黑龍港區(qū)春季減灌對(duì)不同小麥品種產(chǎn)量和水肥利用的影響

尹寶重　李海燕　馬燕會(huì)等

摘要：于2013—2014年小麥生長(zhǎng)季，以冬小麥品種河農(nóng)7069、河農(nóng)7106等9個(gè)品種為材料，在大田條件下通過(guò)設(shè)立越冬水+春季1次灌水（簡(jiǎn)稱春1水）和越冬水+春季2次灌水（簡(jiǎn)稱春2水）2種灌水模式，在黑龍港平原區(qū)的棗強(qiáng)縣示范區(qū)和獻(xiàn)縣示范區(qū)進(jìn)行了1個(gè)生長(zhǎng)季的研究。結(jié)果表明，同一地區(qū)不同品種，春1水處理與春2水處理小麥植株干物質(zhì)積累存在差異。河農(nóng)7069、河農(nóng)7106、石優(yōu)20和汶農(nóng)14等品種，春1水處理干物質(zhì)積累量顯著低于春2水，其他品種則無(wú)顯著差異。不同地區(qū)相同品種小麥植株干物質(zhì)積累也表現(xiàn)不同。河農(nóng)6049品種，在獻(xiàn)縣示范區(qū)春1水干物質(zhì)積累量顯著低于春2水，但在棗強(qiáng)示范區(qū)則無(wú)顯著差異。2個(gè)地區(qū)有70%的處理，春1水處理穗粒數(shù)顯著低于同品種的春2水處理，平均低5.0%，其他30%處理差異不顯著。與春2水處理相比，春1水處理不孕小穗數(shù)明顯增多，2個(gè)地區(qū)各品種平均可增多43.0%。與春2水處理相比，春1水處理千粒質(zhì)量平均降低8.6%，產(chǎn)量平均降低115%，收獲指數(shù)、N、P、K偏生產(chǎn)力也顯著降低。

關(guān)鍵詞：黑龍港平原；冬小麥；品種；減灌；產(chǎn)量；水分利用

中圖分類號(hào)： S512.107 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2015）03-0063-04

黑龍港平原又稱海河低平原，位于太行山山前平原和濱海平原過(guò)渡地帶，面積3.4萬(wàn)km2，占河北省總面積的18.5%[1]，常年冬小麥播種面積達(dá)160萬(wàn)hm2，占河北省常年小麥播種面積的60%。黑龍港區(qū)是我國(guó)嚴(yán)重缺水地區(qū)之一，人均和單位土地面積水資源分別僅為全國(guó)平均水平的1/9和1/14。小麥生長(zhǎng)期內(nèi)降水僅為100～120 mm，遠(yuǎn)不能滿足冬小麥全生育期需水量[2]。多年來(lái)，黑龍港平原小麥生產(chǎn)一直依靠超采地下水維持，造成地下水位不斷下降，地面沉降明顯，已成為我國(guó)乃至全世界超采地下水最嚴(yán)重、地下水位降落漏斗面積和地面沉降面積最大的地區(qū)[3-5]。因此，在黑龍港平原小麥生產(chǎn)中如何充分節(jié)約有限的地下水資源，提高水分利用效率，成為黑龍港區(qū)冬小麥生產(chǎn)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)的重要課題。

在前人小麥節(jié)水栽培研究中，主要集中在不同灌水方式、灌水時(shí)期、灌水?dāng)?shù)量等方面對(duì)小麥產(chǎn)量形成及水分利用效率的影響，以及在不同水分條件下作物對(duì)土壤水分虧缺狀況的反應(yīng)以及尋找作物需水關(guān)鍵期的閾值[6-10]，確定合理有效的灌溉時(shí)間上。雖然研究在作物產(chǎn)量形成與水分供應(yīng)關(guān)系方面有一定創(chuàng)新，但研究結(jié)果對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐的指導(dǎo)作用普遍有限，缺乏對(duì)小麥節(jié)水栽培過(guò)程中經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)效益的綜合考慮?，F(xiàn)階段在水資源匱乏、生產(chǎn)資料成本日益提高和生態(tài)環(huán)境條件日益惡化的背景下，如何更為有效地指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，并通過(guò)品種與節(jié)水模式的合理組合，在兼顧生態(tài)效益、社會(huì)效益的同時(shí)，尋求投入產(chǎn)出比的最優(yōu)配置、節(jié)水穩(wěn)產(chǎn)的平衡點(diǎn)勢(shì)在必行。

