水份仪类别
技术资料
多农业科学2004,37 (2):208-214
Scientia Agricultura Sinica
沟垄覆膜集雨栽培对冬小麦水分利用效率及产量的影响
王彩绒，田霄鸿，李生秀
(西北农林科技大学资源坏境学院，杨凌 712100)
摘要:在半湿润易旱地区的关中红油土上，研究了垄上覆膜集雨保墒和沟内种植栽培方法对冬小麦(Tri ticum
aestivum)水分利用效率及产量影响结果表明，冬小麦返青时处理100-200 cm深土层的水分与播前相比无
变化。-100 cm土层覆膜较未覆膜多保蓄水6. 5 mm.有一定集水保水作用收获时土层的水分都明显减少.在
低氮(75 kg·ha，〕、低密(23。万株·ha，)和高氮(225 kg-ha"〕、高密(280万株·ha-') 2种条件下，覆膜较未覆
膜处理平均多耗水34.smm,表明小麦明显增good了对深层水分的利用.覆膜集水和施用氮肥有显著增产效果.覆膜
后，高氮处理的生物产量与籽粒产量比低氮处理平均高22. 5%和22. 6%，高氮低密处理比低氮低密处理的生物产量及
籽粒产量分别高29. 8%和29. 1%在高氮高密条件下，覆膜处理的生物产量与籽粒产量比未履膜高39. 5%和28. 9%
以高氮低密(高氮宽垄覆膜)处理的生物产量和籽粒产量很高，水分利用效率分别达43.7和22kg。。一，·h么一'
词:冬小麦;半湿润易旱区;11膜集雨;水分利用效率;产量
}-k12- (八
匕甘ects of尸旧stic 5neet-muicning on Kiage for Rainwater-harvesting Cultivation on WUE and Yield of Winter Wheat
WANG Cai-rong, TIAN Xiao-hong, LI Sheng-xiu
(College of Resources and Enviro nmental Sciences, Northwest Sci-Tech University of'Agriculture and Forestry, Yangling 712100)
Abstract: A field experiment was conducted in a manural loessial soil in middle of Shaanxi Province, a sub-humid area
prone to drought, to study the effects of rainwater-harvesting cultivation on water use efficiency (WUE) and yield of winter
wheat. Ridge-furrow tillage was used, the ridge being mulched by plastic sheets for rainwater harvesting while seeding in
the furrows. Results showed that from sowing to reviving stage of winter wheat, water stored in 0 -100 cm layer was
significantly decre ased whereas that in 100一200 cm layer was not changed. Compare d to the non-mulching, plastic sheet-mulching retained 6.5 mm more water as an average of the two N rate treatments, having a certain effect on conserv ation of
soil moisture. In contrast, at harv est, water was remarkably reduced in both the 0一100 cm and the 100-200 cm layers, and
mulched plots consumed 34.8 mm more water as an average of the two treatments: low N rate (75 kg N-ha') with low plant
density (2 300 000 plants ha') and high N rate (225 kg-ha-')with high plant density (2 800 000 plants-ha-'), in 0-200 cm layer
than those without mulching, the former being beneficial in utilization of deep layer water. Mulching was significant in
harv esting water and in increase of yield. Mulched with plastic sheets, biological and grain yields were 22.5% and 22.6%
higher for the average of the high N rate than for the low N rate, and the high N rate with low plant density was 29.8% and
29.1 % higher in both biological and grain yields than that of the low N rate with low plant density . With high N rate and high
plant density, the mulched biological and grain yields were 39.5% and 28.9% higher than the corresponding treatments
without mulching. Of the treatments, that with high N rate and low plant density was the highest in both biological and grain
yields, and the water use effi ciency reached 43.7 kg-mm-'.ha' for biological yield and 22 kg-mm-'-ha' for grain yield.
Key words: Winter wheat; Sub-humid area prone to drought; Plastic sheet mulch; WUE; Yield
收稿日期
荃金项目:
作者简介
2003-01-06
国家自然科学基金重大资助项目(49890330),国家自然科学基金重点资助项目(30230230)。农业倾斜资助项目(30070429)
和国家重点基础研究发展规划资助项目(G1999011707)
王彩绒(197。一)，女，陕西扶风人，助研，博卜研究生，卞要从事上壤与植物养分循环研究。李牛秀为通讯作者，
Tel: 029-87092797: 5-mail: li一，K@263. -,
万方数据
2期 工彩绒等:沟垄覆膜集雨栽培对冬小麦水分利用效率及产量的影响
我国北方旱农地区有耕地0.34亿ha，占国耕
地1/3。其中，0. 23亿ha因水资源短缺无法灌溉
【'」。天然降水是该地区[7]利用的土要水资源，80%
以上的农作物生长是靠250--600 mm的天然降水。
由于降水时空分布不匀，降水期与作物需水期错
位，能被作物利用的降水仅为总降水量的30%一
40%，而60%-70%的降水以地表径流和无效蒸发
的方式损失，降水利用效率仅为3.6 kg-mm' ha，，
农业生产低而不稳(21随着人口增长和工业用水增
加，农业将面临供水危机。高效利用现有水资源
生产粮食以满足人口增长的需求是迫切需要解决的
问题。国内外经验证明，降雨250.500 mm地区
充分利用降水是农业可持续发展的根本途径[[ I]，对
改善和提高环境质量也有重要意义川。我国半干早
地区高效利用天然降水做过大量研究和推广工作，
集雨农业在甘、宁、陕、晋等省区兴起[[ a.5]。
在降水条件较为优越的半湿润易旱区，则一直依赖
