保水劑對小麥生長特性及產量的影響

韓 波， 張 明， 丁永輝， 秦越華， 王 鋒， 強承魁， 李文紅， 尹兆坤

(1.徐州生物工程職業(yè)技術學院，江蘇徐州 221006； 2.江蘇省豐縣梁寨鎮(zhèn)農技推廣中心，江蘇豐縣 221006)

保水劑是一種高吸水和高保水的高分子有機聚合物，含有大量的強吸水基團，施入土壤后可以大量吸收土壤甚至空氣中的水分，吸水后在植物種子或根系周圍增加可利用土壤水，緩解水分脅迫對作物的不良影響，減少或推遲植物萎蔫，節(jié)約灌溉用水量[1]。合理使用保水劑是調節(jié)土壤水、熱、氣狀況，改善土壤結構，提高土壤肥力的有效手段，具有特殊的抗旱、保水、節(jié)水等作用[2]。本試驗研究了不同用量保水劑對田間土壤含水量和徐麥33分蘗數、根冠比、單株葉面積、產量構成因素和產量的影響，以期探索保水劑的合理施用范圍，為提高徐州地區(qū)小麥產量和保水劑的推廣應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2015年10月至2016年6月進行，試驗地點為徐州市豐縣梁寨鎮(zhèn)紅暗樓村，試驗地土壤均為潮土，有機質含量為9.8 g/kg，全氮含量為0.86 g/kg，水解氮含量為 49.17 mg/kg，速效磷含量為21.5 mg/kg，速效鉀含量為 71.2 mg/kg，前茬作物為夏玉米。該地區(qū)全年降水量 896.7 mm。播種前的土壤含水量為22.1%。

1.2 試驗材料

多功能保水劑由任丘市華北化工有限公司生產，主要成分為聚丙烯酰胺、有機物質和稀土，呈白色顆粒狀。

小麥品種為徐麥33，屬半冬性中晚熟品種，平均株高 76 cm 左右，莖稈粗壯，彈性較好，株型松緊適中，旗葉寬大上沖，葉黃綠色，穗下節(jié)間較短，穗層整齊，穗多穗勻，飽滿度較好，容重802 g/L，蛋白質含量15.04%[3]。

1.3 試驗設計

根據對保水劑的前期研究結果，從栽培成本、作物產量和水分利用率等方面出發(fā)，設置4個不同施用量保水劑處理，分別為0 kg/hm2(對照CK)、37.5 kg/hm2(T1)、75 kg/hm2(T2)、112.5 kg/hm2(T3)。試驗采用單因素完全隨機設計，設3次重復。每個小區(qū)寬5 m，長15 m。采用條播方式播種，行距20 cm，播種量為180 kg/hm2，保水劑的施用方法為前茬作物收獲后均勻撒施于地表，后旋耕入土，耕深20 cm。

1.4 栽培措施

2015年10月15日播種，肥料運籌為：450 kg/hm2尿素、525 kg/hm2磷酸二銨、120 kg/hm2氯化鉀作底肥；150 kg/hm2尿素、120 kg/hm2氯化鉀作壯蘗肥和拔節(jié)肥；在孕穗期和齊穗后分別噴施磷酸二氫鉀3.75 kg/hm2。雨后播種。2016年6月8日收獲。

1.5 氣象條件

小麥全生育期日平均氣溫9.2 ℃，平均日照時數 1 710.3 h，降水量見圖1。除2015年10月和11月、2016年5月這3個月降水量高于近10年平均值外，其余各月份均低于平均值，尤其以2015年12月至2016年3月比同期少55%以上。由于此時間內降水量較少，小麥生長會遭受干旱脅迫。

