灌水延遲對冬小麥產(chǎn)量及水分利用效率的影響研究

褚桂紅，李粉嬋

(山西省水利水電科學(xué)研究院，太原 030002)

水分脅迫是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最主要的環(huán)境因素[1]，在所有氣象災(zāi)害中，旱災(zāi)和洪災(zāi)對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的損失高達(dá)70%～85%[2]，干旱對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的威脅比洪澇更為嚴(yán)峻，是制約農(nóng)業(yè)發(fā)展和糧食安全的首要因素。在冬小麥-夏玉米一年兩作的半干旱區(qū)，年降雨量的60%～70%集中在玉米生長季，冬小麥整個生育期降水僅能滿足總耗水的25%～30%[3]，降水規(guī)律與作物生長需水要求不相適應(yīng)，致使灌溉在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中顯得至關(guān)重要。但面對頻頻告急的全國用水形勢，農(nóng)業(yè)灌溉所面臨的用水危機(jī)更加嚴(yán)峻，充分供水的灌溉制度已愈來愈難以實現(xiàn)，如何根據(jù)冬小麥的生長發(fā)育規(guī)律，對其實行非充分灌溉已得到越來越多學(xué)者的關(guān)注[4-6]，但以往的研究多集中在如何對水分和養(yǎng)分進(jìn)行綜合調(diào)控和一體化管理等方面[7-9]，而對冬小麥關(guān)鍵生育期灌水延遲對其產(chǎn)量和水分利用效率的影響則鮮有報道。本文以半干旱區(qū)冬小麥為研究對象，通過試驗觀測灌水延遲對其產(chǎn)量及水分利用效率的影響，從而探索出冬小麥水分利用的最佳途徑，為該區(qū)冬小麥灌溉管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 試驗方案設(shè)計

1.1 試驗地點(diǎn)

試驗于2011-2014年在汾西水利管理局灌溉試驗站進(jìn)行，該站位于山西省臨汾市堯都區(qū)劉村鎮(zhèn)東宜村西，地理位置在東經(jīng)111°18′38″，北緯36°06′00″，海拔449.00 m，引用龍子祠泉水和試驗站井水灌溉。試驗田屬于中壤土，平均干容重1.42 g/cm3，田間持水率25.7%，地下水埋深3 m以下，0～100 cm及0～160 cm土壤肥力情況見表1。試驗區(qū)多年平均氣溫12.1 ℃，降雨量486.7 mm，蒸發(fā)量1 568 mm，屬溫帶大陸性半干旱氣候類型。耕作制度為冬小麥-夏玉米一年兩作，管理水平較高。

表1 臨汾市灌溉試驗站土壤肥力本底值

1.2 試驗方案

試驗根據(jù)臨汾市灌溉試驗站當(dāng)?shù)亟邓亢妥魑镄杷壳闆r，并參考以往的試驗研究成果，確定了2012-2014年冬小麥灌溉試驗方案。試驗共設(shè)5個處理，處理1是按照非充分灌溉預(yù)報方法預(yù)報的時間和量進(jìn)行灌水，稱為優(yōu)化灌水處理；針對優(yōu)化灌水處理中的3次灌水(越冬、拔節(jié)、灌漿)相應(yīng)地設(shè)置一個延遲灌水處理，即令對照處理中該次灌水時間較優(yōu)化處理的灌水時間延后20 d，以ΔT(ΔT=20 d)表示，分別設(shè)為處理2、處理3和處理4；處理5為全生育期不灌水不追肥處理。

1.3 小區(qū)布設(shè)

試驗小區(qū)次灌水量750 m3/hm2，冬小麥整個生育期灌水量2 250 m3/hm2，由于連續(xù)兩個年度冬小麥在灌漿期降水量達(dá)到了40 mm以上，因此以上兩個年度在冬小麥整個生育期只灌了2次水，分別是冬澆水和拔節(jié)水，灌水量為150 mm。試驗小區(qū)采用畦灌，3次重復(fù)，畦幅規(guī)格20 m×3.3 m=66 m2，底肥施復(fù)合肥，追肥施尿素，2012-2013年小麥品種為臨汾118號，下種300 kg/hm2，2013-2014年小麥品種為良星99號，下種262.5 kg/hm2；氣象資料采用臨汾市灌溉試驗站氣象站測定結(jié)果。上述2年小麥生育期的平均降水量就冬小麥整個生育期而言，2012-2013年度為枯水年，2013-2014年為豐水年。