灌溉以补充水分不足。当地表水和地下水资源日益
紧缺时，人们重视少灌或节灌技术研究[6]，而对不
靠补充灌溉，靠收集雨水、减少蒸发的栽培措施
研究较少。笔者根据半湿润易旱地区的降雨特征和
气候特点，借鉴其它地区经验，开展农田沟垄覆
盖集雨种植方法，探讨提高降水生产效率、发展
抗早、保墒、稳产的节水农业措施。
1材料与方法
1.1试验设计
试验在杨凌头道源西北农林科技大学农作一站
进行，海拔525 m，年均气温13 0C,蒸发量993
mm、降水量550600 mm，主要集中在7, 8, 9月，
常有冬旱和伏旱发生。试验于2000年10月至2001
年6月进行。其中2000年10月至2001年5月月
降水量依次为:32.02, 13.97, 6.35, 10.41,
7.85, 0.51, 21.59和28. 2，。，总降水量120. 9
mm,需水期(( 4-5月)降水50 mm，为缺水
年(该地区冬小麦生育期多年平均降水量为310
mm,需水期降水量为65 mm),
供试土壤为红油土，耕层(0-20 cm)有机
质15. 8 g-kg-'，氮0. 66 g-kg'，磷(P,05)
0. 21 g-kg一 '，碱解氮68 mg-kg-'，有效磷(P) 16
mg-kg-'，速效钾145 mg-kg-'o
试验设覆膜与不覆膜2组处理。覆膜组采用垄
沟种植，垄上覆膜集雨保墒、沟内播种。设氮肥
用量及种植密度2个因子。氮素又州氏氮(75 kg-ha-')、
高氮(225 kg-ha')2种用量;密度分高、低2种
水平。高密度垄宽25。。，沟宽20 cm，播量187
kg-ha -'，基本苗280万株;低密度垄宽40 cm、沟
宽20 cm，播量140. 3 kg-ha'，基本苗230万株。田
间采用2X2完方案，共4个处理:低氮高密;
低氮低密;高氮高密;高氮低密。未覆膜组为对照，
亦设4个处理:低氮低密;高氮高密;无氮高密;无
氮低密。前二者是覆膜的对照，后二者是施氮的对
照。4个对照采用不完方案。田间共设18个小区，
覆膜组重复3次，未覆膜组施氮处理重复2次，未施
氮处理重复1次。小区面积18m2(3.45 mX5.2耐。
磷肥用三料磷肥，每公顷施P201 225 kg;氮肥为
尿素，按设计用量，均作基肥一次施入。蝴日舀起
垄，垄面弓形，垄高15二，膜厚0.08 mm。供试小麦
品种为小堰22号。2000年10月18日播种，2001
年6月9日收获。小麦生育期不灌溉。
1.2样品采集及收获
在小麦不同生长时期从每区中间行随机选取1
行，并从该行随机选取17 cm样段，取其地上部烘
干称重，计算生物量。取0^20 cm根系，计算根系
生物量。定期采0^200 cm土样，每20 cm一层，
用烘干法测定含水量，直至收获。小麦成熟时选2个
重复，由每小区中随机选0.2 m2(边行除外)植株
样进行考种。收获时除去边行，收中间部分计产，
高、低密度处理的收获面积分别为14. 1 m2和
12. 54 m2。千粒重由收获籽粒中随机取样测定。
2结果与分析
2.1不同处理对产量构成的影响
覆膜集雨种植的4个处理中，2个高密度处理
每公顷平均穗数为562 X 100，低密度处理每公顷
穗数为467 X 10" ha'，前者比后者增28%(表1).
本试验条件下，穗数、粒数和粒重三者相互作用
表现为:高密度处理的穗数多，但每穗粒数减少，
粒重降低，产量不高;低密度处理的穗数较少，但
每穗粒数较多，粒重增加，产量显著高于或略高于
同一施氮水平的高密度处理。方差分析表明，覆膜
比未覆膜的增产显著。覆膜时，低氮低密处理的生
物量与籽粒产量比未覆膜分别提高9.5%和5. 5%;高
氮高密度处理分别比未覆膜提高39.5%和30.6%,覆
膜与否，氮素作用显著。覆膜时，两种密度高氮
区比低氮区的生物量和籽粒产量分别提高22. 5%和
万方数据
多农业科 学 37卷
22. 6%。高氮低密度的籽粒产量和生物产量很高，
低氮时密度高低的产量差异不显著。未覆膜时，氮
肥增产作用依然突出，相同密度时，低氮比无氮区
生物量和籽粒产量分别增27.8%和12.9%;高氮比
无氮区的生物量和籽粒产量分别增8. 1%和11. 7%e
不施氮肥区，密度间差异不显著。
表1不同处理的冬小麦产量构成})
Table 1 Yield composition of winter wheat with different treatments
处理
Treatment
株高
Plant hoight
(em)
产量构成 Yield comoosition 产量Yield (ka-he')
穗数
Head number
(,I甲书aL)
穗粒数
Kernels
nPrh-d
千粒重
1 000-kernel
weight(9)
tL 黑
籽较 茎杆
Grain stem
876C
085C
7618
H9日A
授膜Mulching with plastic sheets
低氮高密Low N, high density
低氮低密Lnw N, law density
高氮高密High N, high density
高抓低密High N, low density
未覆膜Non-mulching
低抓低密Low N, low density
高氮高密High N, high density
无氮高密No N, high density
无氮低密No N, low density
569.8
425.7
593.2
5W 0
25. 6
33.04
265
359
396.2 32.1
584.0 23.2
522.5 23.1
4031 29R
{;:::
:::;
阴70 陡臼
段膜处理的籽粒产A均为3次重复的均值，未a膜处理为2次重复均值。粗膜处理的方差分析结果:F=59.
法用于处理间多重比较，L叽,-409. 7, L欺e,=620. 5下同
Yields for the mulching treatment are average of 3 replicates, those of non -mulching a
variance analysis far mulching treatments are as follows: F=59.1"" (T,。, 4.76,气。之，.78):
L域=409.7, L域。一620.5.The same as below
1..(气-4. 76, F, o,-9. 78):很小显著差
averages
Ls'n asadofar
duplicate
ma(tiple
Results of
comparl5on
2.2不同生育期小麦根系和地上部状况
小麦生长发育和产量形成在很大程度上取决于根
系对深层土壤水分的利用川。已有的研究表明，根
重是小麦根系特性的重要指标[[ al。冬小麦根系主要
分布在0^-40 cm，其中0^.20 cm土层根量占总根
重的70%-80 % [91。据此，笔者采取0^20 cm的土
层根系估计其生物量。表2表明，在小麦生育过程
中根重不断变化，由返青至抽穗期根重逐渐增加，
至抽穗期达到高峰，此后下降。覆膜处理的根重下
降速度快且降幅大，未覆膜区下降缓慢且幅度小。
无论是否覆膜，高密度区根重始终大于低密度区根
重。氮肥对根系的效果与覆膜有关:覆膜后氮肥对
低密度区的根系生长有促进作用，而对高密度区无
显著影响;未覆膜，氮肥对高、低密度区根系前
期生长有一定效果，而后期不施氮肥区的根系反而
发达。
返青期不同处理区地上部生物量比较接近，表
明水分、养分对苗期小麦生长影响较小。拔节以
后，地上部生物量大幅度增加，并于灌浆期达很大
值。覆膜改变了作物生长的微气候条件，有利于小
麦生长。在氮肥用量和密度相同区，覆膜后植株地
七部生物量明显高于未覆膜区，灌浆期覆膜处理植
株地上部生物量大小依次为:高氮低密、高氮高
密、低氮高密、低氮低密。未覆膜处理，高密度
区地上部生物量仍高于低密度区，施氮区明显高
于未施氮区。
2.3覆膜和密度对土壤水分的影响
前人研究表明，小麦返青前主要影响0-40 cm
的土壤水分。但笔者发现，不论覆膜与否，0一
100 cm的土壤水分含量都有明显变化，而100-200
cm土层基本相同。0^-40 cm是根系分布的主要土
层，根系的吸收、表层蒸发和降水会使该层土壤水
分不断变化。但土壤水分是一个整体，上层水分变
化必然会引起下层水分上升或下移。因此在评价某
一时期土壤水分的消耗应以所影响的土层为依据。
基于这一考虑，评价播种至返青期水分含量的变
化时采用0-100。的土层，而评价播种至收获期
采用0-200 cm土层(表3).
