灌水時期對冬小麥生長發(fā)育及耗水特性的影響

楊思，張曉琪，徐家瑞，林文，楊珍平，高志強

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷 030801）

0 引言

【研究意義】小麥是我國主要糧食作物之一，是目前僅次于玉米和水稻的第三大糧食作物[1]。晉中盆地是山西省晉中平川晚熟冬麥區(qū)之一，屬于北部冬麥區(qū)[2]，該區(qū)全年降水量為400～500mm，主要集中于7—9月，12月—次年3月（小麥越冬—返青期）極易連旱，冬小麥生育期降水量約210mm。小麥全生育期總耗水量為400～600mm，僅靠降水無法滿足冬小麥各生育時期對水分的需求，水資源嚴重不足是制約當(dāng)?shù)囟←溕a(chǎn)的重要因素[3]。晉中麥區(qū)隸屬國家強中筋麥區(qū)，據(jù)調(diào)查，當(dāng)?shù)囟←溔诠嗨?～4 次，水分利用效率均值為9.4 kg/(hm2·mm)[4]，相比黃淮冬麥區(qū)低22.3%～56.3%[5-7]。針對當(dāng)?shù)毓嗨F(xiàn)狀，適時適量合理灌溉，提高水分利用效率對該區(qū)域冬小麥生產(chǎn)意義重大。【研究進展】越冬期灌水能促進冬小麥提前返青拔節(jié)，促進根、葉發(fā)育和分蘗[8]。拔節(jié)期是株高需水敏感期，該期水分脅迫會使冬小麥莖稈伸長過程減弱，株高下降，提前進入生殖生長，干物質(zhì)積累減少，最終導(dǎo)致早熟、減產(chǎn)[9]，而適宜水分供應(yīng)可以協(xié)調(diào)營養(yǎng)和生殖生長，使冬小麥保持適宜高度[10]。孕穗期，冬小麥幼穗分化處于四分體形成期，對水分十分敏感，充足的水分能促進花粉粒正常發(fā)育，提高結(jié)實率，并延長冬小麥灌漿期綠色部分功能時間，提高光合作用強度，積累較多有機物質(zhì)，有利于籽粒灌漿[11]。王家瑞等[12]研究發(fā)現(xiàn)，灌水可以提高冬小麥產(chǎn)量和水分利用效率，但灌水過多使產(chǎn)量和水分利用效率顯著降低。適當(dāng)減少灌水可以穩(wěn)定甚至提高冬小麥產(chǎn)量，提高葉片光合速率和氣孔導(dǎo)度[13]，提高水分利用效率和灌溉效益[14]，促進冬小麥對土壤深層貯水的利用[15]。張笑培等[16]研究發(fā)現(xiàn)，隨灌水量增加，冬小麥總耗水量和灌水量占總耗水量的比例增加，而降水量占總耗水量的比例降低。關(guān)鍵生育時期灌水可優(yōu)化冬小麥水分利用[17]。王永華等[18]研究發(fā)現(xiàn)，拔節(jié)期灌1 次水（灌水量75 mm）的土壤貯水利用效率、降水利用效率和灌水利用效率均最大?！厩腥朦c】針對晉中當(dāng)?shù)囟←湽嗨F(xiàn)狀和冬、春季生長高峰期降水少的問題，需要對灌水進行合理分配?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究設(shè)置8 個灌水處理，探討冬前、拔節(jié)期及孕穗期3 個關(guān)鍵時期灌水對冬小麥農(nóng)藝性狀、花后旗葉光合及耗水特性的影響，選擇適宜的灌水組合，為晉中麥區(qū)發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018年6月25日—2019年6月28日在山西省太谷區(qū)申奉村試驗站（112°28′—113°01′E，37°12′—37°3′2N）進行，該區(qū)地處晉中盆地東北部，屬暖溫帶大陸性氣候，無霜期177d，歷年平均氣溫10.4℃，平均日照時間2527.5h，平均降水量397.1mm。試驗地為平川水地，土壤類型為褐土性土，土壤質(zhì)地為中壤。播種前 0～20cm 土層土壤體積質(zhì)量為1.35g/cm3，pH 值為8.12，有機質(zhì)量19.51g/kg，全氮量 1.38g/kg，堿解氮量 49.24mg/kg，速效磷量5.21mg/kg，速效鉀量89.54mg/kg。試驗期間降水總量為370.2mm，休閑期降水量為202.5mm，冬小麥生育期降水量為167.7mm，各階段降水量和平均溫度詳見圖1。

