不同水氮处理对滴灌冬小麦田耗水特性及水氮利用效率的影响

赵连佳，薛丽华，孙乾坤，章建新

(1.新疆农业大学农学院，新疆乌鲁木齐 830052； 2.新疆农业科学院粮食作物研究所，新疆乌鲁木齐 830091)



不同水氮处理对滴灌冬小麦田耗水特性及水氮利用效率的影响

赵连佳1，薛丽华2，孙乾坤1，章建新1

(1.新疆农业大学农学院，新疆乌鲁木齐 830052； 2.新疆农业科学院粮食作物研究所，新疆乌鲁木齐 830091)

为给滴灌超高产冬小麦的水氮运筹提供依据，采用水、氮两因素三水平的田间裂区试验(灌水量设1 125、2 250和2 700 m3·hm-2三个水平，分别用W1、W2和W3表示；施氮量设0、180和270 kg·hm-2三个水平，分别用N0、N1和N2表示)，研究了9个水氮处理对麦田0～140 cm土层耗水量、冬小麦品种新冬41号群体叶面积指数、干物质和产量及水、氮利用效率的影响。结果表明，增加滴灌量直接提高了0～60 cm土层含水量，间接减少了小麦对60～140 cm土层储水的消耗量，增加了麦田总耗水量；施氮量对土壤含水量影响不显著。在相同水分条件下，增加施氮量提高了小麦产量；而仅在N2条件下，滴灌量显著影响产量，W2和W3的产量均显著高于W1，但W2和W3间差异不显著；加大滴灌量或施氮量均增加孕穗至成熟期间群体叶面积指数、光合势和干物质积累量，减少花前营养器官储存物质的转运量、转运效率和对籽粒产量的贡献率，增加花后物质生产对籽粒产量的贡献率和产量，降低灌溉水利用效率和氮肥农学利用效率；适宜水氮组合较单灌水或单施氮处理增产更显著，并同时提高水、氮利用效率，以W2N2、W3N2组合产量较高(9 051.9、9 189.6 kg·hm-2)。综合产量和成本，春季总滴灌量2 250 m3·hm-2(拔节期、孕穗期、开花期各750 m3·hm-2)、总施氮量270 kg·hm-2(拔节期90 kg·hm-2、孕穗期180 kg·hm-2)的水氮组合为北疆滴灌冬小麦超高产田水氮运筹的适宜模式。

滴灌；冬小麦；水氮耦合；超高产；水氮利用效率

灌水和施肥是调控作物生长和产量形成两大重要技术措施。水分和养分对作物生长存在明显的互作效应[1]。增加灌水量和灌水次数时小麦花前营养器官中贮存的氮素转运量减少，籽粒含氮量降低，氮素利用效率下降[2]。适当水分亏缺有利于小麦氮素利用[3]。干旱胁迫和过量灌溉均不利于小麦植株对氮素的积累，水分亏缺下氮素利用效率均高于正常灌水[4]。适量灌溉可促进作物氮素吸收和提高氮肥利用率[5]。滴灌技术已在新疆小麦生产上大面积应用，节水、增产效果显著[6]。滴灌技术不仅能通过局部湿润的方式将水肥控制在根区内提高作物对水分和养分的吸收利用,还能减少地表径流、棵间蒸发和深层渗漏[7]。滴灌小麦的产量比喷灌少16%～27%,但可节水43%～76%[8]。目前，有关滴灌小麦灌水[9-11]或氮肥[12-13]的单因素效应的研究较多，而在滴灌条件下水氮对冬小麦田间耗水特征和产量及水氮利用效率的耦合效应研究很少。有关冬小麦的水氮耦合研究几乎都是在非滴灌条件下进行的[14-16]。本试验在滴灌条件下，研究了不同水氮组合对超高产冬小麦田耗水特性和产量及水氮利用效率的影响，以期为滴灌超高产冬小麦的水氮运筹提供依据。

