節(jié)水灌溉對小麥產(chǎn)量及水肥利用效率的影響

楊永安，馬志琪，侯海鵬，杜佳林，葛均筑

（1.天津市優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)示范中心，天津 301508；2.天津農(nóng)學(xué)院 農(nóng)學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院，天津300384；3.天津市農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，天津 300061）

華北平原是我國小麥和玉米的主要產(chǎn)區(qū)，總產(chǎn)量占全國糧食總產(chǎn)的26.49%，其中小麥播種面積1 524.05 萬hm2，總產(chǎn)量9 105.36 萬t[1]。華北平原的部分地區(qū)由于地下水超采，形成了多處地下水位降落漏斗[2]。研究表明，小麥生育期內(nèi)化肥配施有機(jī)肥可顯著提高產(chǎn)量[3-4]。李翠平等[5]研究表明，春季灌水量減少，強(qiáng)筋小麥干物質(zhì)積累量和籽粒產(chǎn)量均表現(xiàn)呈下降趨勢，但灌溉量減半可有效提高強(qiáng)筋小麥花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量，維持較高的產(chǎn)量和水分利用效率，實現(xiàn)節(jié)水穩(wěn)產(chǎn)。趙燕昊等[6]研究了小麥?zhǔn)芨珊得{迫的主要生態(tài)特征變化以及應(yīng)對干旱脅迫的措施，干旱逆境發(fā)生小麥根系會最先感知[7]，減小蒸騰，葉片葉面積縮小，光合減弱，脅迫嚴(yán)重時會導(dǎo)致小麥幼苗死亡[8]。逯玉蘭等[9]利用APSIM 模型研究了干旱地區(qū)小麥減產(chǎn)機(jī)制及產(chǎn)量與光溫水資源生產(chǎn)效率的相關(guān)性。但節(jié)水灌溉對小麥產(chǎn)量和水肥利用效率的研究目前較少見。本文旨在通過研究冬小麥返青后無灌溉、灌溉1 水、灌溉2 水和3 水，肥料1 次施用和2次分施對小麥產(chǎn)量和水肥利用的影響，為華北平原北部節(jié)水灌溉下冬小麥穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

冬小麥品種為濟(jì)麥22。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2019年10月5日—2020年6月18日在天津市優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)示范中心基地進(jìn)行。

試驗設(shè)9個處理，隨機(jī)區(qū)組，自然對比。（1）CK，返青后無澆不追肥；（2）T1，返青期澆1水，追施尿素450 kg·hm-2；（3）T2，拔節(jié)期澆1水，追施尿素450 kg·hm-2；（4）T3，返青期和拔節(jié)期澆2水，不追肥；（5）T4，返青期和拔節(jié)期澆2水，返青期追施尿素450 kg·hm-2；（6）T5，返青期和拔節(jié)期澆2水，各追施尿素225 kg·hm-2；（7）T6，返青期、拔節(jié)期和抽穗期澆3水，不追肥；（8）T7，返青期、拔節(jié)期和抽穗期澆3水，返青期追施尿素450 kg·hm-2；（9）T8，返青期、拔節(jié)期和抽穗期澆3水，返青期和拔節(jié)期各追施尿素225 kg·hm-2。各時期澆水量均為975 m3·hm-2。

全生育期降水量152.8 mm，底肥為600 kg·hm-2復(fù)合肥，N-P-K∶28-13-5；尿素N 含量46%。越冬期澆越冬水。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 產(chǎn)量 成熟期，每個處理選取3 點，每點6 m2，實收測產(chǎn)。用PM-8188 測定籽粒含水量，按照13%標(biāo)準(zhǔn)含水量計算產(chǎn)量。

1.3.2 產(chǎn)量構(gòu)成因素與農(nóng)藝性狀 測產(chǎn)樣點周邊數(shù)取1 m 雙行穗數(shù)。取20 株代表性樣株，測量株高和穗長，數(shù)取小穗數(shù)、穗粒數(shù)計算結(jié)實率，測定千粒重。