1.6 測定項目與方法

土壤含水量：采集0～30 cm深土層土壤，采用503DR型中子水分儀(美國產)測定。

葉面積：從分蘗期開始，每小區(qū)取代表性植株5株，剪下小麥所有葉片，用經驗公式(葉面積=葉長×葉寬×經驗系數0.75)計算葉面積。

根冠比：根干質量/地上部干質量。將小麥地上生物量用剪刀剪斷裝袋，然后采用鉆口直徑9 cm、鉆深20 cm的根鉆，分別在麥行和麥間各取一鉆，取樣深度為0～60 cm，用水沖洗干凈后放入烘箱在105 ℃下殺青0.5 h，75 ℃恒溫烘干至恒質量，計算根冠比。

產量和產量構成因素：成熟后調查小區(qū)單位面積穗數、穗粒數和千粒質量，分析產量構成因子；每小區(qū)取2 m2小麥實收，脫粒晾干稱重，計算實際產量。

1.7 數據整理和分析

試驗采用單因素完全隨機設計，數據錄入和計算采用Microsoft Office Excel 2010進行，統(tǒng)計分析采用DPS7.05進行。

2 結果與分析

2.1 保水劑對麥田土壤含水量變化的影響

由圖2可知，由于雨后播種，小麥苗期各處理的土壤含水量基本相同。從小麥分蘗期開始，隨著降水量比往年同期減少，施用保水劑各處理之間的土壤水分變化差異顯著，保水劑用量越多，土壤含水量越高，且均高于對照，表明保水劑對土壤水分的保水效果明顯。小麥拔節(jié)后，施用保水劑處理的土壤含水量與對照差異不明顯，這可能與小麥拔節(jié)后生長速度加快，蒸騰耗水量大幅度增加，土壤水分迅速下降有關。在灌漿成熟期，雖然小麥生長量大，需水較多，但隨著5月份本地有效降水的增加，各處理土壤含水量均有一定的提高。從整個生育期看，小麥田間土壤含水量從分蘗期開始到灌漿成熟期隨降水量變化一致，都是先減后增，表明保水劑還應該與播種時的土壤墑情、關鍵時期補充灌溉配合施用，才能滿足小麥更高產量對水分的需求。

2.2 保水劑對小麥植株生長發(fā)育特性的影響

2.2.1 分蘗數 由圖3可知，從出苗到拔節(jié)期小麥分蘗數顯著增加，并在拔節(jié)期達到峰值，孕穗期群體分蘗數降低，以后基本保持穩(wěn)定。各處理間相比，在分蘗期差異不大，但從越冬期開始，使用保水劑的處理的分蘗數顯著高于對照，且隨保水劑用量的增加而增加，以T3處理最多，越冬期、拔節(jié)期T3處理與T1、T2處理差異顯著，孕穗期T3、T2處理與T1、CK處理差異顯著。這表明，盡管2015年12月至2016年3月降水量較少，但保水劑固定了土壤中的水分，減少了水分漏失，為小麥持續(xù)生長提供了水分，有效地促進了小麥分蘗的發(fā)生，為有效穗數的形成奠定了良好的基礎。

2.2.2 根冠比 根冠比是指植物地下部分與地上部分鮮質量或干質量的比值，反映了植物地下部分與地上部分的相關性。根冠比必須保持在適宜的范圍內，生育前期根冠比過小和生育后期根冠比過大均不利于小麥生長[4]。由圖4可知，根冠比隨著生育進程均逐漸增大，拔節(jié)期達到峰值，而后下降。各處理間相比，分蘗期、越冬期根冠比T1>CK>T2、T3，表明少量保水劑可以提高小麥生長前期的根冠比，并產生一定的脅迫作用刺激根系生長，擴大根系的吸收面積。從拔節(jié)期開始，小麥地上部分的生長逐漸旺盛，CK均顯著高于各保水劑處理，且隨著保水劑用量的增加，根冠比呈明顯下降趨勢，表明施用保水劑可以降低小麥生育后期的根冠比，改善小麥地上部分的生長。

