春季澆一水條件下豐產(chǎn)冬小麥耗水特性與生育性狀

李和平，張玉蘭，翟蘭菊，李積銘，何曉慶

（河北省農(nóng)林科學院旱作農(nóng)業(yè)研究所，河北衡水053000）

春季澆一水條件下豐產(chǎn)冬小麥耗水特性與生育性狀

李和平，張玉蘭，翟蘭菊，李積銘，何曉慶

（河北省農(nóng)林科學院旱作農(nóng)業(yè)研究所，河北衡水053000）

為明確春季澆一水穩(wěn)產(chǎn)6.0 t/hm2冬小麥耗水特性與生育性狀，選用衡觀35小麥品種，于2013—2014年和2014—2015年小麥生長季節(jié)降水量分別為126.0，142.3 mm條件下，在河北低平原缺水區(qū)采取大田跟蹤對比調(diào)查，研究春季水分運籌對冬小麥耗水與生育性狀的影響。結(jié)果表明，小麥全生育期農(nóng)田蒸散量419.76～424.29 mm，產(chǎn)量水分利用效率14.58～19.08 kg/（hm2·mm）；農(nóng)田蒸散量較大的時期出現(xiàn)在播種到返青期和拔節(jié)到開花期；水分利用效率和農(nóng)田蒸散量與栽培環(huán)境密切相關。受群體影響，同一處理，2 a產(chǎn)量表現(xiàn)有所不同，2014年群體較小，以I0405處理產(chǎn)量較高；2015年群體較大，以I0420處理產(chǎn)量較高。這可為指導小麥春季水氮管理提供理論依據(jù)。

春季；冬小麥；水分運籌；水分利用效率；產(chǎn)量性狀

黑龍港地區(qū)是地下水嚴重超采區(qū)，一方面歸咎于地表水缺乏，另一方面是因為當前生產(chǎn)對水分的需求過多[1]。小麥是黑龍港地區(qū)的主要糧食作物，生育期間多年平均降雨量為109 mm，僅能滿足需水量的1/4[2]。多年來該區(qū)域氣象干旱以春季發(fā)生頻率較高，特別在小麥拔節(jié)期間尤為嚴重[3]。黑龍港地區(qū)水資源極度匱乏，為保障口糧安全與農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，在穩(wěn)定小麥產(chǎn)量的同時須提高水分利用效率、降低地下水超采速度[4]。關于春季水分管理對冬小麥生長發(fā)育[5]、水分利用效率[6]及產(chǎn)量形成[7]的影響，前人已經(jīng)進行了較多研究。王紅光等[8]研究認為，推遲拔節(jié)水能夠顯著提高籽粒產(chǎn)量、水分利用效率和灌水生產(chǎn)效率。呂麗華等[9]研究發(fā)現(xiàn)，春澆一水在基本滿足產(chǎn)量形成前提下可提高水分利用效率。但是關于黑龍港地區(qū)春季只澆一水對冬小麥耗水與產(chǎn)量的影響，則未見報道。本研究在黑龍港區(qū)開展冬小麥春季只灌一水保證6 000 kg/hm2產(chǎn)量條件下耗水特征與生育特性研究，旨在為明確冬小麥的生長特點和確定節(jié)水技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗基本情況

田間試驗于2013—2014，2014—2015年連續(xù)2個小麥生長季在河北省衡水市故城縣進行。該地海拔18.9 m，屬黑龍港小麥生長區(qū)。試驗田土質(zhì)為中壤土，0～100 cm平均土壤容重1.47 g/cm3，耕層土層養(yǎng)分含量為：有機質(zhì)1.92%，速效氮103.2 mg/kg，速效磷22.4 mg/kg，速效鉀132.4 mg/kg。小麥和玉米2茬作物的秸稈全量還田，整地前底施尿素150 kg/hm2，二銨262 kg/hm2，氯化鉀150 kg/hm2。拔節(jié)期追施尿素100 kg/hm2；折合施用化肥量為N 210.1 kg/hm2，P2O5120.5 kg/hm2，K2O90 kg/hm2。趁墑播種，冬前統(tǒng)一灌溉凍水，灌水量為67.5 mm。

小麥不同生育階段降雨量列于表1。采用節(jié)水高產(chǎn)冬小麥品種衡觀35，基本苗433.5萬株/hm2。2013年10月10日播種，返青期、起身期、拔節(jié)期、開花期、收獲期依次為2014年3月15日、4月1日、4月15日、5月11日和6月11日；2014年10月14日播種，返青期、起身期、拔節(jié)期、開花期、收獲期依次為2015年3月17日、3月30日、4月16日、5月10日和6月13日。試驗田0.4 hm2，地力均勻，排灌方便。