上述內(nèi)容前人也曾經(jīng)進(jìn)行過(guò)部分研究，曹建如報(bào)道，采用非充分灌溉，限制對(duì)作物的水分供應(yīng)，降低田間騰發(fā)量，可節(jié)水30%～40%，而對(duì)產(chǎn)量無(wú)明顯影響[11]。邵鳳武等研究表明，天津地區(qū)在保證越冬水和拔節(jié)水的條件下，采用滄 6001、滄 6003 和農(nóng)大 211小麥品種，其產(chǎn)量可達(dá)5 250 kg/hm2，與該地區(qū)常規(guī)種植時(shí)越冬水加春季2水無(wú)明顯差異[12]。管建慧等在內(nèi)蒙古、余四平等在河南、鄭成巖等在山東等地的研究也均表明，冬小麥春季灌1水，正常年景下可基本滿足小麥正常生長(zhǎng)需要，產(chǎn)量與春季灌2水相比，不會(huì)受明顯影響[13-15]。本研究以黑龍港地區(qū)常用的8個(gè)節(jié)水表現(xiàn)較好的小麥品種，在黑龍港地區(qū)的獻(xiàn)縣和棗強(qiáng)縣分別開(kāi)展試驗(yàn)，研究不同品種對(duì)春1次灌水和2次灌水的反應(yīng)，旨在探索限水條件下不同品種小麥的生長(zhǎng)、產(chǎn)量形成及水肥利用情況，為黑龍港地區(qū)節(jié)水穩(wěn)產(chǎn)栽培模式的構(gòu)建、品種利用和灌水模式提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2013—2014年小麥季，分別在河北省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系實(shí)施區(qū)獻(xiàn)縣、棗強(qiáng)試驗(yàn)站進(jìn)行。獻(xiàn)縣試驗(yàn)站位于滄州市獻(xiàn)縣樂(lè)周鎮(zhèn)周莊村，黏性壤土，0～20 cm土壤有機(jī)質(zhì)1.29%，堿解氮109 mg/kg，速效磷10.3 mg/kg，速效鉀 96.7 mg/kg，小麥生育期降雨量為94.9 mm；棗強(qiáng)試驗(yàn)站位于衡水市棗強(qiáng)縣恩察鎮(zhèn)西七吉村，輕壤質(zhì)褐土化潮土，0～20 cm土壤有機(jī)質(zhì)1.58%，速效氮108.1 mg/kg，速效磷19.4 mg/kg，速效鉀136 mg/kg。小麥生育期降雨量為120 mm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 獻(xiàn)縣試驗(yàn)站

以河農(nóng)7069、河農(nóng)7106、河農(nóng)6049、石優(yōu)20、嬰泊700為供試品種，2013年10月8日播種，基本苗分別為493.5、502.5、507.0、507.0、483.0萬(wàn)株/hm2。2013年11月23日灌越冬水。每個(gè)品種春季設(shè)2個(gè)灌水處理：

（1）春2水：2014年4月7日和2014年5月9日各灌水1次；

（2）春1水：2014年4月7日灌水1次。

每次灌量均為 750 m3/hm2。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每處理3次重復(fù)，每小區(qū)面積72 m2。播前基施純氮 150 kg/hm2、P2O5 84 kg/hm2、K2O 36 kg/hm2，春季第1次灌水前開(kāi)溝追施純氮 250.6 kg/hm2?；适褂脧?fù)合肥（含N、P2O5、K2O分別為25%、14%、6%），追肥為尿素（含N 46.4%）。6月11日收獲。

1.2.2 棗強(qiáng)試驗(yàn)站

以河農(nóng)7069、冀麥585、河農(nóng)6049、汶農(nóng)14、魯原502為供試品種，2013年10月9日播種，基本苗分別為420.0、420.0、420.0、420.0、396.0萬(wàn)株/hm2。2013年12月4日灌越冬水，每個(gè)品種春季設(shè)2個(gè)灌水處理：

（1）春2水：2014年3月28日和2014年4月21日各灌水1次；

（2）春1水：2014年3月28日灌水1次。

每次灌量均為750 m3/hm2。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每處理3次重復(fù)，每小區(qū)面積72 m2。播前基施純氮120 kg/hm2，P2O5 120 kg/hm2，K2O 36 kg/hm2，春季第1次灌水前開(kāi)溝追施純氮139.2 kg/hm2?；适褂脧?fù)合肥（含N、P2O5、K2O分別為20%、20%、6%），追肥為尿素（含N 46.4%）。6月10日收獲。

