水氮耦合对冬小麦不同生育期干物质积累量及水分利用效率的影响

李锁玲　孟瑞娟　卢健

摘要：采用完全随机区组设计，利用当地主栽品种潍麦8号通过大田小区试验，研究水氮耦合对冬小麦不同生育期干物质积累量及水分利用效率的影响。结果表明，在返青-拔节期，灌水、施肥可提高冬小麦的干物质量及水分利用效率；拔节-扬花期，灌水对干物质积累影响不大，在高水处理下反而降低，从而水分利用效率降低；扬花-灌浆期，高水高氮（W2N2）处理的干物质量最大，而作物水分利利用效率（WUE）在低水水平下较高。综合来看，本试验条件下，中水高氮处理（W1N2）是提高冬小麦生育期干物质量和水分利用效率的最佳方案。

关键词：水氮耦合；冬小麦；不同生育期干物质量；水分利用效率

中图分类号：S512.107文献标识号：A文章编号：1001-4942（2013）07-0087-04

水、氮是小麦高产的决定性因素，也是其最重要的限制因子。灌水量大小、施氮水平高低和时间早晚都会对小麦的产量和品质产生重要影响。但在中国北方有些地区，灌溉和施肥量不以作物需要量为依据，而以当地可供利用的水量和经营者的经济能力为参考。地面漫灌作为最主要的灌溉方式，不但造成了水、氮资源的严重浪费，还引起了严重的环境问题。

大量研究表明，随着灌水量和施肥量增加，作物产量迅速增加，产量增幅减缓，若继续增大灌水和施肥量，作物的产量反而减小；而协调灌水量和施肥量可明显提高小麦产量。因此，适宜的灌水量和施肥量将不仅大幅度节约水肥用量，而且对于增加作物单产和发展可持续农业具有重要的现实意义。本试验利用当地主栽小麦品种潍麦8号，研究水氮耦合对冬小麦不同生育期干物质积累量及水分利用效率的影响，以期为冬小麦合理灌水及施肥提供理论依据。

1材料与方法

1.1供试材料与试验设计

供试品种为潍麦8号。

试验于 2011年10月至2012年5月在菏泽学院试验农场进行，采用大田栽培种植方式。试验地0～20 cm土层土壤养分含量为：有机质1.21 g/kg、全氮0.089 g/kg、碱解氮85.7 mg/kg、速效磷48.8 mg/kg。

试验设施氮和灌水2个因素，灌水分为高（拔节水+扬花水，以W2表示）、中（拔节水，以W1表示）、低（全生育期不灌水，以W0表示）3个水平，施氮量设纯氮120 kg/hm2（50%基施+50%拔节期，以N2表示）、纯氮60 kg/hm2（基施，以N1表示）2个水平，共计6个处理。田间试验采用完全随机区组设计，重复3次，小区面积为3 m×7 m=21 m2。666.7m2基本苗 45万株，其它管理措施同一般高产田。小麦生育期间降水量见表1。

1.2测定项目与方法

1.2.1不同生育期干物质积累量测定在冬小麦返青-拔节期、拔节-杨花期、杨花-灌浆期，每小区取1 m长的三段，每段取10株，65℃烘干，计算干物质积累量。

1.2.2土壤含水量测定在冬小麦播种前、越冬前、越冬期、返青期、拔节期、扬花期和灌浆期分7次，在土壤0～5、5～10、10～20、20～30、30～40、40～60、60～90、90～120 cm各土层用土钻分别取样，再用烘干法测定土壤含水量。

2结果与分析

2.1水氮耦合对冬小麦不同生育期干物质量的影响

2.1.1水氮耦合对冬小麦返青-拔节期干物质积累量的影响由图1可知，在冬小麦的返青-拔节期，由于中水和高水处理均在拔节期灌水，因此，W1N1与W2N1，W1N2与W2N2干物质积累量没有差异。W1N1与W1N2相比，W2N1与W2N2相比，高氮处理反而影响干物质的积累，可能与徒长遮荫影响光合作用有关。在水分亏缺的W0条件下，W0N2处理干物质积累量高于W0N1，说明高氮处理促使冬小麦对土壤水分的高效利用而增加干物质积累，起到以肥调水的作用，与灌水有明显的耦合效应。