1　材料与方法

1.1试验地条件及管理情况

试验于2014-2015年在新疆农业科学院玛纳斯试验站(北纬44°18′13．91″，东经86°13′11.03″)进行。前茬为长期连作冬小麦，试验地为壤土。0～20 cm土壤有机质含量为2.56%，碱解氮含量为54.5 mg·kg-1，速效磷含量为9.65 mg·kg-1，速效钾含量为113 mg·kg-1。试验地基施重过磷酸钙300 kg·hm-2和硫酸钾225 kg·hm-2。参试冬小麦品种为新冬41号。播前0～140 cm土壤含水量和容重见表1。地下水埋深4 m。小麦于2014年9月29日播种，行距15 cm，采用“1管4行”布置毛管，间距60 cm。播种后各小区滴灌750 m3·hm-2。基本苗410万株·hm-2，越冬前各小区均滴灌900 m3·hm-2。6月17日至6月26日成熟。

1.2试验设计

试验采用水氮二因素裂区设计。其中，以拔节后总灌水量为主区，设1 125、2 250和2 700 m3·hm-2三个水平，分别用W1、W2和W3表示；以施氮量为裂区，设0、180和270 kg·hm-2三个水平，分别用N0、N1和N2表示。共形成9个水氮处理，各处理的具体滴灌、施氮时间和量见表2。主区按W1、W2、W3顺序排列，相互间设置2 m宽隔离带，防止主区间串水。副区按N0、N1、N2顺序排列，小区面积18 m2(5 m×3.6 m)，重复3次。用水表控制各处理滴灌量，称取定量尿素随灌水施入。2014-2015年小麦生长期间各月降水量见表3。

1.3测定方法

1.3.1土壤含水量测定

自拔节期(春季灌头水前1 d)开始每隔 7 d用烘干法测定1次0～100 cm土层的含水量(每20 cm为1个土层)，在各小区毛管间距1/2处取土样，重复2次，在灌水前、后12 h加测1次0～60 cm土层含水量。成熟期测定各处理0～140 cm土层含水量。在拔节期用环刀分别取0～20、20～40、40～60、60～80、80～100、100～120和120～140 cm土样测定容重(重复3次)。

1.3.2叶面积、干物质积累量测定

分别在拔节期(4月25日)、孕穗期(5月10日)、开花期(5月20日)、花后20 d(6月9日)、成熟期(6月26日)，各处理取30个茎用长、宽系数法测定叶面积后，烘干法测定干物质量，重复3次，并计算春季总光合势。开花期各处理分别选取当天开花、大小相似60个茎挂牌标记，开花当天各处理分别自茎基部取10个茎烘干称重，重复2次；成熟期各处理分别自茎基部取开花期挂牌茎10个，重复2次，烘干后称总重后，脱粒后称粒重。计算花前营养器官贮存的干物质在花后向籽粒的转运量、转运效率和对籽粒产量的贡献率。

开花前干物质转运量=开花期营养器官干重-成熟期营养器官干重

开花前干物质转运效率=开花前干物质转运量/开花期营养器官干重×100%

表1　播种前土壤含水量及土壤容重

表2　各水氮处理的滴灌量及施氮量

表3　2014-2015年冬小麦生长季的降水量

开花前干物质对籽粒产量的贡献率=开花前干物质转运量/成熟期籽粒干重×100%

花后物质积累对籽粒产量的贡献率=1-开花前干物质对籽粒产量的贡献率

1.3.3产量和水氮利用效率测定

每处理分别取3个具有代表性的4.5 m2样点实收，以其平均数计算折合成公顷产量。成熟期分别取样考察各处理产量构成，并计算水、氮利用效率。

总耗水量=140 cm土层储水消耗量+降水量+总灌水量

土壤贮水消耗量=播种时140 cm土层贮水量-成熟时140 cm土层贮水量

水分利用效率=籽粒产量/生长季总耗水量

灌溉水利用效率=经济产量/总灌水量

氮肥农学利用率= (施氮区籽粒产量-氮空白区籽粒产量)/施氮量

氮肥偏生产力=籽粒产量/施氮量

1.4数据分析

用Excel 2010进行数据处理，用DPS进行图标绘制，用SPSS进行统计分析。

2　结果与分析

2.1不同水氮处理对麦田0～100 cm土层含水量的影响

由图1可见，不同水氮处理间0～100 cm土层含水量差异显著。小麦滴灌前、后各水氮处理的0～40 cm土层含水量均呈现“谷-峰”连续变化，随着滴灌量的增加，土壤含水量峰值显著提高，多表现为W3>W2>W1；20～40 cm土层含水量峰值在不同处理间的差异大于0～20 cm土层；与W2和W3相比，W1在40～60 cm土层含水量的峰值不明显，60～80 cm、80～100 cm土层的含水量则呈现下降趋势，且多表现为W3>W2>W1；相同滴灌量下，不同施氮处理间0～100 cm土层含水量差异不显著；增加滴灌量直接增加了0～60 cm土层含水量，明显减少小麦生育后期60～100 cm土层水分消耗量，尤以80～100 cm土层的贮水消耗降幅较大。

