóng)田水分利用效率，但受限于各地氣候條件、年行差異、品種及栽培技術(shù)等制約，其實際指導(dǎo)意義并不大。因此，在冬小麥-夏玉米一年兩熟種植制度下，如何充分結(jié)合海河平原氣候特點，合理利用包括深松、鎮(zhèn)壓、施肥等科學(xué)合理的農(nóng)藝措施，培育麥田充分的群體和健壯的個體，使拔節(jié)期灌水可適度推遲，且灌漿期不再灌水，就成為小麥節(jié)水栽培的重要研究方向。統(tǒng)計顯示，海河平原小麥平均減少一次灌水，每年節(jié)水18～20億m³，可滿足4000萬人一年生活用水。目前，針對灌水時期、灌量及其對產(chǎn)量和節(jié)水效果的研究較多，而針對如何構(gòu)建與綜合運用系統(tǒng)化栽培體系實現(xiàn)麥田節(jié)水豐產(chǎn)，及節(jié)水豐產(chǎn)機理和系統(tǒng)的效益評價研究較少。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種冬小麥的節(jié)水豐產(chǎn)栽培方法，本發(fā)明提供的栽培方法適合海河平原冬小麥，在實現(xiàn)小麥節(jié)水豐產(chǎn)的同時，兼顧生態(tài)效益，減少風(fēng)蝕土壤和地下水用量。

本發(fā)明提供了一種冬小麥的節(jié)水豐產(chǎn)栽培方法，包括：

播前造墑：將玉米秸稈粉碎2～3遍，秸稈切碎長度不超過5cm，鋪勻后撒施有機肥或微生物菌劑于粉碎的玉米秸稈上，再澆水造墑；或者在玉米收獲前10～15天澆水，待玉米收獲后粉碎秸稈，并撒施有機肥或微生物菌劑；灌溉底墑水使灌底墑水后0～200cm土層儲水量達(dá)到田間持水量的75％～90％；

優(yōu)化整地：每三年對土地進行深翻或深松，深翻20cm～25cm，深松25cm～30cm；深翻或深松過后，再旋耕1～2遍，旋耕深度10cm～20cm；

優(yōu)化施肥：冬小麥化肥總施用量為每畝14～16kg純氮、8～10kgp2o5和5～7kgk2o，其中，磷肥、鉀肥全部底施，氮肥總量的40～60％底施；同時底施有機肥和微生物菌劑；春季隨灌水追施余量氮肥；

優(yōu)化灌水：春季，在冬小麥起身后期至孕穗期，0～200cm土層相對含水量為50～70％時進行灌溉，灌溉至0～200cm土層相對含水量為90％。

播前造墑時，撒施80～20kg/畝有機肥或15～25kg/畝微生物菌劑。

播前造墑時，灌溉底墑水使灌底墑水后0～200cm土層儲水量達(dá)到田間持水量的85％～90％，具體而言，0～20cm耕層土壤含水量75％，20～100cm土體平均含水量為田間持水量的90％。

優(yōu)化整地：每三年對土地進行深翻或深松，深翻20cm～25cm，深松25cm～30cm；深翻或深松過后，再旋耕1～2遍，旋耕深度10cm～20cm，并耱壓、耢地，使耕層上虛下實，土面細(xì)平。具體的，深翻20cm，深松30cm；旋耕深度15cm。

優(yōu)化施肥時，氮肥總量的450％底施，底施氮肥為緩(控)釋氮肥。施用精制有機肥的地塊，化肥用量取低限。施用多功能微生物菌劑的地塊，氮肥量取高限，磷鉀肥取低限。

春季在冬小麥起身后期至孕穗期，0～200cm土層相對含水量為50～70％時進行灌溉，灌溉至0～200cm土層相對含水量為90％優(yōu)化灌水時。具體的，在0～200cm土層相對含水量為60％時進行灌溉。中后期隨“一噴三防”噴施磷酸二氫鉀，每次100g/畝。

