灌水次數(shù)對(duì)中強(qiáng)筋小麥品種產(chǎn)量及水分利用效應(yīng)探討

韓建 祖士永 劉紅星 鄧?guó)P梅 李曉靜

摘? ? 要：為探究灌水次數(shù)對(duì)優(yōu)質(zhì)小麥品種產(chǎn)量及水分利用效應(yīng)的影響，選用兩個(gè)中、強(qiáng)筋小麥品種（中筋麥：中麥122;強(qiáng)筋麥：津農(nóng)7號(hào)），在大田條件下設(shè)置3種灌水處理（W2：冬水+拔節(jié)水+開(kāi)花水;W1：冬水+拔節(jié)水;W0：冬水），研究了不同的灌水次數(shù)對(duì)中、強(qiáng)筋小麥品種籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素、蛋白質(zhì)產(chǎn)量的影響，并探討了協(xié)調(diào)中強(qiáng)筋小麥籽粒蛋白質(zhì)含量及產(chǎn)量的適宜灌水次數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明，減少灌水次數(shù)籽粒產(chǎn)量顯著下降，差異達(dá)極顯著水平，減少灌水同時(shí)，能夠提高水分利用效率和籽粒蛋白質(zhì)含量。

關(guān)鍵詞：中、強(qiáng)筋小麥;灌水次數(shù);蛋白質(zhì)含量;籽粒產(chǎn)量

文章編號(hào)： 1005-2690（2021）14-0005-03? ? ? ?中國(guó)圖書(shū)分類(lèi)號(hào)： S512.1? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： B

小麥?zhǔn)呛颖笔∧酥廖覈?guó)主要的糧食作物之一，其種植與保障糧食安全息息相關(guān)。小麥作為高耗水作物，其高產(chǎn)依賴(lài)于各營(yíng)養(yǎng)器官的光合產(chǎn)物積累，高水肥投入對(duì)光合產(chǎn)物積累起著至關(guān)重要的作用，然而我國(guó)淡水資源較為匱乏，在農(nóng)田灌溉過(guò)程中，傳統(tǒng)灌溉方式是大水漫灌，受蒸騰作用、深層滲漏等方式影響，小麥生產(chǎn)中普遍存在水分利用率較低的問(wèn)題，從而嚴(yán)重限制華北地區(qū)小麥發(fā)展[1]，為此我國(guó)農(nóng)業(yè)科研工作者對(duì)小麥展開(kāi)大量深入的節(jié)水栽培技術(shù)相關(guān)研究，探尋更加高效的節(jié)水措施，以期高效整合并利用有限的農(nóng)業(yè)平均水資源，減輕田間水量損失，有效提高小麥生育期的水分利用效率[2-5]，這些研究成果有力地保障了我國(guó)小麥的持續(xù)增產(chǎn)[6]。

近年來(lái)，小麥?zhǔn)袌?chǎng)隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和國(guó)民生活水平穩(wěn)步上升，其需求結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化，優(yōu)質(zhì)、專(zhuān)用型小麥配套生產(chǎn)技術(shù)研究成為熱點(diǎn)，如何保證小麥節(jié)水、優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)產(chǎn)高效協(xié)調(diào)發(fā)展，已然成為我國(guó)小麥生產(chǎn)亟須解決的課題之一[7-11]。縱觀全球各國(guó)水資源總況，我國(guó)境內(nèi)所擁有水資源總量較為豐富。但受北方干旱氣候及水資源分布不均等因素影響，同時(shí)近年來(lái)地下水超采嚴(yán)重，我國(guó)每667 m2平均水資源狀況堪憂，而土壤水分狀況對(duì)小麥產(chǎn)量有直接影響。探尋高效利用水資源的技術(shù)模式和培育品質(zhì)穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)小麥品種是優(yōu)質(zhì)小麥發(fā)展的最佳途徑，實(shí)現(xiàn)小麥生產(chǎn)節(jié)水、優(yōu)質(zhì)、高效，需要更為科學(xué)的技術(shù)措施進(jìn)行支持?？偨Y(jié)前人對(duì)小麥灌水次數(shù)的多種研究，發(fā)現(xiàn)不同類(lèi)型小麥，其產(chǎn)量與灌水次數(shù)的線性關(guān)系不盡相同。本研究選用適宜北部冬麥區(qū)的當(dāng)前正在推廣的中筋和強(qiáng)筋兩種類(lèi)型小麥品種，探討不同灌水次數(shù)影響下，不同類(lèi)型小麥品種產(chǎn)量及水分利用率所產(chǎn)生的相應(yīng)變化之間的聯(lián)系，以期改善北部冬麥區(qū)小麥生育期水分利用率低的境況，打破我國(guó)水資源匱乏的困境，為優(yōu)質(zhì)小麥?zhǔn)袌?chǎng)創(chuàng)造良好生產(chǎn)機(jī)遇，從而為小麥節(jié)水、優(yōu)質(zhì)和高產(chǎn)高效生產(chǎn)發(fā)展提供有力的理論依據(jù)和技術(shù)途徑。

