灌水量對冬小麥產(chǎn)量和水分利用效率的影響

石學(xué)萍 劉伊明 王九明 蘭印超 檀海斌

摘要 為準(zhǔn)確掌握限水條件下冬小麥高產(chǎn)高效的灌溉制度，分析比較了2019—2020年（枯水年）冬小麥不同灌溉量處理（127、172、217、262、315 mm）對土壤水分含量、作物產(chǎn)量構(gòu)成因素指標(biāo)及水分利用效率等指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，隨著灌溉量的增加，冬小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素千粒重、穗粒數(shù)、穗數(shù)變化趨勢較一致，均為先增加后減少。當(dāng)灌水量為127～217 mm時，隨著灌水量的增加，千粒重、穗粒數(shù)、穗數(shù)顯著增加;當(dāng)灌水量為217～315 mm時，隨著灌水量的增加，千粒重、穗粒數(shù)、穗數(shù)呈緩慢減少的趨勢，但差異不顯著。當(dāng)小麥生育期灌水量217 mm、春季關(guān)鍵期3次灌水、每次灌水60 mm時，冬小麥產(chǎn)量和水分利用效率達(dá)到最高，分別為8 396.72 kg/hm2和19.19 kg/（hm2·mm）。

關(guān)鍵詞 冬小麥;灌水量;產(chǎn)量;水分利用效率

中圖分類號 S-512.1+1? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A? 文章編號 0517-6611（2021）11-0051-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.11.013

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Effects of Irrigation Amount on the Yield and Water Use Efficiency of Winter Wheat

SHI Xue-ping， LIU Yi-ming， WANG Jiu-ming et al

（National Engineering Research Center for Semi-Arid Agriculture， Shijiazhuang， Hebei 050011）

Abstract To accurately find out high-yield and high-efficiency irrigation system under water-limited condition in winter wheat， we compared the effects of five different irrigation amounts （127， 172， 217， 262， 315 mm）in 2019-2020 year on soil moisture content， crop yield component factors and water use efficiency. Results showed that with the increase of irrigation amount， yield component factors of 1 000-grain weight，grains per spike and ear number all increased firstly and then decreased. When irrigation amount was 127-217 mm， the 1 000-grain weight，grains per spike and ear number enhanced significantly. When irrigation amount was 217-315 mm， the 1 000-grain weight，grains per spike and ear number decreased slowly， but there were no significant differences. Under the conditions of 217 mm irrigation amount? at growth period， 3 irrigation times at spring key period and 60 mm for each irrigation， the yield and water use efficiency of winter wheat reached the maximum values， which were 8 396.72 kg/hm2 and 19.19 kg/（hm2·mm）， respectively.

Key words Winter wheat;Irrigation amount;Yield;Water use efficiency

河北省屬于資源匱乏、地下水超采嚴(yán)重省份。地下水超采量和超采面積均為全國的1/3，是全國最大的地下水漏斗區(qū)。水資源總量從1980年的236億m3下降到2018年的157億m3[1]。河北省是小麥主產(chǎn)省份之一，小麥種植面積占河北省的40%以上[2]。但由于自然降雨分布不均，高耗水作物小麥生產(chǎn)主要依靠地下水灌溉。水資源缺乏是限制該區(qū)域小麥生產(chǎn)的重要因素。科研工作者在如何合理利用有限的農(nóng)業(yè)水資源來實現(xiàn)小麥生產(chǎn)節(jié)水、穩(wěn)產(chǎn)，提高小麥水分利用效率和灌溉水利用效率方面上做了大量的研究[3-7]。鑒于此，通過土壤水分和作物生長發(fā)育狀況的原位觀測，筆者分析比較了小麥在不同限水量下的產(chǎn)量構(gòu)成因素、作物產(chǎn)量及水分利用效率等指標(biāo)，揭示不同限水量對小麥產(chǎn)量、水分利用效率的影響規(guī)律，旨在為河北省制定冬小麥節(jié)水高產(chǎn)的灌

溉制度提供試驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在河北省石家莊市國家半干旱農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心鹿泉綜合試驗基地進(jìn)行。試驗田土壤類型為砂壤土。播種前試驗田0～20 cm土層土壤含有機(jī)質(zhì)104 g/kg，堿解氮76.48 mg/kg，速效磷8.67 mg/kg，速效鉀10550 mg/kg。

1.2 試驗材料

試驗采用小麥品種為邢麥13號，適宜在冀中南高水肥地塊種植。

1.3 試驗設(shè)計

地面全塑軟帶快接噴灌系統(tǒng)，該系統(tǒng)工作壓力在0.2～0.3 MPa，噴射距離8 m，適用于各種地塊形式，而且操作簡單方便、便于拆卸，噴帶之間的間距大，不影響耕作。通過地面全塑軟帶快接噴灌進(jìn)行試驗，漫灌為對照。試驗共設(shè)5個處理，具體試驗方案見表1。

1.4 測定項目與方法

1.4.1

土壤含水量的測定。沿全塑軟帶在噴頭正下方布設(shè)采樣點，各測點距離2 m。用土鉆取 0～200 cm土層的土，每20 cm 為1層，樣品取后立即裝入鋁盒，110 ℃烘干至恒重，計算土壤含水量。計算公式為SWC=（M1-M2）/M2×100%。