另外，冬小麥播種時需要適期、適量、精細(xì)播種，具體為：

從當(dāng)?shù)爻Ｄ隁鉁胤€(wěn)定通過3℃終日前推積溫560℃，同時滿足冬性品種在日平均氣溫16～18℃，半冬性品種在日平均氣溫14～16℃，為最適播期；

按基本苗25萬/畝計算播種量，播深3～5cm。

播種機要勻速慢走，時速4～5公里，等行距(＜15cm)播種。播后和越冬前根據(jù)墑情、苗情適時鎮(zhèn)壓。

本發(fā)明提供的冬小麥種植方法為海河平原冬小麥的種植方法。

與傳統(tǒng)種植模式相比，本發(fā)明提供的栽培方法由于后期節(jié)約了一次灌水投入，在整個生育期中投入并沒有明顯增加，但其產(chǎn)量較高，且耗水量較低，整體投入產(chǎn)出比最高。本發(fā)明采用的栽培方法在播前為冬小麥生長創(chuàng)造良好的地力和水分條件，促使冬小麥形成足夠群體和冬前“壯苗”；采用緩釋氮肥后充足的肥力供應(yīng)，獲得了較高的穗粒數(shù)，從而獲得最高的產(chǎn)量與投入產(chǎn)出比。更重要的是，采用本發(fā)明提供的方法每公頃可節(jié)約446.5m³地下水，這對極度缺水的海河平原具有積極意義；而且能夠顯著降低麥田土壤風(fēng)蝕，可比常規(guī)栽培模式t1土壤侵蝕強度平均下降69.9％。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的實施例中試驗區(qū)研究期間降雨量和近30年平均降雨量；

圖2是不同栽培方式下小麥根系干物質(zhì)積累、表面積和總長度；

圖3是不同處理根系活力、硝酸還原酶活性和脫落酸含量；

圖4是不同處理冬小麥葉綠素含量、總莖數(shù)、葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累和光合速率；

圖5是不同處理風(fēng)蝕情況；

圖6是不同處理灌漿速率。

具體實施方式

1、材料與方法

1.1試驗區(qū)概況

試驗于2013～2016年小麥生長季，分別在河北省辛集市河北農(nóng)業(yè)大學(xué)辛集實驗站(辛集實驗站,115.22e,37.92n)、河北省文安縣大留鎮(zhèn)小務(wù)村(文安實驗站,116.47e,38.87n)和河北省滄州市獻(xiàn)縣農(nóng)業(yè)局原種場(獻(xiàn)縣實驗站,115.22e,37.92n)進行。

辛集實驗站：試驗區(qū)土壤為黏性壤土，0～20cm耕層土壤有機質(zhì)14.2g/kg、全氮1.21g/kg、堿解氮64.9mg/kg、速效磷23.8mg/kg、速效鉀120.6mg/kg。獻(xiàn)縣實驗站：試驗區(qū)土壤黏性壤土。0～20cm耕層有機質(zhì)12.9g/kg，堿解氮109mg/kg，速效磷10.3mg/kg，速效鉀96.7mg/kg。文安實驗站：試驗區(qū)土壤為黏性壤土，0～20cm土層含有機質(zhì)14.2g/kg，堿解氮115.3mg/kg，速效磷48.6mg/kg、速效鉀124.1mg/kg。

1.2試驗設(shè)計

1.2.1前精后簡栽培模式節(jié)水豐產(chǎn)效應(yīng)及機理研究

2013～2015年小麥生長季，于辛集實驗站進行。供試小麥品種為石麥15(國審麥2009025)，實驗設(shè)4個處理：(1)播前趁墑+常規(guī)整地+常規(guī)施肥+常規(guī)灌水(簡稱t1)；(2)播前造墑+優(yōu)化整地+優(yōu)化施肥+優(yōu)化灌水(簡稱t2)；(3)播前趁墑+優(yōu)化整地+常規(guī)施肥+常規(guī)灌水(簡稱t3)；(4)播前趁墑+常規(guī)整地+優(yōu)化施肥+優(yōu)化灌水(簡稱t4)。每處理3次重復(fù)，每重復(fù)1個小區(qū)，小區(qū)面積80m²，采用隨機區(qū)組設(shè)計。2個生長季均于10月10日播種，播量195kg/ha，于6月13日收獲。試驗區(qū)研究期間降雨量參見圖1，圖1為本發(fā)明提供的實施例中試驗區(qū)研究期間降雨量和近30年平均降雨量。

