不同土壤肥力條件下水肥運(yùn)籌對(duì)滴灌冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育與產(chǎn)量品質(zhì)的影響

加孜拉，白云崗

(新疆水利水電科學(xué)研究院，烏魯木齊 830049)

0 引 言

水和肥是小麥生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成的關(guān)鍵因素[1-5]，水和肥的運(yùn)籌很大程度上決定產(chǎn)量高低與產(chǎn)量品質(zhì)的優(yōu)劣。小麥籽粒品質(zhì)既受遺傳控制，也受環(huán)境條件的影響。因此利用滴灌技術(shù)[6,7]高頻率、高強(qiáng)度、低流量的特點(diǎn)，根據(jù)小麥需水需肥特點(diǎn)供水和供肥，充分發(fā)揮水和肥的協(xié)同作用，使小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)[8-11]。毛鳳梧等[12]研究表明，合理的水肥運(yùn)籌對(duì)小麥品質(zhì)形成具有明顯的調(diào)節(jié)效應(yīng)。郭天財(cái)?shù)萚13]研究表明，不同水、氮運(yùn)籌對(duì)小麥旗葉光合性能具有明顯的調(diào)控效應(yīng)。雷振生等[14]認(rèn)為，孕穗期追肥有利于肥的代謝與轉(zhuǎn)化，與拔節(jié)期追肥相比可明顯改善品質(zhì)。張維軍等[15]認(rèn)為，適當(dāng)提前返青水、灌漿水和麥黃水不但能高產(chǎn)還能改善籽粒品質(zhì)。曹洪鑫等[16]研究認(rèn)為，水肥密切配合時(shí)，能使產(chǎn)量大幅度提高，籽粒產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量之間的負(fù)相關(guān)關(guān)系可以通過(guò)合理的水肥運(yùn)籌加以協(xié)調(diào)。但以上研究都側(cè)重于地面灌小麥水肥運(yùn)籌方式的研究，關(guān)于水肥運(yùn)籌對(duì)滴灌冬小麥生長(zhǎng)和產(chǎn)量品質(zhì)影響的研究甚少。因此，有必要通過(guò)田間試驗(yàn)，研究滴灌下冬小麥水肥運(yùn)籌模式對(duì)小麥生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，探索滴灌優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)冬小麥科學(xué)合理的水肥運(yùn)籌模式，為大面積推廣冬小麥滴灌高效節(jié)水節(jié)肥技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

試驗(yàn)于2013年10月-2014年7月在新疆昌吉州五家渠水利廳灌溉試驗(yàn)站(44.9°N，87.31°E，海拔450 m)進(jìn)行。該站位于新疆天山北麓，年氣溫溫差較大，無(wú)霜期160 d，多年平均降水量180.1 mm，且多集中在4-6月，約占全年降水量的43%，全區(qū)光照充足，年均日照時(shí)間2 800 h。

供試作物為當(dāng)?shù)刂髟孕←溒贩N新冬8號(hào)，于2013年9月27日播種，播種行距15 cm。試驗(yàn)采用單翼迷宮式滴灌帶，滴頭間距為30 cm，滴頭設(shè)計(jì)流量3.2 L/h, 滴灌帶間距為60 cm，采用1管4行模式。磷肥和鉀肥作為底肥1次性施入。于2013年10月2日滴出苗水，11月6日滴冬灌水。灌溉水源為井水，采用水泵供水和水表計(jì)量，采用施肥罐進(jìn)行施肥。

試驗(yàn)共設(shè)置9個(gè)處理，試驗(yàn)在2013年水肥耦合效應(yīng)研究試驗(yàn)結(jié)果得到最佳灌水量和施肥量的基礎(chǔ)上，以灌水量、施肥量和時(shí)間分布為因子，設(shè)定不同水肥運(yùn)籌方案。試驗(yàn)設(shè)置一次重復(fù)。試驗(yàn)選擇兩種不同肥力水平的田塊進(jìn)行，肥力水平見表1。

表1 兩試驗(yàn)地播前土壤肥力狀況

不同水肥運(yùn)籌方案為：在相同灌水量的情況下，施肥量在冬小麥不同生育時(shí)期內(nèi)的分配；在相同施肥量的情況下，設(shè)置灌水量在小麥不同生育時(shí)期內(nèi)的分配，灌水次數(shù)相同，返青后灌水8次，出苗水一次，冬灌一次，共灌水10次，詳見表2～表4。

