冬小麥新品種衡4399水肥高效模式初步研究

喬文臣，陳秀敏，孫書孌，孟祥海，魏建偉，李　丁，李　強(qiáng)，李會(huì)敏，趙明輝，馮　佳，趙鳳梧*（.河北省農(nóng)林科學(xué)院旱作農(nóng)業(yè)研究所，河北省農(nóng)作物抗旱研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北　衡水　053000；.邯鄲市農(nóng)業(yè)局第一原種場(chǎng)，河北　邯鄲　056046）

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冬小麥新品種衡4399水肥高效模式初步研究

喬文臣1，陳秀敏1，孫書孌1，孟祥海1，魏建偉1，李丁1，李強(qiáng)1，李會(huì)敏1，趙明輝1，馮佳2，趙鳳梧1*
（1.河北省農(nóng)林科學(xué)院旱作農(nóng)業(yè)研究所，河北省農(nóng)作物抗旱研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北衡水053000；2.邯鄲市農(nóng)業(yè)局第一原種場(chǎng)，河北邯鄲056046）

摘要：小麥新品種衡4399由河北省農(nóng)林科學(xué)院旱作農(nóng)業(yè)研究所選育而成。2009～2010年對(duì)其進(jìn)行水肥高效模式研究，試驗(yàn)春季水肥管理模式設(shè)拔節(jié)水+開花水、拔節(jié)水、孕穗水、起身水+開花水+灌漿水（CK）4種，通過(guò)比較不同水肥管理模式下的小麥水分利用特性、產(chǎn)量及相關(guān)因素，確定衡4399適宜的水肥高效模式。結(jié)果表明：在試驗(yàn)?zāi)甓葮O端低溫氣候情況下，4種水肥管理模式的衡4399水分利用效率達(dá)1.88～2.06kg/m3，且產(chǎn)量均躍7 500 kg/hm2，衡4399為節(jié)水高產(chǎn)型品種。其中，春澆2水（拔節(jié)水+開花水）可以延長(zhǎng)小麥灌漿期，提高葉面積指數(shù)和水分利用效率，產(chǎn)量達(dá)9 000 kg/hm2左右，且極顯著躍其他水肥模式處理。適宜衡4399高產(chǎn)的最佳高效水肥模式為春澆拔節(jié)水和開花水。

關(guān)鍵詞：冬小麥；衡4399；水肥管理模式；水分利用效率

華北地區(qū)是我國(guó)小麥主產(chǎn)區(qū)，水資源不足是限制該地區(qū)小麥生產(chǎn)持續(xù)發(fā)展的主要因素[1，2]。傳統(tǒng)小麥高產(chǎn)栽培全生育期內(nèi)需灌水4～5次，總灌水量3000m3/hm2左右，不僅灌水和耗水量大，而且水分利用效率低[1，2]。近年來(lái)，為了提高小麥水肥利用效率，眾多學(xué)者在冬小麥上開展了節(jié)水灌溉理論與技術(shù)研究[2～7]。作物對(duì)適度水分脅迫有一定的適應(yīng)性，某些作物早期適度水分虧缺有利于增產(chǎn)[8]。小麥前期適度水分虧缺可塑造良好的株群結(jié)構(gòu)[9，10]，改善同化物分配，提高收獲指數(shù)[2，3，10]，從而顯著提高水分利用效率。由于各地自然與生產(chǎn)環(huán)境不同，供水條件區(qū)域間和年際間差異較大，且品種間節(jié)水特性差距較大，因此，需要針對(duì)不同品種研究不同的節(jié)水灌溉模式及其相適應(yīng)的節(jié)水高產(chǎn)栽培技術(shù)模式。在華北地區(qū)，采取足墑播種、春澆1～3水的灌溉方式，具有較廣泛的代表性。作者通過(guò)對(duì)節(jié)水高產(chǎn)冬小麥新品種衡4399的水肥高效技術(shù)模式進(jìn)行研究，以期明確該品種的節(jié)水特性及與之配套的水肥高效管理模式，實(shí)現(xiàn)良種良法配套，為該品種的生產(chǎn)應(yīng)用提供技術(shù)支持。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2009～2010年在河北省農(nóng)林科學(xué)院旱作農(nóng)業(yè)研究所旱作節(jié)水試驗(yàn)站（深州市護(hù)駕遲鎮(zhèn)，北緯37毅44憶51義、東經(jīng)115毅47憶82義，海拔21 m）進(jìn)行。小麥生長(zhǎng)季多年平均降水量120 mm，2009～2010年冬小麥生長(zhǎng)季實(shí)際降水量為101.9 mm。試驗(yàn)地土壤為粘質(zhì)壤土，試驗(yàn)前0～20 cm土壤含有機(jī)質(zhì)1.56%、全氮0.104%、堿解氮76.0 mg/kg、速效磷26.1 mg/kg、速效鉀136.0 mg/kg。地下水位8.7 m。

