春季浇一水条件下丰产冬小麦耗水特性与生育性状

李和平，张玉兰，翟兰菊，李积铭，何晓庆

（河北省农林科学院旱作农业研究所，河北衡水053000）

春季浇一水条件下丰产冬小麦耗水特性与生育性状

李和平，张玉兰，翟兰菊，李积铭，何晓庆

（河北省农林科学院旱作农业研究所，河北衡水053000）

为明确春季浇一水稳产6.0 t/hm2冬小麦耗水特性与生育性状，选用衡观35小麦品种，于2013—2014年和2014—2015年小麦生长季节降水量分别为126.0，142.3 mm条件下，在河北低平原缺水区采取大田跟踪对比调查，研究春季水分运筹对冬小麦耗水与生育性状的影响。结果表明，小麦全生育期农田蒸散量419.76～424.29 mm，产量水分利用效率14.58～19.08 kg/（hm2·mm）；农田蒸散量较大的时期出现在播种到返青期和拔节到开花期；水分利用效率和农田蒸散量与栽培环境密切相关。受群体影响，同一处理，2 a产量表现有所不同，2014年群体较小，以I0405处理产量较高；2015年群体较大，以I0420处理产量较高。这可为指导小麦春季水氮管理提供理论依据。

春季；冬小麦；水分运筹；水分利用效率；产量性状

黑龙港地区是地下水严重超采区，一方面归咎于地表水缺乏，另一方面是因为当前生产对水分的需求过多[1]。小麦是黑龙港地区的主要粮食作物，生育期间多年平均降雨量为109 mm，仅能满足需水量的1/4[2]。多年来该区域气象干旱以春季发生频率较高，特别在小麦拔节期间尤为严重[3]。黑龙港地区水资源极度匮乏，为保障口粮安全与农业的可持续发展，在稳定小麦产量的同时须提高水分利用效率、降低地下水超采速度[4]。关于春季水分管理对冬小麦生长发育[5]、水分利用效率[6]及产量形成[7]的影响，前人已经进行了较多研究。王红光等[8]研究认为，推迟拔节水能够显著提高籽粒产量、水分利用效率和灌水生产效率。吕丽华等[9]研究发现，春浇一水在基本满足产量形成前提下可提高水分利用效率。但是关于黑龙港地区春季只浇一水对冬小麦耗水与产量的影响，则未见报道。本研究在黑龙港区开展冬小麦春季只灌一水保证6 000 kg/hm2产量条件下耗水特征与生育特性研究，旨在为明确冬小麦的生长特点和确定节水技术提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验基本情况

田间试验于2013—2014，2014—2015年连续2个小麦生长季在河北省衡水市故城县进行。该地海拔18.9 m，属黑龙港小麦生长区。试验田土质为中壤土，0～100 cm平均土壤容重1.47 g/cm3，耕层土层养分含量为：有机质1.92%，速效氮103.2 mg/kg，速效磷22.4 mg/kg，速效钾132.4 mg/kg。小麦和玉米2茬作物的秸秆全量还田，整地前底施尿素150 kg/hm2，二铵262 kg/hm2，氯化钾150 kg/hm2。拔节期追施尿素100 kg/hm2；折合施用化肥量为N 210.1 kg/hm2，P2O5120.5 kg/hm2，K2O90 kg/hm2。趁墒播种，冬前统一灌溉冻水，灌水量为67.5 mm。

小麦不同生育阶段降雨量列于表1。采用节水高产冬小麦品种衡观35，基本苗433.5万株/hm2。2013年10月10日播种，返青期、起身期、拔节期、开花期、收获期依次为2014年3月15日、4月1日、4月15日、5月11日和6月11日；2014年10月14日播种，返青期、起身期、拔节期、开花期、收获期依次为2015年3月17日、3月30日、4月16日、5月10日和6月13日。试验田0.4 hm2，地力均匀，排灌方便。

