控灌改良條件下黃河三角洲鹽堿地冬小麥生長與產量研究

宋常吉 劉樂 林樹峰 宋靜茹

摘要?黃河泥沙施用量和灌水量對黃河三角洲鹽堿地冬小麥生長發(fā)育和產量的影響進行了大田試驗，探討了不同泥沙施用量和灌水量與冬小麥的株高、分蘗數(shù)、葉面積、干物質積累量與產量之間的關系。結果表明，冬小麥的生長和產量都隨著泥沙施用量和灌水量的增加而增大，泥沙施用量的影響均大于灌水量。泥沙施用量和灌水量在拔節(jié)期以后對冬小麥株高影響較大。6?cm泥沙施用量、330 mm灌水量處理的葉面積指數(shù)、灌水量和產量最高，葉面積指數(shù)在抽穗期達到最大（6.89）;干物質積累量在成熟期最大（13 620 kg/hm2）;冬小麥產量最為5 556.3 kg/hm2。

關鍵詞?控灌改良;鹽堿地;冬小麥;生長與產量;黃河三角洲

中圖分類號?S512.1+1文獻標識碼?A

文章編號?0517-6611（2019）22-0007-04

Abstract?Field research was carried out on the effects of sediment application dosage and irrigation amount in the Yellow River on the growth and yield of winter wheat in salinealkali soil of Yellow River Delta. Relationship between the sediment application dosage and irrigation amount on the plant height， leaf area， tiller number， dry matter accumulation and yield of winter wheat were discussed. Results showed that the growth and yield of winter wheat increased with the enhancement of sediment application dosage and irrigation amount;and the impacts of sediment application dosage were greater than the?irrigation amount. The two factors showed greater impacts on the plant height of winter wheat after jointing stage. Treatment of 6?cm sediment application dosage and 330 mm irrigation amount had the maximum yield， leaf area index and irrigation amount. Leaf area index reached the maximum at heading stage（6.89）;dry matter accumulation was the maximum at mature stage （13 620 kg/hm2）， and the maximum yield of winter wheat was 5 556.3 kg/hm2.

Key words?Controlling irrigation and improving soil;Salinealkali land;Winter wheat;Growth and yield;The Yellow River Delta

隨著經濟的不斷發(fā)展，黃河三角洲地區(qū)土地過渡開發(fā)利用，生態(tài)環(huán)境日益脆弱。近年來由于不合理的引黃灌溉與海水侵蝕，地下水埋深變淺且礦化度升高，自然蒸發(fā)作用強，從而使土壤深層鹽分升至地表，土地鹽漬化問題日益嚴重，嚴重制約了區(qū)域農業(yè)的發(fā)展[1-5]。

冬小麥為黃河三角洲地區(qū)主要糧食作物，由于土壤鹽堿限制，該地區(qū)冬小麥產量水平低下，蘊藏巨大的糧食增產潛力[6];隨著《黃河三角洲高效生態(tài)經濟區(qū)規(guī)劃》的通過，黃河三角洲鹽堿地開發(fā)利用上升為國家戰(zhàn)略[7]，因此黃河三角洲地區(qū)鹽堿地治理是一項重大任務，對冬小麥產量的提升具有重要的意義。

目前，關于黃河三角洲鹽堿地治理方法及作物生長已有大量研究[7-10]，但是控制灌溉與泥沙改良條件下黃河三角洲地區(qū)土壤控鹽增產研究極少。鑒于此，筆者從控制灌水量與泥沙施用量角度出發(fā)，研究其對冬小麥生長和產量的影響，為黃河三角洲鹽堿地治理及冬小麥增產提供參考。

1?材料與方法

1.1?試驗地概況

試驗區(qū)位于山東省濱州市沾化區(qū)古城鎮(zhèn)小開河鹽堿地改良試驗站（37°41′42"N， 117°45′47"E），屬北溫帶半濕潤、半干旱季風性大陸性氣候，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨，多年平均降雨量為580 mm。年內不同季節(jié)降水分配不均勻，每年6—9月平均降雨量為428.3 mm，占全年總降雨量的75%，10月到次年5月是干旱季節(jié)，蒸發(fā)強烈，年均蒸發(fā)量為1 282.4 mm，年內變化較大，春灌期蒸發(fā)量為604.9 mm，占年蒸發(fā)量的50.6%，是同期降雨量的3.8倍，汛期蒸發(fā)量為358.7 mm，占年蒸發(fā)量的30%，是同期降水量的1.2倍[11]。灌區(qū)地下水位高且礦化度大，土壤黏質性強，導致土壤表層鹽分難以向下淋洗或向土壤外部遷移，灌區(qū)主要依靠小開河引黃灌溉水進行農業(yè)灌溉。

