不同水分處理對(duì)煙農(nóng)0428產(chǎn)量及水分利用效率的影響

李林志+嚴(yán)美玲+孫曉輝+孫妮娜+于經(jīng)川+姜鴻明

摘 要：

在大田條件下研究了不同水分處理對(duì)煙農(nóng)0428產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素以及水分利用效率的影響。結(jié)果表明：隨著干旱程度的加劇，小麥生物產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)系數(shù)降低;當(dāng)土壤相對(duì)含水量低于60%時(shí)，煙農(nóng)0428的生物產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量大幅度降低，說明土壤相對(duì)含水量60%是其獲得較高籽粒產(chǎn)量的水分臨界點(diǎn);播種至拔節(jié)期，60%的土壤相對(duì)含水量是保證公頃穗數(shù)在600萬以上的水分臨界值，拔節(jié)至灌漿期它又是保證千粒重在40 g以上的水分臨界值;處理6（非需水關(guān)鍵期和需水關(guān)鍵期的土壤相對(duì)水分含量下限是60%）經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為9 200.4 kg/hm2，水分利用效率高達(dá)24.81 kg/（hm2·mm），說明一定范圍內(nèi)，水分利用效率隨土壤水分含量的增加而增加，超過一定范圍后，水分利用效率呈明顯的下降趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：小麥;煙農(nóng)0428;水分利用效率;經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S572.01 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A ?文章編號(hào)：1001-4942（2015）06-0022-04

Effects of Different Water Treatments on Yield

and Water Use Efficiency of Yannong 0428

Li Linzhi， Yan Meiling， Sun Xiaohui， Sun Nina，Yu Jingchuan， Jiang Hongming*

（Yantai Academy of Agricultural Sciences， Yantai 265500， China）

Abstract The effects of different water treatments on the yield， yield components and water use efficiency of Yannong 0428 were studied in field. The results showed that the biological yield， economic yield and economic coefficient of wheat decreased with the drought degree increasing. The biological yield and economic yield of Yannong 0428 decreased markedly when the soil water content below 60%， which showed 60% was the critical water content point. The relative soil water content of 60% was the critical value fitted to keep more than 6 million spikes per hectare from sowing to jointing and kept 1 000-grain weight over 40 g from jointing to grain filling. The economic yield and water use efficiency of treatment 6 were 9 200.4 kg/hm2 and 24.81 kg/（hm2·mm） respectively， which indicated that the water use efficiency（WUE）increased with the soil water content increasing in a certain range，and the WUE declined when the relative soil water content was out of the range.

Key words Wheat; Yannong 0428; Water use efficiency; Economic yield

我國(guó)水資源緊缺，人均占有水資源2 627 m3，每公頃平均占有20 670 m3，分別為世界平均水平的1/5和2/3。我國(guó)約2/3的耕地分布在干旱半干旱地區(qū)[1，2]，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)有4 666.7×104 hm2農(nóng)田受到干旱的脅迫[2]，北方旱災(zāi)面積每年都有（1 333.3～2 666.7）×104 hm2。水資源緊缺，已經(jīng)成為限制農(nóng)作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效的重要因素。因而，研究冬小麥的灌溉節(jié)水方案、發(fā)展可持續(xù)節(jié)水型農(nóng)業(yè)迫在眉睫。

