张慧芋，孙 敏，任爱霞，李 莹，杨文彪，刘凯凯，高志强

（山西农业大学农学院，山西 太谷 030801）

土壤水分是旱地小麦产量高低的直接决定因素。山西省地处黄土高原东缘，降水季节分布失衡，60%的降雨都集中在旱地麦田收获后的7—9月。因此，将休闲期降雨最大程度地蓄纳供小麦生长季使用，是提高旱地小麦产量的关键。

武均等[1]研究表明，翻耕可以通过改变农田土壤的孔隙度、容重等物理结构改善农作物生长的微环境，提升土壤向农作物提供水分、养分的能力，从而对农作物增产产生正向作用。侯贤清等[2]研究表明，在宁夏旱作麦区夏闲期实施传统翻耕，夏闲期的降雨被最大限度地蓄纳，提高了播前底墒，免耕则较明显地改善了旱地小麦幼苗时期的土壤水分，但免耕较翻耕小麦产量显著降低[3-4]。杨永辉等[5]研究表明，免耕通过对农田土壤水分的调配，调整了冬小麦的群体结构以及光合特征，促进干物质的积累运转，从而促进小麦增产，提高水分利用效率。李廷亮等[6]对洪洞旱作麦区水肥利用关系进行研究，结果表明，施磷量为120 kg/hm2时，旱地小麦的穗数有显著提高，最终表现出较高的产量和水分利用效率。

随着人们生活水平的提高，旱地小麦的品质也日渐受到关注。王兰珍等[7]对不同冬小麦品种的磷营养效率鉴定的研究表明，随着磷肥施用量的增加，小麦籽粒的蛋白质含量均呈先升后降的变化趋势，且对于不同的小麦品种均有相应的推荐磷肥施用量，使其籽粒蛋白质含量达最大值。王旭东等[8]研究表明，在一定范围内，施磷量增加有利于提高小麦籽粒醇溶蛋白、谷蛋白含量。赵广才等[9]研究表明，随着施磷量的增加，小麦籽粒球蛋白含量呈降低趋势，谷蛋白含量呈先降后升的抛物线趋势变化。旱塬地区在一定阈值范围内，增施磷肥可促进小麦增产，但在不同地区施用相同水平的磷肥，作物表现出不同的生长效应。

因此，结合不同地区的气象及土壤条件，合理增施磷肥是同步提高旱地小麦的产量及品质的重要途径。

本试验通过设置休闲期不同的耕作方式，研究不同土壤水分条件下不同施磷量对小麦产量、品质形成的影响，分析土壤水分、磷肥与小麦产量品质三者的关系，旨在为晋南旱作麦区同时实现小麦增产优质提供最佳配套技术。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2014年6月至2015年7月在山西农业大学闻喜试验基地进行，该地区旱作麦区种植制度为小麦一年一作，夏季7—9月采用休闲制。试验地概况和年降雨量情况如表1、图1所示。

表1 闻喜小麦试验地概况

1.2 试验材料

供试材料为晋麦92。

1.3 试验设计

试验采用二因素裂区设计，在2014年6月小麦收获时留高茬20～30 cm，7月中旬一场大雨后将其粉碎还田，并施用有机肥1 500 kg/hm2，实施休闲期耕作，以耕作方式为主区，设深翻（PT）和免耕（NT）2 个水平；以小麦播种时磷肥基施量为副区，设P2O50（P0），75（P75），150（P150），225 kg/hm2（P225）4 个水平，共8 个处理，小区面积150 m2（50 m×3 m），重复 3 次。8月25日浅旋平整土地，9月29日采用膜际条播播种方式进行播种，同时施以纯氮（尿素）、钾肥（氯化钾）150 kg/hm2为基肥，其他操作同常规管理。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 土壤需水量测定 分别于播种期、越冬期、拔节期、孕穗期、开花期、成熟期，用洛阳铲取0～300 cm（每20 cm 为一土层）土样，取回后分别测定土样的湿质量和干质量，其中，干质量采用烘干法烘至恒质量测定，换算土壤质量含水量[10]。

1.4.2 土壤蓄水量测定

式中，SWSi 为第i 土层土壤蓄水量（mm）；Wi为第i 土层土壤质量含水量（%）；Di 为第i 土层土壤容重（g/cm3）；Hi 为第i 土层厚度（cm）。

1.4.3 籽粒蛋白质及其组分含量测定 采用连续提取法测定成熟期籽粒清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白的含量；采用半微量凯氏定氮法测定籽粒含氮率，再乘以5.7，即为籽粒蛋白质含量。