其中，播前造墑為：在玉米收獲前10～15天澆水，待玉米收獲后粉碎秸稈，并撒施100kg/畝精制有機肥或20kg/畝多功能微生物菌劑。灌溉底墑水前，測定土壤含水量，確定灌水定額，以灌底墑水后0～20cm耕層土壤含水量75％，20～100cm土體平均含水量為田間持水量90％。

常規(guī)整地為前茬玉米秸稈還田，采用1gn-180型旋耕機旋耕2遍，作業(yè)深度15cm。機播后鎮(zhèn)壓。

常規(guī)施肥：播前底肥施純氮120kg/ha，p2o5112.5kg、k2o112.5g/ha，春季隨灌水追施純氮120kg/ha。

常規(guī)灌水：2013年11月28日和2014年11月30日，各灌水一次，灌量60mm；2014年3月29日、4月27日、2015年4月1日、5月1日各灌水一次、灌量分別為90mm。

優(yōu)化整地：前茬玉米秸稈全量粉碎還田，采用wlsg-2700型深松旋耕聯(lián)合整地機作業(yè)一遍，作業(yè)深度27cm。播前、播后鎮(zhèn)壓。

優(yōu)化施肥：播前底肥施純氮120kg/hm2(肥料為脲酶抑制劑型緩釋氮肥)，p2o5112.5kg.ha^-1，k2o112.5kg.ha^-1，并施有機肥(有機質(zhì)≥40％)1200kg.ha^-1，多功能土壤添加劑(枯草芽孢桿菌活菌數(shù)≥4.0×10⁸cfu.g^-1)450kg.ha^-1。春季隨灌水追施純氮120kg.ha^-1。

優(yōu)化灌水：2013年10月2日和2014年9月30日各灌水45mm，2014年4月15日和9月30日，2015年4月13日各灌水120mm。

1.2.2前精后簡栽培模式節(jié)水豐產(chǎn)效應(yīng)綜合效益評價

2015～2016年小麥生長季，于辛集、文安和獻(xiàn)縣三個實驗站同時進行，對前期篩選出的具有較好節(jié)水豐產(chǎn)效果的t2處理進行大田示范，并對行綜合評價，以t1處理為對照，試驗田處理流程同1.2.1。每處理4次重復(fù)，每重復(fù)1ha。各實驗站t1處理，于2015年12月1日灌水60mm，2016年4月1日和4月29日各灌水一次，灌量各97.5mm。t2處理均于2015年9月30日灌水45mm，2016年4月14日灌水135mm。文安實驗站于2015年10月8日播種，其它實驗站于10月9日播種。各試驗站均于2016年6月14日收獲。

1.3測定內(nèi)容與方法

1.3.1根系生理生態(tài)指標(biāo)的測定

于小麥苗期、越冬期、返青期、拔節(jié)期、開花期、乳熟期和完熟期，采用長方形樣方分層取樣方法，選取同行內(nèi)連續(xù)且植株長勢均勻20cm樣段，長寬各向外1/2株距長度，分層(0～20cm；20～40cm)取根系，清洗、去雜后掃描，用winrhizo(regentinstrumentsinc.,加拿大)根系分析系統(tǒng)分析根長密度和根系表面積，然后80℃烘干至恒重，計算根系干物質(zhì)積累量。另取采集的根系測定根系活力，采用氯化三苯基四氮唑(ttc)比色法測定根系還原能力，采用高效液相色譜(hplc)測定根系脫落酸(aba)含量，采用磺胺比色法測定根系硝酸還原酶活性。