圖1 試驗期間冬小麥田降水量和日均溫Fig.1 Precipitation and daily mean temperatureof winter wheat field during the experiment period

1.2 試驗設(shè)計

試驗在未灌底墑水條件下，以全生育期不灌水為對照（CK），設(shè)置7 個灌水處理：越冬水（Wo），拔節(jié)水（Wj），孕穗水（Wb），越冬水+拔節(jié)水（Wo+j），越冬水+孕穗水（Wo+b），拔節(jié)水+孕穗水（Wj+b），越冬水+拔節(jié)水+孕穗水（Wo+j+b）。每次灌水60mm，用水表控制灌水量。隨機區(qū)組排列，每個處理3 次重復(fù)。小區(qū)面積為88 m2（8m×11m）。小區(qū)之間以壟隔開，壟寬40 cm，壟高25 cm，并設(shè)置1m 寬的隔離帶，種植與試驗小區(qū)相同的小麥品種，隔離帶不灌水。

試驗前茬作物為冬小麥，收獲后休閑。2018年9月23日用播種施肥一體機播種冬小麥，2019年6月24日收獲。供試小麥品種為CA0547（冬性，強筋），播量為225kg/hm2，行距20cm，基施氮磷鉀復(fù)合肥（N、P2O5、K2O 質(zhì)量比為18%∶18%∶18%）600kg/hm2。其他管理同大田生產(chǎn)規(guī)范。

1.3 田間測定項目與計算

1.3.1 小麥單株農(nóng)藝性狀

于冬小麥返青期、拔節(jié)期灌水后7 d 和抽穗期，分別在各小區(qū)隨機取10 株小麥，用于測定株高、綠葉數(shù)、主莖倒二葉葉面積和干物質(zhì)量。

1.3.2 花后旗葉光合特性和葉綠素量

從冬小麥開花期（記作0d）開始，每隔5d 采用CI-340便攜式光合儀于晴天09:00—11:00測定旗葉光合速率Pn、蒸騰速率Tr和氣孔導(dǎo)度Gs，同時取旗葉，置于黑暗低溫箱中帶回實驗室，采用直接浸提法[19]提取葉綠素，測定旗葉葉綠素量Chl。每個處理3 次重復(fù)。

1.3.3 土壤質(zhì)量含水率和貯水量

于冬小麥播前和收獲后以及越冬期、拔節(jié)期和孕穗期灌水前，分別在各小區(qū)用土鉆取0～200cm 的土樣，每20cm 為1 層，采用烘干法測定土壤質(zhì)量含水率。

土壤貯水量的計算式[20]為：

式中：W為土壤貯水量（mm）；h為土層厚度（cm）；ρ為土壤體積質(zhì)量（1.39 g/cm3）；ω為土壤質(zhì)量含水率（%）。

1.3.4 農(nóng)田耗水量與水分利用效率

農(nóng)田耗水量的計算式[21]為：

式中：ETα為計算時段農(nóng)田耗水量（mm）；I為同時段灌水量（mm）；P為同時段降水量（mm）；U為地下水通過毛細管作用上移補給作物水量（mm）；R為地表徑流量（mm）；F為補給地下水量（mm）；ΔW為同時段土壤貯水量時段初與時段末之差（mm）。本試驗地地勢平坦，小區(qū)間設(shè)置壟和隔離帶，無地表徑流，同時地下水埋深10m 以下，因此U、R和F可忽略不計，式（2）可簡化為：ETα=I+P+ΔW。

水分利用效率的計算式為：

灌水利用效率的計算式為：

灌溉效益的計算式為：

式中：WUE為水分利用效率（kg/(hm2·mm)）；GY為籽粒產(chǎn)量（kg/hm2）；ETα為全生育期耗水量（mm）；IWUE為灌水利用效率（kg/(hm2·mm)）；I為全生育期灌水量（mm）；IB為灌溉效益（kg/(hm2·mm)）；ΔY為灌水后增加的產(chǎn)量（kg/hm2）。