1? ?材料與方法

1.1? 試驗(yàn)供試品種

試驗(yàn)品種為目前北部冬（秋播）麥區(qū)生產(chǎn)中大面積種植的兩個(gè)典型小麥品種，分別為冬性中筋品種中麥122和強(qiáng)筋品種津農(nóng)7號(hào)。

1.2? ? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018—2019年進(jìn)行，試驗(yàn)地位于高碑店市辛立莊鎮(zhèn)。試驗(yàn)地表層土壤（0～20 cm）中含有機(jī)質(zhì)22.9 g/kg，全氮1.28 g/kg，速效磷25.4 mg/kg，速效鉀229 mg/kg。土壤前茬種植作物為大豆，為壤土，肥力中等。播種前統(tǒng)一施用基肥純N、K2O各為120 kg/hm2、P2O5 為135 kg/hm2，撒施后旋耕。試驗(yàn)設(shè)置了3個(gè)灌水處理，即：W0（冬水），W1（冬水+拔節(jié)水），W2（冬水+拔節(jié)水+開(kāi)花水，當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)澆水方式），每次灌水量按750 m3/hm2的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。灌水各處理間設(shè)置2 m隔離區(qū)，以避免不同灌水處理之間的相互影響。播種期10月8日。小區(qū)面積為21 m2，行距15 cm，3次重復(fù)。3葉期基本苗450×104株/hm2密度。拔節(jié)期追施N肥120 kg/hm2。小麥生長(zhǎng)發(fā)育期間田間降水量如圖1所示。生育期間按照試驗(yàn)需要進(jìn)行防病、防蟲(chóng)等田間管理。

1.3? ?測(cè)定內(nèi)容和測(cè)定方法

1.3.1? ?籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的測(cè)定

試驗(yàn)成熟期于每小區(qū)收獲取10 m2脫粒測(cè)定，并估算產(chǎn)量，同時(shí)在小區(qū)內(nèi)收取有代表性2 m雙行樣點(diǎn)，帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定千粒重、穗數(shù)、穗粒數(shù)。

1.3.2? ?蛋白質(zhì)含量測(cè)定

全氮含量測(cè)定：使用Kjeltec 2300自動(dòng)定氮儀（FOSS公司），采用凱氏定氮法，籽粒用小麥粉碎儀進(jìn)行粉碎處理，粉碎后用濃硫酸和雙氧水進(jìn)行處理并稀釋?zhuān)蚜５鞍踪|(zhì)含量=含氮量×5.7，蛋白質(zhì)產(chǎn)量=籽粒蛋白質(zhì)含量×籽粒產(chǎn)量。

1.4? ?試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法

試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用 Excel軟件進(jìn)行基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)、平均數(shù)計(jì)算及繪圖;利用 SPSS 17.0軟件采用LSD法進(jìn)行主要指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析和顯著性差異分析。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?氣候因素在冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育中的作用