1.4 指標(biāo)計算

水分利用效率（WUE）=Y/ET。式中，Y為產(chǎn)量（kg·hm-2）；ET（m3）=降水量+澆水量。

氮肥偏生產(chǎn)力（PFP）=Y/F。式中，Y為產(chǎn)量（kg·hm-2）；F為純氮投入量（kg·hm-2）。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并做圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 春后澆水施肥對小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表1 可以看出，與CK 比較，T5（2 水2 肥）增產(chǎn)率最高，較其他處理增產(chǎn)率高出2.0%～33.1%。在澆1 水模式下，即T2（拔節(jié)水）的產(chǎn)量及增產(chǎn)率較T1（返青水）都高，分別高1 037.12 kg·hm-2和20.2%，且T2 的穗數(shù)及穗粒數(shù)均較T1 高，說明在澆1 水模式下，返青期澆水比拔節(jié)期澆水對產(chǎn)量影響效果更大。在澆2水的模式下，T5 在返青期和拔節(jié)期各澆1 水和225 kg·hm-2尿素，產(chǎn)量較T3（不施肥）和T4（返青期追尿素450 kg·hm-2）高351.59 ～967.71 kg·hm-2，但千粒重較T3 低3.94 g。說明濟(jì)麥22 返青后對氮素利用率不高。在澆3 水的模式下，產(chǎn)量越高的處理，千粒重越低，說明過多的氮肥會使小麥千粒重降低。

表1 不同處理對冬小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

2.2 春后灌溉追肥對小麥干物質(zhì)積累的影響

由圖1 可以看出，單株干物質(zhì)積累T2 處理最高，CK 次之，其余處理均低于CK。說明除T2 外，其他處理會降低小麥干物質(zhì)積累量。不同灌水次數(shù)下，不同時期追肥其干物質(zhì)積累也存在差異。T2 處理比T1 單株干物質(zhì)積累量顯著增高，均高于T3、T4、T5 處理。T4 較T5 高0.87，說明拔節(jié)期追施225 kg·hm-2尿素對小麥干物質(zhì)積累的促進(jìn)作用不明顯；澆3 水模式下，T8 明顯高于T6 和T7，說明在足水灌溉條件下，拔節(jié)期追肥要比不追肥效果更好。

圖1 不同處理對冬小麥干物質(zhì)積累的影響

2.3 春后灌溉追肥對小麥農(nóng)藝性狀的影響

從表2 可以看出，T2 的株高、穗長較其他處理都高，CK 的粒重和結(jié)實率最高。其中CK的株高最低，說明春后不澆水不施肥顯著影響小麥株高。T1 和T2 比較，可以看出拔節(jié)期澆1 水較返青期澆1 水對小麥農(nóng)藝性狀的影響更好；T1、T4、T7 之間相比，相同底肥和追肥條件下，澆水次數(shù)越多，小麥各農(nóng)藝性狀表現(xiàn)越差。

表2 不同處理對冬小麥農(nóng)藝性狀的影響

2.4 春后灌溉追肥對小麥水肥利用效率的影響

由表3 可知，T1 和T2 比CK 的水分利用效率高，分別高3.3%和17.9%；氮肥偏生產(chǎn)力均較CK 高，其中T3 的氮肥生產(chǎn)力最高，說明返青期和拔節(jié)期澆1 水可促進(jìn)小麥對氮肥的吸收。抽穗期澆水或春后追肥過多，可造成氮肥偏生產(chǎn)力下降。對比T1 和T2 發(fā)現(xiàn)，T2 拔節(jié)期澆水施肥的效果較T1 返青期澆水施肥的水肥利用效率更高，分別提高0.3 和2.8。從T4 和T5 以及T7和T8 可以看出，不論是澆2 水還是澆3 水，返青和拔節(jié)期分次追施尿素450 kg·hm-2，氮肥偏生產(chǎn)力比返青期一次性追肥效果好。對比T4 和T7 以及T5 和T8 則發(fā)現(xiàn)，抽雄期灌溉1 水會提高小麥氮肥偏生產(chǎn)力，澆2 ～3 水會導(dǎo)致水分利用效率降低。

表3 不同處理對冬小麥水分利用效率及氮肥偏生產(chǎn)力的影響

3 結(jié) 論

隨著華北平原農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，地下水供水量一直占有較大的比重[10]，但地下水超采在一定程度上限制華北平原冬小麥的可持續(xù)發(fā)展，通過節(jié)水灌溉可緩解華北平原農(nóng)業(yè)耗水壓力。本試驗表明，拔節(jié)期灌溉增產(chǎn)效果優(yōu)于返青期，增產(chǎn)56.3%；返青期灌溉再追施氮肥會降低小麥千粒重，從而造成減產(chǎn)。灌溉2 ～3 水會降低小麥干物質(zhì)積累，降低冬小麥株高、穗長和結(jié)實率；抽穗期澆1 水導(dǎo)致水分利用效率下降，但提高氮肥偏生產(chǎn)力。綜上所述，在華北平原冬小麥生產(chǎn)中返青后以澆1 ～2 水，氮肥分次施用為宜。