不同水分处理对烟农0428产量及水分利用效率的影响

李林志+严美玲+孙晓辉+孙妮娜+于经川+姜鸿明

摘 要：

在大田条件下研究了不同水分处理对烟农0428产量、产量构成因素以及水分利用效率的影响。结果表明：随着干旱程度的加剧，小麦生物产量、经济产量和经济系数降低;当土壤相对含水量低于60%时，烟农0428的生物产量、经济产量大幅度降低，说明土壤相对含水量60%是其获得较高籽粒产量的水分临界点;播种至拔节期，60%的土壤相对含水量是保证公顷穗数在600万以上的水分临界值，拔节至灌浆期它又是保证千粒重在40 g以上的水分临界值;处理6（非需水关键期和需水关键期的土壤相对水分含量下限是60%）经济产量为9 200.4 kg/hm2，水分利用效率高达24.81 kg/（hm2·mm），说明一定范围内，水分利用效率随土壤水分含量的增加而增加，超过一定范围后，水分利用效率呈明显的下降趋势。

关键词：小麦;烟农0428;水分利用效率;经济产量

中图分类号：S572.01  文献标识号：A  文章编号：1001-4942（2015）06-0022-04

Effects of Different Water Treatments on Yield

and Water Use Efficiency of Yannong 0428

Li Linzhi， Yan Meiling， Sun Xiaohui， Sun Nina，Yu Jingchuan， Jiang Hongming*

（Yantai Academy of Agricultural Sciences， Yantai 265500， China）

Abstract The effects of different water treatments on the yield， yield components and water use efficiency of Yannong 0428 were studied in field. The results showed that the biological yield， economic yield and economic coefficient of wheat decreased with the drought degree increasing. The biological yield and economic yield of Yannong 0428 decreased markedly when the soil water content below 60%， which showed 60% was the critical water content point. The relative soil water content of 60% was the critical value fitted to keep more than 6 million spikes per hectare from sowing to jointing and kept 1 000-grain weight over 40 g from jointing to grain filling. The economic yield and water use efficiency of treatment 6 were 9 200.4 kg/hm2 and 24.81 kg/（hm2·mm） respectively， which indicated that the water use efficiency（WUE）increased with the soil water content increasing in a certain range，and the WUE declined when the relative soil water content was out of the range.

Key words Wheat; Yannong 0428; Water use efficiency; Economic yield

我国水资源紧缺，人均占有水资源2 627 m3，每公顷平均占有20 670 m3，分别为世界平均水平的1/5和2/3。我国约2/3的耕地分布在干旱半干旱地区[1，2]，据统计，我国有4 666.7×104 hm2农田受到干旱的胁迫[2]，北方旱灾面积每年都有（1 333.3～2 666.7）×104 hm2。水资源紧缺，已经成为限制农作物高产优质高效的重要因素。因而，研究冬小麦的灌溉节水方案、发展可持续节水型农业迫在眉睫。

前人研究认为，水分是影响小麦产量品质的重要因素，对产量在一定范围内有明显正效应。水分对春小麦产量效应为报酬递减函数，表示水分增产效应随灌水量的增加而减弱。氮、磷、水三因素对产量的影响顺序为水>磷>氮[3]。土壤水分不但影响光合同化物的积累，同时影响光合物质的分配与再分配。土壤水分与冠层叶面积、光合速率的变化发展关系密切。开花后的干物质积累量、耗水量与产量密切相关;开花后积累的干物质越少，物质转运量对产量的贡献越大。研究认为，冬小麦穗数随着灌溉水量的增加而增加，灌水时期与穗粒数的多少关系较密切，拔节水对提高穗粒数的作用最大[4～6]。研究认为，一定范围内，增加灌水量可以提高水分利用效率，超过一定范围后，随灌水次数和耗水量的增加，水分利用效率呈明显的下降趋势[7～9]。本试验以高产抗旱冬小麦新品种烟农0428为材料，探索不同灌水方案对其产量、产量构成因素及水分利用效率的影响，旨在为小麦的高产高效节水生产技术提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料与试验设计