1.2?試驗設計

按照《灌溉試驗規(guī)范》等要求，大田試驗設定3組灌溉定額水平（分別取山東冬小麥灌溉定額的60%、80%、100%）;黃河泥沙施用量也設定3個水平（覆蓋表層0、3、6 cm）;每個處理3次重復，試驗小區(qū)合計27個（表1），小區(qū)面積300 m2（10 m×30×m），試驗小區(qū)之間用1 m深的窄溝埋設油氈及塑料布，用于防止水分的側向滲透。在耕種前30 d，將小開河引黃灌渠沉砂池泥沙按照試驗方案摻入鹽堿地中，各小區(qū)土地深翻至30 cm土層，使泥沙與土壤均勻混合。

試驗區(qū)灌溉水源為未經沉砂池沉淀的黃河水，灌溉方式為地面灌，施肥過程參照當?shù)剞r民施肥。各試驗小區(qū)的小麥品種、除草、病蟲害防治等田間管理措施均與當?shù)氐母弋a田完全一致。冬小麥品種為濟麥22，行距為12 cm，株距5 cm，大田試驗于2017年10月16日播種，2018年6月16日收割，總生育期為244 d。

1.3?測定項目與方法

1.3.1?株高。每個處理選取具有代表性的10株冬小麥，進行定點測量，苗期開始從根部測量到最上面一片葉尖（抽穗前），抽穗后從根部測量到穗頂（不含麥芒長），每隔5 d對所取植株觀測1次。

1.3.2?葉面積。在所選測株高的植株區(qū)域，利用CI-110植物冠層數(shù)字圖象分析儀分別于分蘗期、拔節(jié)孕穗期、抽穗期、灌漿期、成熟期各測定葉面積指數(shù)（LKA）。

1.3.2?分蘗數(shù)。每隔5 d調查1次植株分蘗數(shù)。

1.3.3?干物質。

采用烘干法，于分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期、成熟期各測1次。各處理選取有代表性的10株小麥，割取地上部分，稱其鮮重，并裝入有標記的信封中，然后放入烘箱中，先在105 ℃進行殺青0.5 h，然后再在80 ℃烘至恒重，冷卻稱重。

1.3.4?產量。采用間接測產法。選取漲勢整齊均勻的1 m2的樣方3處，數(shù)清樣方內的總穗數(shù)（下層穗中少于5粒的小穗數(shù)可以不計在內），折算出每公頃穗數(shù);在樣方內，隨機數(shù)出連續(xù)20個麥穗，數(shù)算其每穗平均粒數(shù);取樣方內的麥穗，然后曬干，脫粒，揚凈，測定千粒重，將上述調查的數(shù)據(jù)代入下列公式，即可算出測產量，3個樣方的測產量取平均值。

產量（kg/hm2）=穗數(shù)（萬/hm2）×穗粒數(shù)（粒）×千粒重（g）×折扣系數(shù)/1 000

1.4?數(shù)據(jù)分析?將試驗數(shù)據(jù)資料進行分類整理，采用Excel對數(shù)據(jù)進行繪圖，采用SPASS 19.0進行方差分析。

2?結果與分析

2.1?控灌與泥沙改良對冬小麥株高的影響?小麥株高是反映小麥生長狀態(tài)的主要指標。在泥沙施用量相同的情況下，灌水量越多，會造成小麥植株徒長、節(jié)間細長，增加水分和養(yǎng)分的消耗，推遲小麥生殖生長，導致有效穗數(shù)減少和產量降低[12]。灌水量相同的情況下，泥沙施用量過多會造成土壤沙化，造成土壤持水性降低，不利于作物對水分的吸收，影響小麥生長。

從圖1可以看出，黃河泥沙與灌溉均有利于鹽堿地冬小麥生長。整體來看，各處理株高增長速率呈低—高—低的趨勢，苗期到分蘗期溫度慢慢降低，生長緩慢，進入12月份中旬后作物停止生長。第2年隨著溫度的升高，作物開始繼續(xù)分蘗;隨著溫度的升高和光合作用的增強，拔節(jié)期到抽穗前作物快速生長，抽穗后逐漸轉為生殖生長為主，進行干物質的積累和轉移，冬小麥株高生長速度逐漸降低。

