播前和不同生育阶段灌溉对冬小麦农艺性状及产量的影响

２０１５年９月灌溉排水学报Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｄｒａｉｎａｇｅ　第３４卷第９期　文章编号：１６７２－３３１７（２０１５）０９－０００１－０６播前和不同生育阶段灌溉对冬小麦农艺性状及产量的影响杨林林１，２，高阳１，申孝军１，韩敏琦２，李新强１，巩文军３，段爱旺１（１．中国农业科学院农田灌溉研究所／农业部作物需水与调控重点实验室，河南新乡４５３００２；２．北京农业职业学院，北京１０２４４２；３．河南省焦作市广利灌区管理局，河南焦作４５４５５０）摘　要：以“周麦２２”为试材，研究了播前和不同生育阶段灌溉对冬小麦生长发育及产量形成的影响。

结果表明，返青期灌溉能显著提高冬小麦返青—拔节期间的株高增长速率，拔节期灌溉对株高的影响较返青期小。

返青期灌溉对促进叶面积指数增长效果最为显著，拔节期灌溉次之，灌浆期灌溉则能有效减缓后期叶面积指数的降低速率。

在播前灌溉条件下，返青水较拔节水和灌浆水更有利于冬小麦形成较多的有效穗数、穗粒数和较高的千粒质量。

从提高产量和水分利用效率的角度考虑，在播前灌溉条件下，拔节水比灌浆水效果好，而返青水又比拔节水效更好。

关　键　词：冬小麦；灌溉；农艺性状；产量；耗水量中图分类号：Ｓ２７５．３；Ｓ５１２．１＋１ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．１３５２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｇｐｓ．２０１５．０９．００１杨林林，高阳，申孝军，等．播前和不同生育阶段灌溉对冬小麦农艺性状及产量的影响［Ｊ］．灌溉排水学报，２０１５，３４（９）：１－６．０　引　言华北平原是我国冬小麦主产区，该区域水资源供需矛盾日趋严重，已成为制约冬小麦生产可持续发展的主要因素［１］。

以河南省为例，２０１４年年初遭受了６０多年来最严重的干旱，全省近３５％的小型水库干枯；全省除信阳市和驻马店市外，其他地区的多数大中型水库仅能维持城市生活和工业用水供给，农业灌溉已无水可用。

随着极端气候出现频率的不断增加，华北平原出现秋、冬、春连旱的概率也在不断升高，对冬小麦的高产稳产造成越来越大的威胁。

因此，提高农田灌溉用水的利用效率，使有限的水资源发挥最大的作用，是保证冬小麦生产持续发展的根本途径。

作物在不同生育阶段对水分的敏感程度不同，水分状况对作物生理生化过程、产量及品质的影响也有很大的差异［２］。

水分亏缺会影响作物生长的许多方面，包括解剖结构学、植株形态学、生理学和生物化学过程及产量组成等。

因此，在确定用什么标准来评价土壤水分有效性时，都需要以作物生长对水分状况的反应为基础［３］。

水分亏缺对作物生长最明显的影响体现在作物的高度、叶面积大小和产量上［４］，但水分亏缺也并非一定总是会降低产量，关键在于水分亏缺发生的时间及体现的程度［５］。

已有研究表明，在适当的时期形成适度、限量灌溉或适度的水分胁迫，可明显降低农田耗水量，而对产量的影响十分轻微，或基本没有影响，从而会使水分利用效率得到明显提升［６－７］。

播前蓄水是一项有效调控水资源季节供需矛盾、改善土壤墒情、提高冬小麦稳产性的措施。

特别是在土壤质地黏重的区域，播前蓄水有利于出苗，并对冬小麦的分蘖、越冬过程，以及后期的干物质积累和产量形成具有显著促进作用。

已有的研究工作主要集中在灌水时期和灌水量对冬小麦生长发育过程、产量形成、 收稿日期：２０１５－０４－１４ 基金项目：现代农业产业技术体系建设专项（ＣＡＲＳ－３－１－３０）；公益性行业（农业）科研专项（２０１２０３０７７）；国家自然科学基金项目（５１０７９１５３，５１３０９２２７）；北京市青年英才项目（ＹＥＴＰ１８３４） 作者简介：杨林林（１９８０－），女。

博士研究生，主要从事作物水分生理与高效用水研究。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｇｌｉｎｌｉｎ１９＠１２６．ｃｏｍ 通讯作者：段爱旺（１９６３－），男。

研究员，主要从事作物水分生理与高效用水研究。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｕａｎａｉｗａｎｇ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ１水分利用的影响，对于不同播前蓄水量条件下冬小麦不同生育阶段对水分亏缺的敏感性及不同灌水量对产量及水分利用效率的影响研究相对较少。