2.2不同水氮处理对小麦叶面积指数和光合势的影响

不同水氮处理间小麦叶面积指数和光合势差异显著(图2和图3)。在相同滴灌量下，增加拔节期至孕穗期施氮量后，孕穗至成熟期间群体叶面积指数和春季总光合势增加。在N0下增加拔节至灌浆期间滴灌量对孕穗至花后20 d群体叶面积指数和春季总光合势影响不明显；在N1、N2下增加滴灌量显著增加孕穗至花后20 d群体叶面积指数和春季总光合势。同时增加滴灌量和施氮量后，孕穗至花后20 d群体叶面积指数和春季总光合势大幅度增加，其中W3N2的群体叶面积指数和春季总光合势比W1N1分别增加57.5%和56.9%。水氮同时增加时叶面积指数和春季总光合势增加比单增加水或氮更显著。所有处理中以W2N2和W3N2的叶面积指数和春季总光合势最高。

2.3不同水氮处理对小麦干物质积累和花前营养器官储存物质向籽粒转运的影响

不同水氮处理间小麦孕穗至成熟期间干物质积累量差异显著(表4)。在相同滴灌量下，增加拔节期至孕穗期施氮量后，孕穗至成熟期间干物积累量增加。在N0下，增加拔节至灌浆期间滴灌量后，孕穗至花后20 d的干物质积累量变化不明显；在N1、N2下，增加滴灌量显著增加孕穗至花后20 d的干物质积累量。滴灌量和施氮量同时增加时，孕穗至花后20 d的干物质积累量大幅度增加，其中W3N2比W1N1增加25.51%。水氮同时增加的促进效应大于单增加水(或氮)。所有处理中以W2N2和W3N2的总干物质量最大。

不同水氮处理间小麦花前营养器官储存物向籽粒的转运量、转运效率及对籽粒产量贡献率差异显著(表5)。在相同滴灌量下，增加拔节期至孕穗期施氮量后，花前营养器官储存物质向籽粒的转运量、转运效率和对籽粒产量的贡献率均显著减少；在N1、N2下，增加滴灌量均显著减少花前营养器官储存物质的转运量、转运效率和贡献率；同时增加拔节至灌浆期间滴灌量和施氮量时，花前营养器官储存物的转运量、转运效率和贡献率大幅下降。水氮同时增加对花前营养器官储存物质的三个转运参数的减少效应比单增加水或氮更显著。在所有处理中以W2N2和W3N2的花前营养器官储存物质的转运参数较低，但其花后物质积累对籽粒产量的贡献率较高。

图1　不同水氮处理下麦田土壤含水量的动态变化

J：拔节期；B:孕穗期；A：开花期；A20:花后20 d。

J：Jointing stage；B:Booting stage；A：Anthesis stage；A20:20 d after anthesis.

图2不同水氮处理下小麦叶面积指数的变化

Fig.2Changes of wheat LAI in different water-nitrogen treatments

R-J:返青-拔节；J-B:拔节-孕穗；B-A:孕穗-开花；A-A20:开花-花后20 d；A20-M:花后20d-成熟；T：总势。

R-J:Regreening-jointing；J-B:Jointing-booting；B-A:Booting-anthesis；A-A20:Anthesis-20 d after anthesis；A20-M:20 d after anthesis-maturity；T：Total.

图3　不同水氮处理下小麦光合势的变化

同列数据后不同大、小写字母分别表示处理间差异极显著(P<0.01)和显著(P<0.05)。下表同。

Values followed by different capital and small letters in a column are significantly different among different treatments at the 1% and 5%,respectively. The same as in other tables.

表5　不同水氮处理对小麦花前营养器官贮藏物质向籽粒转运的影响

DMTAA：Dry matter translocation amount after anthesis；DMTRA：Dry matter translocation ratio after anthesis；CDMTAATG:Contribution of dry matter translocation amount after anthesis to grains；CDMAAATG:Contribution of dry matter assimilation amount after anthesis to grains.

