冬小麦新品种衡4399水肥高效模式初步研究

乔文臣，陈秀敏，孙书娈，孟祥海，魏建伟，李　丁，李　强，李会敏，赵明辉，冯　佳，赵凤梧*（.河北省农林科学院旱作农业研究所，河北省农作物抗旱研究重点实验室，河北　衡水　053000；.邯郸市农业局第一原种场，河北　邯郸　056046）



冬小麦新品种衡4399水肥高效模式初步研究

乔文臣1，陈秀敏1，孙书娈1，孟祥海1，魏建伟1，李丁1，李强1，李会敏1，赵明辉1，冯佳2，赵凤梧1*
（1.河北省农林科学院旱作农业研究所，河北省农作物抗旱研究重点实验室，河北衡水053000；2.邯郸市农业局第一原种场，河北邯郸056046）

摘要：小麦新品种衡4399由河北省农林科学院旱作农业研究所选育而成。2009～2010年对其进行水肥高效模式研究，试验春季水肥管理模式设拔节水+开花水、拔节水、孕穗水、起身水+开花水+灌浆水（CK）4种，通过比较不同水肥管理模式下的小麦水分利用特性、产量及相关因素，确定衡4399适宜的水肥高效模式。结果表明：在试验年度极端低温气候情况下，4种水肥管理模式的衡4399水分利用效率达1.88～2.06kg/m3，且产量均跃7 500 kg/hm2，衡4399为节水高产型品种。其中，春浇2水（拔节水+开花水）可以延长小麦灌浆期，提高叶面积指数和水分利用效率，产量达9 000 kg/hm2左右，且极显著跃其他水肥模式处理。适宜衡4399高产的最佳高效水肥模式为春浇拔节水和开花水。

关键词：冬小麦；衡4399；水肥管理模式；水分利用效率

华北地区是我国小麦主产区，水资源不足是限制该地区小麦生产持续发展的主要因素[1，2]。传统小麦高产栽培全生育期内需灌水4～5次，总灌水量3000m3/hm2左右，不仅灌水和耗水量大，而且水分利用效率低[1，2]。近年来，为了提高小麦水肥利用效率，众多学者在冬小麦上开展了节水灌溉理论与技术研究[2～7]。作物对适度水分胁迫有一定的适应性，某些作物早期适度水分亏缺有利于增产[8]。小麦前期适度水分亏缺可塑造良好的株群结构[9，10]，改善同化物分配，提高收获指数[2，3，10]，从而显著提高水分利用效率。由于各地自然与生产环境不同，供水条件区域间和年际间差异较大，且品种间节水特性差距较大，因此，需要针对不同品种研究不同的节水灌溉模式及其相适应的节水高产栽培技术模式。在华北地区，采取足墒播种、春浇1～3水的灌溉方式，具有较广泛的代表性。作者通过对节水高产冬小麦新品种衡4399的水肥高效技术模式进行研究，以期明确该品种的节水特性及与之配套的水肥高效管理模式，实现良种良法配套，为该品种的生产应用提供技术支持。

1　材料与方法

1.1试验地概况

试验于2009～2010年在河北省农林科学院旱作农业研究所旱作节水试验站（深州市护驾迟镇，北纬37毅44忆51义、东经115毅47忆82义，海拔21 m）进行。小麦生长季多年平均降水量120 mm，2009～2010年冬小麦生长季实际降水量为101.9 mm。试验地土壤为粘质壤土，试验前0～20 cm土壤含有机质1.56%、全氮0.104%、碱解氮76.0 mg/kg、速效磷26.1 mg/kg、速效钾136.0 mg/kg。地下水位8.7 m。

1.2试验材料

供试小麦品种为衡4399。

1.3试验方法

1.3.1试验设计试验水肥模式设拔节水+开花水（M1，春2水）、拔节水（M2，春1水）、孕穗水（M3，春1水）和起身水+开花水+灌浆水（CK，农民常用模式，春3水）4个处理。小区面积60 m2，每小区1个处理，3次重复。

2009年10月12日抢墒播种小麦，基本苗数量315万株/hm2，播后进行镇压。小麦全生育期按照试验设计的不同水肥模式要求进行灌水，起身水、拔节水、孕穗水、开花水、灌浆水的灌水时间分别为2010年3月28日、4月14日、4月24日、5月10日和5月28日，每次灌水量均为750 m3/hm2。各模式处理均进行玉米秸秆还田。M1～M3各模式的底肥施入量和追肥量均相同，其中，底肥为磷酸二铵300 kg/hm2、尿素150 kg/hm2（合计纯氮123 kg/hm2）、硫酸钾225 kg/hm2和硫酸锌22.5 kg/hm2；追肥为尿素150 kg/hm2（纯氮69 kg/hm2），于小麦拔节期随拔节水或趁雨追施。CK底肥量为磷酸二铵300 kg/hm2、尿素195 kg/hm2（合计纯氮150 kg/hm2）、硫酸钾225 kg/hm2和硫酸锌22.5 kg/hm2；追肥为尿素261kg/hm2（纯氮120kg/hm2），于小麦拔节期随水追施。其他管理措施同大田常规。