1.2試驗(yàn)材料

供試小麥品種為衡4399。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)水肥模式設(shè)拔節(jié)水+開花水（M1，春2水）、拔節(jié)水（M2，春1水）、孕穗水（M3，春1水）和起身水+開花水+灌漿水（CK，農(nóng)民常用模式，春3水）4個(gè)處理。小區(qū)面積60 m2，每小區(qū)1個(gè)處理，3次重復(fù)。

2009年10月12日搶墑播種小麥，基本苗數(shù)量315萬(wàn)株/hm2，播后進(jìn)行鎮(zhèn)壓。小麥全生育期按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)的不同水肥模式要求進(jìn)行灌水，起身水、拔節(jié)水、孕穗水、開花水、灌漿水的灌水時(shí)間分別為2010年3月28日、4月14日、4月24日、5月10日和5月28日，每次灌水量均為750 m3/hm2。各模式處理均進(jìn)行玉米秸稈還田。M1～M3各模式的底肥施入量和追肥量均相同，其中，底肥為磷酸二銨300 kg/hm2、尿素150 kg/hm2（合計(jì)純氮123 kg/hm2）、硫酸鉀225 kg/hm2和硫酸鋅22.5 kg/hm2；追肥為尿素150 kg/hm2（純氮69 kg/hm2），于小麥拔節(jié)期隨拔節(jié)水或趁雨追施。CK底肥量為磷酸二銨300 kg/hm2、尿素195 kg/hm2（合計(jì)純氮150 kg/hm2）、硫酸鉀225 kg/hm2和硫酸鋅22.5 kg/hm2；追肥為尿素261kg/hm2（純氮120kg/hm2），于小麥拔節(jié)期隨水追施。其他管理措施同大田常規(guī)。

1.3.2測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.2.1土壤水分利用效率。冬小麥播種后及成熟期，每小區(qū)設(shè)3個(gè)取樣點(diǎn)，各取樣點(diǎn)以每20 cm為1層，采用烘干法，測(cè)定2 m土體的土壤含水量。采用土壤水分平衡法計(jì)算土壤水分蒸散總量：

式中，SWD—生育期土壤水分變化量，P—降雨量，I—灌溉量，D—灌溉后土壤水向下層流動(dòng)量，Wg—深層地下水利用量，R—地表徑流（本試驗(yàn)地下水位8.7 m，且無(wú)地表徑流，Wg、D和R均可忽略）。

計(jì)算土壤水分利用效率（kg/hm2，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量/生長(zhǎng)季水分蒸散總量）。

1.3.2.2葉面積指數(shù)。各小區(qū)取樣點(diǎn)均選取1 m、雙行樣段，摘取全部葉片，利用LI-3000臺(tái)式葉面積儀進(jìn)行葉面積測(cè)定，折算葉面積指數(shù)（LAI，葉片總面積/土地面積）。

1.3.2.3產(chǎn)量和產(chǎn)量性狀。小麥成熟期，田間調(diào)查穗數(shù)、穗粒數(shù)和株高。小麥成熟后，每小區(qū)選取樣方20 m2收獲測(cè)產(chǎn)，并統(tǒng)計(jì)千粒重。

1.3.3數(shù)據(jù)分析利用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Duncan法進(jìn)行差異顯著性分析。

2　結(jié)果與分析

2.1不同水肥模式對(duì)小麥株高和產(chǎn)量的影響

M1處理的產(chǎn)量最高，CK次之，二者差異極顯著，且均極顯著躍其他2個(gè)處理，其中，M1處理較CK增產(chǎn)5.5%；而M3與M2處理差異不顯著，但二者在春澆1水的情況下產(chǎn)量均仍然能夠達(dá)到7 500 kg/hm2以上（表1）。表明衡4399具有明顯的水肥高效利用特性，且春澆2水可實(shí)現(xiàn)節(jié)水省肥高產(chǎn)。

從產(chǎn)量三因素來(lái)看，盡管CK單位面積穗數(shù)最多，但穗粒數(shù)最少，單穗質(zhì)量下降，是其較M1處理減產(chǎn)的主要原因。M1和M2處理的單位面積穗數(shù)均躍M3處理，表明在拔節(jié)期進(jìn)行春1水有利于高產(chǎn)群體的建成。M3處理較M2處理千粒重明顯提高，表明孕穗水促進(jìn)了千粒重的增加，尤其在試驗(yàn)?zāi)甓葰夂驐l件下作用更為明顯。

