2014²019小麦生长季,在山东省济宁市兖州区史王村（35°40′N,116°41′E）进行田间试验。供试小麦品种为济麦22。研究不同耕作方式麦田土壤和植株特性与小麦宽幅播种高产节水生理基础。为解决传统农业连年旋耕造成的土壤耕层变浅、犁底层变硬、土壤透水透气性差和作物根系下扎困难及连年翻耕导致的水土流失、耗能过多和效益降低的问题,课题组集成创新小麦深松少免耕镇压节水栽培技术,研究其对麦田土壤和植株特性的影响,以期为小麦节水高产栽培提供理论依据。于2014²015和2015²016生长季,采用随机区组设计,设置旋耕（RT）、条旋耕（ST）、翻耕（PT）和间隔2年深松+条旋耕（STS）4种耕作方式,每个处理3次重复。为解决常规条播籽粒拥挤一条线而导致的小麦缺苗断垄、疙瘩苗,单株营养面积低和个体发育不良及冠层结构不合理,田间通风透光性差的问题,采用宽幅播种的宽播幅种子分散式粒播,研究其对小麦耗水特性和产量的影响,以期明确宽幅播种节水增产增效的生理基础,为小麦节水高产栽培提供理论依据。于2017²018和2018²019生长季,采用两因素裂区设计,主区为行距处理,为20 cm（20）、25 cm（25）和30 cm（30）3个行距;副区为播种方式处理,为宽幅播种机播种（K）和常规条播机播种（T）2种播种方式。宽幅播种机采用窝眼轮式排种器,双排下种管,播幅为8 cm;常规条播机采用外槽轮式排种器,单排下种管,播幅为3 cm。每个处理3次重复。1不同耕作方式对麦田土壤和植株特性的影响1.1不同耕作方式对麦田土壤理化和微生物特性的影响15⁴5 cm土层土壤容重和40⁶0 cm土层土壤含水量,STS处理显著低于RT和ST处理。15⁴5 cm土层土壤孔隙度、土壤有机质和全氮含量,STS处理显著高于RT和ST处理。15⁴5 cm土层土壤呼吸速率和0³0 cm土层土壤微生物量碳含量,STS处理显著高于RT和ST处理。表明,STS处理有利于降低土壤容重,提高土壤孔隙度,改善土壤微生态环境,提高土壤肥力。1.2不同耕作方式对麦田土壤酶活性和土壤肥力的影响2014²015生长季,15⁴5 cm土层土壤气相比和>0.25 mm土壤团聚体含量,STS处理显著高于PT、RT和ST处理。15⁴5 cm土层土壤紧实度,STS处理显著低于PT、RT和ST处理。0⁴5 cm土层土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性,STS处理显著高于PT、RT和ST处理。15³0 cm土层土壤碱解氮含量为STS>PT>RT、ST,30⁴5 cm土层为STS>PT、RT、ST;15⁴5 cm土层土壤速效磷和速效钾含量均为STS>PT、RT、ST。表明,STS处理有利于增强土壤团聚体稳定性,提高土壤酶活性,增加土壤速效养分含量。1.3不同耕作方式对小麦光合特性和物质生产的影响两生长季,开花后冠层光合有效辐射截获率为STS>PT>RT>ST。开花后7、14、21和28天,叶面积指数STS处理显著高于PT处理,RT和ST处理最低。开花后14、21和28天,旗叶叶绿素相对含量和净光合速率STS处理显著高于PT处理,RT和ST处理最低。成熟期干物质积累量STS处理最高,PT处理次之,RT和ST处理最低。开花后7、14、21和28天,旗叶蔗糖含量和磷酸蔗糖合成酶活性STS处理最高,高于PT处理,RT和ST处理最低。表明,STS处理有利于灌浆期维持高光能截获率,提高灌浆中后期旗叶光合同化能力,延长光合高值持续期,促进成熟期干物质的积累,为获得高产奠定物质基础。两生长季,开花后14、21和28天,旗叶超氧化物歧化酶活性和可溶性蛋白含量,STS处理最高,高于PT处理,RT和ST处理最低;旗叶丙二醛含量,STS处理最低,显著低于PT、RT和ST处理。表明,STS处理有利于增强旗叶细胞超氧自由基的清除能力,减轻细胞损伤,提高代谢水平,延缓旗叶衰老。1.4不同耕作方式对小麦根系分布和生理特性及籽粒产量和水分利用效率的影响两生长季,拔节期、开花期和开花后20天,15³0 cm土层根重密度、根长密度、根体积密度、根表面积密度、根TTC还原强度、根总吸收面积和根活跃吸收面积均为STS、PT>ST、RT;30⁴5 cm土层均为STS>ST、RT、PT。表明,STS处理有利于促进小麦根系生长发育,提高根系对土壤水肥的吸收利用。两生长季,拔节期和开花后20天0⁴5 cm土层根吲哚乙酸和根玉米素核苷含量,STS处理显著高于PT处理,RT和ST处理最低。拔节期0⁴5 cm土层根脱落酸含量为ST>RT>PT>STS;花后20天为ST、RT>PT>STS。开花后30⁴5 cm土层根可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性,STS处理显著高于PT、RT和ST处理;开花后30⁴5 cm土层根丙二醛含量,STS处理显著低于PT、RT和ST处理。