1.3.2测定项目与方法

1.3.2.1土壤水分利用效率。冬小麦播种后及成熟期，每小区设3个取样点，各取样点以每20 cm为1层，采用烘干法，测定2 m土体的土壤含水量。采用土壤水分平衡法计算土壤水分蒸散总量：

式中，SWD—生育期土壤水分变化量，P—降雨量，I—灌溉量，D—灌溉后土壤水向下层流动量，Wg—深层地下水利用量，R—地表径流（本试验地下水位8.7 m，且无地表径流，Wg、D和R均可忽略）。

计算土壤水分利用效率（kg/hm2，经济产量/生长季水分蒸散总量）。

1.3.2.2叶面积指数。各小区取样点均选取1 m、双行样段，摘取全部叶片，利用LI-3000台式叶面积仪进行叶面积测定，折算叶面积指数（LAI，叶片总面积/土地面积）。

1.3.2.3产量和产量性状。小麦成熟期，田间调查穗数、穗粒数和株高。小麦成熟后，每小区选取样方20 m2收获测产，并统计千粒重。

1.3.3数据分析利用DPS数据处理系统进行统计分析，采用Duncan法进行差异显著性分析。

2　结果与分析

2.1不同水肥模式对小麦株高和产量的影响

M1处理的产量最高，CK次之，二者差异极显著，且均极显著跃其他2个处理，其中，M1处理较CK增产5.5%；而M3与M2处理差异不显著，但二者在春浇1水的情况下产量均仍然能够达到7 500 kg/hm2以上（表1）。表明衡4399具有明显的水肥高效利用特性，且春浇2水可实现节水省肥高产。

从产量三因素来看，尽管CK单位面积穗数最多，但穗粒数最少，单穗质量下降，是其较M1处理减产的主要原因。M1和M2处理的单位面积穗数均跃M3处理，表明在拔节期进行春1水有利于高产群体的建成。M3处理较M2处理千粒重明显提高，表明孕穗水促进了千粒重的增加，尤其在试验年度气候条件下作用更为明显。

试验年度的小麦株高整体较往年低3～5 cm，其中CK的株高跃M1、M2和M3处理。表明春浇拔节水+开花水、只浇拔节水和只浇孕穗水均有利于降低株高，提高小麦的抗倒伏能力。

表1　不同水肥模式下小麦的株高、产量和产量因素Table 1 Plant height，yield and yield components of wheat under four treatments

2.2不同水肥模式对小麦水分利用效率和叶面积指数发育动态的影响

试验水肥模式处理的衡4399水分利用效率为1.88～2.06 kg/m3，其中，M1处理的水分利用效率最高，极显著跃其他处理；M3处理和CK次之，二者差异不显著，但均显著跃M2处理（表2）。表明衡4399节水性强，水分高效利用模式为春浇拔节水+开花水；在只浇1水的情况下，浇孕穗水有利于提高小麦的水分利用效率。

从小麦叶面积指数发育动态看，受试验年度气候的影响，衡4399群体发育不足，不同时期的最高叶面积指数均较往年偏低。试验水肥模式处理下衡4399各生育时期的叶面积指数顺序均为M1处理跃CK跃M2处理跃M3处理。表明春浇拔节水+开花水有利于增加小麦叶面积指数，较春浇3水灌溉模式更优；在只浇1水的情况下，浇拔节水对增大叶面积的效果优于浇孕穗水。

表2　不同水肥模式下小麦的主要生育期叶面积指数动态及水分利用效率Table 2 Dynamics of LAI and WUE in the main growth period of wheat under four treatments

2.3不同水肥模式对小麦生育期的影响

试验年度，小麦生长季降水前多后少，降温早、降温快且极端温度罕见。11月中旬平均气温维持在-4～-1℃，较常年明显偏低5～9℃。冬前积温严重不足，不利于小麦群体发育和安全越冬。受到当年低温冻害气候的影响，小麦生育期较往年推迟；抽穗期较常年推迟7 d左右，穗分化期延长，但利于形成大穗。灌浆后期无干热风，且温度适宜，成熟期较常年相应推迟7～10 d，有利于提高小麦的穗粒数和粒重，对小麦群体不足造成的减产趋势有缓解作用。

试验水肥模式处理的小麦返青期和起身期均相同；CK的抽穗、开花和成熟均最晚；M1和M2处理的抽穗、开花均较早，但M1处理的成熟期晚于M2处理（表3）。可以看出，M1处理小麦灌浆期相对较长，利于形成高产，为较好的水肥管理模式。