1.3.5 小麥產(chǎn)量

于冬小麥成熟期分別在各小區(qū)收割1m2，風(fēng)干脫粒后稱質(zhì)量，每個小區(qū)3 次重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用Microsoft Excel 2007 進行數(shù)據(jù)處理和作圖，運用SAS V8 軟件進行數(shù)據(jù)差異顯著性檢驗（Duncan新復(fù)極差法，P＜0.05）和相關(guān)性分析，結(jié)果用平均值表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌水處理對冬小麥抽穗前農(nóng)藝性狀的影響

與CK 相比，灌水處理對不同時期冬小麥的單株發(fā)育有不同程度的改善作用（表1）。Wo處理的冬小麥株高、綠葉數(shù)、倒二葉葉面積和干物質(zhì)量在返青到抽穗期分別較 CK 增加 6.60%～28.80%、18.82%～27.95%、17.04%～34.67%和10.56%～45.56%；Wj處理的上述4 個指標在拔節(jié)期較CK 分別增加12.96%、24.89%、15.14%和36.69%，在抽穗期僅株高顯著增加22.18%；Wb處理的冬小麥株高、綠葉數(shù)和干物質(zhì)量在抽穗期較CK 分別顯著增加4.07%、12.99%和23.29%。分析抽穗期冬小麥農(nóng)藝性狀發(fā)現(xiàn)，Wo+j處理的株高顯著高于Wo處理和Wj處理，Wo+b處理或Wj+b處理的株高顯著高于Wb處理而分別與Wo處理和Wj處理差異不顯著，Wo+j+b處理的株高顯著高于Wo+b處理和Wj+b處理而低于Wo+j處理，表明越冬水和拔節(jié)水對冬小麥株高的增加效應(yīng)大于孕穗水；Wo+j、Wo+b處理和Wo+j+b處理的綠葉數(shù)差異不顯著，且均顯著低于Wo處理和Wb處理而高于Wj處理，Wj+b處理顯著高于Wj處理和Wb處理，表明灌水對綠葉數(shù)的影響并不是簡單的疊加效應(yīng)；含越冬水的處理（Wo、Wo+j、Wo+b處理和Wo+j+b處理）的倒二葉葉面積差異不顯著，且均顯著高于Wj處理和Wb處理，Wj+b處理高于Wj處理和Wb處理，但差異不顯著，表明越冬水對冬小麥倒二葉葉面積的增加效應(yīng)大于拔節(jié)水和孕穗水；Wo+j處理的干物質(zhì)量顯著高于Wj處理低于Wo處理，Wo+b處理和Wj+b處理顯著高于Wj處理和Wb處理，與Wo處理無顯著差異，Wo+j+b處理顯著高于Wo+j處理，低于Wo+b處理和Wj+b處理，表明在前期灌水基礎(chǔ)上增加孕穗水有利于提高干物質(zhì)重。以上結(jié)果表明，灌溉越冬水更有利于冬小麥抽穗前單株發(fā)育；在越冬水基礎(chǔ)上，春季灌溉孕穗水更有利于抽穗前干物質(zhì)積累。

表1 不同水分處理下冬小麥農(nóng)藝性狀Table 1 Agronomic characters of winter wheat under different water treatments

2.2 灌水處理對冬小麥花后旗葉光合特性及葉綠素量的影響

不同水分處理下冬小麥花后旗葉光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）和氣孔導(dǎo)度（Gs）均在花后5 d 開始下降，35 d 降至最低（表2）。與CK 相比，灌水處理在花后各階段旗葉Pn、Tr和Gs均表現(xiàn)出不同程度的提高。灌水處理間比較，Wo處理的旗葉Pn、Tr和Gs最低，隨灌水時期推遲，旗葉Pn、Tr和Gs得到提高，即Wb處理＞W(wǎng)j處理＞W(wǎng)o處理；在越冬水基礎(chǔ)上增加拔節(jié)水（Wo+j處理）或孕穗水（Wo+b處理）或拔節(jié)水+孕穗水（Wo+j+b處理），以及無越冬水時灌溉拔節(jié)水+孕穗水（Wj+b處理），旗葉Pn、Tr和Gs較Wo處理均得到提高。旗葉Pn在花后0～10 d 和35 d 表現(xiàn)為Wj+b處理＞W(wǎng)o+j+b處理＞W(wǎng)o+b處理＞W(wǎng)o+j處理，15～30 d表現(xiàn)為Wj+b處理＞W(wǎng)o+j+b處理＞W(wǎng)o+j處理＞W(wǎng)o+b處理，Wo+j+b處理和Wj+b處理差異不顯著；旗葉Tr在花后表現(xiàn)為Wo+j+b處理＞W(wǎng)j+b處理＞W(wǎng)o+b處理＞W(wǎng)o+j處理，Gs表現(xiàn)為Wj+b處理＞W(wǎng)o+j+b處理＞W(wǎng)o+b處理＞W(wǎng)o+j處理，Wo+j+b、Wj+b處理和Wo+b處理間無顯著差異。表明冬小麥中后期灌水有利于提高花后旗葉光合速率、蒸騰速率及氣孔導(dǎo)度。

