不同施肥水平下晋麦47小麦产量及水分利用效率研究

郑爱泉，司发余，张 睿，张宝林，范学科

(1．杨凌职业技术学院 生物工程分院，陕西 杨凌 712100；2.陕西省长武县农业技术推广中心，陕西 长武 713600；3.西北农林科技大学 农学院，陕西 杨凌 712100；4.贵州农业职业学院，贵州 贵阳 551400)

小麦是世界上种植面积最大的粮食作物,也是我国人民的主要口粮来源[1～2]。我国农业用水占全国总用水量70%以上，由于灌溉用水过程中的浪费现象，导致利用率仅为发达国家的一半左右，利用达不到40%。Karasov[3]认为，要使农业高质量发展，首先得从提高水分利用率开始突破。大量研究[4～8]表明，通过施肥技术可以提高水分利用率，在农作物方面还具有增加产量的效果，在小麦增产效应中，基础地力的贡献占37.9%，肥料的贡献占62.1%；在肥料对产量的贡献份额中，化肥占75.8%。长期生产实践证明，增施肥料是旱地小麦获得更高产量的关键技术措施，但是，施用肥料的增产效果往往与土壤的水分状况有着密切关系。提高旱地小麦土壤中水分利用效率，是提高小麦绿色生产能力的主要途径。钟兆站[9]等研究认为，通过施肥技术可显著提高小麦对土壤中的贮水量，特别是对深层土壤贮水量的利用。刘一[10]研究认为NP化肥配合施用耗水系数降低49.7%，水分利用率提高158.4%。晋麦47从1998年在陕西审定推广至今，一直是渭北旱薄地的主栽品种之一，其综合性状在不断提纯复壮的过程中，较原来品种有了较大的改善和提高。因此，有必要对其在不同施肥水平下产量和品质进行研究，丰富完善晋麦47的节水高效栽培技术。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在陕西省长武县十里铺村农技中心试验基地进行。试验地海拔1 200 m，年均降雨量为578.5 mm，年均气温9.1℃，无霜期171 d。试验选用渭北旱原的主栽品种晋麦47，播种量330 kg·hm-2。试验地耕层基础土壤养分:有机质13.2 g·kg-1，速效氮41.8 mg·kg-1,速效磷18.8 mg·kg-1,速效钾234.6 mg·kg-1，pH为7.6。

1.2 试验设计及技术管理措施

试验设A(氮0 kg·hm-2, P2O50 kg·hm-2, K2O 0 kg·hm-2)、B(氮75 kg·hm-2, P2O575 kg·hm-2, K2O 75 kg·hm-2)、C(氮225 kg·hm-2, P2O5180 kg·hm-2, K2O 150 kg·hm-2)、D=1.2 C(氮270 kg·hm-2, P2O5216 kg·hm-2, K2O 180 kg·hm-2)、E=1.4C(氮315 kg·hm-2, P2O5252 kg·hm-2, K2O 210 kg·hm-2)和F=1.6C(氮360 kg·hm-2, P2O5288 kg·hm-2,K2O 240·hm-2)6个不同施肥量，重复2次，小区随机排列，每小区20 m2，播种16行，收中间8行，实收面积10 m2。田间主要管理措施：2017年8月25日深翻旋耕耱平，9月15日用3%克百威45 kg·hm-2拌75 kg·hm-2细土，撒施于土壤表面，并进行旋耕耱平来防治地下金针虫和蛴螬危害，9月20日用小型精量播种机播种。2018年6月20日收获。其它管理技术措施与大田相同。

1.3 测定指标和方法

出苗后每个小区定2 m三行长作为固定样点，分别在越冬期、拔节期、开花期和成熟期调查样段内总茎数，成熟前各小区调查3 m2成穗数和20穗穗粒数，收获6行测定实产。采用烘干法于播种前和收获后测定0～200 cm土层(每20 cm一层)土样的含水量。总耗水量按农田水分平衡方程计算[11～12]。

土壤贮水量：W=ρ×h×p×10，其中ρ(g·cm-3)为土壤容重，计算过程中为0～200 cm土壤的平均土壤容重；p(%)为土壤含水量百分比，在计算过程中，取200 cm土壤的平均值；h(cm)为土壤深度，试验中测量深度为200 cm。水分利用效率(kg·hm-2·mm-1)=作物籽粒产量/作物生育期耗水量，即作物水分利用率(WUE，kg·hm-2·mm-1)=GY/ET，ET为耗水量，GY为小麦单产。