1.3 測(cè)定內(nèi)容與方法

于小麥3葉期，每小區(qū)定5個(gè)點(diǎn)，1 m2/點(diǎn)，調(diào)查基本苗數(shù)。成熟期，每小區(qū)取 3 個(gè)點(diǎn)， 1 m2/點(diǎn)，調(diào)查穗數(shù)，從每個(gè)取樣點(diǎn)隨機(jī)抽取 50 穗調(diào)查每穗粒數(shù)，根據(jù)該地區(qū)該品種近3年平均千粒質(zhì)量計(jì)算理論產(chǎn)量。并于計(jì)產(chǎn)區(qū)每個(gè)樣點(diǎn)隨機(jī)抽取20株，調(diào)查次生根數(shù)量和干物質(zhì)積累量。根據(jù)產(chǎn)量和灌水量計(jì)算灌水生產(chǎn)效率，計(jì)算公式為IPE=IM/Y，式中：IPE是灌水生產(chǎn)效率（kg/mm），IM是灌水量，Y是產(chǎn)量。根據(jù)肥料投入量和產(chǎn)量計(jì)算肥料偏生產(chǎn)力，肥料偏生產(chǎn)力計(jì)算公式：PFP=Y/F，式中：PFP是肥料偏生產(chǎn)力，單位為kg/kg，Y是施用某一特定肥料作物的產(chǎn)量，單位為kg/hm2，F(xiàn)是特定肥料純養(yǎng)分（N、P2O5、K2O）的投入量，單位為kg/hm2。根據(jù)產(chǎn)量和干物質(zhì)積累量計(jì)算經(jīng)濟(jì)系數(shù)，計(jì)算公式為EC=EY/BY，式中：EC是經(jīng)濟(jì)系數(shù)，EY和BY分別是經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和生物學(xué)產(chǎn)量。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

采用DPS 7.05統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Tukey法進(jìn)行多重比較，用 Microsoft Excel 2010作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 春季減灌對(duì)冬小麥干物質(zhì)積累及分配的影響

由表1可知，在供試品種中，獻(xiàn)縣試驗(yàn)站的嬰泊700，棗強(qiáng)試驗(yàn)站的冀麥585、河農(nóng)6049、魯原505等4個(gè)品種，春季灌水減為1次后單株干物質(zhì)積累與春2水處理差異不顯著；其他品種春1水處理單株干物質(zhì)積累量平均為 2.33 g/株，均顯著低于春2水處理。進(jìn)一步對(duì)比2個(gè)試驗(yàn)站春1水處理和春2水處理干物質(zhì)在小麥不同器官的分配，所用品種春1水[JP+1]處理莖稈+葉片干物質(zhì)占整株比例均顯著高于春2水處理。獻(xiàn)縣試驗(yàn)站的河農(nóng)7069、河農(nóng)7106、河農(nóng)6049、石優(yōu)20，棗強(qiáng)試驗(yàn)站的河農(nóng)7069、冀麥585、汶農(nóng)14、魯原502，春1水處理籽粒干質(zhì)量占整株比例顯著低于春2水處理；獻(xiàn)縣試驗(yàn)站的河農(nóng)7069、河農(nóng)7106、河農(nóng)6049，獻(xiàn)縣試驗(yàn)站的汶農(nóng)14，穗軸+穎殼干質(zhì)量占整株比例顯著低于春2水處理。結(jié)果表明，河農(nóng)7069、河農(nóng)7106、石優(yōu)20、汶農(nóng)14等品種干物質(zhì)積累對(duì)春季減灌反應(yīng)較為敏感，減灌增[JP+1]加了上述品種干物質(zhì)在莖稈和葉片中的分配，降低了在穗部（籽粒、穗軸和穎殼）的分配，可能是導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量下降、經(jīng)濟(jì)系數(shù)降低的主要原因。