表2 不同水分處理下冬小麥花后旗葉光合速率Pn、蒸騰速率Tr 和氣孔導(dǎo)度GsTable 2 Photosynthetic rate(Pn),transpiration rate(Tr)and stomatal conductance(Gs)of flag leaf after anthesis of winter wheat under different water treatments

從葉綠素量（Chl）來看（表3），不同處理旗葉Chl在花后0～5 d 呈上升趨勢，5～35 d 呈顯著下降趨勢?；ê?～5 d 以CK 和Wo處理較高，其余處理均低于CK 和Wo處理；5～25 d 為Chl快速下降階段，以Wo處理下降最快，其次是CK，20 d 時已分別下降92.54%和87.26%，其余處理相比CK 和Wo處理則下降較緩。表明全生育期干旱和只灌越冬水處理均會造成小麥后期旗葉葉綠素量快速下降。灌水處理間比較，花后10～25 d 旗葉Chl以Wj處理最高，Wb處理次之，Wo處理最低；在越冬水基礎(chǔ)上增加春季灌水（Wo+j、Wo+b、Wo+j+b處理）以及無越冬水時灌溉拔節(jié)水和孕穗水（Wj+b處理），花后10～25 d 旗葉Chl表現(xiàn)為Wj+b處理＞W(wǎng)o+j+b處理＞W(wǎng)o+b處理＞W(wǎng)o+j處理。從失綠速度看，Wo處理和CK 的旗葉失綠最快，Wo+b處理的旗葉失綠顯著最慢。表明只灌越冬水會使花后旗葉葉綠素量迅速下降，小麥中后期灌水可延緩花后旗葉失綠速度。

表3 不同水分處理下冬小麥花后旗葉葉綠素量（Chl）Table 3 Chlorophyll content(Chl)of flag leaf after anthesis of winter wheat under different water treatments

2.3 灌水處理對0～200 cm 土層土壤貯水量的影響

不同生育時期灌水影響各時期0～200 cm 土層土壤貯水量（表4）。同一生育時期同一處理的土壤貯水量隨土層加深整體呈增加趨勢（Wo處理在成熟期40～80 cm 土層土壤貯水量降低除外）。與CK 相比，Wo處理明顯增加拔節(jié)期0～200 cm土層土壤總貯水量，且主要增加在0～80cm 土層；到孕穗期隨土壤水分下滲，80cm 以下土層土壤貯水量明顯增加；從孕穗到成熟期，隨小麥籽粒形成充實，吸收土壤水分增多，0～200cm 各土層土壤貯水量均明顯降低。Wj處理較CK 明顯增加孕穗期0～200 cm 土層土壤總貯水量，且主要增加在0～160cm 土層；到成熟期，因小麥籽粒充實0～160cm 各土層土壤貯水量均明顯減少，而160～200cm 土層土壤貯水量有所增加。Wb處理較CK明顯增加成熟期0～200 cm 土層土壤總貯水量及各層土壤貯水量。比較成熟期各處理的0～200 cm 土層土壤總貯水量發(fā)現(xiàn)：隨單一灌水時期推遲，土壤總貯水量增加；Wo+j處理較Wo處理和Wj處理的0～200cm土層土壤總貯水量有所增加；Wo+b處理或Wj+b處理的0～200cm 土層土壤總貯水量均高于Wo處理和Wj處理而不及Wb處理；Wo+j+b處理的0～200cm 土層土壤總貯水量低于含孕穗水的Wo+b處理或Wj+b處理而高于不含孕穗水的Wo+j處理。值得指出的是，Wo處理的土壤總貯水量在所有處理中明顯最少，其次是CK、Wj處理和Wo+j處理，Wb處理明顯最高。表明灌水時期越早，小麥籽粒形成期吸收利用的土壤貯水量可能越多，尤其越冬水處理更有利于小麥吸收利用深層土壤水分；在越冬水基礎(chǔ)上增加春季灌水對土壤水分消耗有一定的補償作用。