方差分析顯示，拔節(jié)期前不同灌水量處理之間株高相差不大，進入拔節(jié)期后不同灌水量處理之間株高存在差異，說明灌水量對拔節(jié)期后冬小麥株高增長產生一定的影響;不同泥沙施用量株高差異較大，說明泥沙施用量比灌水量對冬小麥株高影響大;總體表現(xiàn)為T9>T8>T7>T6>T5>T4>T3>T2>T1。

在灌水量和泥沙施用量2個條件作用下，苗期的sig值大于0.05，其他生育期均小于0.05，由此可知在灌水量和泥沙施用量綜合作用下，不同處理之間的株高在苗期差異性不明顯，但其他生育期存在顯著性差異;以灌水量為考慮因素時，只有苗期sig值大于0.05，其他生育期均小于0.05，相較于兩因素綜合作用下，灌水量單因素作用時，sig值較大，說明因素對冬小麥株高影響較大。在泥沙施用量單因素作用下，各個生育期sig值均遠小于0.05，且小于兩因素綜合作用和灌水量單因素作用下的sig值，對株高影響大小表現(xiàn)為泥沙施用量>泥沙施用量+灌水量>灌水量。由此可知，泥沙施用量單因素作用下，鹽堿地土壤冬小麥不同處理之間株高各個生育期有顯著性差異，且泥沙施用量對鹽堿地土壤的冬小麥株高的生長影響最大，有利于冬小麥株高的生長。

2.2?控灌與泥沙改良對冬小麥分蘗的影響

方差分析顯示，當對灌水量和泥沙施用量綜合考慮時，sig值為0，當以灌水量為單因素考慮時，sig值為0.01，當以泥沙施用量為單因素考慮時，sig值為0，均小于0.05，說明灌水量和泥沙施用量對冬小麥分蘗數(shù)的影響達到了極顯著差異水平。分蘗數(shù)隨著灌水量和泥沙施用量的增加而增加，但是不同灌水量之間的顯著性差異小于不同泥沙施用量。因此，泥沙施用量對冬小麥分蘗數(shù)的影響大于灌水量對其的影響。

2.3?控灌與泥沙改良對冬小麥葉面積指數(shù)的影響

葉面積指數(shù)是指農田中葉面積與農田總面積之比。葉面積指數(shù)是作物群體結構的重要指標之一，也是衡量作物生長狀況是否合適的標志[13]。葉面積指數(shù)過小，則生物量低，葉面積指數(shù)過大，呼吸作用增加，光合物質積累減慢，容易造成小麥空粒數(shù)增加。

從圖2可以看出，不同處理的葉面積指數(shù)變化規(guī)律一致，即抽穗期>拔節(jié)期>灌漿期>分蘗期>成熟期。在冬小麥分蘗期前，植株矮小且葉片窄小，因此葉面積指數(shù)較小。隨著分蘗數(shù)的增加，葉片數(shù)量和大小均增大，抽穗期葉面積指數(shù)達到最大，此后冬小麥逐漸轉變?yōu)樯成L，葉片從底部開始衰老，葉面積指數(shù)也逐漸減小。

不同處理的葉面積指數(shù)也存在差異，隨著灌水量和泥沙施用量的增加，葉面積指數(shù)在同一生育期逐漸增加，在抽穗期達到最大，達到6.89。在抽穗期灌水量相同的條件下，6和3 cm泥沙施用量比0 cm處理的葉面積指數(shù)分別增加了38%和16%，說明泥沙施用量對冬小麥葉面積指數(shù)影響很大;對泥沙施用量均為6 cm的T7、T8、T9處理，大灌溉定額的T9處理比中灌溉定額的T8處理和小灌溉定額的T7處理分別增加了8.7%和2.0%，說明大灌溉定額有利于冬小麥葉面積指數(shù)增大。

方差分析顯示，在灌水量和泥沙施用量綜合作用下，鹽堿地土壤不同處理的冬小麥葉面積在分蘗期和成熟期差異性不顯著，在拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期呈顯著性差異水平;在灌水量單因素作用下，葉面積指數(shù)在拔節(jié)期和抽穗期呈顯著性差異水平，在分蘗期、灌漿期和成熟期差異性不顯著;在泥沙施用量單因素作用下，除了在成熟期差異性不顯著外，其他生育期呈顯著性差異水平。

2.4?控灌與泥沙改良對冬小麥干物質積累的影響?干物質積累量在一定程度上反映群體光合能力的大小。一般情況下，干物質積累量越多，供給籽粒實體的營養(yǎng)越高，最終形成的產量也越高。