表1 降雨量統(tǒng)計 mm

1.2 試驗設計

試驗采用大田跟蹤對比調(diào)查方式在拔節(jié)期設置不同灌溉時間進行單因素試驗。拔節(jié)期灌水措施設Ⅰ期（4月5日）、Ⅱ期（4月20日）2個處理，分別用I0405和I0420表示，每處理面積0.2 hm2。灌水與追肥同時進行，灌水量為67.5 mm。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 土壤含水量的測定及農(nóng)田蒸散量和水分利用率的計算 小麥雖然為深根系作物，但其水分消耗集中在0～100 cm土層[3]。在播種前、越冬、起身、拔節(jié)、成熟期，用土鉆鉆取0～100 cm土層土樣，每20 cm為一層，采用烘干法測定土壤含水量，以土壤含水量計算作物蒸散量[1，3]。

式中，ET1-2為階段蒸散量；i為土層編號；n為總土層數(shù)；γi為第i層土壤干容重；Hi為第i層土壤厚度；θi1和θi2分別為第i層土壤時段初和時段末的含水率，以占干土質(zhì)量的百分數(shù)計算；M為時段內(nèi)的灌水量；P0為有效降雨量；K為時段內(nèi)的地下水補給量。當?shù)叵滤裆畲笥?.5m時，K值可以不計；本試驗的地下水埋深在10 m以下，因此無地下水補給。

式中，WUE為水分利用效率，Y為籽粒產(chǎn)量，ETα為小麥生育期間農(nóng)田蒸散量。

1.3.2 植株性狀和產(chǎn)量構(gòu)成因素調(diào)查 調(diào)查株高、單株分蘗數(shù)、總莖數(shù)，測單株干質(zhì)量。選取有代表性的3個植株作樣株，計算葉面積指數(shù)。成熟前在田間計數(shù)各樣點上的穗數(shù)，計算公頃穗數(shù)。每區(qū)收獲2 m2的樣點3個，折算公頃產(chǎn)量。在同一塊地上多點取樣30株帶回室內(nèi)考種，調(diào)查穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS軟件進行處理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分運籌對小麥群體及個體生長發(fā)育的影響

表2 不同處理冬小麥群體及個體生育特性

2.1.1 不同時期小麥生育特性 由表2可知，單株分蘗數(shù)、總莖數(shù)、葉面積指數(shù)（LAI）與干物質(zhì)積累量均以早灌水的I0405處理較高，但2015年開花期及以后總莖數(shù)、單株分蘗數(shù)與干物質(zhì)積累量以I0420處理較高。同處理年際間比較，群體總莖數(shù)及LAI均以2015年較高；干物質(zhì)積累量起身期以2015年較高，拔節(jié)期以2014年較高，I0405處理開花期與成熟期干物質(zhì)積累量以2014年較高，I0420處理則以2015年較高?？梢?，群體較小、苗質(zhì)較弱的麥田應及早進行春灌；而群體較大的麥田，適期推遲春季灌水，利于產(chǎn)量的形成。

2.1.2 小麥產(chǎn)量性狀 由表3可知，春灌一水條件下，小麥產(chǎn)量均實現(xiàn)了6 000 kg/hm2產(chǎn)量目標。具體來看，2 a產(chǎn)量構(gòu)成不同，2014年以I0405處理產(chǎn)量性狀表現(xiàn)較好，2015年則以I0420處理產(chǎn)量性狀表現(xiàn)較好。灌水時間對千粒質(zhì)量的影響不大，也不具規(guī)律性；對穗粒數(shù)影響較小，但均以I0420處理穗粒數(shù)較高。

表3 小麥產(chǎn)量及其相關性狀的統(tǒng)計結(jié)果

2.2 不同灌水時期對農(nóng)田耗水特征的影響

2.2.1 不同生育時期0～100 cm土層土壤水分動態(tài) 播種前土壤墑情較好，2 a表層土壤含水率均在20%以上（表4）。由于冬前灌凍水，翌年返青期麥田均沒有出現(xiàn)旱情，這為春季水分處理提供了適宜的墑情條件。2014年灌水較早的I0405處理提高了拔節(jié)期根層土壤含水量；I0420處理提高了開花期根層土壤含水量，但未達到顯著水平；成熟期不同灌水時期的土壤含水量差異變小。

表4 不同時期0～100 cm土層土壤含水率 %

2.2.2 不同生育階段農(nóng)田蒸散量 同一年份，麥田蒸散量處理間有一定差異。2014年返青到拔節(jié)期農(nóng)田蒸散量以I0405處理較高，處理間差異顯著，其他時期以I0420處理較高；2015年返青到拔節(jié)期農(nóng)田蒸散量以I0420處理較高，處理間差異顯著，其他時期以I0405處理較高。不同生育時期比較，麥田蒸散量較大的時期出現(xiàn)在播種到返青期和拔節(jié)到開花期（表5）。

