滴灌条件下水肥耦合对北疆冬小麦生理生长和产量的影响

肖军 加孜拉

摘要

[目的]研究滴灌下水肥耦合对北疆冬小麦生理生长与产量的影响，确定北疆滴灌冬小麦最佳水肥施用量。[方法]供试作物为当地主栽小麦品种新冬8号。采用2因素3水平设计，2因素为灌水量和施氮量，灌水量3个水平分别为2 700、3 600、4 500 m3/hm2，施氮量3个水平分别为150、450、750 kg/hm2；对照为常规畦灌处理，灌水4次，灌水量为3 600 m3/hm2，施肥量为450 kg/hm2。[结果]滴灌和畦灌条件下冬小麦株高变化趋势为返青分蘖期至抽穗期急剧增长，抽穗后株高增长相对缓慢；拔节期水分增加对小麦株高的影響较大；在相同灌水量的情况下，冬小麦株高随着施氮量的增加而增大；在相同施氮量的情况下，滴灌冬小麦株高随着灌水量的增加而增大。滴灌和畦灌条件下，冬小麦叶面积指数（LAI）在生育期内呈正态曲线变化，随着小麦生育期推进LAI呈先升后降的变化趋势，孕穗期LAI最高；在相同灌水量的情况下，随着施氮量的增加，LAI也增大；在相同施氮量的情况下，随着灌水量的增加，LAI随着增大；水肥耦合对小麦产量、穗数、千粒重和质量影响较大，但对穗粒数的影响不显著。[结论]该研究可为大面积推广冬小麦滴灌技术和制定合理的灌溉施肥管理措施提供科学依据。

关键词 北疆；滴灌；冬小麦；株高；叶面积；产量

中图分类号 S512 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）26-08915-04

Effects of Water and Fertilizer Coupling on the Northern Xinjiang Winter Wheat Physiological Growth and Yield under Drip Irrigation

XIAO Jun et al

（Xinjiang Research Institute of Water Resources and Hydropower， Urumqi， Xinjiang 830049）

Abstract [Objective] The aim was to study the effects of irrigation water and fertilizer coupling on the northern Xinjiang winter wheat physiological growth and yield under drip irrigation， and then confirm on its best use amount of water and fertilizer. [Method] The trial crop was the local main cultivation wheat variety Xindong No. 8. The two factors and three levels design was used， the two factors was irrigation water amount and fertilizer use amount， three levels of irrigation water amount were 2 700， 3 600， 4 500 m3/hm2， resp.， three levels of fertilizer use amount were 150， 450， 750 kg/hm2， resp.； the control was conventional furrow irrigation treatment， namely the irrigation water times was four， the irrigation water amount was 3 600 m3/hm2， the fertilizer use amount was 450 kg/hm2. [Result] Under drip irrigation and furrow irrigation conditions， the winter wheat plant height grew rapidly from tillering stage to heading stage， while grew relatively slowly after heading； that increase water content at jointing stage influenced wheat plant height largely； under the same irrigation water amount conditions， the winter wheat plant height increased with nitrogen fertilizer use amount increasing； under the same nitrogen fertilizer use amount conditions， the winter wheat plant height increased with the irrigation water amount increasing under drip irrigation. Under drip irrigation and furrow irrigation conditions， the winter wheat leaf area index（LAI） showed a normal curve change in the whole growth period， namely firstly rose then reduced， and was the highest at the booting stage； under the same irrigation water amount conditions， LAI increased with the nitrogen fertilizer use amount rising； under the same nitrogen fertilizer use amount conditions， LAI increased with the irrigation water amount rising； water and fertilizer coupling had bigger effects on wheat yield， spike number， 1 000-kernel weight and quality， while had not significantly effect on grain number per spike. [Conclusion] The study provides a scientific basis for promoting winter wheat drip irrigation technology in a large scale and formulating the reasonable irrigation and fertilizer measures.