冬前積溫略顯不足，其他時(shí)段氣溫影響有利有弊。10月中旬受到冷空氣影響，氣溫偏低1～3 ℃，對(duì)于出苗和分蘗不利;冬季氣溫變化較平穩(wěn)，小麥越冬情況較好。雖然冬季干旱，空氣濕度較小，但出現(xiàn)極端最低氣溫的1月份，麥區(qū)平均氣溫為-5～-2℃，較常年偏高1～2 ℃，未出現(xiàn)大幅降溫天氣，品種帶綠越冬，綠葉存活率達(dá)40%左右，沒(méi)有點(diǎn)片死苗現(xiàn)象;2月份氣溫偏低，返青期略晚于常年。2月上中旬較常年偏低1～4 ℃，新根噴發(fā)時(shí)間晚于常年，比常年晚3 d左右;3—4月份氣溫偏高，穗分化時(shí)間縮短。拔節(jié)期比常年早1～2 d。穗分化時(shí)間縮短，對(duì)于增粒數(shù)不利;4月24日、27日，出現(xiàn)降水過(guò)程，氣溫偏低2～3 ℃，小麥抽穗接近常年，對(duì)于減少小花退化、提高小穗結(jié)實(shí)率有利;灌漿前期溫度適宜，晝夜溫差較大，有利于光合產(chǎn)物的合成與積累;5月22—23日、6月8—9日出現(xiàn)中度至重度干熱風(fēng)天氣，成熟期提前。

降水總體偏少，孕穗期降水充足及時(shí)。2018年10月1日—2019年6月10日（小麥整個(gè)生育期間）降水量98.6 ㎜，較上年度偏少49.7%。一是秋、冬季降水不足，土壤龜裂板結(jié)，影響根系發(fā)育;二是春季低溫干旱，返青推遲，麥田返青期較常年推遲3 d左右;三是孕穗期降水充足及時(shí)，各地降水量40 ㎜以上對(duì)于增粒數(shù)、粒重有利。

光照條件較好。10月份總?cè)照諘r(shí)數(shù)為204～255 h，較常年同期偏多25～62 h。11月份總?cè)照諘r(shí)數(shù)為108～177 h，較常年同期偏少21～70 h。12月份光照條件良好?？傮w看來(lái)，與常年同期相比，基本持平略偏多，較上年顯著偏多。

2.2? ?灌水次數(shù)對(duì)中、強(qiáng)筋小麥品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表1可知，本試驗(yàn)條件下，灌水次數(shù)對(duì)中、強(qiáng)筋小麥品種產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響總體趨勢(shì)基本一致但不盡相同，隨灌水次數(shù)增加，產(chǎn)量水平亦逐漸增加，并存在顯著性差異和極顯著差異。津農(nóng)7號(hào)、中麥122兩個(gè)品種的W2、W1、W0 3個(gè)處理間的小麥產(chǎn)量存在極顯著差異。增加灌水次數(shù)，對(duì)中、強(qiáng)筋小麥品種成穗數(shù)均有明顯的促進(jìn)作用。小麥成穗數(shù)隨著灌水次數(shù)的增加逐漸升高，并達(dá)顯著或極顯著差異水平。

縱觀整個(gè)小麥生育期，拔節(jié)期至灌漿期對(duì)小麥生長(zhǎng)至關(guān)重要，該時(shí)期小麥總?cè)~面積快速增長(zhǎng)，葉面的蒸騰作用日益增強(qiáng)，田間耗水量隨之增強(qiáng)。小麥穗粒數(shù)的形成受需水臨界期灌水量影響較大，合理灌溉可降低葉面蒸騰量，一定程度減少小花退化，從而有效增加穗粒數(shù)。隨著灌水次數(shù)的增加，兩參試小麥品種的穗粒數(shù)明顯升高，結(jié)果表現(xiàn)：W2>W1>W0，強(qiáng)筋小麥品種津農(nóng)7號(hào)3個(gè)水分處理間差異達(dá)極顯著水平，中筋小麥品種中麥122的W2、W1處理間差異不明顯，但W2和W0、W1和W0處理均達(dá)到極顯著水平差異。抽穗期至灌漿初期進(jìn)行灌水處理可以提高小麥灌漿速率，從而增加千粒重。兩參試類(lèi)型小麥品種的千粒重均因灌水次數(shù)變化而受不同程度的影響，其中，津麥7號(hào)W2、W1處理間無(wú)明顯差異，W2、W1處理都與W0處理差異達(dá)到極顯著水平。在本試驗(yàn)處理水平下，灌水量發(fā)生改變時(shí)，該品種千粒重的形成對(duì)水分要求變?nèi)?，說(shuō)明該品種千粒重在面對(duì)干旱脅迫時(shí)，具有一定的自身調(diào)節(jié)能力;另一品種中麥122千粒重受灌水次數(shù)的影響則更為明顯，3個(gè)不同處理間千粒重差異均達(dá)到顯著和極顯著水平。減少灌水次數(shù)，兩種類(lèi)型小麥籽粒產(chǎn)量降低均較為顯著，相反，其對(duì)應(yīng)水分利用率呈顯著升高。W1處理下津農(nóng)7號(hào)籽粒產(chǎn)量較W2處理減產(chǎn)7.3%，但水分利用效率提高14.9%;中麥122減產(chǎn)2.3%，水分利用率提高了13.0%，中麥122在W1處理下仍能保持較高的籽粒產(chǎn)量。