比较返青期覆膜与未覆膜2个相同处理(低氮
高密和高氮高密)0^-100二土壤水分含量的平均
值(表3)可见，覆膜区贮水245. 5 mm，未覆膜区
为239二，表明覆膜有一定集水保水效能。实地观
察发现，降水时，雨水顺地膜直接流到播种沟
中，即使较小降水也可聚集到小麦根部供利用。
宽膜面大，集雨保墒的效果好。不论覆膜与
否，小麦苗期生长缓慢，土壤又有较高的供氮能
力，因而施氮肥对土壤水分的影响不明显，而高
密度区耗水96. 7 mm，低密度区为93. 8 mm.
万方数据
2期 王彩绒等:沟垄覆膜集雨栽培对冬小麦水分利用效率及产量的影响 211
裹2不同时期0^-20 cm根千重和地上部干物重(kg ha')
Table 2
处理
Troatmcul
Dry weight of root in 0-20 cm and dry weight of top land in different stage
粗膜Mulching with plastic sheets 未段膜without mulchiug
低佩高密
Low N,
high density
1tE黔
low density
高氮高密
High N,
high density
高氮低密
High N,
low density
低氮低密
Low N,
low density
高抵高密 无氮高密 无氮低密
High N, High density Low density
high density withoutN withoutN
根Roots
返青期Rcviv叱
拔节期Jointing
孕稼期Booting
抽穆期日coding
灌桨期Filling
成熟期motor工ng
地上部Shoots
返青期Rev1， ing
拔节期Jointing
孕翻期Hooting
抽翻期Heading
雇浆期Filling
成熟期Maturing
83
200
279
35日
283
108
50
130
147
310
167
60
71
175
188
379
271
9fi
73
163
167
321
210
90
40
207
257
280
213
147
67
271
329
37l
225
125
75
217
258
304
292
275
33
180
203
230
270
z10
1 297
5 671
8 7A3
9 729
16 940
12 632
1 170
4 fl 53
了563
9 045
13 803
13 083
1 314
6 A51
9 720
12 366
19 206
14.535
1 234
5 769
8 585
14 042
19 764
16474
862
4 465
7 346
9 005
10 757
11 9.52
1 131
4 829
9 160
11 483
14 177
10 420
917
3 637
6 317
6 949
9 383
9 641
809
3 017
7 385
8 107
9 874
9352
表3播种到返青及播种到收获土坡水分变化及耗水
Table 3 Soil water changes and water consumption from sowing to reviving and to harvest
土层
Soil depth
(cm)
播前贮水 降水 搜膜gulching with D1a.tic Sheets 未段膜Without mulching
S,#- sawing Rainfall
(cm)
低氮高密
Low N.
high
density
低氮低密
Lox N low
density
高氮高密
HighN，
high
density
高氮低密
High N,
low
density
低氮低密高抓高密 无撅高密 无旅低密
Low N, High N, High Low
low high density density
density density without N without
由播种到返育
幽水分变化
Sail water
changes from
sawing to
revivilsstage
01-100
由播种到返青
消耗的水分
Consumed water
from sowing
to reviving
stage
0--100
由播种到收获
土墉水分变化
Soil water
changes from
sowing to
re vl ving stage
0-100
0^200
由摇种到收获
土壤消耗的水分
Consumed water
from sowing to
revving stage
0-100
D^ 2DD
(cm1
272_0 706 247_2 247_2 243 8 250.5 236-3 241. 7
100.9
245.0
95.4 95.4 98.8 106.3 97. 6
::::: ;: ;: ;: ;; ;: ;:;::;::_{
:: ::_;:): ::::_::::;::;
成熟期土壤水分消耗严重，0.140 cm的土壤
水分含量约在10%左右，覆膜区水分含量明显低于
未覆膜区。0^-200 cm土壤中，覆膜区残存水
分278.4 mm，未覆膜区为313. 2。。，前者比后
者多耗水34.8。。。显然，覆膜区小麦生长良好，
生长后期可有效地利用土壤水分。覆膜条件下，
高密度区耗水361.8二，低密度区耗水358. 9 mm,
未覆膜条件下，同一氮水平条件下密度区耗水量
万方数据
多农业科学 37卷
无明显差异。而施氮肥显著地增加了水分消耗:施
氮区平均耗水328. 3 mm，未施氮区为324. 5 mm.