Key words Northern Xinjiang； Drip irrigation； Winter wheat； Plant height； Leaf area； Yield

小麦是新疆主要的粮食作物之一，粮食面积占新疆总灌溉面积的40%。新疆粮食安全发展规划提出到2015年全区粮食种植面积稳定在166.67万hm2。滴灌技术作为一种新型的灌溉技术，能够适时适量地进行灌溉，在作物的根区创造出适宜的水、肥、气、热等条件，从而获得节水、高產、优质的效果^[1-2]。滴灌是一种局部高频率的新型灌溉技术，能够适时适量地进行灌溉，可以使作物近根区保持较高湿度和合适的养分浓度，可有效地提高作物产量^[1-2]。目前，水肥耦合效应研究主要集中在漫灌溉或棉花等滴灌经济作物^[3-10]上，滴灌条件下水肥耦合对冬小麦生长与产量的影响的研究甚少。为此，笔者分析滴灌条件下水肥耦合对北疆冬小麦生长和产量的影响，以科学合理地确定北疆滴灌冬小麦最佳水肥施用量，为大面积推广冬小麦滴灌技术和制定合理的灌溉施肥管理措施提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2012年10月～2013年7月在新疆天山北麓、距乌鲁木齐市33 km的昌吉州五家渠水利厅灌溉试验站进行，地理坐标为44.9° N、87.31° E，海拔高程为450 m。该地区气温年温差较大，无霜期160 d，降水量稀少，多年平均降水量为180.1 mm，降水多集中在4、5、6月份，约占全年降水量的43%，全区光照充足，年均日照时间2 800 h。土壤质地为均质壤土，平均容重1.52 g/cm3，土壤肥力情况：速效磷7.9 mg/kg，有效氮55.8 mg/kg，有机质6.8 mg/kg，土壤肥力偏低。

1.2 试验材料与设计

供试作物为当地主栽小麦品种新冬8号，2012年9月27日播种，播种行距15 cm。试验采用单翼迷宫式滴灌带，滴头间距为30 cm，滴头设计流量3.2 L/h，滴灌带间距为60 cm，1条滴灌带灌4行。磷肥和钾肥作为底肥一次性施入。2012年10月1日滴出苗水，11月5日滴冬灌水。氮肥为尿素。各试验处理均在大田中进行，灌溉水源为井水，采用水泵供水和水表计量水量的方法进行灌溉，用施肥罐进行施肥。

试验采用2因素3水平设计（表1），2因素为灌水量（W）和施氮量（N），灌水量与施氮量各设低、中、高3个水平，设置1个常规畦灌对照（CK），共10个处理（9个水肥耦合处理和1个对照处理），重复3次。灌水量设置水平分别为2 700、3 600、4 500 m3/hm2；施氮量3个水平分别为150、450、750 kg/hm2；试验对照为常规畦灌处理，灌水4次，灌水量为3 600 m3/hm2，施肥量为450 kg/hm2。滴灌处理灌水次数和施肥次数相同，均返青后灌水8次，加出苗水和冬灌水各1次，共灌水10次。试验设置的灌水量中不含出苗水与冬灌水，试验中施氮量为尿素施用量。

1.3 测定项目与分析方法

分别在小麦分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期、开花期、灌浆期、乳熟期、成熟期定株测定小麦株高和叶面积。每个试验处理测定总茎数、成穗数、总穗重、穗重、每穗粒数、单穗重、粒重并测产。使用SPSS 15.0和Excel软件对试验数据进行整理与分析。

2 结果与分析

2.1 水肥耦合对滴灌冬小麦株高的影响

小麦株高是衡量小麦群体株型状况是否合理的敏感指标，其高矮直接影响小麦发育过旺或不良。从图1可以看出，滴灌和畦灌（CK）条件下冬小麦株高变化趋势大体相同，均表现为返青分蘖期至抽穗期急剧增长，抽穗后增长相对缓慢。整个生育期滴灌处理株高普遍高于畦灌（CK）。从图2～3可以看出，拔节期W1N1～W1N3处理株高增长量在30～34 cm，W2N1～W2N3处理株高增长量在35 cm左右，W3N1～W3N3处理株高增长量在39～43 cm，说明拔节期水分增加对小麦株高的影响较大。