表1 降雨量统计 mm

1.2 试验设计

试验采用大田跟踪对比调查方式在拔节期设置不同灌溉时间进行单因素试验。拔节期灌水措施设Ⅰ期（4月5日）、Ⅱ期（4月20日）2个处理，分别用I0405和I0420表示，每处理面积0.2 hm2。灌水与追肥同时进行，灌水量为67.5 mm。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 土壤含水量的测定及农田蒸散量和水分利用率的计算 小麦虽然为深根系作物，但其水分消耗集中在0～100 cm土层[3]。在播种前、越冬、起身、拔节、成熟期，用土钻钻取0～100 cm土层土样，每20 cm为一层，采用烘干法测定土壤含水量，以土壤含水量计算作物蒸散量[1，3]。

式中，ET1-2为阶段蒸散量；i为土层编号；n为总土层数；γi为第i层土壤干容重；Hi为第i层土壤厚度；θi1和θi2分别为第i层土壤时段初和时段末的含水率，以占干土质量的百分数计算；M为时段内的灌水量；P0为有效降雨量；K为时段内的地下水补给量。当地下水埋深大于2.5m时，K值可以不计；本试验的地下水埋深在10 m以下，因此无地下水补给。

式中，WUE为水分利用效率，Y为籽粒产量，ETα为小麦生育期间农田蒸散量。

1.3.2 植株性状和产量构成因素调查 调查株高、单株分蘖数、总茎数，测单株干质量。选取有代表性的3个植株作样株，计算叶面积指数。成熟前在田间计数各样点上的穗数，计算公顷穗数。每区收获2 m2的样点3个，折算公顷产量。在同一块地上多点取样30株带回室内考种，调查穗粒数、千粒质量。

1.4 数据处理

数据采用Excel和SPSS软件进行处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 水分运筹对小麦群体及个体生长发育的影响

表2 不同处理冬小麦群体及个体生育特性

2.1.1 不同时期小麦生育特性 由表2可知，单株分蘖数、总茎数、叶面积指数（LAI）与干物质积累量均以早灌水的I0405处理较高，但2015年开花期及以后总茎数、单株分蘖数与干物质积累量以I0420处理较高。同处理年际间比较，群体总茎数及LAI均以2015年较高；干物质积累量起身期以2015年较高，拔节期以2014年较高，I0405处理开花期与成熟期干物质积累量以2014年较高，I0420处理则以2015年较高。可见，群体较小、苗质较弱的麦田应及早进行春灌；而群体较大的麦田，适期推迟春季灌水，利于产量的形成。

2.1.2 小麦产量性状 由表3可知，春灌一水条件下，小麦产量均实现了6 000 kg/hm2产量目标。具体来看，2 a产量构成不同，2014年以I0405处理产量性状表现较好，2015年则以I0420处理产量性状表现较好。灌水时间对千粒质量的影响不大，也不具规律性；对穗粒数影响较小，但均以I0420处理穗粒数较高。

表3 小麦产量及其相关性状的统计结果

2.2 不同灌水时期对农田耗水特征的影响

2.2.1 不同生育时期0～100 cm土层土壤水分动态 播种前土壤墒情较好，2 a表层土壤含水率均在20%以上（表4）。由于冬前灌冻水，翌年返青期麦田均没有出现旱情，这为春季水分处理提供了适宜的墒情条件。2014年灌水较早的I0405处理提高了拔节期根层土壤含水量；I0420处理提高了开花期根层土壤含水量，但未达到显著水平；成熟期不同灌水时期的土壤含水量差异变小。

表4 不同时期0～100 cm土层土壤含水率 %

2.2.2 不同生育阶段农田蒸散量 同一年份，麦田蒸散量处理间有一定差异。2014年返青到拔节期农田蒸散量以I0405处理较高，处理间差异显著，其他时期以I0420处理较高；2015年返青到拔节期农田蒸散量以I0420处理较高，处理间差异显著，其他时期以I0405处理较高。不同生育时期比较，麦田蒸散量较大的时期出现在播种到返青期和拔节到开花期（表5）。

表5 各处理不同生育阶段小麦耗水特征 mm

2.2.3 农田蒸散量的水分来源及水分利用效率 2 a小麦全生育期农田蒸散量为419.76～424.29 mm。各处理年际间差异不具规律性，差异也没有达到显著水平。各处理对土壤供水量的影响与对农田蒸散量的影响相同（表6）。