前人研究認(rèn)為，水分是影響小麥產(chǎn)量品質(zhì)的重要因素，對(duì)產(chǎn)量在一定范圍內(nèi)有明顯正效應(yīng)。水分對(duì)春小麥產(chǎn)量效應(yīng)為報(bào)酬遞減函數(shù)，表示水分增產(chǎn)效應(yīng)隨灌水量的增加而減弱。氮、磷、水三因素對(duì)產(chǎn)量的影響順序?yàn)樗?磷>氮[3]。土壤水分不但影響光合同化物的積累，同時(shí)影響光合物質(zhì)的分配與再分配。土壤水分與冠層葉面積、光合速率的變化發(fā)展關(guān)系密切。開花后的干物質(zhì)積累量、耗水量與產(chǎn)量密切相關(guān);開花后積累的干物質(zhì)越少，物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)越大。研究認(rèn)為，冬小麥穗數(shù)隨著灌溉水量的增加而增加，灌水時(shí)期與穗粒數(shù)的多少關(guān)系較密切，拔節(jié)水對(duì)提高穗粒數(shù)的作用最大[4～6]。研究認(rèn)為，一定范圍內(nèi)，增加灌水量可以提高水分利用效率，超過一定范圍后，隨灌水次數(shù)和耗水量的增加，水分利用效率呈明顯的下降趨勢(shì)[7～9]。本試驗(yàn)以高產(chǎn)抗旱冬小麥新品種煙農(nóng)0428為材料，探索不同灌水方案對(duì)其產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素及水分利用效率的影響，旨在為小麥的高產(chǎn)高效節(jié)水生產(chǎn)技術(shù)提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2011-2012年度在煙臺(tái)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行，供試材料為高產(chǎn)抗旱小麥新品種煙農(nóng)0428。試驗(yàn)小區(qū)面積為8.4 m2。每個(gè)小區(qū)種植6行，行距20 cm，10月11日播種。試驗(yàn)將全生育期劃分為需水關(guān)鍵期（拔節(jié)～灌漿前期）和非關(guān)鍵期（播種～拔節(jié)期和灌漿后期）兩部分，每部分設(shè)置兩個(gè)水分控制下限處理，另設(shè)全生育期各階段供水不足、供水中等和供水充足處理各1個(gè)，總處理數(shù)為2×2+3=7個(gè)，詳見表1。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)與布置試驗(yàn)處理，重復(fù)3次。表1中數(shù)據(jù)均為灌水控制下限，即當(dāng)某一深度土層（計(jì)劃濕潤(rùn)層）的平均含水量接近或低于這一數(shù)值后，則灌水至田間持水量，或是灌水至某一確定的數(shù)量;計(jì)劃濕潤(rùn)層深度：一般按拔節(jié)前60 cm、拔節(jié)后80 cm確定;灌水定額：當(dāng)計(jì)劃濕潤(rùn)層的平均土壤含水量接近或低于設(shè)定的下限數(shù)值時(shí)，則實(shí)施補(bǔ)水;為簡(jiǎn)化操作，統(tǒng)一規(guī)定灌水定額為：生育前期600 m3/hm2，生育后期900 m3/hm2。endprint

表1 小麥水分處理設(shè)計(jì)方案（%）

處理

編號(hào) 處理內(nèi)容

非需水關(guān)鍵期灌水下限控制標(biāo)準(zhǔn)

（占田間持水量的百分比）需水關(guān)鍵期灌水下限控制標(biāo)準(zhǔn)

（占田間持水量的百分比）

15555

25565

36565

46575

55050

66060

77070

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

土壤含水量測(cè)定：在小麥各生育時(shí)期每隔10 d用土壤水分測(cè)定儀測(cè)定。產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素：于小麥?zhǔn)斋@前一天取樣調(diào)查1 m2樣區(qū)小麥穗數(shù)，計(jì)算公頃穗數(shù)，調(diào)查穗粒數(shù)，自然曬干后測(cè)千粒重、計(jì)算經(jīng)濟(jì)系數(shù)，測(cè)產(chǎn)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)分析使用軟件DPS 7.05進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水分處理對(duì)小麥產(chǎn)量的影響

從表2中可以看出，不同水分處理對(duì)小麥生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量影響較大，兩者表現(xiàn)的規(guī)律性基本一致。生物產(chǎn)量由高到低的處理分別是：處理4>處理7>處理3>處理6> 處理2>處理1>處理5，說明隨著干旱程度的加劇，煙農(nóng)0428生物產(chǎn)量顯著降低。各生育階段供水不足、供水中等、供水充足的3個(gè)處理即處理5、處理6、處理7的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量分別是5 580.3、9 200.4、10 590.6 kg/hm2，供水中等和供水充足處理較供水不足處理產(chǎn)量大幅度提高，分別提高了64.9%和89.8%，表明煙農(nóng)0428是一個(gè)抗旱高產(chǎn)品種，適當(dāng)提高供水量可以顯著提高煙農(nóng)0428的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。