1.4.4 籽粒可溶性总糖、蔗糖和淀粉含量测定 采用蒽酮比色法测定可溶性总糖含量；采用间苯二酚光度法测定蔗糖含量；淀粉含量采用盐酸水解成葡萄糖后，用蒽酮比色法测定。

1.4.5 产量及其构成因素测定 成熟期测定单位面积的穗数、每穗平均粒数和千粒质量，并以16 m2为单位测定其实际产量。

1.5 数据分析

采用 Microsoft Excel 2010，SPSS 16.0 软件处理数据并进行统计分析，用LSD 法进行显著性水平为α＝0.05 的差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 休闲期耕作配施磷肥对土壤蓄水量的影响

从表2可以看出，与免耕模式相比，休闲期深翻可显著提高旱地麦田播种期至孕穗期0～300 cm土壤蓄水量；深松与免耕条件下，随施磷量增加，越冬—孕穗期0～300 cm 土壤蓄水量均呈先升高后降低的单峰曲线变化，P150处理达最大值，且各处理间差异均显著；开花期0～300 cm 土壤蓄水量以P75处理最高，且各处理间差异均显著；成熟期0～300 cm 土壤蓄水量以P225处理最高，且各处理间差异均达显著水平。可见，休闲期深翻的蓄水效果可延续至孕穗期，且配施磷肥150 kg/hm2效果最佳。

表2 休闲期耕作配施磷肥对各生育时期0～300 cm 土壤蓄水量的影响 mm

2.2 休闲期耕作配施磷肥对籽粒品质的影响

2.2.1 成熟期籽粒蛋白质及其组分含量分析 从表3可以看出，与免耕模式相比，休闲期深翻可提高籽粒蛋白质及其各组分含量、谷醇比，清蛋白含量在P150时达显著水平；球蛋白、醇溶蛋白含量在P0，P150，P225时均达显著水平；谷蛋白含量在各施磷水平差异均显著；总蛋白质含量、谷醇比在除P0以外的施磷水平下差异均显著；籽粒产量及蛋白质产量在各施磷水平下差异均显著增加。休闲期深翻和免耕条件下，随着施磷量的增加，蛋白质及其各组分含量、蛋白质产量均呈先升后降的变化趋势，且均在施磷量为P150达最高值，而谷醇比在施磷量为P150时达最大值。可见，休闲期深翻有利于提高小麦产量、籽粒蛋白质及其各组分含量，尤其谷蛋白含量的提高效果最为显著，从而提高谷醇比，且配施磷肥150 kg/hm2时效果显著。总之，休闲期深翻配施磷肥150 kg/hm2可同时实现旱地小麦增产优质。

表3 休闲期耕作配施磷肥对籽粒蛋白质及其组分含量的影响

2.2.2 籽粒蛋白质及其各组分含量花后动态变化由图2可知，休闲期深翻条件下，随籽粒灌浆进程的推移，旱地小麦籽粒蛋白质及球蛋白含量均呈先降后升的变化趋势，均在花后15 d 达到最小值；清蛋白呈逐渐降低的变化趋势；醇溶蛋白和谷蛋白呈逐渐升高的变化趋势。休闲期深翻条件下，随着施磷量的增加，籽粒蛋白质及其各组分含量均呈先升后降的变化趋势，且均在P150处理时达最大值，其中，蛋白质含量在0～10 d，球蛋白在5～10 d，醇溶蛋白在 5～20 d，谷蛋白在 0～5，15～25，30～35 d时分别显著最高。可见，休闲期深翻配施150 kg/hm2磷肥有利于籽粒灌浆前期（5～10 d）籽粒蛋白质、球蛋白、醇溶蛋白含量的显著提高。

2.2.3 成熟期籽粒可溶性糖、蔗糖及淀粉含量 由表4可知，与免耕处理相比，休闲期深翻提高了成熟期籽粒可溶性糖、蔗糖、淀粉含量，其中，各施磷水平条件下可溶性糖含量均达显著水平；蔗糖、淀粉含量在除P0处理以外的施磷水平条件下均显著提高。休闲期深翻和免耕条件下，随着施磷量的增加，籽粒可溶性糖、蔗糖、淀粉含量均呈先升后降的变化趋势，且均在P150处理时达最大值。可见，休闲期深翻有利于提高籽粒可溶性糖、蔗糖、淀粉含量，且配施磷肥150 kg/hm2时效果最佳。