表4 不同水分處理下各土層的土壤貯水量Table 4 The soil water storage in different soil layers under different water treatments

2.4 灌水處理對農(nóng)田耗水量的影響

不同時期灌水對小麥各生育階段耗水量影響不同（表5）。從生育階段看，與CK 相比，播種—拔節(jié)期，灌越冬水顯著增加耗水量，增幅為13.54%～17.59%；拔節(jié)—孕穗期，灌越冬水或拔節(jié)水耗水量增加，但與CK 差異不顯著，灌越冬水配合拔節(jié)水顯著增加耗水量，增幅為42.13%～43.14%；孕穗—成熟期，Wo、Wj、Wo+j處理和Wo+b處理差異不顯著，CK 和Wb處理差異不顯著，各處理耗水量表現(xiàn)為：Wo+j+b處理＞W(wǎng)j+b處理＞W(wǎng)o+j、Wo+b、Wo、Wj處理＞CK、Wb處理。從全生育期（播種—成熟）總耗水量來看，隨灌水量增加，總耗水量呈增加趨勢。隨著灌水時期推遲，小麥總耗水量明顯減少，且Wb處理顯著低于CK，表現(xiàn)為Wo處理＞W(wǎng)j處理＞CK＞W(wǎng)b處理；其余處理總耗水量表現(xiàn)為Wo+j+b處理＞W(wǎng)o+j處理＞W(wǎng)o+b處理＞W(wǎng)j+b處理，差異顯著。

表5 冬小麥各生育階段耗水量Table 5 Water consumption of winter wheat in each growth stage

隨著灌水量增加，灌水量占總耗水量的比例明顯增加，降水量和土壤貯水消耗量所占比例（Wb處理除外）有所下降（表6）。灌水量占總耗水量的比例以Wo+j+b處理最高，且隨灌水時期的推遲而增加，具體表現(xiàn)為Wo+j+b處理＞W(wǎng)j+b處理＞W(wǎng)o+b處理＞W(wǎng)o+j處理＞W(wǎng)b處理＞W(wǎng)j處理＞W(wǎng)o處理＞CK，Wo+b處理與Wj+b處理差異不顯著；降水量占總耗水量的比例以Wb處理顯著最高，Wo+j+b處理顯著最低，表現(xiàn)為Wb處理＞CK＞W(wǎng)j處理＞W(wǎng)o處理＞W(wǎng)j+b處理＞W(wǎng)o+b處理＞W(wǎng)o+j處理＞W(wǎng)o+j+b處理，Wo+b處理與Wj+b處理差異不顯著；土壤貯水消耗量占總耗水量的比例表現(xiàn)為CK＞W(wǎng)o處理＞W(wǎng)j處理＞W(wǎng)o+j處理＞W(wǎng)o+b處理＞W(wǎng)o+j+b處理＞W(wǎng)j+b處理＞W(wǎng)b處理，Wo+b處理與Wo+j+b處理差異顯著。Wo處理和Wj處理冬小麥主要消耗降水和土壤貯水，Wb處理冬小麥以消耗降水為主；Wo+j、Wo+b、Wj+b處理和Wo+j+b處理下冬小麥主要消耗灌水和降水。

表6 不同水分處理下冬小麥耗水組成及其比例Table 6 Composition and proportion of water consumption of winter wheat under different water treatments

2.5 灌水處理對冬小麥產(chǎn)量和水分利用效率的影響

與CK 相比，灌水處理籽粒產(chǎn)量和水分利用效率（WUE）均顯著提高，且隨著灌水量增加，籽粒產(chǎn)量呈增加趨勢，WUE先升后降，灌水利用效率（IWUE）和灌溉效益（IB）呈降低趨勢（表7）。從冬小麥產(chǎn)量看，Wo+j+b處理產(chǎn)量最高，Wo+b處理次之；與CK 相比，Wo、Wj和Wb處理分別顯著增產(chǎn)54.14%、50.51%和35.57%，Wo+j、Wo+b、Wj+b處理和Wo+j+b處理分別顯著增產(chǎn)58.68%、63.64%、62.67%和85.20%。從WUE看，Wb處理WUE最高；相比CK，Wo、Wj處理和Wb處理WUE分別顯著提高22.39%、25.58%和43.72%，Wo+j、Wo+b、Wj+b處理和Wo+j+b處理WUE分別顯著提高14.01%、23.88%、28.01%和19.98%。從IWUE和IB看，灌水處理表現(xiàn)為Wo處理＞W(wǎng)j處理＞W(wǎng)b處理＞W(wǎng)o+b處理＞W(wǎng)j+b處理＞W(wǎng)o+j處理＞W(wǎng)o+j+b處理。表明以Wo+b處理可獲得較高的產(chǎn)量、灌水利用效率和灌溉效益。