2.4不同处理对水分利用效率的影响
作物生长期间的耗水量和水分利用效率是衡量
水分利用的重要指标"。J。水分利用效率(water
use efficiency, WUk)指单位面积(ha)消耗
每毫米水生产的干物质量或籽粒产量(kg) o测定结
果表明(表4)，小麦生长过程中千物质的水分利用
效率不断上升，灌浆期很高，收获期有所下降。
覆膜和施用氮肥都可提高其效率:覆膜和未覆膜
相同处理(低氮低密和高氮高密)灌浆期水分利
用效率平均值分别54.6和40.2 kg-mm'-ha-'，前者
比后者高出35. 8%;覆膜区高氮和低氮处理自水
分利用效率平均值分别为56.5和48. 5 kg-mm l-ha 1,
前者比后者高出16.5%;未覆膜区施氮与未施氮的
平均水分利用效率分别为40.2和30.5 kg·二，ha ',
前者比后者高出31.8%。在这些处理中，覆膜区的
高氮高密和高氮低密处理的水分利用效率均为56. 5
表4不同生育期水分利用效率
kg mm "ha'，居处理之位。
覆膜和施氮重要的是提高了籽粒水分利用效
率(表5)。无论是否覆膜，施氮比不施氮、高氮比
低氮都能使籽粒水分利用效率大幅度提高。覆膜区
高氮水分利用效率平均为20. 1 kg-mm-1-ha'，低氮
区平均为16. 9 kg-mm'ha-'，前者比后者高18. 9%;
未覆膜区施氮平均为17 kg-mm'-ha'，未施氮平均
为14.4 kg-nni'.ha-'，前者比后者高出18.1%.覆膜与
适量氮肥配合其效果突出:覆膜区高氮高密处理
的耗水量很高，比未覆膜区相同处理多耗水22.9%,
但产量却提高28. 9%;覆膜区的高氮低密处理比高
氮高密处理少耗水11.7二，产量却提高了16.8%,
水分利用效率提高20.9%。在覆膜条件下，高氮低
密处理的水分利用效率达22 kg-mm'-ha'。由此可
见，在起垄覆膜集雨种植条件下，合理施肥，降低
种植密度，可有效提高降水利用效率，实现作物产
量和水分利用效率的同步提高。
Table 4 Water use efficiency (WUE) at different growing stage (kg-mm'-ha')
返青期
Reviving
拔节期
Jointing 黔gHeading r, Al Filing
成熟玲
Maturing
247 242 朴补
处理
Trcatment
覆膜Mulching with ula., iic sheets
低氮高密Low N, high density
低氮低密Low N, low density
高氮高密High、.high density
高氮低密High N, low density
未段膜Without mulching
低氮低密Low N. low density
高氮高密High N, high density
无氮高密High density without N
无氮低密Law density without N
lg 1
{:
表5不同处理的籽粒水分利用效率。
Table 5 Water use efficiency (WOE) of wheat grain with different treatments
夕日坐
rreatmant
籽粒产量
Grain yield
(kg h.-')
播前长壤水分
Soil xater
't sowi,R(mm)
收获时土墩水分
Soil water
at harvest(-)
生育期降水量
Rainfall
1;t耗水很
Total water
水分利用效率
WOF
Consumption(Imfl) (kg mm'ha')
:;: :::
120.9
120.9
120.9
1209
120.9
120.9
120.9
120_9 :;:;
覆膜枷lching with plastic sheets
低氮高密Low N, high density
低氮低密Low N, law density
高氮高密High N, high density
高氮低密High N, low density
未泼膜Without mulching
低氮低密Low N, low density
高氮高密High N, high density
无氮高密High density without N
无氮低密Law density without N
519.2
519.2
519.2
519.2
519.2
519.2
519.2
319.2
播前及收获时的土坡贮水f指0--200 cm土层内的k'7Ji:降雨A为试验地附近水利灌溉实验站的实际观测结果
Suil eater storage was determined at sowing and harvest in the layer of 0-200 cm and rainfall data obtained from the irrigation
experimental station near the experimental field
万方数据
2期 王彩绒等:沟垄覆膜集雨栽培对冬小麦水分利用效率及产量的影响
3讨论
小麦产量取决于单位面积穗数、每穗粒数和粒
重，这3种因素的很佳组合与水分和养分的供应密
切相关。作为早地的主要胁迫因子，水分供应不足
是小麦产量的主要限制因子，而养分，是氮素
供应不足又在很大程度上限制了水分作用的发挥。
要充分发挥降水的生产潜力，保蓄天然降水、供应
充分而适量的养分，科学地调整作物密度，协调作
物的需求和水分供应之间的关系是其。
笔者采用覆膜集水种植，在低密度条件下实行宽
垄覆膜(垄沟宽度分别为40, 20 cm)栽培，能
有效地减少士壤水分的蒸发消耗，利于保水「51 1];
也能汇集降水，供作物利用，集水面越大，集水量
越大[121。供水相对充分，不但能增加小麦冬前分
葵r提高分葵成穗率，也有利于根系发育。当小麦
生育进入旺盛时期上层土壤水分供不应求时，发达
的根系可利用深层士壤贮水，缓解干旱威胁，
生长发育的需要。大量试验和实践已证明了覆膜防
止水分蒸发，保水、增温、增产的效果[4,'，〕。
在宽垄窄沟栽培条件下，即使播种量与常规栽
培相同，种植沟内的有限空间仍密集了大量植株，
引起了对水分和养分的good烈竞争;加上播种偏
晚，温度降低，小麦分粟显著减少(覆膜条件下，
高密度的有效分萦与低密度差别不大;未覆膜条
件下低密度略有增加)。在这种基本苗和分孽都较
少的情况下，营养生长消耗较少水分，使有限的
水分在籽粒形成中发挥了大作用。
氮素供应对小麦起重要作用。旱农地区，同
一降水条件下不同田块的产量差别很大说明了土壤
肥力，即养分供应的作用。虽然盆栽和模拟试验都
认为水分胁迫限制旱地农业生产，而田间试验表明
养分的作用大，是限制产量的主要因子〔131。笔者
经多点试验表明，即使在降水偏少的早年，灌水
仅在养分供应充分的土壤上显示效果，而大部分耕
地，是中等或膺薄土地，灌水效果甚微。本
试验中的端例子显示，覆膜条件下，高氮低密
比低氮低密产量相差1 813 kg-ha'，说明养分供应
的重要性。
水分供应和养分供应是作物生长的基础，而要
获得高产还有赖于作物管理。在早地，作物的群
体密度加重要，既影响作物生长的健壮程度，也
影响作物对土壤水分和养分的消耗以及营养和生殖
生长的协调。过大的群体密度〔包括基本苗和分
孽)会因竞争阳光而引起作物生长衰弱，导致后
期倒伏;还会在作物营养生长阶段消耗过多水
分，减少生殖生长时期土壤水分供应量，使作物
在这一阶段受到水分胁迫，影响穗数、粒数和粒
重，很终影响产量。过低的群体密度则不能发挥
水分和养分的生产潜力。本试验清楚地显示了密
度对营养生长与生殖生长水分供应影响，从而对
产量影响。从返青到孕穗，高氮高密处理的生物
量都大于低氮低密处理，对土壤水分的消耗也很
good烈;收获时耗水371 mm，远高于其它处理。由
于营养生长阶段过多地消耗土壤中水分，导致了
生殖生长阶段水分不足;单位面积的穗数虽大于
低密处理，但发育不良，穗粒数大幅度降低，粒
重也明显下降。相反，低密度处理，分孽到孕穗
期间生物量较低，水分消耗较少。较多的土壤水
分可使孕穗以后的生长加快，生物量反而比较相
应的高密度处理;后期营养体较大而不早衰，又
会提供充分光合产物，有利光合产物向籽粒运
输，这就为穗粒形成创造了有利条件。穗数虽
少，但粒多粒重;产量反而高于相同条件下的高
密度处理。
本试验中的很高产量虽然难与小麦高产国家或
很高产量纪录相比[[ 141，但在水分利用效率上值得
重视。在灌溉条件下，小麦的水分利用效率多为
10^-12 kg-mm 1-ha ILI",高产i4l 验有的达到14^1P'l,
1216["〕或15^19 kg-mm '.ha 1[111。据报道，灌