表3　不同水肥模式下小麦的生育时期　（月-日）Table 3 Growth period of wheat under four treatments

3　结论与讨论

单位面积穗数、穗粒数和千粒重呈负相关，且互相制约[11]。但小麦产量的提高在很大程度上依赖于单位面积粒数的增加[12，13]，即群体库容量的增大。其中，穗数对群体库容量的影响最为显著，是群体库容量形成的基础，因此，要实现小麦节水高产，必须保证群体有足够的穗数[2，14]。在保证穗数的基础上，春季灌水可以推迟到拔节期。拔节期至开花期是小麦需水临界期[2～6]，春季有限供水在此期进行（拔节水或拔节水+开花水），可以稳定或增加穗粒数，从而进一步扩大群体库容量。本研究条件下，衡4399的群体穗数偏低，但其自身调节能力较强，穗粒数的显著增加弥补了群体穗数的不足，因此产量水平仍然较高，达到了7 500 kg/hm2以上，且适当控制灌溉水平可提高小麦的水分利用效率，与前人研究结果[14～16]一致。

小麦开花后群体库容已基本建成，产量库容填充物由花后光合物质生产和花前贮藏物再转运两部分组成。华北地区小麦生长后期处于高温、干旱环境，叶片光合功能对高温和水分胁迫反应敏感，后期土壤水分亏缺易加速叶片衰亡。因此，小麦灌浆期应着力扩源、强源。本研究结果显示，春浇拔节水+开花水处理下衡4399各生育期的叶面积指数均最高，有利于延缓叶片衰老，提高增产潜力。

衡4399具有较强的适应性，产量和水分利用效率均较高，属于节水高产型品种。本研究条件下，春浇拔节水+开花水处理衡4399的产量水平可以达到9 000 kg/hm2左右，水分利用效率为2.06 kg/m3，显著优于其他水肥模式处理，为适宜衡4399高产的最佳水肥高效模式。在只浇春1水的情况下，拔节水和孕穗水均为水肥高效模式，但试验年度气候条件下，只浇孕穗水处理的产量稍高，该品种只浇拔节水或孕穗水的水肥利用效果有待于进一步研究。

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Study on the High Efficiency Modes of Water and Fertilizer about Winter Wheat New Variety Heng 4399

QIAO Wen-chen1，CHEN Xiu-min1，SUN Shu-luan1，MENG Xiang-hai1，WEI Jian-wei1，LI Ding1，LI Qiang1，LI Hui-min1，ZHAO Ming-hui1，FENG Jia2，ZHAO Feng-wu1*
（1.Dryland Farming Institute，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Key Lab of Crop Drought Tolerance Reasearch of Hebei Province，Hengshui 053000，China；2.First Seed Stock Farm of Agricultural Bureau of Handan City，Handan 056046，China）

Abstract：The winter wheat new variety Heng 4399 was developed by Dryland Farming Institute，Hebei A-cademy of Agriculture and Forestry Sciences. The high efficiency modes of water and fertilizer of Heng 4399 was studied with 4 modes in 2009-2010 in order to determine which is the high efficiency one by comparing the characteristic of water and fertilizer utility，yield and related factors under 4 modes of each 750 m3/hm2of water at jointing and anthesis and 750 m3/hm2of water at jointing or booting and each 750 m3/hm2of water at setting and jointing and filling（CK）. The results showed that at the extreme low temperature of the year，water use efficiency of Heng 4399 under 4 modes ranged from 1.88 to 2.06 kg/m3，yield were all higher than 7 500 kg/hm2，it demonstrsted that Heng 4399 was a water-saving and high yield cultivar. Meanwhile it was found that the high efficiency mode of water and fertilizer was for spring irrigation 2 water（jointing and blossom water）mode，under the mode wheat filling stage was extended，leaf area index and water use efficiency were increased，yield was about 9 000 kg/hm2which was higher than that of others. The suitable high efficiency water and fer tilizer model of Heng 4399 was irrigation jointing and blossom water in spring.

Key words：Winter wheat；Heng 4399；Water and fertilizer management mode；Water use efficiency

中图分类号：S512.1+1

文献标识码：A

文章编号：1008-1631（2016）01-0016-04

收稿日期：2015-03-09

基金项目：河北省科技支撑计划项目（06220114D-7）；河北省科技支撑计划项目（12220103D）；国家小麦产业技术体系项目（CARS-3-2-3）

作者简介：乔文臣（1972-），男，河北安平人，研究员，主要从事小麦遗传育种研究。Tel：0318 -7920618；E -mail：qwc7228@126.com。

通讯作者：赵凤梧（1958-），男，河北枣强人，研究员，主要从事小麦遗传育种研究。Tel：0318 -7920318；E -mail：zhaofw@126.com。