2.2 春季減灌對(duì)冬小麥產(chǎn)量構(gòu)成的影響

獻(xiàn)縣試驗(yàn)站、棗強(qiáng)試驗(yàn)站春1水處理和春2水處理小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素見(jiàn)表2，獻(xiàn)縣試驗(yàn)站的河農(nóng)7069、棗強(qiáng)試驗(yàn)站的汶農(nóng)14這2個(gè)品種春1水處理的單位面積穗數(shù)顯著低于春2水處理，分別低1.8%、16%，其他品種春1水處理單位面積穗數(shù)與同品種的春2水處理差異不顯著。獻(xiàn)縣試驗(yàn)站的石優(yōu)20、嬰泊700，棗強(qiáng)試驗(yàn)站的汶農(nóng)14這3個(gè)品種，春1水處理穗粒數(shù)顯著低于同品種的春2水處理，平均低7.2%；其他品種春1水、春2水處理穗粒數(shù)差異不顯著。兩地所有春1水處理千粒質(zhì)量和理論產(chǎn)量均顯著低于同品種的春2水處理。結(jié)果表明，春季1次灌水對(duì)單位面積穗數(shù)影響不顯著，但可顯著降低其穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量，尤其對(duì)千粒質(zhì)量的影響更為顯著，平均降低8.6%，并最終使春1水處理產(chǎn)量也顯著低于春2水處理。獻(xiàn)縣示范區(qū)春1水處理冬小麥產(chǎn)量比春2水降低15.1%，棗強(qiáng)示范區(qū)則降低7.9%。這可能與春季不進(jìn)行第2次灌水，在小麥灌漿階段土壤相對(duì)干旱，造成麥田供水不足，影響小麥灌漿有關(guān)。獻(xiàn)縣試驗(yàn)站的河農(nóng)7106、河農(nóng)6049、石優(yōu)20和嬰泊700，棗強(qiáng)試驗(yàn)站的河農(nóng)7069、冀麥585等品種，春1水處理的小麥經(jīng)濟(jì)系數(shù)顯著低于春2水處理，平均低58%。表明春2水的缺少，對(duì)于營(yíng)養(yǎng)器官的干物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)移影響很大，降低了籽粒在整體干物質(zhì)構(gòu)成中的比例。

不同春季灌水處理對(duì)2地各小麥品種小穗數(shù)量無(wú)顯著影響；但參試的小麥品種春1水處理與春2水處理比較，不孕小穗數(shù)、不孕小穗比例顯著增高（表3）。各品種春1水處理不孕小穗數(shù)平均增43.0%，棗強(qiáng)試驗(yàn)站的汶農(nóng)14、魯原502，春1水處理不孕小穗數(shù)比春2水處理分別增多61%、65%，表明春季減少抽穗揚(yáng)花期的第2次灌水，對(duì)小穗發(fā)育成粒有明顯不利影響。不同品種小穗發(fā)育對(duì)春季減灌的敏感程度不同，河農(nóng)7069春1水處理不孕小穗比例比春2水處理平均增多32%，為各品種最低。魯原502小穗發(fā)育對(duì)春2水缺失最為敏感，春1水處理不孕小穗比例比春2水處理平均增多55%。

2.3 春季減灌對(duì)冬小麥灌水和肥料利用的影響

不同處理對(duì)冬小麥灌水和肥料利用的影響見(jiàn)表4，所有品種的春1水處理灌水生產(chǎn)效率都顯著高于春2水處理，獻(xiàn)縣試驗(yàn)站高28.9%，棗強(qiáng)試驗(yàn)站高38.2%。結(jié)合不同處理產(chǎn)量，減少1次春季灌水，雖然對(duì)產(chǎn)量產(chǎn)生了一定影響，但可使有限數(shù)量灌水的利用效率顯著提升，2地平均提升33.6%。所有春1水處理的N、P2O5、K2O偏生產(chǎn)力均顯著低于春2水處理，2地平均分別低10.0%、11.3%、10.7%。結(jié)果表明，春季第2水的缺失，明顯影響了肥料在小麥生長(zhǎng)后期作用的發(fā)揮，進(jìn)一步證實(shí)水肥耦合對(duì)作物產(chǎn)量形成的重要作用。