表2 滴灌冬小麥水肥運(yùn)籌方案

表3 滴灌冬小麥灌水方案

表4 滴灌冬小麥?zhǔn)┓史桨?/p>

小麥分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期，抽穗期、開花期、灌漿期、乳熟期和成熟期，測(cè)定小麥株高、葉面積。測(cè)定每處理總莖數(shù)、成穗數(shù)、總穗質(zhì)量、穗質(zhì)量、每穗粒數(shù)、單穗質(zhì)量、粒質(zhì)量、產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土壤肥力條件水肥運(yùn)籌對(duì)滴灌冬小麥株高的影響

2.1.1不同土壤基礎(chǔ)肥力對(duì)滴灌冬小麥株高的影響

小麥株高是衡量小麥群體株型狀況是否合理的敏感指標(biāo)，其高矮直接影響小麥發(fā)育過(guò)旺或不良。圖1可以看出，兩個(gè)田塊冬小麥株高變化趨勢(shì)大體相同，都具有：返青分蘗期至抽穗期急劇增長(zhǎng)，抽穗后株高增長(zhǎng)相對(duì)緩慢。整個(gè)生育期高肥力田小麥株高普遍高于低肥力田小麥株高，分蘗期高肥力田小麥株高高于低肥力田小麥株高5.6 cm，成熟期高于13.2 cm，這說(shuō)明土壤肥力對(duì)小麥株高影響很大，土壤基礎(chǔ)肥力高返青期旺苗，返青期無(wú)需施肥，當(dāng)返青期小麥長(zhǎng)勢(shì)過(guò)于旺盛時(shí)需噴施矮壯素。土壤基礎(chǔ)肥力低返青期弱苗，需施肥壯苗。

圖1 土壤肥力對(duì)滴灌冬小麥株高的影響

2.1.2水肥運(yùn)籌對(duì)滴灌冬小麥株高的影響

從圖2可看出，無(wú)論是高肥力田還是低肥力田，W1處理冬小麥株高均高于W2處理和對(duì)照處理CK。高肥力田W1處理株高為82.4 cm，分別高于W2處理和CK處理6.2和12.4 cm，水分運(yùn)籌對(duì)高肥力田株高的影響表現(xiàn)為：W1> W2> CK。低肥力田W1處理滴灌冬小麥株高為67.5 cm，分別高于W2處理和CK處理5.4和3.3 cm，水分運(yùn)籌對(duì)低肥力田滴灌冬小麥株高的影響表現(xiàn)為：W1> CK > W2，說(shuō)明在適當(dāng)增加返青-拔節(jié)期灌水量，對(duì)滴灌冬小麥株高有更好的調(diào)控效應(yīng)。

圖2 水分運(yùn)籌對(duì)不同基礎(chǔ)土壤肥力田滴灌冬小麥株高的影響

2.1.3氮肥運(yùn)籌對(duì)滴灌冬小麥株高的影響

圖3可看出，氮肥運(yùn)籌對(duì)高肥力田和低肥力田株高影響不一致，高肥力田N2處理小麥株高最高為84.96 cm，分別高于處理N1、N3、N4和CK處理株高8.0、9.5、6.7、15.4 cm，氮肥運(yùn)籌對(duì)高肥力田滴灌冬小麥株高的影響表現(xiàn)為：N2>N4>N1>N3>CK，說(shuō)明在土壤基礎(chǔ)肥力高的田返青期無(wú)需施肥。低肥力田N1處理小麥株高最高，分別高于處理N2、N3、N4和CK處理株高5.4、12.2、4.4、6.1 cm，氮肥運(yùn)籌對(duì)低肥力田滴灌冬小麥株高的影響表現(xiàn)為：N1>N4>N2>CK>N3，說(shuō)明對(duì)低肥力田來(lái)說(shuō)返青期施肥十分重要，當(dāng)返青期小麥長(zhǎng)勢(shì)表現(xiàn)為弱苗時(shí)，可適當(dāng)增加返青期施肥量來(lái)提高小麥株高。

圖3 肥分運(yùn)籌對(duì)不同基礎(chǔ)土壤肥力田滴灌冬小麥株高的影響

2.2 不同土壤肥力和水肥運(yùn)籌模式下滴灌冬小麥株高與產(chǎn)量的關(guān)系

圖4為不同土壤基礎(chǔ)肥力和水肥運(yùn)籌下滴灌冬小麥株高與產(chǎn)量的關(guān)系曲線，從圖4可知，滴灌冬小麥株高與產(chǎn)量的關(guān)系成二次拋物線關(guān)系，模型采用18組株高與產(chǎn)量數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行擬合，結(jié)果表明，滴灌冬小麥產(chǎn)量隨著株高的增高而增加，當(dāng)株高增加到一定程度，產(chǎn)量反而降低，株高與產(chǎn)量擬合模型為：