溉条件下小麦水分利用效率很高曾为19 kg-mm'-ha
1[191。在未灌水早作麦田，我国试验小区小麦的水
分利用效率很高达20.3 kg-mm'-ha-'>z 以色列很
高达18 kg二一'-ha-' [211。本试验所得水分利用效率
的结果均高于这些报道。这表明，旱地水分有较大
利用潜力，以有效措施管理水分有重大意义。
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Scientia Agricultura Sinica
沟垄覆膜集雨栽培对冬小麦水分利用效率及产量的影响
王彩绒，田霄鸿，李生秀
(西北农林科技大学资源坏境学院，杨凌 712100)
摘要:在半湿润易旱地区的关中红油土上，研究了垄上覆膜集雨保墒和沟内种植栽培方法对冬小麦(Tri ticum
aestivum)水分利用效率及产量影响结果表明，冬小麦返青时处理100-200 cm深土层的水分与播前相比无
变化。-100 cm土层覆膜较未覆膜多保蓄水6. 5 mm.有一定集水保水作用收获时土层的水分都明显减少.在
低氮(75 kg·ha，〕、低密(23。万株·ha，)和高氮(225 kg-ha"〕、高密(280万株·ha-') 2种条件下，覆膜较未覆
膜处理平均多耗水34.smm,表明小麦明显增good了对深层水分的利用.覆膜集水和施用氮肥有显著增产效果.覆膜
后，高氮处理的生物产量与籽粒产量比低氮处理平均高22. 5%和22. 6%，高氮低密处理比低氮低密处理的生物产量及
籽粒产量分别高29. 8%和29. 1%在高氮高密条件下，覆膜处理的生物产量与籽粒产量比未履膜高39. 5%和28. 9%
以高氮低密(高氮宽垄覆膜)处理的生物产量和籽粒产量很高，水分利用效率分别达43.7和22kg。。一，·h么一'
词:冬小麦;半湿润易旱区;11膜集雨;水分利用效率;产量
}-k12- (八
匕甘ects of尸旧stic 5neet-muicning on Kiage for Rainwater-harvesting Cultivation on WUE and Yield of Winter Wheat
WANG Cai-rong, TIAN Xiao-hong, LI Sheng-xiu
(College of Resources and Enviro nmental Sciences, Northwest Sci-Tech University of'Agriculture and Forestry, Yangling 712100)
Abstract: A field experiment was conducted in a manural loessial soil in middle of Shaanxi Province, a sub-humid area
prone to drought, to study the effects of rainwater-harvesting cultivation on water use efficiency (WUE) and yield of winter
wheat. Ridge-furrow tillage was used, the ridge being mulched by plastic sheets for rainwater harvesting while seeding in
the furrows. Results showed that from sowing to reviving stage of winter wheat, water stored in 0 -100 cm layer was
significantly decre ased whereas that in 100一200 cm layer was not changed. Compare d to the non-mulching, plastic sheet-mulching retained 6.5 mm more water as an average of the two N rate treatments, having a certain effect on conserv ation of
soil moisture. In contrast, at harv est, water was remarkably reduced in both the 0一100 cm and the 100-200 cm layers, and
mulched plots consumed 34.8 mm more water as an average of the two treatments: low N rate (75 kg N-ha') with low plant
density (2 300 000 plants ha') and high N rate (225 kg-ha-')with high plant density (2 800 000 plants-ha-'), in 0-200 cm layer
than those without mulching, the former being beneficial in utilization of deep layer water. Mulching was significant in
harv esting water and in increase of yield. Mulched with plastic sheets, biological and grain yields were 22.5% and 22.6%
higher for the average of the high N rate than for the low N rate, and the high N rate with low plant density was 29.8% and
29.1 % higher in both biological and grain yields than that of the low N rate with low plant density . With high N rate and high
plant density, the mulched biological and grain yields were 39.5% and 28.9% higher than the corresponding treatments
without mulching. Of the treatments, that with high N rate and low plant density was the highest in both biological and grain
yields, and the water use effi ciency reached 43.7 kg-mm-'.ha' for biological yield and 22 kg-mm-'-ha' for grain yield.
Key words: Winter wheat; Sub-humid area prone to drought; Plastic sheet mulch; WUE; Yield
收稿日期
荃金项目:
作者简介
2003-01-06
国家自然科学基金重大资助项目(49890330),国家自然科学基金重点资助项目(30230230)。农业倾斜资助项目(30070429)
和国家重点基础研究发展规划资助项目(G1999011707)
王彩绒(197。一)，女，陕西扶风人，助研，博卜研究生，卞要从事上壤与植物养分循环研究。李牛秀为通讯作者，
Tel: 029-87092797: 5-mail: li一，K@263. -,
万方数据
2期 工彩绒等:沟垄覆膜集雨栽培对冬小麦水分利用效率及产量的影响
我国北方旱农地区有耕地0.34亿ha，占国耕
地1/3。其中，0. 23亿ha因水资源短缺无法灌溉
【'」。天然降水是该地区[7]利用的土要水资源，80%
以上的农作物生长是靠250--600 mm的天然降水。
由于降水时空分布不匀，降水期与作物需水期错
位，能被作物利用的降水仅为总降水量的30%一
40%，而60%-70%的降水以地表径流和无效蒸发
的方式损失，降水利用效率仅为3.6 kg-mm' ha，，
农业生产低而不稳(21随着人口增长和工业用水增
加，农业将面临供水危机。高效利用现有水资源
生产粮食以满足人口增长的需求是迫切需要解决的
问题。国内外经验证明，降雨250.500 mm地区
充分利用降水是农业可持续发展的根本途径[[ I]，对
改善和提高环境质量也有重要意义川。我国半干早