通过设置不同的播前蓄水处理及生育期灌水量处理，研究播前蓄水和不同生育阶段水分状况对冬小麦生长发育、产量形成和水分利用效率的影响，以期为冬小麦的高产、稳产栽培提供适宜的用水管理理论与技术措施。

１　材料与方法１．１　研究区概况试验于２０１２年１０月—２０１３年６月在河南省焦作市广利灌区灌溉试验站（１１２°５５′Ｅ，３５°４０′Ｎ，海拔１５０ｍ）的测坑内进行。

每个测坑的上口面积为６．６６ｍ２（２ｍ×３．３３ｍ），深度为１．８ｍ；测坑底部铺设０．２ｍ厚的砂石滤层，滤层之上覆盖１．５ｍ厚的土体，土壤表面低于测坑顶部０．１ｍ。

测坑四周用防渗水泥壁隔离，以阻止水分在不同测坑之间相互侧渗。

测坑内回填的土壤质地属砂质黏土，０～１５０ｃｍ土体平均干体积质量为１．４５ｇ／ｃｍ３，田间持水率为２６％（质量），饱和含水率为３０％（质量）。

试验站所在地区属暖温带大陆性季风气候区，多年平均降水量５９４ｍｍ，平均蒸发量１　７７５ｍｍ（直径２０ｃｍ蒸发皿观测值），平均气温１４．５℃。

试验期间遇到降雨时即用防雨棚覆盖整个试验区，以防止雨水对试验的影响。

１．２　试验设计 试验设置７个处理，３次重复，共２１个组合，分别在２１个测坑中实施，具体设计见表１。

各测坑均采用地面灌溉方式灌水，用水表量测精准控制灌水量，其他田间管理措施保持一致。

冬小麦品种为“周麦２２”。

播种前每个测坑撒施０．４ｋｇ复合肥（Ｎ－Ｐ－Ｋ质量比例为２５－１３－７）作底肥，然后进行翻耕，深度约为３０ｃｍ。

在返青—拔节期每个测坑追施０．２ｋｇ尿素。

冬小麦于２０１２年１０月１０日表１　试验各处理灌水量　ｍｍ处理灌水量灌水期Ｔ１　６０，６０，６０播种后１周，返青期，灌浆期Ｔ２　６０，６０，６０播前，返青期，拔节期Ｔ３　９０，６０播前，拔节期Ｔ４　１２０播前Ｔ５　６０，９０播前，拔节期Ｔ６　６０，９０播前，返青期Ｔ７　６０，９０播前，灌浆期播种，行距２０ｃｍ，每个测坑１５行，播种量按２２５ｋｇ／ｈｍ２控制；于２０１３年６月４日收获。

１．３　测定项目与方法１）土壤含水率。

采用烘干法测定，测定深度为１４０ｃｍ，每２０ｃｍ为１层，每１０ｄ测定１次。

冬小麦播种前、收获后，以及每次灌水前后均进行测定。

为避免土钻孔对作物生长及灌溉的影响，每次打完土钻后，都用土将土钻孔填埋密实。

２）群体密度、株高和叶面积。

群体密度于分蘖前开始测定。

每个测坑内都选定３个１ｍ长的样段，定期调查每个样段的总分蘖数及有效分蘖数，取平均数折算成公顷分蘖数使用。

株高测定从土壤表面开始，测定到自然状态下冠层顶部的高度；在每个处理内随机选取长势一致的１２个植株，取下所有叶片，在叶片最宽处测取叶宽，从叶鞘到叶尖的长度计为叶长，然后按照叶面积＝叶长×叶宽×０．８５计算确定每个叶片的叶面积。

各试验小区的叶面积指数（ＬＡＩ）用式（１）计算确定［８］：ＬＡＩ＝Ｄ·Ａ，（１）式中：Ｄ为群体密度（株／ｍ２）；Ａ为单株叶面积（ｍ２／株）。

３）产量构成项。

穗粒数：收获时每个测坑内随机取样３０个有代表性的麦穗，分别测定穗粒数，取平均值；单位面积穗数：每个处理中随机取３个１ｍ长的样段，计取有效穗数，然后折算成每平方米穗数；千粒质量：在每个处理脱粒后的小麦中随机取１　０００粒，称取质量，重复３次，取平均数；籽粒产量：每个处理中随机取３个１ｍ长的样段，收获、脱粒、晒干后测定籽粒质量，然后折算为每个小区的产量。