由表2還可以看出，處理4（非需水關(guān)鍵期水分下限65%，需水關(guān)鍵期水分下限75%）和處理7（非需水關(guān)鍵期和需水關(guān)鍵期水分下限均為70%）的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量分別為10 810.5 kg/hm2和10 590.6 kg/hm2，前者略高于后者，但差異不顯著，和其它處理比較差異極顯著，說明煙農(nóng)0428獲得10 500 kg/hm2經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的條件是非需水關(guān)鍵期土壤相對(duì)含水量的下限是65%，需水關(guān)鍵期的下限是70%。處理3（非需水關(guān)鍵期和需水關(guān)鍵期水分下限均為65%）和處理6（非需水關(guān)鍵期和需水關(guān)鍵期水分下限均為60%）的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量分別為9 470.4、9 200.4 kg/hm2，均高于9 000.0 kg/hm2，兩者在5%的水平上差異顯著，表明煙農(nóng)0428是個(gè)高產(chǎn)節(jié)水型小麥新品種，其獲得9 000.0 kg/hm2的籽粒產(chǎn)量的土壤水分條件是，在非需水關(guān)鍵期和需水關(guān)鍵期土壤相對(duì)含水量的下限均為60%。

表2 不同水分處理小麥的生物產(chǎn)量、

經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)系數(shù)

處理生物產(chǎn)量

（kg/hm2）經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量

（kg/hm2）經(jīng)濟(jì)系數(shù)

116300.95765.4eD0.35

218971.17310.4dC0.39

324151.29470.4bB0.39

427521.210810.5aA0.39

515400.85580.3eD0.36

624101.29200.4cB0.38

727241.310590.6aA0.39

2.2 不同水分處理對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成三因素的影響

由表3可以看出，不同水分處理對(duì)煙農(nóng)0428的千粒重影響較大，隨著土壤相對(duì)含水量的降低，其千粒重顯著降低。千粒重40 g以上的有處理4、處理7、處理3、處理6，處理4和處理7差異不顯著，處理4和處理3差異極顯著。處理4和處理3在非需水關(guān)鍵期的土壤相對(duì)含水量下限均為65%，在需水關(guān)鍵期的下限前者為75%，后者為65%，說明在小麥需水關(guān)鍵期土壤相對(duì)含水量對(duì)煙農(nóng)0428千粒重的影響較大。處理6和處理2的千粒重差異極顯著，前者高出后者8.33%，說明維持較高千粒重的土壤水分下限為60%。供水中等和供水充足處理較供水不足處理的千粒重分別提高了14.5%和19.6%，說明增加灌水量可以顯著提高煙農(nóng)0428的千粒重。

不同水分處理對(duì)公頃穗數(shù)（表3）的影響較大，隨著土壤含水量的降低，煙農(nóng)0428的公頃穗數(shù)降低。公頃穗數(shù)較高的為處理4、處理7、處理3、處理6，其它處理較低。處理4和處理7差異不顯著但與其它處理差異極顯著，說明充分灌水可以顯著提高該品種的公頃穗數(shù);處理6與處理2、處理1、處理5差異極顯著，說明中等水分處理即可以顯著提高其公頃穗數(shù)，土壤相對(duì)含水量60%是保持公頃穗數(shù)在600萬以上的水分臨界值。

不同水分處理對(duì)穗粒數(shù)（表3）影響較大，隨著土壤相對(duì)含水量的降低，穗粒數(shù)降低。穗粒數(shù)在40粒以上的為處理4、處理7、處理6、處理3，其它處理在40粒以下。供水充足和中等灌水處理較嚴(yán)重供水不足處理的穗粒數(shù)分別提高了23.8%和22.6%，說明增加灌水量可以顯著提高煙農(nóng)0428的穗粒數(shù)。當(dāng)土壤相對(duì)含水量低于60%時(shí)，其穗粒數(shù)顯著降低，說明保持較高穗粒數(shù)的土壤相對(duì)含水量的水分臨界值是60%。

表3 ? 不同水分處理的產(chǎn)量構(gòu)成三因素

處理千粒重（g）穗數(shù)（萬/hm2）穗粒數(shù)