1.3.2地上部生長生理指標(biāo)的測定

于小麥苗期、越冬期、返青期、拔節(jié)期、開花期、乳熟期和完熟期，測定群體總莖數(shù)(穗數(shù))，取植株頂端葉片，參照bergesja方法測定葉綠素(spad)含量，采用c1-203型葉面積儀測定單株葉面積，計算群體葉面積指數(shù)(lai)，采用li-6800便攜式光合儀測定光合速率。

1.3.3開花、結(jié)實特性與灌漿速率測定

于開花前取樣觀察其可孕小花數(shù)(已具有完整綠色花藥和羽毛狀柱頭)，以麥穗第一朵小花雄蕊露出定為開花期，之后每日上午8:00記載其分化小花形成和退化情況。

1.3.4土壤水分利用與土壤風(fēng)蝕特性測定

采用風(fēng)蝕圈法測定土壤風(fēng)蝕量。于播種后、越冬、拔節(jié)分別將，適量農(nóng)田土壤稱重，放于風(fēng)蝕圈中，使該風(fēng)蝕圈中土壤與大田自然土壤形成一個上下貫通的整體，于越冬、拔節(jié)和完熟取出，測定其土壤含水量和濕重，前后2次土壤干重差值即為該階段該風(fēng)蝕圈面積內(nèi)風(fēng)蝕量(w)。計算公式：wf＝w/(s×10^-4)，w＝w1×x1-w2×x2，s＝(d/2)^2×π，其中s為風(fēng)蝕圈面積，wf為單位面積風(fēng)蝕量(kg.m^-2)，w為整個風(fēng)蝕段風(fēng)蝕量(kg)，w1為土壤放置前濕土重(kg)，w2為風(fēng)蝕測定結(jié)束后土壤濕土重(kg),x1為土壤放置時含水量(％)，x2為風(fēng)蝕測定結(jié)束后土壤含水量(％)，s為土壤風(fēng)蝕面表面積(cm²)，d為風(fēng)蝕圈的內(nèi)徑(cm)，π為圓周率。

棵間蒸發(fā)量采用微型棵間蒸發(fā)器(micro-lysimeters,mls)測量，制作參考allensj的制作方法。播種后即在田間埋置，每天測量1次土壤質(zhì)量，3～5d更換一次原狀土，雨后或灌溉后重新取原狀土。棵間蒸發(fā)量計算公式為：ei＝10×(mi-mi+1)/s，式中，ei為第i天棵間蒸發(fā)量，mm/d；mi為小型棵間蒸發(fā)器第i天08：00測量的總質(zhì)量，g；mi+1為小型棵間蒸發(fā)器第(i+1)天8:00測量的總質(zhì)量(g)；s為小型棵間蒸發(fā)器內(nèi)土面面積(cm²)。

土壤含水量測定采用德國imko公司生產(chǎn)的trime-pico便攜式水分測定儀測定。采用水量平衡法測定農(nóng)田總耗水量，其計算公式為：et＝δs+m+p0+k，式中，et為農(nóng)田總耗水量(mm)；δs為小麥生育期間土壤貯水變化量(mm)，即土壤貯水消耗量；m為全生育期內(nèi)的灌水量(mm)；p0為全生育期降水量(mm)；k為全生育期地下水補給量(mm)。當(dāng)?shù)叵滤裆畲笥?.5m時，k值可不計。試驗區(qū)地下水埋深5m，k＝0。

農(nóng)田水分利用效率計算公式為：uw＝y(tǒng)/et，式中et為單位面積上的蒸散量(kg)；y是單位面積上收獲的干物質(zhì)重量(kg)，uw是水分利用效率。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

本研究中數(shù)據(jù)統(tǒng)計采用excel2010，數(shù)據(jù)方差分析采用anova(analysisofvariance)方法，多重比較均采用lsd(leastsignificantdifference)法，統(tǒng)計分析過程采用spss20.0軟件完成。采用origin9.0制圖。