地区高效利用天然降水做过大量研究和推广工作，
集雨农业在甘、宁、陕、晋等省区兴起[[ a.5]。
在降水条件较为优越的半湿润易旱区，则一直依赖
灌溉以补充水分不足。当地表水和地下水资源日益
紧缺时，人们重视少灌或节灌技术研究[6]，而对不
靠补充灌溉，靠收集雨水、减少蒸发的栽培措施
研究较少。笔者根据半湿润易旱地区的降雨特征和
气候特点，借鉴其它地区经验，开展农田沟垄覆
盖集雨种植方法，探讨提高降水生产效率、发展
抗早、保墒、稳产的节水农业措施。
1材料与方法
1.1试验设计
试验在杨凌头道源西北农林科技大学农作一站
进行，海拔525 m，年均气温13 0C,蒸发量993
mm、降水量550600 mm，主要集中在7, 8, 9月，
常有冬旱和伏旱发生。试验于2000年10月至2001
年6月进行。其中2000年10月至2001年5月月
降水量依次为:32.02, 13.97, 6.35, 10.41,
7.85, 0.51, 21.59和28. 2，。，总降水量120. 9
mm,需水期(( 4-5月)降水50 mm，为缺水
年(该地区冬小麦生育期多年平均降水量为310
mm,需水期降水量为65 mm),
供试土壤为红油土，耕层(0-20 cm)有机
质15. 8 g-kg-'，氮0. 66 g-kg'，磷(P,05)
0. 21 g-kg一 '，碱解氮68 mg-kg-'，有效磷(P) 16
mg-kg-'，速效钾145 mg-kg-'o
试验设覆膜与不覆膜2组处理。覆膜组采用垄
沟种植，垄上覆膜集雨保墒、沟内播种。设氮肥
用量及种植密度2个因子。氮素又州氏氮(75 kg-ha-')、
高氮(225 kg-ha')2种用量;密度分高、低2种
水平。高密度垄宽25。。，沟宽20 cm，播量187
kg-ha -'，基本苗280万株;低密度垄宽40 cm、沟
宽20 cm，播量140. 3 kg-ha'，基本苗230万株。田
间采用2X2完方案，共4个处理:低氮高密;
低氮低密;高氮高密;高氮低密。未覆膜组为对照，
亦设4个处理:低氮低密;高氮高密;无氮高密;无
氮低密。前二者是覆膜的对照，后二者是施氮的对
照。4个对照采用不完方案。田间共设18个小区，
覆膜组重复3次，未覆膜组施氮处理重复2次，未施
氮处理重复1次。小区面积18m2(3.45 mX5.2耐。
磷肥用三料磷肥，每公顷施P201 225 kg;氮肥为
尿素，按设计用量，均作基肥一次施入。蝴日舀起
垄，垄面弓形，垄高15二，膜厚0.08 mm。供试小麦
品种为小堰22号。2000年10月18日播种，2001
年6月9日收获。小麦生育期不灌溉。
1.2样品采集及收获
在小麦不同生长时期从每区中间行随机选取1
行，并从该行随机选取17 cm样段，取其地上部烘
干称重，计算生物量。取0^20 cm根系，计算根系
生物量。定期采0^200 cm土样，每20 cm一层，
用烘干法测定含水量，直至收获。小麦成熟时选2个
重复，由每小区中随机选0.2 m2(边行除外)植株
样进行考种。收获时除去边行，收中间部分计产，
高、低密度处理的收获面积分别为14. 1 m2和
12. 54 m2。千粒重由收获籽粒中随机取样测定。
2结果与分析
2.1不同处理对产量构成的影响
覆膜集雨种植的4个处理中，2个高密度处理
每公顷平均穗数为562 X 100，低密度处理每公顷
穗数为467 X 10" ha'，前者比后者增28%(表1).
本试验条件下，穗数、粒数和粒重三者相互作用
表现为:高密度处理的穗数多，但每穗粒数减少，
粒重降低，产量不高;低密度处理的穗数较少，但
每穗粒数较多，粒重增加，产量显著高于或略高于
同一施氮水平的高密度处理。方差分析表明，覆膜
比未覆膜的增产显著。覆膜时，低氮低密处理的生
物量与籽粒产量比未覆膜分别提高9.5%和5. 5%;高
氮高密度处理分别比未覆膜提高39.5%和30.6%,覆
膜与否，氮素作用显著。覆膜时，两种密度高氮
区比低氮区的生物量和籽粒产量分别提高22. 5%和
万方数据
多农业科 学 37卷
22. 6%。高氮低密度的籽粒产量和生物产量很高，
低氮时密度高低的产量差异不显著。未覆膜时，氮
肥增产作用依然突出，相同密度时，低氮比无氮区
生物量和籽粒产量分别增27.8%和12.9%;高氮比
无氮区的生物量和籽粒产量分别增8. 1%和11. 7%e
不施氮肥区，密度间差异不显著。
表1不同处理的冬小麦产量构成})
Table 1 Yield composition of winter wheat with different treatments
处理
Treatment
株高
Plant hoight
(em)
产量构成 Yield comoosition 产量Yield (ka-he')
穗数
Head number
(,I甲书aL)
穗粒数
Kernels
nPrh-d
千粒重
1 000-kernel
weight(9)
tL 黑
籽较 茎杆
Grain stem
876C
085C
7618
H9日A
授膜Mulching with plastic sheets
低氮高密Low N, high density
低氮低密Lnw N, law density
高氮高密High N, high density
高抓低密High N, low density
未覆膜Non-mulching
低抓低密Low N, low density
高氮高密High N, high density
无氮高密No N, high density
无氮低密No N, low density
569.8
425.7
593.2
5W 0
25. 6
33.04
265
359
396.2 32.1
584.0 23.2
522.5 23.1
4031 29R
{;:::
:::;
阴70 陡臼
段膜处理的籽粒产A均为3次重复的均值，未a膜处理为2次重复均值。粗膜处理的方差分析结果:F=59.
法用于处理间多重比较，L叽,-409. 7, L欺e,=620. 5下同
Yields for the mulching treatment are average of 3 replicates, those of non -mulching a
variance analysis far mulching treatments are as follows: F=59.1"" (T,。, 4.76,气。之，.78):
L域=409.7, L域。一620.5.The same as below
1..(气-4. 76, F, o,-9. 78):很小显著差
averages
Ls'n asadofar
duplicate
ma(tiple
Results of
comparl5on
2.2不同生育期小麦根系和地上部状况
小麦生长发育和产量形成在很大程度上取决于根
系对深层土壤水分的利用川。已有的研究表明，根
重是小麦根系特性的重要指标[[ al。冬小麦根系主要
分布在0^-40 cm，其中0^.20 cm土层根量占总根
重的70%-80 % [91。据此，笔者采取0^20 cm的土
层根系估计其生物量。表2表明，在小麦生育过程
中根重不断变化，由返青至抽穗期根重逐渐增加，
至抽穗期达到高峰，此后下降。覆膜处理的根重下
降速度快且降幅大，未覆膜区下降缓慢且幅度小。
无论是否覆膜，高密度区根重始终大于低密度区根
重。氮肥对根系的效果与覆膜有关:覆膜后氮肥对
低密度区的根系生长有促进作用，而对高密度区无
显著影响;未覆膜，氮肥对高、低密度区根系前
期生长有一定效果，而后期不施氮肥区的根系反而
发达。
返青期不同处理区地上部生物量比较接近，表
明水分、养分对苗期小麦生长影响较小。拔节以
后，地上部生物量大幅度增加，并于灌浆期达很大
值。覆膜改变了作物生长的微气候条件，有利于小
麦生长。在氮肥用量和密度相同区，覆膜后植株地
七部生物量明显高于未覆膜区，灌浆期覆膜处理植
株地上部生物量大小依次为:高氮低密、高氮高
密、低氮高密、低氮低密。未覆膜处理，高密度
区地上部生物量仍高于低密度区，施氮区明显高
于未施氮区。
2.3覆膜和密度对土壤水分的影响
前人研究表明，小麦返青前主要影响0-40 cm
的土壤水分。但笔者发现，不论覆膜与否，0一
100 cm的土壤水分含量都有明显变化，而100-200
cm土层基本相同。0^-40 cm是根系分布的主要土
层，根系的吸收、表层蒸发和降水会使该层土壤水
分不断变化。但土壤水分是一个整体，上层水分变
化必然会引起下层水分上升或下移。因此在评价某
一时期土壤水分的消耗应以所影响的土层为依据。
基于这一考虑，评价播种至返青期水分含量的变
化时采用0-100。的土层，而评价播种至收获期
采用0-200 cm土层(表3).
