不同生育期噴灌對渭北旱地小麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

侯芳芳，張 睿，孫燕妮，張翠梅，劉曼雙，張建平，孫學(xué)磊，郝敬爽

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院,陜西楊凌 712100； 2.陜西省永壽縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,陜西永壽 713400)

不同生育期噴灌對渭北旱地小麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

侯芳芳1，張 睿1，孫燕妮2，張翠梅2，劉曼雙1，張建平1，孫學(xué)磊1，郝敬爽1

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院,陜西楊凌 712100； 2.陜西省永壽縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,陜西永壽 713400)

為明確噴灌對旱作小麥產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，試驗以中麥175為材料，在小麥越冬期和拔節(jié)期進行噴灌處理，比較了噴灌處理與對照(未噴灌)間小麥產(chǎn)量、水分利用效率、光合特性及品質(zhì)的差異。結(jié)果表明，越冬期和拔節(jié)期噴灌均能顯著提高小麥產(chǎn)量，產(chǎn)量增幅為9.7%～36.3%，其中越冬期噴灌24 mm+拔節(jié)期噴灌24 mm處理增產(chǎn)效果最好。噴灌顯著增加了穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重。噴灌對小麥品質(zhì)也有一定的影響，顯著增加了籽粒硬度、吸水率、最大拉伸面積和沉降值，但對蛋白質(zhì)含量、穩(wěn)定時間等其他指標(biāo)影響較小。說明合理的噴灌可在一定程度上增加旱地產(chǎn)量和改善品質(zhì)。

小麥；產(chǎn)量；噴灌；越冬期；拔節(jié)期

水資源高效利用是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個重要保障[1]。小麥是我國的主要糧食作物之一，也是需水較多的作物，缺水會降低小麥產(chǎn)量。近年來，我國小麥生產(chǎn)開始由數(shù)量型逐步向質(zhì)量、產(chǎn)量并重型轉(zhuǎn)變。合理灌水是促進作物生長發(fā)育、增加產(chǎn)量和改善品質(zhì)的一項重要措施，也是發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)的重要內(nèi)容。生產(chǎn)實踐和研究表明，灌水太少時，作物產(chǎn)量潛力不能得到最大發(fā)揮；灌水太多或不及時，不僅水資源浪費很大，而且作物產(chǎn)量和品質(zhì)也會有所下降。針對在不減產(chǎn)甚至增產(chǎn)的條件下小麥的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)，前人已經(jīng)做了大量的研究[2-4]，并認為在小麥不同生育時期進行適宜的灌溉有利于產(chǎn)量的提高和品質(zhì)的改善。噴灌是一項重要的農(nóng)田節(jié)水技術(shù)，是利用專門的設(shè)備將水加壓，或利用水的自然落差將有壓水經(jīng)過壓力管道送到田間，再經(jīng)噴頭噴射到空中散成細小的水滴，均勻地散布在農(nóng)田上，達到灌溉目的。噴灌幾乎適用于灌溉所有的旱作作物，如谷物、蔬菜、果樹等。與地面灌水相比，大田作物噴灌一般可省水30%～50%，增產(chǎn)10%～30%。在4-5月份降水較少、空氣濕度較小時，噴灌明顯能降低麥田近地面溫度、冠層溫度和農(nóng)田蒸發(fā)能力，提高空氣濕度、小麥產(chǎn)量和水分利用效率。北京地區(qū)小麥返青后適宜的噴灌灌水量為0.50～0.75E(E為冠層頂部20 cm標(biāo)準蒸發(fā)皿的蒸發(fā)量)，灌水量過高和過低都會導(dǎo)致產(chǎn)量、水分利用效率下降[3]。渭北是陜西省重要小麥產(chǎn)區(qū)，但其水資源貧乏，地下水資源在陜西省最少，因而小麥產(chǎn)量提高的關(guān)鍵在于合理利用有限水資源。目前有關(guān)灌區(qū)小麥灌溉時期和灌溉量的研究較多，有關(guān)旱作小麥的噴灌時期和噴灌量研究較少。本研究在渭北南部旱原區(qū)對小麥進行不同生育時期噴灌試驗，分析了其對小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為旱地小麥水分管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設(shè)計

試驗于2015-2016年在陜西永壽縣古屯村進行，供試小麥品種為中麥175，由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所提供。依據(jù)2012-2014在旱地冬小麥連續(xù)3年的不同噴灌量試驗結(jié)果確定噴灌量。 試驗共設(shè)5個處理，分別為A1(越冬期噴灌24 mm)、A2(越冬期噴灌24 mm+拔節(jié)期噴灌24 mm)、A3(拔節(jié)期噴灌24 mm)、A4(拔節(jié)期噴灌36 mm)及CK(噴灌0 mm)。采用移動噴灌方式進行定額噴灌，通過每個噴頭每小時實際噴水量計算噴灌量。小麥基本苗為270萬株·hm-2。采用山東鄆城生產(chǎn)的寬幅播種機播種。試驗采用大區(qū)設(shè)計，每個處理面積0.33 hm2,在處理內(nèi)劃成10個小區(qū)，小區(qū)面積333.4 m2。小麥于2015年9月23日播種，2016年6月23日收獲。