试验于2011-2012年度在烟台市农业科学研究院试验农场进行，供试材料为高产抗旱小麦新品种烟农0428。试验小区面积为8.4 m2。每个小区种植6行，行距20 cm，10月11日播种。试验将全生育期划分为需水关键期（拔节～灌浆前期）和非关键期（播种～拔节期和灌浆后期）两部分，每部分设置两个水分控制下限处理，另设全生育期各阶段供水不足、供水中等和供水充足处理各1个，总处理数为2×2+3=7个，详见表1。采用随机区组设计与布置试验处理，重复3次。表1中数据均为灌水控制下限，即当某一深度土层（计划湿润层）的平均含水量接近或低于这一数值后，则灌水至田间持水量，或是灌水至某一确定的数量;计划湿润层深度：一般按拔节前60 cm、拔节后80 cm确定;灌水定额：当计划湿润层的平均土壤含水量接近或低于设定的下限数值时，则实施补水;为简化操作，统一规定灌水定额为：生育前期600 m3/hm2，生育后期900 m3/hm2。endprint

表1 小麦水分处理设计方案（%）

处理

编号 处理内容

非需水关键期灌水下限控制标准

（占田间持水量的百分比）需水关键期灌水下限控制标准

（占田间持水量的百分比）

15555

25565

36565

46575

55050

66060

77070

1.2 测定项目及方法

土壤含水量测定：在小麦各生育时期每隔10 d用土壤水分测定仪测定。产量及产量构成因素：于小麦收获前一天取样调查1 m2样区小麦穗数，计算公顷穗数，调查穗粒数，自然晒干后测千粒重、计算经济系数，测产。

1.3 数据统计与分析

数据分析使用软件DPS 7.05进行。

2 结果与分析

2.1 不同水分处理对小麦产量的影响

从表2中可以看出，不同水分处理对小麦生物产量和经济产量影响较大，两者表现的规律性基本一致。生物产量由高到低的处理分别是：处理4>处理7>处理3>处理6> 处理2>处理1>处理5，说明随着干旱程度的加剧，烟农0428生物产量显著降低。各生育阶段供水不足、供水中等、供水充足的3个处理即处理5、处理6、处理7的经济产量分别是5 580.3、9 200.4、10 590.6 kg/hm2，供水中等和供水充足处理较供水不足处理产量大幅度提高，分别提高了64.9%和89.8%，表明烟农0428是一个抗旱高产品种，适当提高供水量可以显著提高烟农0428的经济产量。

由表2还可以看出，处理4（非需水关键期水分下限65%，需水关键期水分下限75%）和处理7（非需水关键期和需水关键期水分下限均为70%）的经济产量分别为10 810.5 kg/hm2和10 590.6 kg/hm2，前者略高于后者，但差异不显著，和其它处理比较差异极显著，说明烟农0428获得10 500 kg/hm2经济产量的条件是非需水关键期土壤相对含水量的下限是65%，需水关键期的下限是70%。处理3（非需水关键期和需水关键期水分下限均为65%）和处理6（非需水关键期和需水关键期水分下限均为60%）的经济产量分别为9 470.4、9 200.4 kg/hm2，均高于9 000.0 kg/hm2，两者在5%的水平上差异显著，表明烟农0428是个高产节水型小麦新品种，其获得9 000.0 kg/hm2的籽粒产量的土壤水分条件是，在非需水关键期和需水关键期土壤相对含水量的下限均为60%。

表2 不同水分处理小麦的生物产量、

经济产量及经济系数

处理生物产量

（kg/hm2）经济产量

（kg/hm2）经济系数

116300.95765.4eD0.35

218971.17310.4dC0.39

324151.29470.4bB0.39

427521.210810.5aA0.39

515400.85580.3eD0.36

624101.29200.4cB0.38

727241.310590.6aA0.39

2.2 不同水分处理对产量构成三因素的影响

由表3可以看出，不同水分处理对烟农0428的千粒重影响较大，随着土壤相对含水量的降低，其千粒重显著降低。千粒重40 g以上的有处理4、处理7、处理3、处理6，处理4和处理7差异不显著，处理4和处理3差异极显著。处理4和处理3在非需水关键期的土壤相对含水量下限均为65%，在需水关键期的下限前者为75%，后者为65%，说明在小麦需水关键期土壤相对含水量对烟农0428千粒重的影响较大。处理6和处理2的千粒重差异极显著，前者高出后者8.33%，说明维持较高千粒重的土壤水分下限为60%。供水中等和供水充足处理较供水不足处理的千粒重分别提高了14.5%和19.6%，说明增加灌水量可以显著提高烟农0428的千粒重。