2.1.2水氮耦合对冬小麦拔节-扬花期干物质积累量的影响拔节-扬花期是冬小麦营养器官建成的关键时期。从图2可以看出，在冬小麦拔节-扬花期，在高氮水平下，在水分严重亏缺的W0处理和水分轻度亏缺的W1处理，追施氮肥在一定程度上能促进冬小麦干物质积累，W1N2与W2N2处理干物质积累差异不大，说明高氮处理下拔节期浇一水和拔节期、扬花期浇两水无明显差异。在低氮处理下，W1N1干物质积累量高于W2N1，说明浇两水生长过旺，消耗养分过多，反而影响积累。在浇水两次的情况下，W2N2干物质积累量高于W2N1，说明高氮处理有利于干物质积累。

2.1.3水氮耦合对冬小麦扬花-灌浆期干物质积累量的影响由图3可知，在冬小麦的扬花-灌浆期，W2N2处理的干物质积累量明显高于其他处理，这是由于高水高肥使得小麦生长过旺，营养器官徒长明显，干物质积累量虽高，但穗部干物质的积累不一定很高。其它处理变化趋势同拔节-扬花期。

2.1.4水氮耦合对冬小麦全生育期生物量的影响由图4可知，在冬小麦的全生育期，W2N2处理的干物质积累量最高，W2N1处理最低；在相同灌水水平下，髙氮处理高于低氮处理；在高氮水平下，W2N2处理的干物质积累量高于W1N2处理，说明浇两水优于浇1水处理；在低氮水平下，W1N1干物质积累量高于W2N1，说明浇两水生长过旺，消耗养分过多，氮素供应不足；在水分亏缺的情况下，高氮处理干物质积累量仍高于低氮处理。

2.2水氮耦合对冬小麦不同生育期水分利用效率的影响

2.2.1水氮耦合对冬小麦返青-拔节期水分利用效率的影响由图5可知，在冬小麦的返青-拔节期，灌水明显提高了该阶段冬小麦的水分利用效率。水分严重亏缺的W0处理的水分利用效率明显低于水分轻度亏缺的W1处理和高水W2处理，说明灌水明显提高了该阶段冬小麦的水分利用效率。在水分轻度亏缺时，低氮处理水分利用效率明显高于高氮处理，说明增施氮肥反而抑制了冬小麦的水分利用效率。

2.2.2水氮耦合对冬小麦拔节-扬花期水分利用效率的影响拔节-扬花期是小麦生育期中水肥最为敏感的时期，该时期缺水缺肥将会对产量产生重大影响。由图6可知，在拔节-扬花期，以水分严重亏缺的W0处理水分利用效率最高，可能由于缺乏外来灌水，农田土壤干旱，促使冬小麦不断吸收土壤水分，从而促使了有限水分的高效利用；并且拔节期追肥也有利于冬小麦对有限土壤养分高效利用。

2.2.3水氮耦合对冬小麦扬花-灌浆期水分利用效率的影响扬花期是冬小麦另一个最为重要的水肥临界期，从扬花期开始，作物进入了生殖生长、物质高速积累期。由图7可知，在冬小麦的扬花-灌浆期，以水分严重亏缺的W0处理水分利用效率最高，可能原因同拔节-扬花期。在水分处理相同的条件下，高氮处理由于积累了较多的干物质，水分利用效率较大。

2.2.4水氮耦合对冬小麦全生育期水分利用效率的影响由图8可知，到灌浆期为止，冬小麦农田水分利用效率以不灌水的W0水分利用效率为最高，其中，由于增加施肥量促进了作物根系对土壤水分的利用，W0N2处理水分利用效率大于W0N1处理。而在灌溉处理中，由于灌水引起的干物质积累量小于灌水增加对水分利用效率的影响，水分利用效率较低。在高灌水量条件下尤其如此。