2結(jié)果與分析

2.1不同栽培模式下麥田節(jié)水豐產(chǎn)機理

2.1.1不同栽培模式下小麥根系時空分布及干物質(zhì)積累

根系對水分和養(yǎng)分的吸收能力與其體積密切相關(guān)。圖2(a～f)是不同栽培方式下小麥根系干物質(zhì)積累、表面積和總長度。由圖2a和圖2d可知，0～20cm土層，t2處理在越冬期顯著高于其它處理，平均高29.4％，返青期各處理無顯著差異，拔節(jié)后，t1和t3處理干物質(zhì)積累速度開始加快，且顯著高于t2和t4處理。至完熟，t1和t3處理根系干物質(zhì)積累量平均為172.7g.m^-2，分別比t2和t4處理高10.2％和29.3％。在20～40cm土層，越冬至開花，各處理根系干物質(zhì)積累規(guī)律與0～20cm一致。乳熟以后，t2處理根系衰老速度明顯低于其它處理，至完熟期，t2處理根系干物質(zhì)積累量比其它處理平均高13％。拔節(jié)前，0～20cm土層中，t2和t3處理根系表面積均高于t1和t4處理，但無顯著差異；拔節(jié)后，t2和t4處理根系表面積增長開始減慢，并開始顯著低于t1和t3處理，2年分別平均第9.2％和8.9％。在20～40cm土層，全生育期中t2和t3處理根系表面積無顯著差異，但均顯著高于t1和t4處理，2年平均高28.9％(圖2b和圖2e)。

全生育期中，0～20cm和20～40cm土層中，t2和t3處理根長密度均顯著高于t1和t4處理，2年平均分別高15％(圖2c和圖2f)。由此可見，在20～40cm土層，精細(xì)整地可顯著促進根系生長。但在0～20cm土層則有所不同，前期麥田精耕細(xì)作有效保證了播種至返青階段小麥根系生長，促進了根系表面積、長度增大，有利于干物質(zhì)積累，這對保證形成充足群體和健壯個體，抵御冬季低溫逆境具有積極意義。但開花后，減少灌水使得根系衰老速度明顯高于正常灌水處理，雖然可獲得更大的根長密度，但表面積和干物質(zhì)積累都明顯受限，這在一定程度上限制了灌漿效率。

3.1.2不同栽培模式下小麥根系生理性狀

硝酸還原酶是作物抗逆生理和氮吸收代謝能力強弱的重要指標(biāo)，其活性和含量高低直接表征作物抵御逆境脅迫和氮代謝能力強弱。根系活力則可反映作物對水分和養(yǎng)分吸收能力的強弱。0～20cm土層，開花前，t2處理根系活力顯著高于其它處理，2年平均高27.6％；開花至乳熟，t1和t3處理根系活力仍緩慢上升，之后則迅速下降，但t2和t4處理則開花至成熟則持續(xù)下降。完熟期，t1和t3處理根系活力顯著高于t2和t4處理，兩年平均高67.2％。在20-40cm土層，全生育期，t2和t3處理根系活力2年平均為96.7mg.g^-1.h^-1，為t1和t4處理2年平均值的1.86倍(圖3a和圖3b)。0～20cm土層，開花前，t2處理根系硝酸還原酶活性顯著高于其它處理，至乳熟，除t4處理外，其它處理已無顯著差異，但乳熟后，t2和t4處理硝酸還原酶活性降幅度明顯。至完熟期，t2和t4處理硝酸還原酶活性平均為0.27μg.g^-1.min^-1，為t和t3處理平均值的47.4％。在20～40土層，t2和t3處理返青以后均顯著高與t1和t4處理(圖3c和圖3d)。

由圖3e和3f可知，在拔節(jié)前，0～20cm土層，t2和t4處理aba含量均顯著低于t1和t3處理；但乳熟以后，t2和t4處理aba開始迅速積累，至完熟，t2和t4處理aba含量平均達(dá)116.74pmol.g^-1，為t1和t3處理的1.6倍。在20～40cm土層，t2和t3處理aba積累量則顯著低于t1和t4處理。根系aba作為根源逆境信號，廣泛存在于根系木質(zhì)部，尤其是根尖部位，在其大量積累時，可促進根系衰老，抑制地上部生長。t1和t4處理在0～20cm土層的根系在后期生長受到缺水影響非常明顯，而該層次也是小麥根系數(shù)量最多的層次，而大量積累的aba和較低的硝酸還原酶活性也直接限制了根系對水分和養(yǎng)分的吸收，并最終導(dǎo)致t2和t4處理在灌漿期根系活力下降、衰老加速，這也直接導(dǎo)致了t2和t4處理根系各種生長指標(biāo)均較低。