試驗地是永壽縣強農(nóng)糧食專業(yè)合作社流轉(zhuǎn)土地，連續(xù)3年種植小麥，地力均勻。試驗地耕層土壤有機質(zhì)含量14.0 g·kg-1，速效氮含量26.58 mg·kg-1，速效磷含量17.66 mg·kg-1，速效鉀含量211.41 mg·kg-1。

麥田越冬前于2015年11月13日進行化學(xué)除草，2016年5月7日進行一噴三防，根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀缶譁y定的數(shù)據(jù)，永壽小麥生育期降水366.4 mm，除試驗處理進行定額噴灌外，其他管理措施與大田一致。

1.2 測定指標(biāo)

1.2.1 群體動態(tài)及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)調(diào)查

在小麥出苗期、越冬期、拔節(jié)期和孕穗期調(diào)查群體數(shù)量及個體的株高、分蘗、葉齡、次生根。收獲前調(diào)查成穗數(shù)、穗粒數(shù)、不孕小穗數(shù)和小穗數(shù)。成熟期每個小區(qū)收獲66.7 m2，曬干后稱重折合單產(chǎn)，并測定千粒重。

1.2.2 水分利用效率的測定

在小麥播種前和收獲后測定0～200 cm土壤含水量，利用當(dāng)?shù)貧庀缶譁y定的小麥生育期降雨量，計算耗水量(播前土壤貯水量+生長期總灌水量+有效降水量-收獲后土壤貯水量)和水分利用效率(產(chǎn)量/耗水量)。

1.2.3 旗葉光合特性的測定

在小麥開花期每小區(qū)隨機選取5株，用美國LI-COR公司生產(chǎn)的便攜式LI-6400 型光合測定儀測定主莖旗葉光合速率等指標(biāo)。測定時大氣CO2濃度為360～390 μmol·m-2·s-1,流量為400 mL·min-1。為消除由于光強變化造成的影響(陰天或多云天氣),測定時的光強采用儀器配備的內(nèi)置人工光源,光照強度為1 200 μmol·m-2·s-1,相對濕度為60%～80%。

1.2.4 品質(zhì)的測定

用德國生產(chǎn)的Sartorius PMD511-000U品質(zhì)分析儀器測定小麥籽粒的容重、硬度、沉降值、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、吸水率、穩(wěn)定時間、最大拉伸面積和最大拉伸阻力。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel、SPSS等軟件系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理、方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴灌對小麥產(chǎn)量和水分利用效率的影響

與對照相比，噴灌處理的小麥產(chǎn)量、穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重分別增加9.7%～36.3%、3.1%～12.7%、1.4%～3.6%和3.3%～4.5%，其中產(chǎn)量和千粒重在噴灌處理和對照之間差異顯著(表1)，說明噴灌可改善小麥產(chǎn)量構(gòu)成，尤其是千粒重，進而起到增產(chǎn)作用。噴灌也顯著提高了水分利用效率，增幅為3.5%～32.5%。所有處理中A2的產(chǎn)量和水分利用效率最高，與其他處理差異均顯著；不同噴灌處理間產(chǎn)量構(gòu)成均差異不顯著。

表1 不同生育時期噴灌對小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素和水分利用效率的影響

同一列中不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下表同。

Different letters in the same column indicate significant differences among the treatments at 0.05 level. The same in other tables.

2.2 噴灌對小麥旗葉光合特性的影響

由表2可知，噴灌處理的小麥旗葉光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率和胞間CO2濃度與對照相比分別提高12.7%～101.1%、50.0%～166.7%、40.6%～130.3%和0.4%～29.6%。其中，A4處理的光合速率、氣孔導(dǎo)度，A2和A4處理的蒸騰速率，以及A1、A2處理的胞間CO2濃度顯著高于對照。

表2 不同生育時期噴灌對小麥光合特性的影響

2.3 噴灌對小麥籽粒品質(zhì)的影響

2.3.1 噴灌對小麥蛋白質(zhì)含量和籽粒磨粉品質(zhì)的影響

噴灌對小麥蛋白質(zhì)含量和籽粒容重的影響不明顯，對籽粒硬度影響顯著(表3)。噴灌處理的籽粒硬度較對照分別增加5.2%、2.7%、3.7%和5.5%，其中A1和A2處理與對照差異顯著，但二者之間差異不顯著。

2.3.2 噴灌對小麥加工品質(zhì)的影響

噴灌對小麥面粉吸水率、面團最大拉伸阻力、最大拉伸面積的影響顯著，對其他品質(zhì)指標(biāo)影響不顯著(表4)。與對照相比，噴灌處理的吸水率、最大拉伸阻力和最大拉伸面積分別增加1.3%～2.9%、1.9%～3.6%和0.5%～4.6%。吸水率和最大拉伸阻力在不同噴灌處理間差異不顯著，但A3處理的最大拉伸面積顯著高于其他處理。

表3 不同生育時期噴灌對小麥蛋白質(zhì)含量和籽粒磨粉品質(zhì)的影響

表4 不同生育時期噴灌對小麥加工品質(zhì)的影響(2015-2016)