2.2.3 單株葉面積 植物綠葉面積關系到作物截取光能的多少和光合面積的大小，從而影響光合物質生產。單株葉面積是群體光合作用的基礎， 在一定程度上可以反映光合面積的大小[5]。由圖5可知，小麥生育前期單株葉面積增長緩慢，拔節(jié)期、孕穗期葉面積快速增長，到孕穗期達到峰值，灌漿期逐漸下降。 各處理間相比， 分蘗期T1、T2、CK單株葉面積顯著高于T3處理；從越冬期開始到灌漿期，對照處理的單株葉面積低于保水劑處理，這與其所受的水分脅迫有關，而保水劑施用后顯著提高了小麥的葉面積；從拔節(jié)期到灌漿期，T2處理單株葉面積均大于其他處理，且顯著高于對照，但是保水劑用量過大后，單株葉面積有所降低，表明75 kg/hm2保水劑用量更能有效提高小麥單株葉面積。

2.3 保水劑對小麥產量構成因素和產量的影響

施用保水劑的處理對小麥產量及產量構成因素的影響不同，各處理之間產量構成因素有一定區(qū)別。在小麥生長前期，株高伸長，功能葉片抽出，地上部快速生長，小麥植株體為生殖生長進行準備，在拔節(jié)期結束后，小麥開始抽出麥穗，充足的水分供應能促進小麥在抽穗期更好地生長，提高小麥成穗率，從而保證后期產量的形成[6]。由表1可知，各保水劑處理單位面積總穗數表現為T3>T2>T1>CK，T3、T2處理顯著高于T1和CK處理，其中T3處理的總穗數達678.21萬/hm2，這與T3處理小麥分蘗能力強、分蘗數最大有關，表明隨著保水劑用量的增加，可以有效地提高小麥單位面積總穗數。對比穗粒數，各保水劑處理均高于對照，以T2處理最高，并顯著高于對照。各處理小麥千粒質量的大小順序為T1>T2>CK>T3，T1、T2、CK處理顯著高于T3處理，表明保水劑用量過大會抑制小麥籽粒干物質的積累。各保水劑處理的小麥產量均高于對照，順序依次為T2>T1>T3>CK，各處理間差異顯著， 最高的T2處理實收產量為9 186.27 kg/hm2， 較CK、T1、T3處理分別高25.23%、9.21%和18.34%。

表1 保水劑用量和產量構成的影響

3 結論與討論

徐州地區(qū)小麥生長季降水量偏少、水資源利用率低、土壤水分流失等問題日益突出，嚴重影響了該地區(qū)小麥的高產、高效生產。保水劑的使用在一定程度上可緩解這一難題，但據筆者調查，徐州地區(qū)廣大農戶甚至很多農技干部對保水劑的了解相對較少。因此，如何合理施用和推廣保水劑，更有效提高小麥的抗旱能力，保障干旱條件下小麥持續(xù)高產，已成為亟需解決的問題。本試驗結果表明，與CK相比，保水劑處理能有效提高田間土壤含水量，增加徐麥33的分蘗數、單株葉面積、穗數、穗粒數和產量。在各處理中，以保水劑用量 112.5 kg/hm2的處理(T3)對土壤含水量、分蘗數、總穗數效果最為顯著；保水劑用量75 kg/hm2的處理(T2)對單株葉面積、穗粒數、產量效果最為顯著；保水劑用量37.5 kg/hm2的處理(T1)對小麥生育前期的根冠比和千粒質量的提高作用明顯。保水劑用量過大千粒質量下降，這與楊永輝等的研究結果有所不同[7]，這可能因為小麥品種和地區(qū)間氣候條件差異所致。綜合徐麥33生育和產量指標，施用保水劑能明顯提高麥田土壤水分含量，促進小麥的營養(yǎng)生長和生殖生長，有效增加小麥的分蘗數、單株葉面積、總穗數、穗粒數和產量，尤其以保水劑用量75 kg/hm2處理(T2)效果最佳。

需要說明的是，保水劑不是造水劑，使用效果受保水劑特性、氣候條件、土壤質地和土壤水分條件等多種因素的影響[8-9]，必須對這些因素進行更為細致、系統(tǒng)的研究，才能獲得適合地區(qū)特點的使用方法，保障使用效果。

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