表7 冬小麥產(chǎn)量和水分利用效率Table 7 Yieldand WUEof winter wheat

3 討論

3.1 不同灌水處理對冬小麥農(nóng)藝性狀的影響

本研究中，與CK 相比，所有灌水處理均不同程度提高冬小麥株高、綠葉數(shù)、倒二葉葉面積和干物質(zhì)量，與Shiva 等[22]研究結(jié)果一致，但不同生育時期灌水對冬小麥單株發(fā)育的影響存在差異。越冬水明顯促進冬小麥單株發(fā)育，且這種促進作用一直延續(xù)到抽穗期；拔節(jié)水明顯促進拔節(jié)期單株發(fā)育，但這種促進作用在抽穗期表現(xiàn)消失（除株高外）；孕穗水對抽穗期單株發(fā)育也有一定的促進作用（倒二葉葉面積除外）。可能的原因是越冬期氣溫較低，植株處于休眠期，生長緩慢，耗水少[11]，越冬水下滲蓄積到土壤深層（表4），可供生育中期深層根系[23]吸收利用，而拔節(jié)期和孕穗期為冬小麥生長高峰期，營養(yǎng)和生殖生長并進，耗水多[23]，此期灌水蓄積在土壤耕層（表4），被很快吸收利用。由此可見越冬水對維持冬小麥第2年春季生長發(fā)育尤其重要。本研究結(jié)果表明，生育前期灌水更有利于冬小麥營養(yǎng)生長，與姚寧等[24]研究表明冬小麥營養(yǎng)生長前期受旱會對地上部造成較大損失，且后期灌水無法彌補相一致。晉中麥區(qū)冬季寒冷，春季干旱（圖1），冬小麥需要健壯的單株發(fā)育度過嚴寒和干旱，越冬水必不可少。不同之處在于，本研究中，越冬水+拔節(jié)水處理在拔節(jié)期的株高、綠葉數(shù)、倒二葉葉面積和干物質(zhì)量均不同程度低于只灌越冬水或拔節(jié)水處理，且在抽穗期的綠葉數(shù)和干物質(zhì)量顯著低于只灌越冬水處理，具體原因有待進一步深入研究。

3.2 不同灌水處理對冬小麥旗葉光合速率和葉綠素量的影響

小麥籽粒中70%以上的物質(zhì)來自開花至成熟階段積累的光合產(chǎn)物[25]。小麥開花后旗葉是進行光合作用的最主要器官，對水分脅迫極為敏感[26]。干旱條件下小麥旗葉葉綠體超微結(jié)構(gòu)極易受損[26]，同時氣孔關(guān)閉[25]，顯著減弱光合作用。灌水能使葉綠體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，增加旗葉葉綠素量，提高光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度[25]，從而增加小麥產(chǎn)量，但灌水過多也會造成旗葉光合速率的顯著降低[27]。本研究中，灌水處理的花后旗葉光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度相比CK 均得到提高，持綠時間延長，與徐心志等[25]研究結(jié)果一致。冬小麥中后期灌水有利于提高花后旗葉光合速率、蒸騰速率及氣孔導(dǎo)度，延緩旗葉衰老，與劉衛(wèi)星等[28]研究結(jié)果一致。本研究中，只灌越冬水加速花后旗葉葉綠素量下降，灌水時期推遲，旗葉光合速率得到提高，持綠時間延長，原因可能是小麥孕穗期幼穗分化進入四分體形成期，對水分要求最迫切、反應(yīng)最敏感，抗旱能力減弱，該期水分不足導(dǎo)致光合作用減弱，旗葉早衰[11]。因此，在越冬水基礎(chǔ)上，需增加孕穗水或拔節(jié)水+孕穗水保證冬小麥后期水分供應(yīng)，延緩旗葉衰老；前期無越冬水情況下，及時灌溉拔節(jié)水+孕穗水可提高旗葉光合速率，延長旗葉功能期。