3 結(jié)論與討論

節(jié)水高產(chǎn)高效，已經(jīng)成為未來(lái)黑龍港平原冬小麥生產(chǎn)的重要發(fā)展方向。目前，黑龍港平原區(qū)冬小麥生產(chǎn)中，春季灌水一般為2次，部分地區(qū)更多。黑龍港區(qū)傳統(tǒng)觀念是多澆水多打糧，甚至有“地皮不干，產(chǎn)量翻番”的觀點(diǎn)[16-17]。這不僅造成巨大的水資源浪費(fèi)，也增加了小麥種植成本，降低了農(nóng)民種糧積極性。結(jié)合各地實(shí)際情況，探索具備更強(qiáng)操作性的節(jié)水模式，成為該區(qū)冬小麥種植亟待解決的問(wèn)題。有關(guān)灌水次數(shù)、灌水量與小麥生長(zhǎng)及產(chǎn)量的關(guān)系， 前人進(jìn)行過(guò)相關(guān)有益的探索。張忠學(xué)等報(bào)道，小麥灌水次數(shù)越多，灌水總量越大，生物產(chǎn)量越高[18]。程憲國(guó)等報(bào)道，在產(chǎn)量水平較低時(shí)，產(chǎn)量隨耗水的增加近似線性上升，當(dāng)產(chǎn)量達(dá)到最高水平后，隨耗水量的增加，產(chǎn)量反而下降，呈拋物線關(guān)系[19]。任三學(xué)等報(bào)道，冬小麥全生育期設(shè)計(jì)灌溉1～6次灌水處理和不灌水處理對(duì)比發(fā)現(xiàn)，有效穗數(shù)和株高與灌水次數(shù)呈正相關(guān)，而小穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒重以灌4水處理最多[20]。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，獻(xiàn)縣試驗(yàn)站的嬰泊700，棗強(qiáng)試驗(yàn)站的冀麥585、河農(nóng)6049、魯原502等4個(gè)品種的干物質(zhì)積累對(duì)春季減灌反應(yīng)不敏感，春1水處理干物質(zhì)積累量與春2水處理差異不顯著。相同品種在不同地區(qū)植株干物質(zhì)積累表現(xiàn)不同。河農(nóng)6049品種在獻(xiàn)縣示范區(qū)，春1水干物質(zhì)積累量顯著低于春2水，但在棗強(qiáng)示范區(qū)則無(wú)顯著差異。各春1水處理千粒質(zhì)量和理論產(chǎn)量均顯著低于同品種的春2水處理。由此可知，與春季灌2次水相比，春季1次灌水對(duì)單位面積穗數(shù)影響不顯著，但可顯著降低其穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量，尤其對(duì)千粒質(zhì)量的影響更為顯著，平均降低8.6%，最終春1水處理產(chǎn)量也顯著低于春2水處理。本研究還表明，春1水處理不孕小穗數(shù)增多，2地平均增多43%。春1水處理經(jīng)濟(jì)系數(shù)、肥料偏生產(chǎn)力也顯著降低。表明春季第2次灌水缺失，直接造成小麥不孕小穗增多，千粒質(zhì)量下降，導(dǎo)致減產(chǎn)，本試驗(yàn)結(jié)果與前人研究結(jié)論[16]相似。研究結(jié)果還表明，不同品種小麥干物質(zhì)積累、產(chǎn)量結(jié)構(gòu)等指標(biāo)在同一地區(qū)表現(xiàn)不一，相同品種在不同地區(qū)表現(xiàn)也有很大差異。如河農(nóng)6049在獻(xiàn)縣示范區(qū)春1水干物質(zhì)積累量顯著低于春2水，但在棗強(qiáng)示范區(qū)2種灌水模式處理則無(wú)顯著差異。

綜上所述，在施肥、耕作方式等其他技術(shù)配套情況下，直接減少1次灌水對(duì)黑龍港平原冬小麥產(chǎn)量有一定影響。嬰泊700、魯原502對(duì)灌水敏感性稍差，較適于獻(xiàn)縣和棗強(qiáng)地區(qū)在春季1水灌溉模式下種植，產(chǎn)量較高。相同品種小麥在不同栽培環(huán)境下的表現(xiàn)并不一致。如果單從高產(chǎn)的角度來(lái)看，春季減灌未必是一次有益的探索，但綜合考慮投入產(chǎn)出比、社會(huì)效益與生態(tài)效益的相互平衡，在減少1次灌水的前提下，產(chǎn)量適當(dāng)降低，并尋找節(jié)水與穩(wěn)產(chǎn)的“雙贏”局面，春季減灌模式與合理的品種相配套，在未來(lái)黑龍港區(qū)小麥節(jié)水栽培中有積極意義。

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