3结论与讨论

3.1水氮耦合对冬小麦干物质积累的影响

小麦生产中水、肥之间存在着明显的交互作用，许多研究表明，水氮合理配合才能有效地提高小麦产量，改善品质。在土壤水分正常和充足的情况下，氮的增产效应随着氮肥用量的增加而增加。而水分不足会限制肥效的正常发挥，影响氮肥的作用^[1]。水分过多则易导致肥料的淋溶损失和导致小麦减产，施肥的过量或不足也将影响水分利用率的提高，并将影响小麦产量的提高。在灌溉条件下，水分和养分的增产效应不同，但对小麦生长及产量是既相互促进又相互制约的^[2]。水肥对产量的影响在一定范围内有明显的正效应，高水配合高肥的增产效应加大，肥力增产效应随水分的提高而提高。同样，水分的增产效应也随肥力提高而增加^[3]。因此，应根据水分供应状况适当调整小麦的施肥量。郑成岩等^[4]在不同年份降水条件下对山东省高产条件下的小麦研究表明，在降水较少的年份全生育期灌2水的产量和水分生产效率最高，在降水较多的条件下全生育期灌1水获得较高产量，而且随灌水次数增加产量下降。本试验研究表明，在拔节扬花期灌水对干物质积累的影响不显著，在高水条件下反而降低；而施氮影响显著，施氮水平中以施2次氮（基施氮+拔节期施氮）的产量较高。这表明，在较低的肥力水平和菏泽市常年降水条件（小麦全生育期200 mm左右）下，灌水次数对小麦产量的主效、灌水次数和施氮次数对小麦产量的互作效应不显著，而且增加灌水次数在一定程度上对产量产生了负效应。

3.2水氮耦合对冬小麦水分利用效率的影响

张岁岐等^[5]的研究表明，在有限供水条件下，作物产量随耗水量线性增加，水分利用效率（WUE）则随耗水量的增加而降低，而且由于供水方式与供水时间的不同，其WUE也不同。张镜清等^[6]则建立了旱地玉米水分利用效率与施肥量的回归关系式，表明每增施1 kg N或1 kg P2O5，可使玉米水分利用效率提高0.3 kg/（hm2·mm）^[6]。大量研究表明，在旱地条件下随降水量的增加，肥料的生产效率提高，而随施肥量的增加，水分利用率亦相应提高。在本研究中WUE：W0N2>W1N2>W2N2>W1N1>W0N1>W2N1，与前人结果基本一致。这表明水氮耦合对冬小麦水分利用效率的提高具有明显的影响。

3.3由于时间原因，本研究只进行到冬小麦灌浆中期，对于水肥处理对冬小麦收获期籽粒产量和经济产量水分利用效率需要更进一步的研究。

参考文献：

[1]翟丙年，李生秀.水氮配合对冬小麦产量和品质的影响[J].植物营养与肥料学报，2003，9（1）：26-30.

[2]介晓磊，韩燕来，谭金芳，等.不同肥力麦田水氮交互效应与耦合模式研究[J].作物学报，1998，24（6）：963-970.

[3]徐学选，陈国良，穆兴民.水肥对春小麦产鼍的效应研究[J].干旱地地区农业研究，1995，13（2）：35-38.

[4]郑成岩，于振文，马兴华，等.高产小麦耗水特性及干物质的积累与分配[J].作物学报，2008，34（8）：1450-1458.

[5]张岁岐，山仑. 有限供水对春小麦产量及水分利用效率的影响[J].华北农学报，1990，5（增刊）：69-75.

[6]张镜清.冬小麦耗水强度与施肥灌水的关系[A].汪德水.旱地农田肥水关系原理与调控技术研究[C].北京：中国农业科学技术出版社，1995，229-232.