從圖3可以看出，冬小麥出苗至分蘗、拔節(jié)、抽穗、灌漿、成熟期的總干物質積累量均隨鹽堿地土壤泥沙施用量的增加發(fā)生了顯著的變化。出苗到分蘗期泥沙施用量6 cm平均干物質積累量最高為1 866 kg/hm2，比3和0 cm處理分別提高了28.5%、13.9%，0 cm處理平均干物質積累量最低為1 452 kg/hm2;泥沙施用量相同情況下，不同灌水量的處理干物質積累量差異不顯著。

出苗到拔節(jié)期不同泥沙施用量的處理干物質積累量差異性顯著，泥沙施用量為0、3、6 cm處理的干物質積累量分別為5 270、7 120、8 160 kg/hm2，6 cm處理分別比0和3 cm處理提高了54.8%和14.6%。泥沙施用量相同條件下，不同灌溉量苗期到拔節(jié)期干物質積累量在灌溉量為325 mm處理干物質積累量最高為8 640 kg/hm2，灌水量265 mm干物質積累量為8 289 kg/hm2，比265 mm處理分別提高了14.3%和9.5%。泥沙施用量為0和3 cm處理的不同灌水量之間差異不大。

出苗期—抽穗期、出苗期—灌漿期與出苗期—成熟期不同處理之間的差異性變化規(guī)律大致相同，泥沙施用量為3和6 cm處理的干物質積累量顯著大于0 cm處理，3 cm處理干物質積累量平均分別為10 560、11 280、11 484 kg/hm2，比0 cm處理分別提高了36.4%、34.3%、35.3%;6 cm處理干物質積累量分別為12 120、13 200、13 620 kg/hm2，比0 cm處理分別提高了56.6%、57.1%、60.4%。泥沙施用量為0 cm不同灌水量處理之間在3個生育期間變化不大，在3和6 cm不同灌水量處理之間呈顯著性差異，在灌水量為330 mm泥沙施用量相同的處理干物質積累量最大。

2.5?控灌與泥沙改良對冬小麥產量的影響

從圖4可以看出，冬小麥產量隨著泥沙施用量的增加而增加，且泥沙施用量為3和6 cm處理顯著高于0 cm處理，在6 cm處理達到最大，平均值為4 606.5 kg/hm2，泥沙施用量為3和6 cm處理產量比0 cm處理分別提高了10.5%、15.7%。泥沙施用量相同

的條件下，隨著灌水量的增加，冬小麥產量呈增加趨勢。泥沙施用量為0 cm、灌水量為330 mm處理的產量最高為4 472 kg/hm2，顯著高于灌水量200和265 mm處理，產量分別提高了20.8%和18.7%，灌水量200和265 mm處理之間產量差異不大。3 cm泥沙施用量用330 mm灌水量處理的產量最高，為4 813 kg/hm2，灌水量330和265 mm處理顯著高于灌水量200 mm處理;泥沙施用量為6 cm條件下，冬小麥產量隨著灌水量的增加而增加，且呈顯著性差異。綜合來看，6 cm泥沙施用量和330 cm灌水量處理產量最大，為5 556.3 kg/hm2。

3?結論

黃河三角洲鹽堿地土壤冬小麥生長與產量均受泥沙施用量和灌水量的影響，都隨著泥沙施用量和灌水量的增加而增大，泥沙施用量對生長和產量的影響均大于灌水量。

泥沙施用量和灌水量在拔節(jié)期以后對冬小麥株高影響較大。葉面積指數(shù)隨著灌水量和泥沙施用量的增加，在同一生育期逐漸增加，在抽穗期達到最大（6.89）;泥沙施用量相

同的處理，大灌溉定額有利于葉面積系數(shù)的增大。冬小麥干物質積累量泥沙施用量和灌水量的增大而增大。泥沙施用量6 cm、灌水量330 mm處理達到最大（13 620 kg/hm2），泥沙施用量為0 cm不同灌水量處理之間在3個生育期間變化不大，在3和6 cm不同灌水量處理之間呈顯著性差異。

冬小麥產量隨著泥沙施用量的增加而增加，并且泥沙施用量為3和6 cm處理顯著高于0 cm處理，在6 cm處理達到最大，平均值為4 606.5 kg/hm2，泥沙施用量為3和6 cm處理產量比0 cm處理提高了10.5%、15.7%;泥沙施用量相同條件下，隨著灌水量的增加，冬小麥產量呈增加趨勢，

6 cm泥沙施用量和330 cm灌水量處理產量最大，為5 556.3 kg/hm2。

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