水氮耦合對(duì)冬小麥不同生育期干物質(zhì)積累量及水分利用效率的影響

李鎖玲　孟瑞娟　盧健

摘要：采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，利用當(dāng)?shù)刂髟云贩N濰麥8號(hào)通過大田小區(qū)試驗(yàn)，研究水氮耦合對(duì)冬小麥不同生育期干物質(zhì)積累量及水分利用效率的影響。結(jié)果表明，在返青-拔節(jié)期，灌水、施肥可提高冬小麥的干物質(zhì)量及水分利用效率；拔節(jié)-揚(yáng)花期，灌水對(duì)干物質(zhì)積累影響不大，在高水處理下反而降低，從而水分利用效率降低；揚(yáng)花-灌漿期，高水高氮（W2N2）處理的干物質(zhì)量最大，而作物水分利利用效率（WUE）在低水水平下較高。綜合來看，本試驗(yàn)條件下，中水高氮處理（W1N2）是提高冬小麥生育期干物質(zhì)量和水分利用效率的最佳方案。

關(guān)鍵詞：水氮耦合；冬小麥；不同生育期干物質(zhì)量；水分利用效率

中圖分類號(hào)：S512.107文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2013）07-0087-04

水、氮是小麥高產(chǎn)的決定性因素，也是其最重要的限制因子。灌水量大小、施氮水平高低和時(shí)間早晚都會(huì)對(duì)小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生重要影響。但在中國(guó)北方有些地區(qū)，灌溉和施肥量不以作物需要量為依據(jù)，而以當(dāng)?shù)乜晒├玫乃亢徒?jīng)營(yíng)者的經(jīng)濟(jì)能力為參考。地面漫灌作為最主要的灌溉方式，不但造成了水、氮資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，還引起了嚴(yán)重的環(huán)境問題。

大量研究表明，隨著灌水量和施肥量增加，作物產(chǎn)量迅速增加，產(chǎn)量增幅減緩，若繼續(xù)增大灌水和施肥量，作物的產(chǎn)量反而減?。欢鴧f(xié)調(diào)灌水量和施肥量可明顯提高小麥產(chǎn)量。因此，適宜的灌水量和施肥量將不僅大幅度節(jié)約水肥用量，而且對(duì)于增加作物單產(chǎn)和發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本試驗(yàn)利用當(dāng)?shù)刂髟孕←溒贩N濰麥8號(hào)，研究水氮耦合對(duì)冬小麥不同生育期干物質(zhì)積累量及水分利用效率的影響，以期為冬小麥合理灌水及施肥提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1供試材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試品種為濰麥8號(hào)。

試驗(yàn)于 2011年10月至2012年5月在菏澤學(xué)院試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行，采用大田栽培種植方式。試驗(yàn)地0～20 cm土層土壤養(yǎng)分含量為：有機(jī)質(zhì)1.21 g/kg、全氮0.089 g/kg、堿解氮85.7 mg/kg、速效磷48.8 mg/kg。

試驗(yàn)設(shè)施氮和灌水2個(gè)因素，灌水分為高（拔節(jié)水+揚(yáng)花水，以W2表示）、中（拔節(jié)水，以W1表示）、低（全生育期不灌水，以W0表示）3個(gè)水平，施氮量設(shè)純氮120 kg/hm2（50%基施+50%拔節(jié)期，以N2表示）、純氮60 kg/hm2（基施，以N1表示）2個(gè)水平，共計(jì)6個(gè)處理。田間試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次，小區(qū)面積為3 m×7 m=21 m2。666.7m2基本苗 45萬株，其它管理措施同一般高產(chǎn)田。小麥生育期間降水量見表1。

1.2測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1不同生育期干物質(zhì)積累量測(cè)定在冬小麥返青-拔節(jié)期、拔節(jié)-楊花期、楊花-灌漿期，每小區(qū)取1 m長(zhǎng)的三段，每段取10株，65℃烘干，計(jì)算干物質(zhì)積累量。

1.2.2土壤含水量測(cè)定在冬小麥播種前、越冬前、越冬期、返青期、拔節(jié)期、揚(yáng)花期和灌漿期分7次，在土壤0～5、5～10、10～20、20～30、30～40、40～60、60～90、90～120 cm各土層用土鉆分別取樣，再用烘干法測(cè)定土壤含水量。