2.4不同水氮处理对小麦耗水量、水氮利用效率及产量的影响

增加拔节至灌浆期间的滴灌量使小麦总耗水量增加，降低了0～140 cm土层储水的消耗量，如W3N2的总耗水量较W1N2增加26.6%，土壤储水消耗减少27.6%。在相同滴灌量下，增加拔节期至孕穗期的施氮量后，小麦总耗水量和土壤储水消耗量变化不明显(表6)。

由表7可见，不同水氮处理间小麦产量和水氮利用效率差异显著。在N0下，增加拔节至灌浆期间滴灌量后，小麦产量变化不显著，但水分利用效率降低；在N1、N2下，增加拔节至灌浆期间滴灌量后，穗数和穗粒数增加，产量提高，其中W2N1较W1N1增产5.97%，W2N2较W1N2增产11.85%。在W1、W2下，增加拔节和孕穗期施氮量后，穗数、穗粒数和产量均增加，其中W1N2较W1N0增产6.4%，W2N2较W2N0增产21.23%。同时增加拔节至灌浆期间滴灌量和施氮量时，穗数、穗粒数和产量均增加，其中W3N2较W1N1增产20.86%。水氮同时增加较单增加水(或氮)的增产幅度更大。在所有处理中，以W2N2和W3N2的产量最高，分别为9 051.9和9 189.6 kg·hm-2，其灌溉水利用效率分别为2.32和2.11 kg·m-3，氮肥农学利用效率分别为5.87和6.88 kg·kg-1。综合产量和水氮利用效率，W2N2是本试验条件下较优的水氮运筹模式。

表6　不同水氮处理的冬小麦田耗水构成

表7　不同水氮处理对冬小麦产量及水分和氮肥利用效率的影响

IWUE:Irrigation water use efficiency；WUE:Water use efficiency；AEN:Agronomic nitrogen use efficiency of nitrogen；PPA:Partial factor productivity from applied nitrogen.

3　讨 论

不断提高作物产量和水氮利用效率是作物栽培研究的重要任务。水分和氮肥对作物增产作用是水氮各自单因素及二者互作共同作用的结果[17]。随着灌水次数的增加，总耗水量增多，土壤耗水量和降水量占总耗水量的比例降低[18-19]，水分利用效率和灌水利用效率有所下降[19-21]；适量施氮可促进作物根系和植株生长，增强作物吸收水分和养分能力，提高水分利用效率[21]。在225～450 m3·hm-2的春季每次滴灌量范围内，随着滴灌量的增大，0～100 cm土层含水量、总耗水量和产量增加，降低土壤贮水消耗量和水分利用效率[10]。在0～242 kg·hm-2施氮量(分5次)范围内，产量和氮肥利用效率随着施氮量的增加而增加，以施氮量242 kg·hm-2的产量最高[13]。本研究结果表明，增加滴灌量直接增加0～60 cm土层含水量，明显减少小麦生育后期40～100 cm土层水分消耗量，以80～100 cm土层贮水消耗量降幅较大，施氮量对0～100 cm土层含水量影响小,在于氮肥对冬小麦的水分吸收影响小；水氮同时增加比单增加水(或氮)增加对叶面积指数、春季总光合势、干物质积累和产量的影响更显著，并降低花前营养器官储存物质向籽粒的转运量、转运效率及其对籽粒产量的贡献率。

小麦在拔节至孕穗期对水分较为敏感，灌拔节水可提高分蘖成穗率和穗粒数，灌开花水对粒重增加具有重要意义[22]。拔节期追氮可有效促进小花两极分化，提高穗粒数[23]。因此，通过水氮合理搭配运筹，可以协调提高穗数、穗粒数和千粒重，实现增产[24]。本试验中，在N0下增加滴灌量不增产，氮肥是增加产量的主要限制因素，水不能补偿氮不足；在W1下增加氮肥仅W1N2处理增产，可能是氮肥促进根系生长，增加其吸收水分的范围能力，而部分补偿水分不足的缘故[21]；以春季总滴灌量2 250 m3·hm-2(拔节期、孕穗期、开花期各滴750 m3·hm-2)、总施氮量270 kg·hm-2(拔节期90 kg·hm-2、孕穗期180 kg·hm-2)的水氮处理(W2N2)叶面积指数、春季总光合势、干物质积累量、灌溉水利用效率和氮肥农学利用效率较高。这个水、氮量均明显高于河北平原地区喷灌冬小麦超高产水氮高效利用运筹模式的施氮量195 kg·hm-2、春季总灌水量1 050 m3·hm-2(拔节期450 m3·hm-2、开花期300 m3·hm-2、灌浆期300 m3·hm-2)，其原因可能是新疆蒸发量高于河北平原区，而且试验地土壤肥力在两个地区间存在一定差异也是一个重要原因。可见，合理水氮运筹模式在充分发挥二者对产量形成的促进作用同时，对小麦实现高产高效也是十分重要的。因6月份降水量较大，本试验未浇灌浆水。由于本研究仅是一年的试验结果，滴灌冬小麦的水氮运筹模式还有待进一步探讨。