Y=-2.676x2+501.88x- 11 190R2=0.687 4

圖4 滴灌冬小麥株高與產(chǎn)量關(guān)系

2.3 土壤基礎(chǔ)肥力和水肥運(yùn)籌對(duì)滴灌冬小麥LAI的影響

2.3.1土壤基礎(chǔ)肥力對(duì)滴灌冬小麥LAI的影響

小麥高產(chǎn)取決于對(duì)光能利用的提高，而葉面積指數(shù)是反映小麥群體光合性能的重要指標(biāo)，葉面積大小直接影響小麥截獲光能的多少，從而影響小麥產(chǎn)量。圖5為土壤基礎(chǔ)肥力對(duì)滴灌冬小麥葉面積的影響，從圖5可看出，土壤基礎(chǔ)肥力對(duì)冬小麥葉面積指數(shù)LAI具有明顯的調(diào)節(jié)效應(yīng)。高肥力田冬小麥LAI最高處理為W1N2處理且孕穗期LAI為8.80，高于高肥力田對(duì)照處理CK孕穗期葉面積指數(shù)3.1%。低肥力田葉面積指數(shù)LAI最高處理為W1N3處理且孕穗期LAI為6.13，高于低肥力田對(duì)照處理CK孕穗期葉面積指數(shù)7.8%。高肥力田和低肥力田最高LAI處理W1N2處理和WIN3處理間LAI差為2.67，差異達(dá)30.3%，差異顯著。兩種不同肥力田的對(duì)照處理CK的LAI差為1.39，LAI差異達(dá)22.7%。

圖5 土壤基礎(chǔ)肥力對(duì)滴灌冬小麥葉面積的影響

2.3.2水肥運(yùn)籌對(duì)不同土壤肥力田滴灌冬小麥LAI的影響

從圖6可看出，在不同土壤基礎(chǔ)肥力的情況下，水分運(yùn)籌對(duì)滴灌冬小麥LAI的影響均表現(xiàn)為：W2> W1> CK，高肥力田滴灌冬小麥孕穗期LAI間差異不顯著，LAI最高水分運(yùn)籌處理W2的LAI為8.87，與W1水分運(yùn)籌方式和CK處理LAI間差異分別為0.3%和3.8%。低肥力田W2、W1和CK處理冬小麥孕穗期LAI值分別為8.03、7.59和5.67，W2水分運(yùn)籌方式分別提高W1和CK處理LAI5.5%和29.5%，與CK處理間差異顯著，說(shuō)明在土壤基礎(chǔ)肥力低的情況下，適當(dāng)增加返青-拔節(jié)期灌水量，可以提高冬小麥LAI。

圖6 水運(yùn)籌對(duì)不同土壤肥力田滴灌冬小麥LAI的影響

從圖7看出，在不同土壤基礎(chǔ)肥力的情況下，氮肥運(yùn)籌對(duì)冬小麥LAI的影響不一致。高肥力田N3處理冬小麥孕穗期LAI最高，其值為9.81，分別高于N1、N2、N4和CK處理20.9%、0.3%、18.6%和13.0%，與處理N2孕穗期LAI間差異不明顯，氮肥運(yùn)籌對(duì)高肥力田冬小麥LAI的影響表現(xiàn)為：N3>N2>CK>N4>N1。低肥力田N4處理冬小麥孕穗期LAI最高，其值為9.32，分別高于N1、N2、N3和CK處理孕穗期LAI13.4%、30.6%、30.7%和39.2%，與N1處理間差異不明顯。氮肥運(yùn)籌對(duì)低肥力孕穗期LAI的影響表現(xiàn)為：N4>N1>N2>N3>CK，說(shuō)明在土壤基礎(chǔ)肥力低的情況下，返青-分蘗期施肥適當(dāng)增加來(lái)改善小麥長(zhǎng)勢(shì)從而得到較高的LAI。

圖7 肥運(yùn)籌對(duì)不同土壤肥力田滴灌冬小麥LAI的影響

2.4 土壤基礎(chǔ)肥力對(duì)滴灌冬小麥產(chǎn)量與籽粒品質(zhì)的影響

2.4.1土壤基礎(chǔ)肥力對(duì)滴灌冬小麥籽粒品質(zhì)的影響

從試驗(yàn)結(jié)果(表5)可以看出，土壤基礎(chǔ)肥力對(duì)冬小麥籽粒品質(zhì)有明顯的影響，低肥力田小麥籽粒容重、維生素B1、蛋白質(zhì)含量和氨基酸分別高于高肥力田10.22 g/L、0.000 1 mg、1.14%、1.19%，而吸水率降低0.26%，這說(shuō)明土壤基礎(chǔ)肥力增加對(duì)滴灌冬小麥籽粒容重、蛋白質(zhì)含量、維生素B1、氨基酸含量和吸水率具有負(fù)效應(yīng)。