表4 休闲期耕作配施磷肥对成熟期籽粒糖含量的影响

2.3 土壤水分与小麦籽粒品质的相关性分析

表5 各生育时期土壤水分与籽粒产量及品质的相关性分析

由表5可知，旱地小麦籽粒产量、籽粒总蛋白质含量及其各组分（清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白）含量以及可溶性糖、蔗糖、淀粉含量与越冬—孕穗期各生育时期0～300 cm 土壤蓄水量均呈极显著正相关；籽粒谷醇比与开花期土壤蓄水量呈显著正相关。可见，孕穗前期土壤蓄水量对小麦产量与品质的形成有较大的影响。

3 结论与讨论

旱地麦田休闲期采用耕作措施可以通过改善土壤的容重、孔隙结构等物理性状，增强土壤对休闲期自然降水的蓄积能力，提高旱地麦田播前底墒，为旱地小麦的生长提供良好的生长微环境，促进小麦对土壤水养分的吸收能力，最终提高水分利用效率[3-4]。本试验研究结果表明，与免耕处理相比，休闲期深翻可以充分蓄积休闲期降雨，显著提高旱地麦田播种前0～300 cm 土壤水分16.36 mm，且该蓄积效果可延续至孕穗期，这与赵红梅等[11]的研究结果一致。

张瑞富等[12]研究表明，适量施用磷肥可以通过提高作物的比根长、根系活力，从而增加作物产量。张治家等[13]研究表明，磷肥在冬小麦生产中期有较大作用，其有利于增加小麦的分蘖数、百粒质量等，从而促进产量的提高。刘博等[14]研究表明，施用磷肥可以极显著提高大豆的单株粒数及单株粒质量，最终提高大豆的产量。BATTEN 等[15]研究结果表明，适量增施磷肥可促进小麦群体的合理构建，通过提高小麦有效成穗数，最终提高产量。王荣辉等[16]研究结果表明，施用磷肥可以促进小麦根系发育，提高植株对所需养分及深层水分的吸收能力，促进干物质的积累和转运，最终提高籽粒产量。李廷亮等[6]研究结果表明，晋南地区旱地麦田基施磷肥120 kg/hm2，冬小麦的抗旱性增强，且最终通过提高穗数实现旱地小麦增产。此外，江帆等[17]研究表明，磷肥与土壤的黏附性较强、移动性较差，通过采用耕作等田间管理措施促进作物对土壤磷的吸收利用。本试验研究结果表明，休闲期采用深翻和免耕措施，在施磷量为150 kg/hm2时旱地小麦产量均可显著最高。可见，合理施磷可以通过调控小麦根系发育及调动水分、养分充分运移等途径最终实现增产。在不同地区，磷肥最佳施用量因地力条件、气候条件以及管理措施的不同而表现出差异性。

王旭东等[8]研究结果表明，合理施用磷肥有利于促进小麦籽粒贮藏蛋白（醇溶蛋白和麦谷蛋白）的积累，但对营养蛋白（清蛋白和球蛋白）含量的提高作用不显著。赵广才等[9]研究结果表明，不同的蛋白质组分对磷肥施用量表现出的效应不一致，增施磷肥，球蛋白表现显著降低的趋势，麦谷蛋白表现先降后升的变化趋势，清蛋白和醇溶蛋白则表现不显著的差异。原亚琦等[18]研究表明，休闲期覆盖配施磷肥可促进灌浆前期籽粒氮的积累，从而提高籽粒蛋白质含量的增加，且在施磷量为135 kg/hm2时效果显著。本试验研究结果表明，休闲期深翻和免耕条件下，施磷量为150 kg/hm2时，籽粒蛋白质及其组分含量（除免耕条件下清蛋白）、籽粒可溶性糖、蔗糖、淀粉含量均表现最高。可见，旱地麦田施用磷肥会对籽粒的蛋白质及其组分含量产生不同趋势的影响，同时由于不同试验条件以及地力条件的差异，结果会出现一定差异。