比较返青期覆膜与未覆膜2个相同处理(低氮
高密和高氮高密)0^-100二土壤水分含量的平均
值(表3)可见，覆膜区贮水245. 5 mm，未覆膜区
为239二，表明覆膜有一定集水保水效能。实地观
察发现，降水时，雨水顺地膜直接流到播种沟
中，即使较小降水也可聚集到小麦根部供利用。
宽膜面大，集雨保墒的效果好。不论覆膜与
否，小麦苗期生长缓慢，土壤又有较高的供氮能
力，因而施氮肥对土壤水分的影响不明显，而高
密度区耗水96. 7 mm，低密度区为93. 8 mm.
万方数据
2期 王彩绒等:沟垄覆膜集雨栽培对冬小麦水分利用效率及产量的影响 211
裹2不同时期0^-20 cm根千重和地上部干物重(kg ha')
Table 2
处理
Troatmcul
Dry weight of root in 0-20 cm and dry weight of top land in different stage
粗膜Mulching with plastic sheets 未段膜without mulchiug
低佩高密
Low N,
high density
1tE黔
low density
高氮高密
High N,
high density
高氮低密
High N,
low density
低氮低密
Low N,
low density
高抵高密 无氮高密 无氮低密
High N, High density Low density
high density withoutN withoutN
根Roots
返青期Rcviv叱
拔节期Jointing
孕稼期Booting
抽穆期日coding
灌桨期Filling
成熟期motor工ng
地上部Shoots
返青期Rev1， ing
拔节期Jointing
孕翻期Hooting
抽翻期Heading
雇浆期Filling
成熟期Maturing
83
200
279
35日
283
108
50
130
147
310
167
60
71
175
188
379
271
9fi
73
163
167
321
210
90
40
207
257
280
213
147
67
271
329
37l
225
125
75
217
258
304
292
275
33
180
203
230
270
z10
1 297
5 671
8 7A3
9 729
16 940
12 632
1 170
4 fl 53
了563
9 045
13 803
13 083
1 314
6 A51
9 720
12 366
19 206
14.535
1 234
5 769
8 585
14 042
19 764
16474
862
4 465
7 346
9 005
10 757
11 9.52
1 131
4 829
9 160
11 483
14 177
10 420
917
3 637
6 317
6 949
9 383
9 641
809
3 017
7 385
8 107
9 874
9352
表3播种到返青及播种到收获土坡水分变化及耗水
Table 3 Soil water changes and water consumption from sowing to reviving and to harvest
土层
Soil depth
(cm)
播前贮水 降水 搜膜gulching with D1a.tic Sheets 未段膜Without mulching
S,#- sawing Rainfall
(cm)
低氮高密
Low N.
high
density
低氮低密
Lox N low
density
高氮高密
HighN，
high
density
高氮低密
High N,
low
density
低氮低密高抓高密 无撅高密 无旅低密
Low N, High N, High Low
low high density density
density density without N without
由播种到返育
幽水分变化
Sail water
changes from
sawing to
revivilsstage
01-100
由播种到返青
消耗的水分
Consumed water
from sowing
to reviving
stage
0--100
由播种到收获
土墉水分变化
Soil water
changes from
sowing to
re vl ving stage
0-100
0^200
由摇种到收获
土壤消耗的水分
Consumed water
from sowing to
revving stage
0-100
D^ 2DD
(cm1
272_0 706 247_2 247_2 243 8 250.5 236-3 241. 7
100.9
245.0
95.4 95.4 98.8 106.3 97. 6
::::: ;: ;: ;: ;; ;: ;:;::;::_{
:: ::_;:): ::::_::::;::;
成熟期土壤水分消耗严重，0.140 cm的土壤
水分含量约在10%左右，覆膜区水分含量明显低于
未覆膜区。0^-200 cm土壤中，覆膜区残存水
分278.4 mm，未覆膜区为313. 2。。，前者比后
者多耗水34.8。。。显然，覆膜区小麦生长良好，
生长后期可有效地利用土壤水分。覆膜条件下，
高密度区耗水361.8二，低密度区耗水358. 9 mm,
未覆膜条件下，同一氮水平条件下密度区耗水量
万方数据
多农业科学 37卷
无明显差异。而施氮肥显著地增加了水分消耗:施
氮区平均耗水328. 3 mm，未施氮区为324. 5 mm.