2結(jié)果與分析

2.1水氮耦合對(duì)冬小麥不同生育期干物質(zhì)量的影響

2.1.1水氮耦合對(duì)冬小麥返青-拔節(jié)期干物質(zhì)積累量的影響由圖1可知，在冬小麥的返青-拔節(jié)期，由于中水和高水處理均在拔節(jié)期灌水，因此，W1N1與W2N1，W1N2與W2N2干物質(zhì)積累量沒有差異。W1N1與W1N2相比，W2N1與W2N2相比，高氮處理反而影響干物質(zhì)的積累，可能與徒長(zhǎng)遮蔭影響光合作用有關(guān)。在水分虧缺的W0條件下，W0N2處理干物質(zhì)積累量高于W0N1，說明高氮處理促使冬小麥對(duì)土壤水分的高效利用而增加干物質(zhì)積累，起到以肥調(diào)水的作用，與灌水有明顯的耦合效應(yīng)。

2.1.2水氮耦合對(duì)冬小麥拔節(jié)-揚(yáng)花期干物質(zhì)積累量的影響拔節(jié)-揚(yáng)花期是冬小麥營(yíng)養(yǎng)器官建成的關(guān)鍵時(shí)期。從圖2可以看出，在冬小麥拔節(jié)-揚(yáng)花期，在高氮水平下，在水分嚴(yán)重虧缺的W0處理和水分輕度虧缺的W1處理，追施氮肥在一定程度上能促進(jìn)冬小麥干物質(zhì)積累，W1N2與W2N2處理干物質(zhì)積累差異不大，說明高氮處理下拔節(jié)期澆一水和拔節(jié)期、揚(yáng)花期澆兩水無明顯差異。在低氮處理下，W1N1干物質(zhì)積累量高于W2N1，說明澆兩水生長(zhǎng)過旺，消耗養(yǎng)分過多，反而影響積累。在澆水兩次的情況下，W2N2干物質(zhì)積累量高于W2N1，說明高氮處理有利于干物質(zhì)積累。

2.1.3水氮耦合對(duì)冬小麥揚(yáng)花-灌漿期干物質(zhì)積累量的影響由圖3可知，在冬小麥的揚(yáng)花-灌漿期，W2N2處理的干物質(zhì)積累量明顯高于其他處理，這是由于高水高肥使得小麥生長(zhǎng)過旺，營(yíng)養(yǎng)器官徒長(zhǎng)明顯，干物質(zhì)積累量雖高，但穗部干物質(zhì)的積累不一定很高。其它處理變化趨勢(shì)同拔節(jié)-揚(yáng)花期。

2.1.4水氮耦合對(duì)冬小麥全生育期生物量的影響由圖4可知，在冬小麥的全生育期，W2N2處理的干物質(zhì)積累量最高，W2N1處理最低；在相同灌水水平下，髙氮處理高于低氮處理；在高氮水平下，W2N2處理的干物質(zhì)積累量高于W1N2處理，說明澆兩水優(yōu)于澆1水處理；在低氮水平下，W1N1干物質(zhì)積累量高于W2N1，說明澆兩水生長(zhǎng)過旺，消耗養(yǎng)分過多，氮素供應(yīng)不足；在水分虧缺的情況下，高氮處理干物質(zhì)積累量仍高于低氮處理。

2.2水氮耦合對(duì)冬小麥不同生育期水分利用效率的影響

2.2.1水氮耦合對(duì)冬小麥返青-拔節(jié)期水分利用效率的影響由圖5可知，在冬小麥的返青-拔節(jié)期，灌水明顯提高了該階段冬小麥的水分利用效率。水分嚴(yán)重虧缺的W0處理的水分利用效率明顯低于水分輕度虧缺的W1處理和高水W2處理，說明灌水明顯提高了該階段冬小麥的水分利用效率。在水分輕度虧缺時(shí)，低氮處理水分利用效率明顯高于高氮處理，說明增施氮肥反而抑制了冬小麥的水分利用效率。

2.2.2水氮耦合對(duì)冬小麥拔節(jié)-揚(yáng)花期水分利用效率的影響拔節(jié)-揚(yáng)花期是小麥生育期中水肥最為敏感的時(shí)期，該時(shí)期缺水缺肥將會(huì)對(duì)產(chǎn)量產(chǎn)生重大影響。由圖6可知，在拔節(jié)-揚(yáng)花期，以水分嚴(yán)重虧缺的W0處理水分利用效率最高，可能由于缺乏外來灌水，農(nóng)田土壤干旱，促使冬小麥不斷吸收土壤水分，從而促使了有限水分的高效利用；并且拔節(jié)期追肥也有利于冬小麥對(duì)有限土壤養(yǎng)分高效利用。