3.1.3不同栽培模式下小麥群個體生長與生理

圖4(a～j)是不同栽培方式下小麥群體干物質(zhì)積累、莖蘗動態(tài)和葉面積指數(shù)(lai)的差異。由圖4(a-b)可知，開花以前，各生育階段t2處理干物質(zhì)積累量均高于其它處理，尤其在越冬期，t2處理干物質(zhì)積累量為其它處理平均值的1.25倍。至開花期，t2處理干物質(zhì)積累速度下降，但依然高于其它處理，分別為t1、t3和t4處理的1.12倍、1.03倍和1.18倍。開花以后，t2和t4處理干物質(zhì)積累速度顯著下降，至完熟期，t3處理干物質(zhì)積累量最高，為2001g.m^-2，t1和t2處理差異不顯著，t4處理最低。返青以前，t2處理lai顯著高于其它處理，分別為t1、t3和t4處理的1.29倍、1.16倍和1.1倍。返青期以后，t2和t4處理lai增幅明顯降低，至完熟期，t2和t4處理lai分別為1.11和1.2，顯著低于t1和t3處理的1.6和1.67圖4(c-d)。

總莖數(shù)變化規(guī)律與lai相似，基本表現(xiàn)為返青以前，t2處理增幅較大，但返青以后增幅明顯下降，顯著低于t1和t3處理圖4(e-f)。開花以前各階段，t2處理的葉綠素均顯著高于其它各處理，其平均值為4.8mg.g^-1，分別為1.22倍、1.14倍和1.15倍。尤其在越冬期，t2處理葉綠素含量相當(dāng)于常規(guī)種植模式t1處理的1.53倍。至開花期，各處理已基本無顯著差異。開花以后，t2和t4處理葉綠素含量開始迅速下降，至完熟，t2和t4處理葉綠素含量分別僅相當(dāng)于1/2(圖4g-h)。光合速率的變化規(guī)律基本與葉綠素一致，在越冬期，t2處理的光合速率達(dá)到t1處理的1.87倍，且t2處理較高的光合速率一直維持至開花期，之后開始迅速減弱。至完熟期，t2處理的光合速率分別僅相當(dāng)于t1和t3處理的58％和49％(圖4i-j)。

綜上所述，在t2處理所采用栽培模式下，苗期可明顯促進了冬小麥生長，獲得較大數(shù)量的總莖數(shù)和lai，同時葉綠素含量和光合速率也較大，進而形成充足的群體，并積累更多的干物質(zhì)，以利于其安全越冬。但返青以后，該栽培模式下小麥群體發(fā)育開始受限，尤其是花后土壤缺水，導(dǎo)致lai和干物質(zhì)積累增幅均不同程度下降，葉綠素也開始大量分解，光合速率也隨之明顯減弱，尤其乳熟以后表現(xiàn)尤為明顯。這直接影響了t2處理后期灌漿和產(chǎn)量形成。

3.1.4不同栽培模式下麥田耗水與土壤侵蝕特性

表1是不同栽培方式下小麥不同生育階段耗水情況。由表1可知，播種至拔節(jié)，t2處理棵間蒸發(fā)量最低，比t1處理降低22.2％。其中，越冬至拔節(jié)差異最大，該階段t2處理棵間蒸發(fā)量2個生長季平均為33.95mm，比t1處理低35.5％。拔節(jié)后，t2和t4處理棵間蒸發(fā)較低，但與t1和t3處理無顯著差異。