从表6可以看出，2014年以I0405处理产量较高，2015年则以I0420处理产量较高。同年处理间比较，籽粒产量高其蒸散量也高。综合来看，处理间比较，2015年I0420处理条件下的产量、水分利用效率和灌溉水利用效率最高。

表6 各处理小麦耗水的来源与水分利用效率

3 结论与讨论

3.1 水分运筹对产量和水分利用率的影响

本研究各处理麦田蒸散量较大时期均出现在播种到返青期和拔节到开花期，与前人研究结果[1，3]一致。本研究麦田总蒸散量为419.76～424.29 mm，产量水分利用效率14.58～19.08 kg/（hm2·mm）。其中以2015年I0420处理产量最高，达8 072.41 kg/hm2，且水分利用效率和灌溉水利用效率也最高。王红光等[8]研究发现，在拔节后10 d麦田春灌效果较好，与本研究结果相似。可见，适当推迟春灌时间，有利于产量与水分利用效率的同步提高[10]。

本研究条件下，2014年与2015年2期处理对小麦产量影响结果不一致。分析原因，2014年返青期小麦群体总茎数较少，早灌水处理有效提高了小麦分蘖数与成穗数[11]，增大群体并提高产量；2015年麦田群体较大，早灌水处理增多了无效分蘖，灌浆期间群体郁蔽，不利于产量提高[12]。可见，麦田水分利用效率的高低决定于作物需水关键期内得到水分供应的适宜程度[11]。

3.2 水分运筹与群体及栽培条件的关系

本研究2014年麦田群体小，春季早灌水，利于小麦提早返青发育，增加群体总茎数与LAI，降低棵间蒸发[1]；2015年麦田群体较大，早灌水处理使群体无效分蘖增多，加剧群体的植物蒸腾[13]。可见，群体弱小与群体偏大都会导致水分利用率降低。在生产上，围绕控制群体总茎数保持在合理范围内而开展水分管理，一方面提高根系吸收土壤水的能力[5]，另一方面保证群体稳定提高产量，从而实现产量与水分利用效率的同步提高[14]。

本研究2 a降雨年型比较相似，在小麦灌浆关键期有效降雨充足，特别是2014年在苗情偏弱的条件下，早灌春一水达到了6 000 kg/hm2以上的产量水平，说明在与本研究降雨年型相似的条件下，选择适宜的灌水时期，在不同类苗情的麦田均可实现稳产丰产的生产目标[13，15]。

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Water Consumption Characteristic and Growth Traits of High Yield Winter Wheat under Water Condition in Spring

LI He-ping，ZHANG Yu-lan，ZHAI Lan-ju，LI Ji-ming，HE Xiao-qing
（Institute of Dryland Farming，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Hengshui 053000，China）

To clarify the effect of moisture management in spring on water consumption characteristic and growth traits for winter wheat under 6 000 kg/hm2grain yield,field experiments were conducted in Gucheng county of Hebei province which were located in the Heilonggang Region,a serous water scarcity area.Precipitation during 2013-2014 and 2014-2015 was 126.0,142.3 mm,respectively during the wheat growing stage.Hengguan 35 wheat variety was used as meterial.The results showed that,the water consumptions during the two wheat growth periods ranged from 419.76 mm to 424.29 mm,the water use efficiencies ranged from 14.58 kg/（hm2·mm）to 19.08 kg/（hm2·mm）.The periods of higher water consumption occured from jointing to anthesis stage and then from seeding to regreening stage.Water use efficiency and water consumption amount were closely related with the cultivation environment.Affect by the group,the same treatment,prodution performance was different.In 2014,the population was small,and the yield of I0405 treatment was higher.In 2015,the population was larger,and the yield of I0420 treatment was higher.The above results provided a theoretical basis for moisture management of winter wheat in spring season.

spring;winter wheat;moisture management;water use efficiency;yield traits

S512.1＋1

A

1002-2481（2016）05-0605-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.05.09

2016-01-07

李和平（1973-），男，河北灵寿人，助理研究员，主要从事作物栽培与农业技术推广研究工作。李积铭为通信作者。