試驗(yàn)?zāi)甓鹊男←溨旮哒w較往年低3～5 cm，其中CK的株高躍M1、M2和M3處理。表明春澆拔節(jié)水+開花水、只澆拔節(jié)水和只澆孕穗水均有利于降低株高，提高小麥的抗倒伏能力。

表1　不同水肥模式下小麥的株高、產(chǎn)量和產(chǎn)量因素Table 1 Plant height，yield and yield components of wheat under four treatments

2.2不同水肥模式對(duì)小麥水分利用效率和葉面積指數(shù)發(fā)育動(dòng)態(tài)的影響

試驗(yàn)水肥模式處理的衡4399水分利用效率為1.88～2.06 kg/m3，其中，M1處理的水分利用效率最高，極顯著躍其他處理；M3處理和CK次之，二者差異不顯著，但均顯著躍M2處理（表2）。表明衡4399節(jié)水性強(qiáng)，水分高效利用模式為春澆拔節(jié)水+開花水；在只澆1水的情況下，澆孕穗水有利于提高小麥的水分利用效率。

從小麥葉面積指數(shù)發(fā)育動(dòng)態(tài)看，受試驗(yàn)?zāi)甓葰夂虻挠绊?，?399群體發(fā)育不足，不同時(shí)期的最高葉面積指數(shù)均較往年偏低。試驗(yàn)水肥模式處理下衡4399各生育時(shí)期的葉面積指數(shù)順序均為M1處理躍CK躍M2處理躍M3處理。表明春澆拔節(jié)水+開花水有利于增加小麥葉面積指數(shù)，較春澆3水灌溉模式更優(yōu)；在只澆1水的情況下，澆拔節(jié)水對(duì)增大葉面積的效果優(yōu)于澆孕穗水。

表2　不同水肥模式下小麥的主要生育期葉面積指數(shù)動(dòng)態(tài)及水分利用效率Table 2 Dynamics of LAI and WUE in the main growth period of wheat under four treatments

2.3不同水肥模式對(duì)小麥生育期的影響

試驗(yàn)?zāi)甓?，小麥生長(zhǎng)季降水前多后少，降溫早、降溫快且極端溫度罕見。11月中旬平均氣溫維持在-4～-1℃，較常年明顯偏低5～9℃。冬前積溫嚴(yán)重不足，不利于小麥群體發(fā)育和安全越冬。受到當(dāng)年低溫凍害氣候的影響，小麥生育期較往年推遲；抽穗期較常年推遲7 d左右，穗分化期延長(zhǎng)，但利于形成大穗。灌漿后期無(wú)干熱風(fēng)，且溫度適宜，成熟期較常年相應(yīng)推遲7～10 d，有利于提高小麥的穗粒數(shù)和粒重，對(duì)小麥群體不足造成的減產(chǎn)趨勢(shì)有緩解作用。

試驗(yàn)水肥模式處理的小麥返青期和起身期均相同；CK的抽穗、開花和成熟均最晚；M1和M2處理的抽穗、開花均較早，但M1處理的成熟期晚于M2處理（表3）。可以看出，M1處理小麥灌漿期相對(duì)較長(zhǎng)，利于形成高產(chǎn)，為較好的水肥管理模式。

表3　不同水肥模式下小麥的生育時(shí)期　（月-日）Table 3 Growth period of wheat under four treatments

3　結(jié)論與討論

單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重呈負(fù)相關(guān)，且互相制約[11]。但小麥產(chǎn)量的提高在很大程度上依賴于單位面積粒數(shù)的增加[12，13]，即群體庫(kù)容量的增大。其中，穗數(shù)對(duì)群體庫(kù)容量的影響最為顯著，是群體庫(kù)容量形成的基礎(chǔ)，因此，要實(shí)現(xiàn)小麥節(jié)水高產(chǎn)，必須保證群體有足夠的穗數(shù)[2，14]。在保證穗數(shù)的基礎(chǔ)上，春季灌水可以推遲到拔節(jié)期。拔節(jié)期至開花期是小麥需水臨界期[2～6]，春季有限供水在此期進(jìn)行（拔節(jié)水或拔節(jié)水+開花水），可以穩(wěn)定或增加穗粒數(shù)，從而進(jìn)一步擴(kuò)大群體庫(kù)容量。本研究條件下，衡4399的群體穗數(shù)偏低，但其自身調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)，穗粒數(shù)的顯著增加彌補(bǔ)了群體穗數(shù)的不足，因此產(chǎn)量水平仍然較高，達(dá)到了7 500 kg/hm2以上，且適當(dāng)控制灌溉水平可提高小麥的水分利用效率，與前人研究結(jié)果[14～16]一致。