[1]肖自添,蒋卫杰,余宏军.作物水肥耦合效应研究进展[J].作物杂志,2007(6):18-22.

XIAO Z T,JIANG W J,YU H J.Research progress on coupling effect of water and fertilizer of crops [J].Crops,2007(6):18-22.

[2]黄令峰,刘义国,林 琪,等.不同补灌次数对旱地高产小麦氮素运转及产量的影响[J].中国生态农业学报,2009,17(5):905-908.

HUANG L F,LIU Y G,LIN Q,etal.Effect of supplemental irrigation on nitrogen translation and high yield wheat yield in drylands [J].ChineseJournalofEco-Agriculture,2009,17(5):905-908.

[3]林 琪,侯立白,韩 伟,等.限量控制灌水对小麦光合作用及产量构成的影响[J].莱阳农学院学报,2004,21(3):199-202.

LIN Q,HOU L B,HAN W,etal.The effect of limited irrigation on photosynthetic rate and yield constitution of winter wheat [J].JournalofLaiyangAgriculturalCollege,2004,21(3):199-202.

[4]李 艳,董中东,郝 西,等.小麦不同品种的氮素利用效率差异研究[J].中国农业科学,2007,40(3):472-477.

LI Y,DONG Z D,HAO X,etal.The studies on genotypic difference of nitrogen utilization efficiency in winter wheat [J].ScientiaAgriculturalSinica,2007,40(3):472-477.

[5]PLAUT Z,BUTOW B J,BLUMENTHAL C S,etal.Transport of dry matter into developing wheat kernels and its contribution to grain yield under post-anthesis water deficits and elevated temperature [J].FieldCropsResearch,2004,86:185-198.

[6]王荣栋,王新武,符 林,等.关于滴灌小麦栽培的几个问题[J].新疆农业科学,2010,47(7):1412-1415.

WANG R D,WANG X W,FU L,etal.Several problems about wheat cultivation by drip irrigation [J].XinjiangAgriculturalSciences,2010,47(7):1412-1415.

[7]李久生,张建君,薛克宗.滴灌施肥灌溉原理与应用[M].北京:中国农业科技出版社,2003:1-2.

LI J S,ZHANG J J,XUE K Z.Principle and Application of the Fertilization and Irrigation under Drip Irrigation [M].Beijing:China Agricultural Science and Technology Press,2003:1-2.

[8]ARAFA Y E,WASIF E A,MEHAWED H E.Maximizing use efficiency in wheat yields based on drip irrigation systems [J].AustralianJournalofBasicandAppliedSciences,2009,3:790-796.

[9]谢小清,章建新,段丽娜,等.滴灌量对冬小麦根系时空分布及水分利用效率的影响[J].麦类作物学报,2015,35(7):971-979.

XIE X Q,ZHANG J X,DUAN L N,etal.Effect of drip irrigation amount on temporal spatial distribution of root and water use efficiency of winter wheat [J].JournalofTriticeaeCrops,2015,35(7):971-979.

[10]薛丽华,陈兴武,胡 锐,等.不同滴水量对冬小麦根系时空分布及耗水特征的影响[J].华北农学报,2014,29(5):200-206.

XUE L H,CHEN X W,HU R,etal.Effect of quantities of drip water on temporal and spatial distribution and characteristics of water consumption of winter-wheat root [J].ActaAgriculturaeBoreali-Sinica,2014,29(5):200-206.

[11]薛丽华,谢小清,段丽娜,等.滴灌次数对冬小麦根系生长及时空分布的影响[J].干旱地区农业研究,2014,32(6):1-9.