136.4dDE541.5dD36.7eD

237.2dD562.5cC38.9dC

341.1bcBC618.0bB41.4cB

442.7aA657.0aA42.9aA

535.2eE526.5eE34.1fE

640.3cC616.5bB41.8bcB

742.1abAB649.5aA42.2abAB

2.3 不同水分處理對(duì)小麥水分利用效率的影響endprint

由表4可以看出，水分利用效率較高的為處理6、處理2、處理7，分別為24.81、19.94、18.82 kg/（hm2·mm），表明在土壤相對(duì)含水量較低時(shí)，水分利用效率隨著土壤相對(duì)含水量的提高而提高，超過一定的范圍，水分利用效率呈降低趨勢(shì)。

表4 不同水分處理的水分利用效率

處理耗水量

（mm）籽粒產(chǎn)量

（kg/hm2）水分利用效率

[kg/（hm2·mm）]

1367.55765.415.69

2366.67310.419.94

3548.59470.417.27

4577.410810.518.72

5309.45580.318.04

6370.89200.424.81

7562.810590.618.82

3 結(jié)論與討論

研究認(rèn)為，一定范圍內(nèi)增加灌水量可顯著提高小麥籽粒產(chǎn)量，但灌水增產(chǎn)效應(yīng)隨灌水量的增加而減弱[10]。小麥生育前期即拔節(jié)至灌漿前期為需水關(guān)鍵期，播種至拔節(jié)期和灌漿后期為非關(guān)鍵期。小麥生育期內(nèi)降水難以滿足其高產(chǎn)栽培對(duì)水分的要求，因此進(jìn)行補(bǔ)充灌水是必要的。前人研究認(rèn)為，在拔節(jié)至孕穗期間發(fā)生土壤干旱，公頃穗數(shù)和穗粒數(shù)顯著下降;在開花至灌漿期發(fā)生干旱，千粒重和穗粒數(shù)明顯降低，從而嚴(yán)重影響小麥產(chǎn)量[11]。研究認(rèn)為，小麥對(duì)干旱最敏感的時(shí)期為孕穗期和抽穗期，其次是拔節(jié)期和灌漿期，在這幾個(gè)時(shí)期土壤干旱應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充水分。孕穗期和抽穗期干旱使小穗數(shù)大幅度下降，孕穗期是穗形成的關(guān)鍵時(shí)期，水分不足導(dǎo)致大量小穗退化，從而降低小穗數(shù)，穗粒數(shù)大幅度下降。灌漿期是形成千粒重的關(guān)鍵時(shí)期，此時(shí)干旱脅迫影響灌漿速度，使千粒重大幅度下降，其下降幅度為26.47%～32.10%[12～15]。

當(dāng)小麥非需水關(guān)鍵期和需水關(guān)鍵期的土壤相對(duì)含水量低于60%時(shí)，籽粒產(chǎn)量由9 200.4 kg/hm2迅速降至7 310.4 kg/hm2，說明煙農(nóng)0428獲得9 000 kg/hm2以上產(chǎn)量的土壤相對(duì)水分含量臨界值是60%。各處理相比較，處理3、處理4、處理6、處理7的公頃穗數(shù)均在600萬以上，以上處理的非需水關(guān)鍵期的土壤水分下限是60%，說明煙農(nóng)0428獲得較高公頃穗數(shù)的條件是在拔節(jié)期之前土壤水分相對(duì)含量下限是60%。各處理相比較，處理3、處理4、處理6、處理7的千粒重均在40 g以上，決定千粒重的關(guān)鍵時(shí)期為灌漿期，以上處理在需水關(guān)鍵期即拔節(jié)至灌漿期的土壤水分相對(duì)含量下限是60%，說明煙農(nóng)0428獲得較高千粒重的條件是需水關(guān)鍵期土壤相對(duì)含水量下限為60%。公頃穗數(shù)和千粒重對(duì)不同水分處理的反應(yīng)和產(chǎn)量對(duì)水分的反應(yīng)基本一致。各處理相比較，處理7產(chǎn)量最高為10 590.6 kg/hm2，水分利用效率為18.82 kg/（hm2·mm）;處理6產(chǎn)量為9 200.4 kg/hm2，水分利用效率高達(dá)24.81 kg/（hm2·mm），說明一定范圍內(nèi)，水分利用效率隨土壤水分含量的增加而增加，超過一定范圍后，水分利用效率呈明顯的下降趨勢(shì)。

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