2.4不同处理对水分利用效率的影响
作物生长期间的耗水量和水分利用效率是衡量
水分利用的重要指标"。J。水分利用效率(water
use efficiency, WUk)指单位面积(ha)消耗
每毫米水生产的干物质量或籽粒产量(kg) o测定结
果表明(表4)，小麦生长过程中千物质的水分利用
效率不断上升，灌浆期很高，收获期有所下降。
覆膜和施用氮肥都可提高其效率:覆膜和未覆膜
相同处理(低氮低密和高氮高密)灌浆期水分利
用效率平均值分别54.6和40.2 kg-mm'-ha-'，前者
比后者高出35. 8%;覆膜区高氮和低氮处理自水
分利用效率平均值分别为56.5和48. 5 kg-mm l-ha 1,
前者比后者高出16.5%;未覆膜区施氮与未施氮的
平均水分利用效率分别为40.2和30.5 kg·二，ha ',
前者比后者高出31.8%。在这些处理中，覆膜区的
高氮高密和高氮低密处理的水分利用效率均为56. 5
表4不同生育期水分利用效率
kg mm "ha'，居处理之位。
覆膜和施氮重要的是提高了籽粒水分利用效
率(表5)。无论是否覆膜，施氮比不施氮、高氮比
低氮都能使籽粒水分利用效率大幅度提高。覆膜区
高氮水分利用效率平均为20. 1 kg-mm-1-ha'，低氮
区平均为16. 9 kg-mm'ha-'，前者比后者高18. 9%;
未覆膜区施氮平均为17 kg-mm'-ha'，未施氮平均
为14.4 kg-nni'.ha-'，前者比后者高出18.1%.覆膜与
适量氮肥配合其效果突出:覆膜区高氮高密处理
的耗水量很高，比未覆膜区相同处理多耗水22.9%,
但产量却提高28. 9%;覆膜区的高氮低密处理比高
氮高密处理少耗水11.7二，产量却提高了16.8%,
水分利用效率提高20.9%。在覆膜条件下，高氮低
密处理的水分利用效率达22 kg-mm'-ha'。由此可
见，在起垄覆膜集雨种植条件下，合理施肥，降低
种植密度，可有效提高降水利用效率，实现作物产
量和水分利用效率的同步提高。
Table 4 Water use efficiency (WUE) at different growing stage (kg-mm'-ha')
返青期
Reviving
拔节期
Jointing 黔gHeading r, Al Filing
成熟玲
Maturing
247 242 朴补
处理
Trcatment
覆膜Mulching with ula., iic sheets
低氮高密Low N, high density
低氮低密Low N, low density
高氮高密High、.high density
高氮低密High N, low density
未段膜Without mulching
低氮低密Low N. low density
高氮高密High N, high density
无氮高密High density without N
无氮低密Law density without N
lg 1
{:
表5不同处理的籽粒水分利用效率。
Table 5 Water use efficiency (WOE) of wheat grain with different treatments
夕日坐
rreatmant
籽粒产量
Grain yield
(kg h.-')
播前长壤水分
Soil xater
't sowi,R(mm)
收获时土墩水分
Soil water
at harvest(-)
生育期降水量
Rainfall
1;t耗水很
Total water
水分利用效率
WOF
Consumption(Imfl) (kg mm'ha')
:;: :::
120.9
120.9
120.9
1209
120.9
120.9
120.9
120_9 :;:;
覆膜枷lching with plastic sheets
低氮高密Low N, high density
低氮低密Low N, law density
高氮高密High N, high density
高氮低密High N, low density
未泼膜Without mulching
低氮低密Low N, low density
高氮高密High N, high density
无氮高密High density without N
无氮低密Law density without N
519.2
519.2
519.2
519.2
519.2
519.2
519.2
319.2
播前及收获时的土坡贮水f指0--200 cm土层内的k'7Ji:降雨A为试验地附近水利灌溉实验站的实际观测结果
Suil eater storage was determined at sowing and harvest in the layer of 0-200 cm and rainfall data obtained from the irrigation
experimental station near the experimental field
万方数据
2期 王彩绒等:沟垄覆膜集雨栽培对冬小麦水分利用效率及产量的影响
3讨论
小麦产量取决于单位面积穗数、每穗粒数和粒
重，这3种因素的很佳组合与水分和养分的供应密
切相关。作为早地的主要胁迫因子，水分供应不足
是小麦产量的主要限制因子，而养分，是氮素
供应不足又在很大程度上限制了水分作用的发挥。
要充分发挥降水的生产潜力，保蓄天然降水、供应
充分而适量的养分，科学地调整作物密度，协调作
物的需求和水分供应之间的关系是其。
笔者采用覆膜集水种植，在低密度条件下实行宽
垄覆膜(垄沟宽度分别为40, 20 cm)栽培，能
有效地减少士壤水分的蒸发消耗，利于保水「51 1];
也能汇集降水，供作物利用，集水面越大，集水量
越大[121。供水相对充分，不但能增加小麦冬前分
葵r提高分葵成穗率，也有利于根系发育。当小麦
生育进入旺盛时期上层土壤水分供不应求时，发达
的根系可利用深层士壤贮水，缓解干旱威胁，
生长发育的需要。大量试验和实践已证明了覆膜防
止水分蒸发，保水、增温、增产的效果[4,'，〕。
在宽垄窄沟栽培条件下，即使播种量与常规栽
培相同，种植沟内的有限空间仍密集了大量植株，
引起了对水分和养分的good烈竞争;加上播种偏
晚，温度降低，小麦分粟显著减少(覆膜条件下，
高密度的有效分萦与低密度差别不大;未覆膜条
件下低密度略有增加)。在这种基本苗和分孽都较
少的情况下，营养生长消耗较少水分，使有限的
水分在籽粒形成中发挥了大作用。
氮素供应对小麦起重要作用。旱农地区，同
一降水条件下不同田块的产量差别很大说明了土壤
肥力，即养分供应的作用。虽然盆栽和模拟试验都
认为水分胁迫限制旱地农业生产，而田间试验表明
养分的作用大，是限制产量的主要因子〔131。笔者
经多点试验表明，即使在降水偏少的早年，灌水
仅在养分供应充分的土壤上显示效果，而大部分耕
地，是中等或膺薄土地，灌水效果甚微。本
试验中的端例子显示，覆膜条件下，高氮低密
比低氮低密产量相差1 813 kg-ha'，说明养分供应
的重要性。
水分供应和养分供应是作物生长的基础，而要
获得高产还有赖于作物管理。在早地，作物的群
体密度加重要，既影响作物生长的健壮程度，也
影响作物对土壤水分和养分的消耗以及营养和生殖
生长的协调。过大的群体密度〔包括基本苗和分
孽)会因竞争阳光而引起作物生长衰弱，导致后
期倒伏;还会在作物营养生长阶段消耗过多水
分，减少生殖生长时期土壤水分供应量，使作物
在这一阶段受到水分胁迫，影响穗数、粒数和粒
重，很终影响产量。过低的群体密度则不能发挥
水分和养分的生产潜力。本试验清楚地显示了密
度对营养生长与生殖生长水分供应影响，从而对
产量影响。从返青到孕穗，高氮高密处理的生物
量都大于低氮低密处理，对土壤水分的消耗也很
good烈;收获时耗水371 mm，远高于其它处理。由
于营养生长阶段过多地消耗土壤中水分，导致了
生殖生长阶段水分不足;单位面积的穗数虽大于
低密处理，但发育不良，穗粒数大幅度降低，粒
重也明显下降。相反，低密度处理，分孽到孕穗
期间生物量较低，水分消耗较少。较多的土壤水
分可使孕穗以后的生长加快，生物量反而比较相
应的高密度处理;后期营养体较大而不早衰，又
会提供充分光合产物，有利光合产物向籽粒运
输，这就为穗粒形成创造了有利条件。穗数虽
少，但粒多粒重;产量反而高于相同条件下的高
密度处理。
本试验中的很高产量虽然难与小麦高产国家或
很高产量纪录相比[[ 141，但在水分利用效率上值得
重视。在灌溉条件下，小麦的水分利用效率多为
10^-12 kg-mm 1-ha ILI",高产i4l 验有的达到14^1P'l,
1216["〕或15^19 kg-mm '.ha 1[111。据报道，灌
溉条件下小麦水分利用效率很高曾为19 kg-mm'-ha
1[191。在未灌水早作麦田，我国试验小区小麦的水
分利用效率很高达20.3 kg-mm'-ha-'>z 以色列很
高达18 kg二一'-ha-' [211。本试验所得水分利用效率
的结果均高于这些报道。这表明，旱地水分有较大
利用潜力，以有效措施管理水分有重大意义。
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