2 結(jié)果分析

2.1 灌水延遲對冬小麥產(chǎn)量的影響分析

冬小麥2012-2014年度各處理平均產(chǎn)量見表1，通過試驗觀測，不同降水年型下，冬小麥關(guān)鍵生育期灌水延遲，對冬小麥產(chǎn)量和水分利用率均會產(chǎn)生影響?？菟攴?2012-2013年)，除處理5外，處理4與處理2、3之間產(chǎn)量有顯著差異，處理4產(chǎn)量最高，水分利用效率處理3最低且與其他各處理存在顯著差異；豐水年份(2013-2014年)，除處理5外，各處理產(chǎn)量差異均不顯著，處理3水分利用效率最高，與其他各處理均存在顯著差異。因此，冬澆水延遲20 d灌溉，與優(yōu)化灌溉處理相比，產(chǎn)量與水分利用率均無顯著差異；拔節(jié)水延遲20 d灌溉，產(chǎn)量無顯著差異，但枯水年會顯著降低水分利用率，豐水年會顯著提高水分利用效率；灌漿水延遲20 d灌溉，枯水年會顯著提高產(chǎn)量，但水分利用效率差異不顯著，豐水年產(chǎn)量與水分利用效率差異均不顯著。通過試驗得出，在灌水量相同的情況下，各處理因灌水時間的差異導(dǎo)致了不同的產(chǎn)量和水分利用效率，說明冬小麥最優(yōu)灌水方式的存在和各生育期對水分狀況反應(yīng)差異的存在[10]。

處理5全生育期內(nèi)不灌水，對其產(chǎn)量和水分利用效率均會產(chǎn)生顯著影響，處理5與處理1相比，枯水年耗水量降低了25.2%，產(chǎn)量降低了49.8%；豐水年耗水量降低了19.3%，產(chǎn)量降低了30.9%，說明灌水有成倍的增產(chǎn)效果。連續(xù)兩年的試驗，處理5消耗的土壤水均最大，說明當(dāng)水資源不足時，可適當(dāng)減少冬小麥生育期的灌水次數(shù)和灌水量，有利于促進(jìn)根系對深層土壤水分的吸收，促進(jìn)根系下扎[8]，特別是在小麥生育后期表土干旱的情況下對作物產(chǎn)量的形成非常重要。

表2 不同灌水處理下冬小麥耗水量、產(chǎn)量和水分利用效率

注：同一列中不同字母表示不同灌水處理產(chǎn)量達(dá)到0.05或0.01顯著差異水平，字母相同表無顯著差異。

產(chǎn)量、水分利用效率與耗水量是目前研究較多的一個層次，從圖1、圖2及表2可以看出，冬小麥產(chǎn)量和水分利用效率與整個生育期總耗水量間均呈二次曲線關(guān)系。2012-2013年冬小麥整個生長季降水量僅129.1 mm，在這種干旱年型下，灌水的4個處理產(chǎn)量明顯高于處理5，其中處理4的產(chǎn)量最高，處理2的水分利用效率最高，但與處理4的水分利用效率相差不大，可見，枯水年份，將冬小麥灌漿水延遲20 d灌溉，可獲得適宜的產(chǎn)量和較高的水分利用效率。豐水年，處理3產(chǎn)量與水分利用效率均最高，且明顯高于不灌水的處理5和其他處理，可見，豐水年份，將冬小麥拔節(jié)水延遲20 d灌溉，從產(chǎn)量和水分利用效率方面都是較為優(yōu)化的灌溉方式。

圖1 冬小麥產(chǎn)量與耗水量關(guān)系

圖2 冬小麥水分利用效率與耗水量關(guān)系

3 結(jié) 語

(1)冬小麥產(chǎn)量和水分利用效率與總耗水量間均呈二次拋物線關(guān)系。在灌水和降水相同的情況下，除處理5外，枯水年份，處理4與處理2、3之間產(chǎn)量存在顯著差異，處理4產(chǎn)量最高，處理3水分利用效率最低；豐水年份，各處理產(chǎn)量差異均不顯著，處理3水分利用效率最高。

(2)枯水年份，將冬小麥灌漿水延后20 d灌溉，可獲得適宜的產(chǎn)量和較高的水分利用效率；豐水年份，將拔節(jié)水延后20 d灌溉，從產(chǎn)量和水分利用效率方面都是較為優(yōu)化的灌溉方式。

(3)處理5耗水量、產(chǎn)量、水分生產(chǎn)率均偏低，說明不灌水會顯著降低冬小麥產(chǎn)量和水分利用效率，說明灌溉對冬小麥產(chǎn)量和水分利用效率有倍增效應(yīng)。

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