2.3? ?灌水次數(shù)對(duì)中、強(qiáng)筋小麥品種蛋白質(zhì)含量及蛋白質(zhì)產(chǎn)量的影響

減少灌水次數(shù)后，津農(nóng)7號(hào)、中麥122兩個(gè)品種小麥的籽粒蛋白質(zhì)含量呈上升趨勢(shì)，而其蛋白質(zhì)產(chǎn)量均表現(xiàn)為隨灌水次數(shù)的下降而先增后減。

3? ?討論

小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)是自身遺傳因素和環(huán)境作用等多種內(nèi)外因素相互作用的結(jié)果，其形成機(jī)制比較復(fù)雜。國(guó)內(nèi)外科研工作者開(kāi)展了大量工作研究灌水對(duì)小麥產(chǎn)量的影響。張永麗[12]等人研究發(fā)現(xiàn)，小麥旗葉的凈光合速率與灌水次數(shù)呈正相關(guān)，隨著灌水次數(shù)的增多，小麥產(chǎn)量及構(gòu)成因素受光合速率變化影響均相應(yīng)增加。趙廣才[13]等人研究指出“春灌3水處理的強(qiáng)筋小麥，其籽粒粒重和產(chǎn)量最高”。成雪峰等認(rèn)為，春播小麥灌兩次水，小麥產(chǎn)量表現(xiàn)最優(yōu)，該處理水平下其平均產(chǎn)量、千粒重和水分利用效率可達(dá)最高。本研究結(jié)果顯示，在一定條件下，適量減少灌水次數(shù)，小麥光合速率和灌漿速率均受一定影響，可造成兩種類(lèi)型小麥的籽粒產(chǎn)量均有明顯降低，隨著灌水次數(shù)越少，產(chǎn)量下降率越高，但此效應(yīng)在不同品種間表現(xiàn)水平不一，品種間存在差異性。

蛋白質(zhì)含量多少是判定優(yōu)質(zhì)小麥品質(zhì)的一個(gè)主要指標(biāo)，研究結(jié)果指出，小麥籽粒蛋白質(zhì)含量與灌水次數(shù)的數(shù)量存在相關(guān)關(guān)系[14]。許振柱[15]等人研究發(fā)現(xiàn)，灌溉適度減少可改善籽粒蛋白品質(zhì)，提高蛋白質(zhì)含量。通過(guò)測(cè)定籽粒蛋白含量發(fā)現(xiàn)，本試驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著灌水次數(shù)的減少，供試小麥品種籽粒蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，但增長(zhǎng)的幅度在不同品種之間存在一定差別。中筋麥中麥122在W2處理中籽粒產(chǎn)量最高，但水分利用效率較低;W1處理中籽粒產(chǎn)量雖然較W2處理減產(chǎn)2.3%，但隨著蛋白質(zhì)含量的提高，蛋白質(zhì)公頃產(chǎn)量達(dá)到最大，較W2處理增加了50.3 kg，水分利用率較W2處理提高13%。強(qiáng)筋麥津農(nóng)7號(hào)在W1處理中籽粒產(chǎn)量較W2處理下降幅度不大，但水分利用效率顯著提高;蛋白質(zhì)含量略微下降，蛋白質(zhì)產(chǎn)量卻達(dá)到峰值。因此在今后小麥生產(chǎn)中可以通過(guò)適當(dāng)減少灌水次數(shù)，協(xié)同提高小麥籽粒蛋白質(zhì)含量和水分利用效率，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的同時(shí)兼顧節(jié)水高效。

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