１．４　数据分析用Ｅｘｃｅｌ　２００７软件进行数据处理，用ＤＰＳ　１２．５０统计分析软件进行显著性检验（Ｄｕｎｃａｎ新复极差法）。

２　结果与分析２．１　播前和不同生育阶段灌溉对冬小麦株高的影响播前及不同生育阶段灌溉对冬小麦株高有显著影响（见表２）。

７个处理均在播前或播种后１周进行了灌溉，至返青初期，各处理１ｍ土体平均含水率降低至田间持水率的５３．４％～６７．０％，基本属轻度胁迫。

由２于前期苗小根细、水分需求少，播前灌溉６０ｍｍ水量的各处理（Ｔ２—Ｔ７处理）在返青初期，株高差异不显著。

但Ｔ１处理由于在播种后１周才进行灌溉，因试验地土壤质地黏重，播种时土壤水分状况不良影响了种子萌芽，小麦的出苗及长势受到抑制，Ｔ１处理的株高在返青前期最小，与其他处理间的差异达到显著水平，并对后期作物生长也造成了一定影响。

表２　不同生育阶段各处理的平均株高处理平均株高／ｃｍ返青初期拔节初期灌浆初期株高增长率返青—拔节期拔节—灌浆期Ｔ１　１３．７ｃＢ　４４．６ａＡ　５９．２ｃＣ　２２６．２％（６０ｍｍ）３２．７％Ｔ２　１６．１ｂＡＢ　４２．３ａｂ　Ａ　７０．０ａＡＢ　１６１．８％（６０ｍｍ）６５．７％（６０ｍｍ）Ｔ３　１７．８ａｂ　Ａ　３８．１ｂｃ　ＡＢ　５９．１ｃＣ　１１３．３％５５．２％（６０ｍｍ）Ｔ４　１８．６ａＡ　４１．９ａｂ　Ａ　６０．４ｂｃ　Ｃ　１２５．０％４４．０％Ｔ５　１８．７ａＡ　４３．１ａｂ　Ａ　６４．５ｂＢＣ　１３０．３％４９．６％（９０ｍｍ）Ｔ６　１７．３ａｂ　Ａ　４３．９ａＡ　７１．１ａＡ　１５３．９％（９０ｍｍ）６２．２％Ｔ７　１７．４ａｂ　Ａ　３５．０ｃＢ　６１．７ｂｃ　Ｃ　１００．５％７６．６％　注　各株高增长率下方括号内的数据为该阶段的灌溉水量；株高增长率下方无括号的，表示该阶段未进行灌溉；同列不同小写字母表示处理间差异显著（Ｐ＜０．０５），同列不同大写字母表示处理间差异极显著（Ｐ＜０．０１），下同。

返青期灌溉可提高冬小麦返青—拔节期间株高增长率。

Ｔ１、Ｔ２、Ｔ６处理在灌溉后第３ｄ，１ｍ土体平均含水率增至田间持水率的８０．８％～８９．２％，而未在返青期灌溉的其他处理，此时１ｍ土体平均含水率仅为田间持水率的５８％左右。

从表２可以看出，与未进行返青期灌溉的处理相比，灌溉返青水的处理（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ６处理）在返青—拔节期间株高增长率均达到１５３％以上，而未灌溉返青水的处理（Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ７处理）在返青—拔节期间株高增长率均在１３０％以下。

拔节期灌溉对冬小麦株高增长也有积极作用。

灌溉拔节水的３个处理（Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５处理），在灌溉拔节水后第２ｄ，１ｍ土体平均含水率增至田间持水率的７８．４％～８８．８％，而未在拔节期灌溉的其他处理，此时１ｍ土体平均含水率仅为５４％左右。

灌溉拔节水的处理在拔节—抽穗期间株高增长率达到５０％以上。

由于灌浆期及后期株高基本固定，故仅分析了灌浆期前株高的变化情况。

２．２　播前和不同生育阶段灌溉对冬小麦叶面积指数（ＬＡＩ）的影响不同阶段灌溉对冬小麦ＬＡＩ的影响结果汇总于图１和表３。

图１　不同生育阶段各处理的叶面积指数表３　不同生育阶段各处理的ＬＡＩ增长率处理返青期ＬＡＩ增长率拔节期ＬＡＩ增长率灌浆期ＬＡＩ降低速度Ｔ１　４５０．５％（６０ｍｍ）４．４％２１．７％（６０ｍｍ）Ｔ２　３３９．６％（６０ｍｍ）１１．５％（６０ｍｍ）３５．４％Ｔ３　１７３．５％４．６％（６０ｍｍ）３７．１％Ｔ４　２８４．６％０．５％３５．４％Ｔ５　１１４．５％７．５％（９０ｍｍ）２７．０％Ｔ６　１５２．２％（９０ｍｍ）３．１％４９．５％Ｔ７　１６４．０％－３２．１％６．５％（９０ｍｍ）３ 由图１可知，冬小麦不同处理的叶面积指数变化趋势基本一致，即返青期前各处理的叶面积指数上升较慢，返青后叶面积指数增加变快，到抽穗期达到最大，随后开始减小，这与其他学者的研究结论一致［９－１０］。