不同水肥耦合处理对小麦株高有不同的影响。在相同灌水量的情况下，冬小麦株高随着施氮量的增加而增大。在相同施氮量的情况下，滴灌冬小麦株高随着灌水量的增加而增大。抽穗期株高表现为W3N3>W3N2>W3N1>W2N3>W2N2>W2N1>W1N3>W1N2>W1N1，开花期株高表现为W3N2>W3N3>W2N1>W2N2>W2N3>W1N3>W3N1>W1N2>W1N1。W3处理株高普遍高于W1和W2处理，产量低于W2处理，这可能是因为过量灌溉使株高过高导致小麦倒伏从而影响产量。

2.2 水肥耦合对滴灌冬小麦叶面积的影响

小麦高产取决于对光能利用的提高，而叶面积指数是反映小麦群体光合性能的重要指标，叶面积大小直接影响小麦截获光能的多少，从而影响小麦产量。从图4可以看出，滴灌和畦灌（CK）条件下，冬小麦叶面积指数在生育期内的变化趋势基本相同，均呈正态曲线变化，随着小麦生育期推进叶面积指数呈先升后降的趋势，孕穗期叶面积指数LAI最高，畦灌（CK）LAI在整个生育期均低于滴灌（W2N2）处理。

从图5～6可以看出，返青期和拔节期不同水肥耦合处理之间无明显差异，随着生育期的推进，叶面积差距逐渐增大，孕穗期LAI最高，其值为8.63。抽穗开花后，叶片衰老枯黄，LAI逐渐下降。在相同灌水量的情况下，随着施氮量的增加，LAI也增大。在相同施氮量的情况下，随着灌水量的增加，LAI逐渐增大。孕穗期LAI表现为W2N2>W3N3>W3N2>W2N3>W3N1>W2N1>W1N3>W1N2>W1N1。

孕穗期W2N2、W3N3、W3N2处理LAI较高，分别为8.63、8.48、8.40，说明施氮量和灌水量的增加显著提高冬小麦LAI。W1N3、W1N2、W1N1处理LAI分别为6.32、5.70、4.40，均低于其他处理，与其他处理LAI差异显著，说明灌水量过低不利于冬小麦生长。

2.3 水肥耦合对滴灌冬小麦产量及产量结构的影响

穗数、穗粒数、千粒重是评价冬小麦产量的重要指标，不同灌水方式和水肥条件对冬小麦产量性状有不同的影响。从表2可以看出，水肥耦合对小麦产量、穗数、千粒重和产量影响较大，对穗粒数影响不显著。W1处理成穗数和千粒重随着施氮量的增加有所增加，W2和W3处理成穗数、千粒重、穗粒数和产量随施氮量的增加呈先升后降的变化趋势。

与畦灌（CK）相比，W2N2处理增产30%。水肥耦合W1处理产量随着施氮量的增加而增加。各处理间W2N2处理与W3N2处理产量较高，分别为9 335和9 300 kg/hm2。

3 结论与讨论

滴灌和畦灌（CK）条件下冬小麦株高变化趋势大体相同，都表现为返青分蘖期至抽穗期急剧增长，抽穗后增长相对缓慢。整个生育期滴灌处理株高普遍高于畦灌（CK）。拔節期水分增加对小麦株高的影响较大。不同水肥耦合处理对小麦株高有不同的影响。在相同灌水量的情况下，冬小麦株高随着施氮量的增加而增大。在相同施氮量的情况下，滴灌冬小麦株高随着灌水量的增加而增大。

滴灌和畦灌（CK）条件下，冬小麦LAI在生育期内的变化趋势基本相同，均呈正态曲线变化，随着小麦生育期推进LAI呈先升后降的变化趋势，孕穗期LAI最高。在相同灌水量的情况下，随着施氮量的增加LAI也增大。在相同施氮量的情况下，随着灌水量的增加LAI逐渐增大。水肥耦合对小麦产量、穗数、千粒重和产量的影响较大，对穗粒数的影响不显著。

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