小麥開花后群體庫(kù)容已基本建成，產(chǎn)量庫(kù)容填充物由花后光合物質(zhì)生產(chǎn)和花前貯藏物再轉(zhuǎn)運(yùn)兩部分組成。華北地區(qū)小麥生長(zhǎng)后期處于高溫、干旱環(huán)境，葉片光合功能對(duì)高溫和水分脅迫反應(yīng)敏感，后期土壤水分虧缺易加速葉片衰亡。因此，小麥灌漿期應(yīng)著力擴(kuò)源、強(qiáng)源。本研究結(jié)果顯示，春澆拔節(jié)水+開花水處理下衡4399各生育期的葉面積指數(shù)均最高，有利于延緩葉片衰老，提高增產(chǎn)潛力。

衡4399具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，產(chǎn)量和水分利用效率均較高，屬于節(jié)水高產(chǎn)型品種。本研究條件下，春澆拔節(jié)水+開花水處理衡4399的產(chǎn)量水平可以達(dá)到9 000 kg/hm2左右，水分利用效率為2.06 kg/m3，顯著優(yōu)于其他水肥模式處理，為適宜衡4399高產(chǎn)的最佳水肥高效模式。在只澆春1水的情況下，拔節(jié)水和孕穗水均為水肥高效模式，但試驗(yàn)?zāi)甓葰夂驐l件下，只澆孕穗水處理的產(chǎn)量稍高，該品種只澆拔節(jié)水或孕穗水的水肥利用效果有待于進(jìn)一步研究。

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Study on the High Efficiency Modes of Water and Fertilizer about Winter Wheat New Variety Heng 4399

QIAO Wen-chen1，CHEN Xiu-min1，SUN Shu-luan1，MENG Xiang-hai1，WEI Jian-wei1，LI Ding1，LI Qiang1，LI Hui-min1，ZHAO Ming-hui1，F(xiàn)ENG Jia2，ZHAO Feng-wu1*
（1.Dryland Farming Institute，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Key Lab of Crop Drought Tolerance Reasearch of Hebei Province，Hengshui 053000，China；2.First Seed Stock Farm of Agricultural Bureau of Handan City，Handan 056046，China）

Abstract：The winter wheat new variety Heng 4399 was developed by Dryland Farming Institute，Hebei A-cademy of Agriculture and Forestry Sciences. The high efficiency modes of water and fertilizer of Heng 4399 was studied with 4 modes in 2009-2010 in order to determine which is the high efficiency one by comparing the characteristic of water and fertilizer utility，yield and related factors under 4 modes of each 750 m3/hm2of water at jointing and anthesis and 750 m3/hm2of water at jointing or booting and each 750 m3/hm2of water at setting and jointing and filling（CK）. The results showed that at the extreme low temperature of the year，water use efficiency of Heng 4399 under 4 modes ranged from 1.88 to 2.06 kg/m3，yield were all higher than 7 500 kg/hm2，it demonstrsted that Heng 4399 was a water-saving and high yield cultivar. Meanwhile it was found that the high efficiency mode of water and fertilizer was for spring irrigation 2 water（jointing and blossom water）mode，under the mode wheat filling stage was extended，leaf area index and water use efficiency were increased，yield was about 9 000 kg/hm2which was higher than that of others. The suitable high efficiency water and fer tilizer model of Heng 4399 was irrigation jointing and blossom water in spring.

Key words：Winter wheat；Heng 4399；Water and fertilizer management mode；Water use efficiency

中圖分類號(hào)：S512.1+1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-1631（2016）01-0016-04

收稿日期：2015-03-09

基金項(xiàng)目：河北省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（06220114D-7）；河北省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（12220103D）；國(guó)家小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目（CARS-3-2-3）

作者簡(jiǎn)介：?jiǎn)涛某迹?972-），男，河北安平人，研究員，主要從事小麥遺傳育種研究。Tel：0318 -7920618；E -mail：qwc7228@126.com。

通訊作者：趙鳳梧（1958-），男，河北棗強(qiáng)人，研究員，主要從事小麥遺傳育種研究。Tel：0318 -7920318；E -mail：zhaofw@126.com。