兩個生長季麥田棵間蒸發(fā)量變化規(guī)律相似。播種至拔節(jié)，t2處理植物蒸騰耗水量較高，2個生長季平均為常規(guī)栽培方式t1處理的1.25倍；拔節(jié)以后，t1和t3處理植物蒸騰耗水量快速增大，平均為t1處理的1.18倍。由表2可知，t1和t3處理在2個生長年度中耗水量均最大，分別平均為435.8mm和419.8mm，t2處理耗水量最低，為391.1mm，分別比t1和t3處理降低了10.1％和6.8％；從耗水來源分析，t2和t4處理耗水中土壤水消耗比例較大，其中t2最為明顯，平均為32.3％，比t1處理平均提高26.7％。

表1不同處理下麥田不同生育階段耗水差異

其中，se代表植物蒸騰；pt代表土壤蒸發(fā)；ftc代表農(nóng)田總蒸散量。

表2不同處理下麥田耗水來源差異

風(fēng)蝕是造成表層土壤退化、破壞環(huán)境的重要因素。海河平原冬春季節(jié)干燥多風(fēng)，風(fēng)蝕現(xiàn)象明顯。通過合適的農(nóng)藝措施降低風(fēng)蝕，是農(nóng)業(yè)生態(tài)恢復(fù)中的重要環(huán)節(jié)。t2和t3處理均可顯著降低麥田土壤風(fēng)蝕，其中t1處理，全生育期2個生長季平均比t1處理降低39.4％。其中在播種到越冬階段，由于地表裸露比較多，且此時也是海河平原干燥多風(fēng)的時期，2個生長季中，t2處理可比常規(guī)栽培模式t1土壤侵蝕強度平均下降69.9％(圖5)。

綜上所述，在t2和t4栽培模式下，麥田總耗水量顯著降低，尤其是t2處理耗水量降低最明顯，其中播種至越冬期較低的棵間蒸發(fā)量和開花后適度的土壤水分脅迫形成的較低的植物蒸騰量，是導(dǎo)致t2處理總耗水量較低的重要因素。而這可能與t2處理前期精耕細(xì)作形成的良好土壤表層結(jié)構(gòu)有關(guān)。另外，上文研究中播種至越冬期t2處理較高的lai所形成良好覆蓋，也是抑制t2處理土壤蒸發(fā)的重要因素。同時，地表的精耕細(xì)作與較好的地表覆蓋，也是t2處理可明顯抑制地表土壤風(fēng)蝕的重要因素。

3.1.5不同栽培模式下小麥開花結(jié)實與灌漿特性

小花和小穗的發(fā)育與養(yǎng)分供給密切相關(guān)，而且不同栽培方式可顯著影響小麥開花結(jié)實特征與灌漿進程。由表3可知，t2和t4處理栽培模式下，小麥小穗數(shù)和結(jié)實小穗數(shù)均高于t1和t3處理，2個生長季平均分別高10.4％和11％。t2處理可分化小花數(shù)可孕小花數(shù)均顯著高于其它處理，分別為常規(guī)栽培模式t1處理的1.22倍和1.29倍，但各處理的小花退化比例無顯著差異。t2處理單穗粒數(shù)最高，平均為36.9粒，比t1和t3處理平均多1.9粒。研究表明，海河平原冬小麥越冬至拔節(jié)，一般是穗分化伸長期至小花原基分化期，此時是決定穗數(shù)、粒數(shù)和小花數(shù)量的關(guān)鍵期。而t2處理栽培模式中的精耕細(xì)作環(huán)節(jié)充分保證了該階段作物個體的生長，前文所述各生長生理指標(biāo)研究結(jié)果均對此進行佐證，這直接保證了二棱期穗分化前期的小穗數(shù)分化、穎片分化兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，形成了足夠的小穗數(shù)和小花數(shù)，為穗粒數(shù)增多打下良好基礎(chǔ)。

土壤水分脅迫可顯著影響小麥灌漿過程。由圖6(a-b)可知，t2和t4處理灌漿比t1和t3處理提前2d開始，且前期t2和t4處理灌漿始終保持較高的速率，并顯著高于t1和t3處理，至花后18d，各處理灌漿速率基本相等。其中，最大差異出現(xiàn)在花后第8d，t2與t4處理平均比t1和t3處理高0.23g.d^-1。花后18d至灌漿終止，t1和t3處理灌漿速率始終高t2和t4處理，兩個生長季分別高0.17g.d^-1和0.20g.d^-1。灌漿速率進程與作物光合能力顯著相關(guān)，前文研究也表明麥田t2和t4處理葉片光合速率在乳熟后顯著下降，這與上述2個處理灌漿速率的下降趨勢基本一致。