不同水分处理对公顷穗数（表3）的影响较大，随着土壤含水量的降低，烟农0428的公顷穗数降低。公顷穗数较高的为处理4、处理7、处理3、处理6，其它处理较低。处理4和处理7差异不显著但与其它处理差异极显著，说明充分灌水可以显著提高该品种的公顷穗数;处理6与处理2、处理1、处理5差异极显著，说明中等水分处理即可以显著提高其公顷穗数，土壤相对含水量60%是保持公顷穗数在600万以上的水分临界值。

不同水分处理对穗粒数（表3）影响较大，随着土壤相对含水量的降低，穗粒数降低。穗粒数在40粒以上的为处理4、处理7、处理6、处理3，其它处理在40粒以下。供水充足和中等灌水处理较严重供水不足处理的穗粒数分别提高了23.8%和22.6%，说明增加灌水量可以显著提高烟农0428的穗粒数。当土壤相对含水量低于60%时，其穗粒数显著降低，说明保持较高穗粒数的土壤相对含水量的水分临界值是60%。

表3   不同水分处理的产量构成三因素

处理千粒重（g）穗数（万/hm2）穗粒数

136.4dDE541.5dD36.7eD

237.2dD562.5cC38.9dC

341.1bcBC618.0bB41.4cB

442.7aA657.0aA42.9aA

535.2eE526.5eE34.1fE

640.3cC616.5bB41.8bcB

742.1abAB649.5aA42.2abAB

2.3 不同水分处理对小麦水分利用效率的影响endprint

由表4可以看出，水分利用效率较高的为处理6、处理2、处理7，分别为24.81、19.94、18.82 kg/（hm2·mm），表明在土壤相对含水量较低时，水分利用效率随着土壤相对含水量的提高而提高，超过一定的范围，水分利用效率呈降低趋势。

表4 不同水分处理的水分利用效率

处理耗水量

（mm）籽粒产量

（kg/hm2）水分利用效率

[kg/（hm2·mm）]

1367.55765.415.69

2366.67310.419.94

3548.59470.417.27

4577.410810.518.72

5309.45580.318.04

6370.89200.424.81

7562.810590.618.82

3 结论与讨论

研究认为，一定范围内增加灌水量可显著提高小麦籽粒产量，但灌水增产效应随灌水量的增加而减弱[10]。小麦生育前期即拔节至灌浆前期为需水关键期，播种至拔节期和灌浆后期为非关键期。小麦生育期内降水难以满足其高产栽培对水分的要求，因此进行补充灌水是必要的。前人研究认为，在拔节至孕穗期间发生土壤干旱，公顷穗数和穗粒数显著下降;在开花至灌浆期发生干旱，千粒重和穗粒数明显降低，从而严重影响小麦产量[11]。研究认为，小麦对干旱最敏感的时期为孕穗期和抽穗期，其次是拔节期和灌浆期，在这几个时期土壤干旱应及时补充水分。孕穗期和抽穗期干旱使小穗数大幅度下降，孕穗期是穗形成的关键时期，水分不足导致大量小穗退化，从而降低小穗数，穗粒数大幅度下降。灌浆期是形成千粒重的关键时期，此时干旱胁迫影响灌浆速度，使千粒重大幅度下降，其下降幅度为26.47%～32.10%[12～15]。

当小麦非需水关键期和需水关键期的土壤相对含水量低于60%时，籽粒产量由9 200.4 kg/hm2迅速降至7 310.4 kg/hm2，说明烟农0428获得9 000 kg/hm2以上产量的土壤相对水分含量临界值是60%。各处理相比较，处理3、处理4、处理6、处理7的公顷穗数均在600万以上，以上处理的非需水关键期的土壤水分下限是60%，说明烟农0428获得较高公顷穗数的条件是在拔节期之前土壤水分相对含量下限是60%。各处理相比较，处理3、处理4、处理6、处理7的千粒重均在40 g以上，决定千粒重的关键时期为灌浆期，以上处理在需水关键期即拔节至灌浆期的土壤水分相对含量下限是60%，说明烟农0428获得较高千粒重的条件是需水关键期土壤相对含水量下限为60%。公顷穗数和千粒重对不同水分处理的反应和产量对水分的反应基本一致。各处理相比较，处理7产量最高为10 590.6 kg/hm2，水分利用效率为18.82 kg/（hm2·mm）;处理6产量为9 200.4 kg/hm2，水分利用效率高达24.81 kg/（hm2·mm），说明一定范围内，水分利用效率随土壤水分含量的增加而增加，超过一定范围后，水分利用效率呈明显的下降趋势。

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