XUE L H,XIE X Q,DUAN L N,etal.Effect of drip irrigation on growth,temporal and spatial distribution of root of winter wheat [J].AgriculturalResearchintheAridAreas,2014,32(6):1-9.

[12]刁万英,李少昆,王克如,等,基于光谱参数估算滴灌小麦干物质氮肥偏生产力和农学效率[J].麦类作物学报,2013,33(4):662-668.

DIAO W Y,LI S K,WANG K R,etal.Estimation of the partial productivity and agronomic efficiency of application on dry matter of wheat under drip irrigation by spectral parameters [J].JournalofTriticeaeCrops,2013,33(4):662-668.

[13]张 娜,仵妮平,徐文修,等.不同施氮水平对滴灌冬小麦干物质生产及产量的影响[J].中国农学通报,2015,31(33):21-26.

ZHANG N,WU N P,XU W X,etal.Effect of nitrogen levels on dry matter and yield of winter wheat under drip irrigation [J].ChineseAgriculturalScienceBulletin,2015,31(33):21-26.

[14]栗 丽,洪坚平,王宏庭,等.水氮互作对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响[J].水土保持学报,2012,22(6):291-296.

LI L,HONG J P,WANG H T,etal.Effects of nitrogen and irrigation interaction on water consumption characteristics and use efficiency in winter wheat [J].JournalofSoilandWaterConservation,2012,26(6):291-296.

[15]侯翠翠,冯 伟,李世莹,等.不同水氮处理对小麦耗水特性及产量的影响[J].麦类作物学报,2013,33(4):699-704.

HOU C C,FENG W,LI S Y,etal.Effects of different irrigation and nitrogen treatments on water consumption characteristics and grain yield in wheat [J].JournalofTriticeaeCrops,2013,33(4):699-704.

[16]马伯威,王红光,李东晓,等.水氮运筹模式对冬小麦产量和水氮生产效率的影响[J].麦类作物报,2015,35(8):1141-1147.

MA B W,WANG H G,LI D X,etal.Influence of water-nitrogen patterns on yield and productive efficiency of water and nitrogen of winter wheat [J].JournalofTriticeaeCrops,2015,35(8):1141-1147.

[17]王 敏,张胜全,方保停,等.氮肥运筹对限水灌溉冬小麦产量及氮素利用的影响[J].中国农学通报,2007,23(7):349-353.

WANG M,ZHANG S Q,FANG B T,etal.Effect of nitrogen applications on grain yield and nitrogen use efficiency of winter wheat in limited water supply [J].ChineseAgriculturalScienceBulletin,2007,23(7):349-353.

[18]杨晓亚,于振文,许振柱.灌水量和灌水时期对小麦耗水特性和氮素积累分配的影响[J].生态学报,2009,29(2):846-853.

YANG X Y,YU Z W,XU Z Z.Effects of irrigation regines on winter consumption characteristics and nitrogen accumulation and allocation in wheat [J].ActaEcologicaSinica,2009,29(2):846-853.

[19]宁东峰,李志杰,孙文彦,等.节水灌溉对黄淮海地区冬小麦水分消耗与光合特性的影响[J].植物营养与肥料学报,2010,16(4):852-858.

NING D F,LI Z J,SUN W Y,etal.Effects of water-saving irrigation on water consumption and photosynthetic characteristics of winter wheat in Huan-Huai-Hai area of China [J].JournalofPlantNutritionandFertilizer,2010,16(4):852-858.

[20]SUN H Y,LIU C M,ZHANG X Y,etal.Effects of irrigation on water balance,yield and WUE of winter wheat in North China Plain [J].AgriculturalWaterManagement,2006,85(4):211-218.

[21]赵炳梓,徐富安,周刘宗,等.水肥(N)双因素下的小麦产量及水分利用率[J].土壤,2003,35(2):122-125.

ZHAO B X,XU F A,ZHOU L Z,etal.Wheat yield and water-use efficiency as influenced by different combinations of irrigation water and nitrogen fertilizer [J].Soils,2003,35(2):122-125.

[22]王德梅,于振文.灌溉量和灌溉时期对小麦耗水特性和产量的影响[J].应用生态学报,2008,19(9):1965-1970.