表3不同栽培模式下小麥單株開花與結(jié)實特征

3.1.6不同栽培模式下小麥產(chǎn)量結(jié)構(gòu)與綜合效益評價

由表4可知，t2和t4處理穗粒數(shù)較高，二者穗粒數(shù)平均比t1和t3處理多1.8粒/穗。但t2和t4處理穗數(shù)和千粒重均較低，二者穗數(shù)和千粒重分別平均比t1和t3處理低3.7％和5.1％。2個生長季中，t3處理產(chǎn)量均最高，t2和t1處理其次，且二者無顯著差異，t4處理產(chǎn)量最低。t2處理全生育期耗水量最低，2個生長季平均為391.1mm，分別比t1和t3處理低10.3％和6.8％，而其水分利用效率則與t1和t3處理分別高12.4％和6.3％。各處理n肥偏生產(chǎn)力無顯著差異。綜合表2和表3所反應(yīng)的耗水量情況與產(chǎn)量情況可知，深松處理在消耗最少水量的基礎(chǔ)上獲得最大的產(chǎn)量，體現(xiàn)了較好的節(jié)水增產(chǎn)效應(yīng)。

由表5可知，各處理投入差異主要在肥料、耕地與鎮(zhèn)壓、灌水和用工等幾個方面，其中t2處理的肥料、耕地與鎮(zhèn)壓兩個指標(biāo)投入較高，2個生長季平均總計4350元.ha^-1，比t1和t3處理分別高1385元和1020元。t2處理在灌水和用工兩個指標(biāo)中投入較少，2個生長季平均總計3525元.ha^-1，比t1和t3處理分別低600元和675元?？傮w看，t2處理投入要稍高于t1和t3處理，但3個處理總產(chǎn)出差異不大，其產(chǎn)投比也無顯著差異。與常規(guī)栽培模式的t1處理相比，t2處理雖然每公頃增加了785元投入，但采用t2處理每公頃可節(jié)約446.5m³地下水，這對極度缺水的海河平原依然具有積極意義。

表4.不同栽培模式下麥田產(chǎn)量結(jié)構(gòu)與水肥利用

表5.不同栽培模式下麥田經(jīng)濟效益評價

3.2前精后簡栽培模式大田示范綜合效益評價

由表6可知，采用優(yōu)化栽培模式t2與常規(guī)栽培模式t1相比，三個示范區(qū)小麥產(chǎn)量均無顯著差異。在總投入和總產(chǎn)出比較看，采用優(yōu)化栽培模式t2，其總投入要明顯高于t1，平均高710元/公頃，其中肥料和耕整地兩項，t2處理明顯高于t1，而灌水投入則要低于t1。各示范區(qū)對比，t2處理盈利能力均不同程度低于t1處理，其中辛集示范區(qū)差異最小，為749.6元/公頃，獻(xiàn)縣最大，為853元/公頃，三地平均800.2元/公頃。雖然采用優(yōu)化栽培模式t2，其經(jīng)濟收益有一定程度降低，但其生態(tài)效益卻非常顯著。四個示范區(qū)數(shù)據(jù)顯示，采用優(yōu)化栽培模式t2每公頃可減少風(fēng)蝕土壤6067.5kg，節(jié)約地下水34.6mm，折合346m³.ha^-1。另外，采用優(yōu)化栽培模式t2每公頃還可節(jié)約2.5個用工。綜上所述，采用優(yōu)化栽培模式t2，在適當(dāng)降低經(jīng)濟收益的同時，可有效保護生態(tài)環(huán)境，節(jié)約水資源，并減少勞動投入，初步實現(xiàn)了經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益的兼顧。

表6.冬小麥前精后簡栽培模式綜合效益評價

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。