表5 土壤基礎(chǔ)肥力對(duì)滴灌冬小麥籽粒品質(zhì)的影響

2.4.2水肥運(yùn)籌對(duì)滴灌冬小麥籽粒品質(zhì)的影響

從表6～7可以看出，水肥運(yùn)籌對(duì)冬小麥籽粒品質(zhì)有明顯的影響，在2種不同土壤基礎(chǔ)肥力下，維生素B1含量以W2N2處理最高，分別為0.005 1和0.006 6 mg/g，分別提高維生素B1含量6%和48%。在2種不同土壤基礎(chǔ)肥力下，氨基酸含量以W2N3處理最高，分別為16.51%和14.87%，高于2種不同肥力田CK對(duì)照處理1.73%和0.81%。在2種不同土壤基礎(chǔ)肥力下，吸水率以CK處理最高，分別為9.20%和9.60。高肥力田冬小麥籽粒容重和蛋白質(zhì)含量以W2N4處理為最高，分別為825 g/L和14.51%，與CK對(duì)照處理相比，分別提高6%和39%。低肥力田冬小麥籽粒容重以W1N3處理最高，高于CK處理25 g/L，蛋白質(zhì)含量以W2N3處理為最高，與CK對(duì)照處理相比，提高12%。

表6 水肥運(yùn)籌對(duì)滴灌冬小麥籽粒品質(zhì)的影響(低肥力田)

表7 水肥運(yùn)籌對(duì)滴灌冬小麥籽粒品質(zhì)的影響(高肥力田)

2.5 土壤基礎(chǔ)肥力和水肥運(yùn)籌對(duì)滴灌冬小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的影響

穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重是冬小麥產(chǎn)量評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，不同水肥運(yùn)籌對(duì)冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)有不同的影響。從表8～9可看出，不同水肥運(yùn)籌方式對(duì)滴灌冬小麥產(chǎn)量有明顯的調(diào)節(jié)作用。高肥力田W2N2處理最高為13.96 kg/hm2，較CK處理增產(chǎn)18.7%，說(shuō)明對(duì)于高肥力田，灌漿期水分調(diào)控和氮肥后移的組合方式(W2N2)能取得高產(chǎn)。低肥力田W1N4處理最高為10 924 kg/hm2，較CK處理增產(chǎn)7.6%，說(shuō)明對(duì)于低肥力田，返青-拔節(jié)期水分調(diào)控和施肥量能取得高產(chǎn)。從土壤基礎(chǔ)肥力對(duì)冬小麥穗數(shù)的影響來(lái)看，高肥力田冬小麥穗數(shù)均低于低肥力田冬小麥穗數(shù)，這可能是由于高肥力田土壤肥力高，小麥生育初期長(zhǎng)勢(shì)旺盛，加快了小麥生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程，使得冬小麥分蘗和幼穗分化時(shí)間短，穗數(shù)少。高肥力田W2N2處理穗粒數(shù)均高于其他處理，比CK處理高2.8%，低肥力田W1N1處理穗粒數(shù)均高于其他處理，比CK處理高2.5%。

表8 水肥運(yùn)籌對(duì)滴灌冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的影響(高肥力田)

表9 水肥運(yùn)籌對(duì)滴灌冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的影響(低肥力田)

3 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)本試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，土壤基礎(chǔ)肥力和水肥運(yùn)籌均對(duì)滴灌冬小麥生長(zhǎng)、產(chǎn)量及產(chǎn)量品質(zhì)具有明顯調(diào)控效應(yīng)，水肥運(yùn)籌對(duì)滴灌冬小麥長(zhǎng)勢(shì)的表現(xiàn)不一致。土壤肥力增加對(duì)滴灌冬小麥籽粒容重、蛋白質(zhì)含量、維生素B1、氨基酸含量和吸水率具有負(fù)效應(yīng)。高肥力田：W2N2水肥運(yùn)籌處理產(chǎn)量最高，為13 096 kg/hm2，比其他處理增產(chǎn)3.13%～18.73%。低肥力田：W1N3水肥運(yùn)籌處理產(chǎn)量最高，為10 924 kg/hm2，比其他處理增產(chǎn)3.33%～20.59%。綜上所述，推薦高肥力田滴灌冬小麥水肥運(yùn)籌模式為W2N2即灌漿期水分調(diào)控和氮肥后移的組合方式，低肥力田滴灌冬小麥水肥運(yùn)籌模式為W1N3即返青-拔節(jié)期水肥調(diào)控的組合方式為宜。

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