3.3 不同灌水處理對麥田水分利用的影響

土壤貯水量是反映土壤蓄水能力的重要指標，土壤貯水量變化可以反映土壤水的消耗情況，還能間接反映小麥根系的生長情況[15,29]。本研究中，不同時期灌水對土壤貯水量的增加效應(yīng)不同，越冬水對土壤水分的增加效應(yīng)持續(xù)到成熟期，拔節(jié)水作用于拔節(jié)—成熟期，孕穗水作用于孕穗—成熟期。原因可能是越冬至拔節(jié)期氣溫低，冬小麥生長緩慢，需水較少，土壤水分下滲至深層；拔節(jié)—孕穗期是冬小麥生長最旺盛的時期，需水較多，孕穗—成熟期氣溫高，蒸發(fā)大，是冬小麥一生中需水最多、對水分最敏感的時期[11]，這2 個時期灌水蓄積在土壤耕層，被小麥迅速利用。這與本研究冬小麥單株發(fā)育規(guī)律相一致。本研究中，前期灌水有利于冬小麥后期利用土壤深層水分，前期灌水基礎(chǔ)上增加春季灌水對土壤水分有所補償，與崔世明等[7]研究結(jié)果一致。

灌水顯著影響麥田耗水量及其組成[30]。本研究中，灌水處理相比CK 能夠增加冬小麥生育后期和全生育期總耗水量，與栗麗等[20]研究結(jié)果一致。不同之處在于，本研究中只灌孕穗水沒有增加冬小麥后期耗水量，且隨灌水時期推遲，冬小麥全生育期總耗水量明顯降低，孕穗水處理顯著低于CK，可能原因是前期干旱導(dǎo)致冬小麥群體較小，需水相對較少，孕穗水處理后，多余水分蓄積在土壤中，對土壤水分消耗有一定補償作用；越冬水和拔節(jié)水均可擴大冬小麥群體，增加后期耗水量，同時越冬水顯著增加前期耗水量（表5），故冬小麥全生育期總耗水量以越冬水處理顯著高于拔節(jié)水處理。本研究結(jié)果顯示，隨全生育期灌水量增加，灌水量占總耗水量比例增加，降水量和土壤貯水消耗量占總耗水量比例下降，這與栗麗等[20]和黃玲等[30]研究結(jié)果一致。

節(jié)水農(nóng)業(yè)的核心是提高灌水和降水利用效率[31]。冬小麥產(chǎn)量和水分利用效率與耗水量呈Logistic 曲線關(guān)系，隨耗水量增加，產(chǎn)量呈先快后慢的上升趨勢，水分利用效率呈先升后降的趨勢，且水分利用效率先于產(chǎn)量達到最大值[32]。本研究中隨灌水量增加，麥田耗水量增加，產(chǎn)量呈增加趨勢，而水分利用效率先升后降，符合這一規(guī)律。Wo+j、Wo+b、Wj+b處理和Wo+j+b處理小麥以消耗灌水和降水為主，其中Wj+b處理水分利用效率最高、耗水量最低，Wo+b處理次之，且Wo+b處理灌水利用效率、灌溉效益以及籽粒產(chǎn)量均較高。因此，要提高灌水利用效率，同時得到較高的水分利用效率和籽粒產(chǎn)量，應(yīng)當(dāng)灌溉越冬水+孕穗水。

4 結(jié)論

在晉中平川冬麥區(qū)，越冬水是保證冬小麥單株發(fā)育的關(guān)鍵水，越冬水+孕穗水處理冬小麥長勢較好；孕穗水是保證冬小麥花后旗葉較高光合作用和較長功能期的關(guān)鍵水，在越冬水灌溉基礎(chǔ)上灌溉孕穗水或拔節(jié)水+孕穗水，以及無越冬水時灌溉拔節(jié)水+孕穗水均能獲得較高的旗葉光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度，延長旗葉功能期；越冬水+孕穗水處理能同時獲得較高的籽粒產(chǎn)量、水分利用效率、灌水利用效率和灌溉效益，充分利用灌水和降水。綜上，在晉中水地麥區(qū)，保證較高的小麥群體和花后光合，以維持較高的籽粒產(chǎn)量，同時充分利用灌水和降水，提高水分利用效率，節(jié)水增效，合理的灌水時期組合是越冬水+孕穗水。