测定蛋白质含量、湿面筋含量、容重、籽粒硬度、吸水率、稳定时间、最大拉伸面积和最大拉伸阻力这几项指标。

1.4 数据处理方法

利用Excel 和LNT数据处理软件2种方法进行分析。

2 结果与分析

2.1 施肥对小麦产量的效应

晋麦47在6个不同施肥处理下的产量见表1。从表中可以看出C的产量最高，达到5 622.8 kg·hm-2，较对照增产27.4%，与处理D增产23.7%和处理E增产24.8%差异不显著；处理F的产量显著低于处理C到E，但较对照极显著增产，增产16.7%；与处理B产量差异不显著。这一方面表明，施肥可显著提高晋麦47的产量，另一方面也表明，在处理C的基础上，增加肥料20%～60%没有显著增产效果，即处理C的施肥量为晋麦47的最高施肥量。

表1 不同施肥水平对晋麦47产量的效应

随着施肥量的不断增加，晋麦47的产量先增加，到C处理时达到最大，随后产量随着施肥量的增加呈下降趋势。增施肥料并未带来产量的增加。这表明施肥可以显著提高晋麦47的产量，但不宜过量施肥。

2.2 不同施肥量对产量结构的效应

不同施肥水平下，晋麦47的产量结构见表1。就成穗数而言，不同处理之间差异显著。施肥可以显著提高成穗数，成穗数增加10.2%～29.8%，但随着施肥量的增加，成穗数呈先增加后降低的趋势，C处理成穗数最高，较对照增加29.8%，较B处理增加17.8%，C到F成穗数降低，但处理之间差异并不显著。这表明施肥可以提高成穗数。就穗粒数而言，其变化规律与成穗数基本一致，施肥可增加穗粒数2.7%～6.5%。这表明施肥可显著提高穗粒数。就千粒重而言，随着施肥量的增加，千粒重降低1.1%～8.3%。不施肥A的千粒重最大，施肥越多，籽粒反而越小。

2.3 不同施肥量对主要品质的效应

不同施肥对晋麦47的主要品质指标的效应见表2。从表中数据看，施肥对晋麦47主要品质指标有一定影响，籽粒容重、硬度和沉降值、稳定时间随着施肥量的增加而增加，蛋白质含量先增加后降低。施肥对稳定时间影响最为显著。不同指标变化规律不同。容重增加0.6%～2.2%，籽粒硬度增加0.9%～3.0%，沉降值增加0.0%～3.2%，但处理之间差异均不显著。不同处理之间蛋白质含量和稳定时间差异显著，分别增加0.0%～10.0%和3.7%～22.3%。

表2 不同施肥水平对晋麦47品质的效应

2.4 不同施肥量对水分利用效率的影响

在小麦播种前和小麦收获后测定0～200 cm土壤的含水量结果见表3。试验地土壤容重为1.35 g·cm-3。在小麦整个生育期(2017.9.20～2018.6.25)内，总降雨360mm。利用土壤贮水量、生育期耗水量及水分利用效率公式计算各个处理的水分利用效率见表3。

从表3可以看出，不同处理的土壤水分利用效率在8.97～10.54 kg·mm-1·hm-2，较对照提高19.2%～39.6%。不同处理之间差异不显著，但均显著高于对照。施肥可显著提高土壤水分利用效率，在一定施肥量基础上，持续提高施肥水平，其水分利用效率呈降低趋势。

表3 不同施肥水平下晋麦47的水分利用效率

3 结果与讨论

3.1 施肥与小麦产量的关系

试验结果表明，在一定施肥量范围类，随着施肥量增加，小麦产量增加，超过一定范围产量就会下降。C处理时产量达到最大值，随后的处理肥量继续增加，产量却在降低。这一结果与王月福等[13～15]在灌区研究结果基本一致，施氮量240 kg·hm-2产量最高，达到300 kg·hm-2时产量下降。旱作条件下，施肥量增加超过一定量，水分成为产量的主要限制因素，可能会导致小麦植株生长特性发生变化，直接影响个体和群体的生长发育及产量。

3.2 不同施肥量与小麦水分利用效率的关系

试验结果表明，不同处理的小麦水分利用效率随着施肥量的增加而增加，小麦水分利用效率先增加，后减小。这与刘益望[16～18]等研究结果保持一致。但是，提高施肥量后，不同处理之间水分利用效率差异不显著。因此，从节水角度看，旱地施肥水平不宜过高。

另外,不同施肥量对晋麦47的稳定时间和蛋白质含量有显著影响，但对其它品质指标没有显著影响。这与张睿[14～15]等对灌区研究不尽一致。这可能是品种基因型差异和生态区域不同所致。