2.2.3水氮耦合對(duì)冬小麥揚(yáng)花-灌漿期水分利用效率的影響揚(yáng)花期是冬小麥另一個(gè)最為重要的水肥臨界期，從揚(yáng)花期開始，作物進(jìn)入了生殖生長(zhǎng)、物質(zhì)高速積累期。由圖7可知，在冬小麥的揚(yáng)花-灌漿期，以水分嚴(yán)重虧缺的W0處理水分利用效率最高，可能原因同拔節(jié)-揚(yáng)花期。在水分處理相同的條件下，高氮處理由于積累了較多的干物質(zhì)，水分利用效率較大。

2.2.4水氮耦合對(duì)冬小麥全生育期水分利用效率的影響由圖8可知，到灌漿期為止，冬小麥農(nóng)田水分利用效率以不灌水的W0水分利用效率為最高，其中，由于增加施肥量促進(jìn)了作物根系對(duì)土壤水分的利用，W0N2處理水分利用效率大于W0N1處理。而在灌溉處理中，由于灌水引起的干物質(zhì)積累量小于灌水增加對(duì)水分利用效率的影響，水分利用效率較低。在高灌水量條件下尤其如此。

3結(jié)論與討論

3.1水氮耦合對(duì)冬小麥干物質(zhì)積累的影響

小麥生產(chǎn)中水、肥之間存在著明顯的交互作用，許多研究表明，水氮合理配合才能有效地提高小麥產(chǎn)量，改善品質(zhì)。在土壤水分正常和充足的情況下，氮的增產(chǎn)效應(yīng)隨著氮肥用量的增加而增加。而水分不足會(huì)限制肥效的正常發(fā)揮，影響氮肥的作用^[1]。水分過多則易導(dǎo)致肥料的淋溶損失和導(dǎo)致小麥減產(chǎn)，施肥的過量或不足也將影響水分利用率的提高，并將影響小麥產(chǎn)量的提高。在灌溉條件下，水分和養(yǎng)分的增產(chǎn)效應(yīng)不同，但對(duì)小麥生長(zhǎng)及產(chǎn)量是既相互促進(jìn)又相互制約的^[2]。水肥對(duì)產(chǎn)量的影響在一定范圍內(nèi)有明顯的正效應(yīng)，高水配合高肥的增產(chǎn)效應(yīng)加大，肥力增產(chǎn)效應(yīng)隨水分的提高而提高。同樣，水分的增產(chǎn)效應(yīng)也隨肥力提高而增加^[3]。因此，應(yīng)根據(jù)水分供應(yīng)狀況適當(dāng)調(diào)整小麥的施肥量。鄭成巖等^[4]在不同年份降水條件下對(duì)山東省高產(chǎn)條件下的小麥研究表明，在降水較少的年份全生育期灌2水的產(chǎn)量和水分生產(chǎn)效率最高，在降水較多的條件下全生育期灌1水獲得較高產(chǎn)量，而且隨灌水次數(shù)增加產(chǎn)量下降。本試驗(yàn)研究表明，在拔節(jié)揚(yáng)花期灌水對(duì)干物質(zhì)積累的影響不顯著，在高水條件下反而降低；而施氮影響顯著，施氮水平中以施2次氮（基施氮+拔節(jié)期施氮）的產(chǎn)量較高。這表明，在較低的肥力水平和菏澤市常年降水條件（小麥全生育期200 mm左右）下，灌水次數(shù)對(duì)小麥產(chǎn)量的主效、灌水次數(shù)和施氮次數(shù)對(duì)小麥產(chǎn)量的互作效應(yīng)不顯著，而且增加灌水次數(shù)在一定程度上對(duì)產(chǎn)量產(chǎn)生了負(fù)效應(yīng)。

3.2水氮耦合對(duì)冬小麥水分利用效率的影響

張歲岐等^[5]的研究表明，在有限供水條件下，作物產(chǎn)量隨耗水量線性增加，水分利用效率（WUE）則隨耗水量的增加而降低，而且由于供水方式與供水時(shí)間的不同，其WUE也不同。張鏡清等^[6]則建立了旱地玉米水分利用效率與施肥量的回歸關(guān)系式，表明每增施1 kg N或1 kg P2O5，可使玉米水分利用效率提高0.3 kg/（hm2·mm）^[6]。大量研究表明，在旱地條件下隨降水量的增加，肥料的生產(chǎn)效率提高，而隨施肥量的增加，水分利用率亦相應(yīng)提高。在本研究中WUE：W0N2>W1N2>W2N2>W1N1>W0N1>W2N1，與前人結(jié)果基本一致。這表明水氮耦合對(duì)冬小麥水分利用效率的提高具有明顯的影響。

3.3由于時(shí)間原因，本研究只進(jìn)行到冬小麥灌漿中期，對(duì)于水肥處理對(duì)冬小麥?zhǔn)斋@期籽粒產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量水分利用效率需要更進(jìn)一步的研究。

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