表明,STS处理有利于提高小麦根系抗氧化能力,促进根系细胞分裂,提高代谢水平,延缓根系衰老。2014²015生长季,籽粒产量、穗数和千粒重STS处理最高,PT处理次之,RT和ST处理最低;水分利用效率STS处理显著高于PT、RT和ST处理。2015²016生长季,籽粒产量和千粒重均为STS>PT>RT>ST;穗数STS和PT处理显著高于RT处理,ST处理最低;水分利用效率为STS>PT、RT、ST。表明,STS处理获得了最高的籽粒产量和水分利用效率,是本试验条件下高产节水的最佳耕作处理。2宽幅播种对小麦耗水特性和光合特性的影响2.1宽幅播种对小麦耗水特性的影响行距25和30 cm条件下,K处理拔节期、开花期灌溉量和总灌溉量显著低于T处理;土壤贮水消耗量及其占总耗水量的比例显著高于T处理;拔节至开花期、开花至成熟期土壤贮水消耗量,开花至成熟期耗水量、日耗水量和耗水模系数显著高于T处理;拔节期和开花期棵间蒸发量显著低于T处理。表明,K处理有利于提高小麦对土壤贮水的吸收利用,节约灌溉水。行距25和30 cm条件下的K处理相比较,行距25 cm条件下的K处理耗水特性优于行距30 cm条件下的K处理。2.2宽幅播种对小麦光合和衰老特性的影响行距25和30 cm条件下,开花后0、14和28天,冠层光合有效辐射截获率均为K>T。行距25 cm条件下,开花后14、21和28天,旗叶净光合速率、蒸腾速率和气孔导度K处理显著高于T处理;行距30 cm条件下,开花后7、14、21和28天,旗叶净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均为K>T。行距25和30 cm条件下,开花期和成熟期干物质积累量和单茎质量,开花后干物质在籽粒中的分配量和对籽粒的贡献率K处理显著高于T处理;¹³C同化物在籽粒中的分配量和分配比例均为K>T。表明,K处理有利于提高灌浆中后期旗叶光合能力,延长光合高值持续期,促进开花后干物质的积累及其向籽粒的转运。行距25和30 cm条件下的K处理相比较,行距25 cm条件下的K处理灌浆中后期旗叶光合能力、物质生产能力和干物质向籽粒转移的能力均优于行距30 cm条件下的K处理。行距25 cm条件下,开花后14、21和28天,旗叶超氧化物歧化酶活性和可溶性蛋白含量K处理显著高于T处理;旗叶丙二醛含量为T>K。行距30 cm条件下,开花后7、14、21和28天,旗叶超氧化物歧化酶活性和可溶性蛋白含量K处理显著高于T处理;开花后14、21和28天,旗叶丙二醛含量K处理显著低于T处理。表明,K处理有利于提高旗叶超氧自由基清除能力,减轻细胞膜结构损伤,延缓旗叶衰老。行距25和30 cm条件下的K处理相比较,行距25 cm条件下的K处理延缓旗叶衰老能力优于行距30 cm条件下的K处理。2.3宽幅播种对小麦氮素积累与土壤硝态氮运移的影响行距25和30 cm条件下,开花期和成熟期植株氮素积累量K处理显著高于T处理;成熟期籽粒中氮素积累量和营养器官氮素向籽粒的转运量及其贡献率均为K>T。表明,K处理有利于小麦开花期和成熟期植株氮素的积累和营养器官贮藏氮素向籽粒的转运,促进成熟期氮素在籽粒中的积累。2017²018生长季,行距25 cm条件下,成熟期60¹60 cm土层土壤硝态氮K处理显著低于T处理;行距30 cm条件下,60¹80 cm土层土壤硝态氮含量为T>K。2018²019生长季,行距25 cm条件下,成熟期40¹40 cm土层土壤硝态氮含量K处理显著低于T处理;行距30 cm条件下,40¹60 cm土层土壤硝态氮含量为T>K。表明,K处理有利于小麦对土壤硝态氮的吸收利用,降低硝态氮向深层土壤的淋溶。行距25和30 cm条件下的K处理相比较,行距25 cm条件下的K处理植株氮素积累量、营养器官贮藏氮素向籽粒中的转运量及其对土壤硝态氮的吸收利用均高于行距30 cm条件下的K处理。2.4宽幅播种对小麦根系生理特性和籽粒产量及水分利用效率的影响行距25和30 cm条件下,拔节期、开花期和开花后20天,0⁴0 cm土层根重密度、根长密度和根TTC还原强度均为K>T;开花后0、10和20天,0⁴0 cm土层根超氧化物歧化酶活性和可溶性蛋白含量K处理显著高于T处理,根丙二醛含量K处理显著低于T处理。表明,K处理有利于提高小麦根系抗氧化能力,延缓根系衰老,促进根系对水肥的吸收利用。行距25和30 cm条件下的K处理相比较,行距25 cm条件下的K处理小麦根系活力和抗氧化能力高于行距30 cm条件下的K处理。行距25和30 cm条件下,宽幅播种的K处理籽粒产量、水分利用效率和灌水利用效率显著高于常规条播的T处理。表明,宽幅播种处理优于常规条播处理。行距25 cm条件下的K处理籽粒产量、水分利用效率和灌水利用效率显著高于行距30 cm条件下的K处理,是本试验条件下节水高产的最优处理。行距20 cm条件下的K和T处理的籽粒产量和灌水利用效率均显著低于行距25和30 cm条件下的K处理。