3 討 論

3.1 不同生育時期噴灌對小麥產(chǎn)量及光合特性的影響

從試驗結(jié)果看，不同時期的噴灌處理均能夠顯著提高小麥產(chǎn)量。這與前人的研究結(jié)果[5-10]相一致。本試驗中，越冬期噴灌24 mm+拔節(jié)期噴灌24 mm的增產(chǎn)效果最顯著，這主要是因為這兩個時期是小麥穗分化的關(guān)鍵期，適當(dāng)補灌水分有助于穗器官的發(fā)育。但在產(chǎn)量構(gòu)成三因素中，噴灌只對小麥千粒重影響顯著。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因還有待于繼續(xù)研究。此外，小麥后期功能葉片光合能力對產(chǎn)量形成非常重要。從本試驗開花期光合參數(shù)的測定結(jié)果看，噴灌處理在一定程度上改善了旗葉光合能力，其中A4處理的光合速率最高，A2處理次之。說明土壤水分增加可改善旗葉光合能力，對提高小麥籽粒產(chǎn)量具有重要作用[11-12]。但這與產(chǎn)量結(jié)果表現(xiàn)并不一致，可能與旱地小麥產(chǎn)量形成的物質(zhì)主要來源于花前儲存干物質(zhì)在花后向籽粒的轉(zhuǎn)運有關(guān)。此外，某一時期的光合特性尚不能反映整個生育期光合特點。因此本研究結(jié)果尚需進一步驗證。

3.2 不同生育時期噴灌對小麥品質(zhì)的影響

水分是影響冬小麥面粉品質(zhì)的重要環(huán)境因子。土壤水分過多或過少均不利于小麥品質(zhì)的改善[13]。李光忠等[8]研究表明，澆灌漿水對小麥的籽粒容重、出粉率、濕面筋含量、沉淀值和粉質(zhì)儀指標(biāo)均無明顯影響, 但澆麥黃水后小麥籽粒的容重、出粉率、濕面筋含量、沉淀值均顯著降低, 粉質(zhì)儀指標(biāo)也顯著變劣。褚鵬飛等[9]研究認為，拔節(jié)期和開花期分別灌水60 mm可顯著提高小麥的蛋白質(zhì)含量。徐鳳嬌等[10]的研究結(jié)果顯示，春2葉灌60 mm+春5葉灌60 mm和春5葉灌90 mm+開花期30 mm兩個處理均提高了小麥沉降值，增加了濕面筋含量，延長了面團穩(wěn)定時間,春2葉灌水+春5葉灌水處理延長了面團形成時間,改善了小麥加工品質(zhì)。王晨陽等[14]研究指出，花后灌水次數(shù)增加，小麥品質(zhì)性狀會變劣。李國強等[15]認為，不同筋型小麥品種的品質(zhì)對水分的響應(yīng)不同。本研究表明，噴灌對小麥蛋白質(zhì)含量沒有顯著的促進作用，但提高籽粒硬度、面粉吸水率、面團最大拉伸阻力和最大拉伸面積，最佳的灌水處理在不同品質(zhì)指標(biāo)上表現(xiàn)不一致，說明灌水對小麥品質(zhì)影響比較復(fù)雜，最佳噴灌處理還有待進一步研究。

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Effect of Sprinkling Irrigation at Different Growth Stages on the Yield and Grain Quality of Dry-land Wheat in Weibei

HOU Fangfang1,ZHANG Rui1,SUN Yanni2,ZHANG Cuimei2, LIU Manshaung1,ZHANG Jianping1,SUN Xuelei1,HAO Jingshuang2

(1.Agronmy College Northwest A&F University,Yangling,Shaanxi 712100,China； 2.Agricultural Technology Extension Center of Yomgshou,Yongshou,Shaanxi 713400,China)

To investigate the effects of sprinkling irrigation at different growth stages on the yield and grain quality of dry-land wheat, Zhongmai 175 was used as material in the experiment. Water use efficiency, photosynthetic characteristics and grain quality were measured under the sprinkling irrigation at wintering and jointing stages, with no sprinkling irrigation as control. The results showed sprinkling irrigation at wintering and jointing stages could significantly increase wheat yield by 9.7% to 36.3%, and the highest yield was obtained under the treatment of 24 mm sprinkling irrigation at both wintering and jointing stages. Sprinkling irrigation significantly increased the number of ears, grain number per spike and thousand kernel weight. Irrigation had significant effect on the quality of wheat. The grain hardness, water absorption, maximum tensile area and sedimentation value were increased significantly.But the protein content, stability time and other indicators were less influenced. Sprinkling irrigation could improve some quality indices to some extent.

Wheat; Yield; Sprinkling irrigation; Wintering period; Jointing period

時間：2017-04-07

2016-10-28

2016-12-22 基金項目：陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程計劃項目(S2015TNNY0021)；西北農(nóng)林科技大學(xué)唐仲英專項 第一作者E-mail：1976590609@qq.com 通訊作者：張 睿(E-mail: 876385567@qq.com)

S512.1；S311

A

1009-1041(2017)04-0543-05

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20170407.1021.032.html