WANG D M,YU Z W.Effects of irrigation amount and stage on water consumption characteristics and grain yield of wheat [J].ChineseJournalofAppliedEcology,2008,19(9):1965-1970.

[23]崔振岭,石立委,徐久飞,等.氮肥施用对冬小麦产量、品质和氮素表观损失的影响研究[J].应用生态学报,2005,16(11):2071-2075.

CUI Z L,SHI L W,XU J F,etal. Effects of N fertilization on winter wheat grain yield and its crude protein content and apparent N losses [J].ChineseJournalofAppliedEcology,2005,16(11):2071-2075.

[24]郭天财,冯 伟,赵会杰,等.水氮运筹对干旱年型冬小麦旗叶生理性状及产量的交互效应[J].应用生态学报,2004,15(3):453-457.

GUO T C,FENG W,ZHAO H J,etal.Interactive effect of irrigation and nitrogen application on physiological characteristics of flag leaf and grain yield of winter in dry years [J].ChineseJournalofAppliedEcology,2004,15(3):453-457.

Effect of Different Irrigation and Nitrogen Application on Water Consumption Characteristics and the Water and Nitrogen Use Efficiencies under Drip Irrigation in Winter Wheat

ZHAO Lianjia1,XUE Lihua2,SUN Qiankun1,ZHANG Jianxin1

(1.College of Agronomy,Xinjiang Agricultural University,Urumqi，Xinjiang 830052,China;2.Grain Crops Research Institute of the Xinjiang Academy of Agricultural Sciences,Urumqi,Xinjiang 830091,China)

In order to provide evidence for irrigation and nitrogen application to the super high-yielding winter wheat production,two split-plot experimental designs were conducted with different irrigation and nitrogen to study the water consumption characteristics and water and nitrogen use efficiencies. There were three irrigation rates (W11 125 m3·hm-2,W22 250 m3·hm-2，and W32 700 m3·hm-2)and three nitrogen rates (N00 kg·hm-2,N1180 kg·hm-2,N2270 kg·hm-2)for nitrogen experiment.The effects of nine treatments on water consumption in 0-140 cm soil layers,leaf area index (LAI),dry matter,yield,and water and nitrogen use efficiency were studied.The results showed that increasing drip irrigation amount mainly improved soil water contents of 0-60 cm soil layers,and indirectly reduced the storage consumption of 60-140 cm soil layers,through significantly increased total water consumption in the winter wheat field,but the effect of increasing nitrogen application on soil water content was not obvious.The yield was increased with the increase of fertilize under the same irrigation levels,but the yield was only increased with the increase of drip irrigation amount under N2conditions.With the increase of drip irrigation amount (or N application rate) from booting to maturity,LAI,photosynthetic potential and dry matter accumulation amount of population were increased,and the dry matter storage in vegetative organs before anthesis transferring to the grain quantity,translocation ratio and contribution for grains were reduced,and the contribution of dry matter accumulation amount after anthesis to grains was increased,while the agronomic nitrogen use efficiency of nitrogen (AEN) was reduced.The optimal water and nitrogen combination increased yield more obviously than single factor(irrigation or N), with the improvement of water and nitrogen use efficiency.Higher yields(9 051.9 and 9 189.6 kg·hm-2) were obtained under W2N2and W3N2treatments.Taking the yield and cost into consideration,the total drip irrigation amount and total N application rate were 2 250 m3·hm-2(750 m3·hm-2each at jointing,booting,flowering stages)，270 kg·hm-2(90 kg·hm-2and 180 kg·hm-2at jointing and booting stages) in the spring were recommended,for water and nitrogen management modes in the super high-yield field of winter wheat in North Xinjiang.

Drip irrigation; Winter wheat; Coupled effect of water and nitrogen; Super high-yielding; Water and nitrogen use efficiency

2016-01-21

2016-03-20

农业部荒漠绿洲作物生理生态与耕作重点实验室项目(25107020-201603)；新疆农业大学产学研联合培养研究生示范基地项目(xjaucxy-yjs-20151008)；新疆农业科学院青年基金项目(xjnkq-2015045)

E-mail：605113698@qq.com

章建新(E-mail:zjxin401@126.com);薛丽华(E-mail:xuelihua521@126.com)

S512.1；S318

A

1009-1041(2016)08-1050-10

网络出版时间：2016-08-01

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20160801.1123.022.html