表5 各處理不同生育階段小麥耗水特征 mm

2.2.3 農(nóng)田蒸散量的水分來源及水分利用效率 2 a小麥全生育期農(nóng)田蒸散量為419.76～424.29 mm。各處理年際間差異不具規(guī)律性，差異也沒有達到顯著水平。各處理對土壤供水量的影響與對農(nóng)田蒸散量的影響相同（表6）。

從表6可以看出，2014年以I0405處理產(chǎn)量較高，2015年則以I0420處理產(chǎn)量較高。同年處理間比較，籽粒產(chǎn)量高其蒸散量也高。綜合來看，處理間比較，2015年I0420處理條件下的產(chǎn)量、水分利用效率和灌溉水利用效率最高。

表6 各處理小麥耗水的來源與水分利用效率

3 結(jié)論與討論

3.1 水分運籌對產(chǎn)量和水分利用率的影響

本研究各處理麥田蒸散量較大時期均出現(xiàn)在播種到返青期和拔節(jié)到開花期，與前人研究結(jié)果[1，3]一致。本研究麥田總蒸散量為419.76～424.29 mm，產(chǎn)量水分利用效率14.58～19.08 kg/（hm2·mm）。其中以2015年I0420處理產(chǎn)量最高，達8 072.41 kg/hm2，且水分利用效率和灌溉水利用效率也最高。王紅光等[8]研究發(fā)現(xiàn)，在拔節(jié)后10 d麥田春灌效果較好，與本研究結(jié)果相似?？梢姡m當推遲春灌時間，有利于產(chǎn)量與水分利用效率的同步提高[10]。

本研究條件下，2014年與2015年2期處理對小麥產(chǎn)量影響結(jié)果不一致。分析原因，2014年返青期小麥群體總莖數(shù)較少，早灌水處理有效提高了小麥分蘗數(shù)與成穗數(shù)[11]，增大群體并提高產(chǎn)量；2015年麥田群體較大，早灌水處理增多了無效分蘗，灌漿期間群體郁蔽，不利于產(chǎn)量提高[12]?？梢姡溙锼掷眯实母叩蜎Q定于作物需水關鍵期內(nèi)得到水分供應的適宜程度[11]。

3.2 水分運籌與群體及栽培條件的關系

本研究2014年麥田群體小，春季早灌水，利于小麥提早返青發(fā)育，增加群體總莖數(shù)與LAI，降低棵間蒸發(fā)[1]；2015年麥田群體較大，早灌水處理使群體無效分蘗增多，加劇群體的植物蒸騰[13]。可見，群體弱小與群體偏大都會導致水分利用率降低。在生產(chǎn)上，圍繞控制群體總莖數(shù)保持在合理范圍內(nèi)而開展水分管理，一方面提高根系吸收土壤水的能力[5]，另一方面保證群體穩(wěn)定提高產(chǎn)量，從而實現(xiàn)產(chǎn)量與水分利用效率的同步提高[14]。

本研究2 a降雨年型比較相似，在小麥灌漿關鍵期有效降雨充足，特別是2014年在苗情偏弱的條件下，早灌春一水達到了6 000 kg/hm2以上的產(chǎn)量水平，說明在與本研究降雨年型相似的條件下，選擇適宜的灌水時期，在不同類苗情的麥田均可實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)豐產(chǎn)的生產(chǎn)目標[13，15]。

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Water Consumption Characteristic and Growth Traits of High Yield Winter Wheat under Water Condition in Spring

LI He-ping，ZHANG Yu-lan，ZHAI Lan-ju，LI Ji-ming，HE Xiao-qing
（Institute of Dryland Farming，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Hengshui 053000，China）

To clarify the effect of moisture management in spring on water consumption characteristic and growth traits for winter wheat under 6 000 kg/hm2grain yield,field experiments were conducted in Gucheng county of Hebei province which were located in the Heilonggang Region,a serous water scarcity area.Precipitation during 2013-2014 and 2014-2015 was 126.0,142.3 mm,respectively during the wheat growing stage.Hengguan 35 wheat variety was used as meterial.The results showed that,the water consumptions during the two wheat growth periods ranged from 419.76 mm to 424.29 mm,the water use efficiencies ranged from 14.58 kg/（hm2·mm）to 19.08 kg/（hm2·mm）.The periods of higher water consumption occured from jointing to anthesis stage and then from seeding to regreening stage.Water use efficiency and water consumption amount were closely related with the cultivation environment.Affect by the group,the same treatment,prodution performance was different.In 2014,the population was small,and the yield of I0405 treatment was higher.In 2015,the population was larger,and the yield of I0420 treatment was higher.The above results provided a theoretical basis for moisture management of winter wheat in spring season.

spring;winter wheat;moisture management;water use efficiency;yield traits

S512.1＋1

A

1002-2481（2016）05-0605-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.05.09

2016-01-07

李和平（1973-），男，河北靈壽人，助理研究員，主要從事作物栽培與農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣研究工作。李積銘為通信作者。