1.4.2 農(nóng)田耗水量的計算。采用測定土壤含水量來計算作物耗水量的方法，耗水量的計算公式為ET1-2=10ΣγiHi（θi1-θi2）+M+P0+K，（i=1，2，……，n）。式中，ET1-2為階段耗水量;i為土層編號;n為總土層數(shù);γi為第i層土壤干容重;Hi為第i層土壤厚度;θi1和θi2分別為第i層土壤時段初和時段末的含水量，以占干土重的百分?jǐn)?shù)計;M為該時段內(nèi)的灌水量;P0為該有效降水量;K為該時段內(nèi)的地下水補給量，由于試驗地區(qū)地下水埋深大于15 m，因此計算中K值可以不計。

1.4.3 水分利用率的計算。水分利用率的計算公式為WUE=Y/ETα。式中，WUE 為水分利用率，Y為籽粒產(chǎn)量，ETα為小麥生育期間耗水量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行方差分析和顯著性測驗;采用LSD法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對冬小麥及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表2可知，隨著灌水量的增加，千粒重呈先增加再減少的趨勢，各處理千粒重由大到小的順序依次為T3處理>T4處理>CK>T2處理>T1處理。其中，T3、T4處理的千粒重比對照漫灌處理分別提高3.19%、0.92%。方差分析顯示，當(dāng)灌水量在127～217 mm時，千粒重隨著灌水量的增加有顯著差異;當(dāng)灌水量在217～315 mm時，千粒重隨灌水量增加而減少，但無顯著差異。

穗數(shù)整體上隨著灌水量的增加而增加，各處理穗數(shù)由高到低依次為CK>T4處理>T3處理>T2處理>T1處理。其中，對照漫灌處理穗數(shù)最高。穗數(shù)是由生育前期的分蘗數(shù)目及后期水肥、密度等原因決定，在冬小麥生育期保證一定灌水量增加有利于小麥分蘗的增加[8]。隨著灌水量的增加，T1、T2、T3處理的穗數(shù)變化顯著;但隨著灌水量的繼續(xù)增加，T3、T4、CK處理的穗數(shù)雖然增加但差異不顯著。

穗粒數(shù)隨著灌水量的增加呈先增加后減少的趨勢，各處理穗粒數(shù)由高到低依次為T3處理>T4處理>CK>T2處理>T1處理。其中，T3處理的穗粒數(shù)高于漫灌處理6.59%，兩者差異不顯著。與T1處理相比，T3處理的每穗粒數(shù)增加3962%，兩者差異顯著，說明隨著灌水量的增加，冬小麥穗粒數(shù)先增加，至平緩后又呈降低的趨勢。

2.2 不同處理對冬小麥水分利用效率的影響

由表3可知，冬小麥整個生育期各處理耗水總量從大到小依次為CK>T4處理>T3處理>T2處理>T1處理。其中，T3處理總耗水量達(dá)到437.45 mm，比對照漫灌處理低73.70 mm;T1、T2、T4處理總耗水量分別為379.64、404.92、474.33 mm，比對照分別低131.51、106.23、36.82 mm。這說明隨著灌溉量的增加，土壤淺層含水量較高，促進(jìn)小麥根系生長，作物整個生育期總消耗水增加。

從表3可以看出，隨著灌水量的增加，T1、T2、T3處理的產(chǎn)量依次提高，其中T3處理產(chǎn)量達(dá)到最高。T1、T2、T3處理的冬小麥產(chǎn)量分別為5 641.54、7 433.54、8 396.72 kg/hm2。之后隨著灌水量的增加，T3處理、T4處理和CK冬小麥產(chǎn)量反而減少。方差分析顯示，T3處理的產(chǎn)量顯著高于CK，這與張喜英等[9]的研究結(jié)果一致，他們指出在一定范圍內(nèi)增加冬小麥的灌水量具有增產(chǎn)作用，但灌水量過多會導(dǎo)致籽粒產(chǎn)量顯著降低。

各處理的水分利用效率從大到小依次為T3處理>T2處理>T4處理>CK>T1處理，因此4種節(jié)水處理水分利用效率均高于對照漫灌處理。其中，T3處理水分利用效率最高，高于對照28.88%，T2、T4處理分別高于對照20.01%、15.51%。

3 結(jié)論與討論

該研究在河北省山前平原進(jìn)行，該地區(qū)冬小麥全生育期耗水量為450 mm左右[10-11]，冬小麥生育期降水量為 60～150 mm[12]，不能滿足生長發(fā)育需求，大水漫灌不僅造成水資源浪費，而且降低產(chǎn)量和水分利用效率。調(diào)控冬小麥生育關(guān)

鍵期灌水量并不斷促進(jìn)或抑制小麥的生長發(fā)育，是降低小麥生育期耗水和提高水分利用效率的有效方法。冬小麥生育期間（2019年10月—2020月6月）降雨87.58 mm，為枯水年[13]。隨著灌溉量增加，冬小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素千粒重、穗粒數(shù)、穗數(shù)變化影響趨勢較一致，均先增加后減少。當(dāng)灌水量為127～217 mm時，隨著灌水量的增加，千粒重、穗粒數(shù)、穗數(shù)增加且差異顯著，但灌水量為217～315 mm時，隨著灌水量的增加，千粒重、穗粒數(shù)、穗數(shù)緩慢減少，但差異不顯著。從產(chǎn)量和水分利用效率來看，整個生育期灌水量在217 mm時，產(chǎn)量最高，達(dá)到8 396.72 kg/hm2;水分利用效率也達(dá)到最高，為1919 kg/（hm2·mm），相比其他處理實現(xiàn)了冬小麥的高產(chǎn)和高效生產(chǎn)。因此，該試驗結(jié)果主要反映了該地區(qū)干旱年份小麥產(chǎn)量、水分利用效率隨灌水量的變化規(guī)律。水分作為小麥高產(chǎn)的基本保證之一，大量的水分進(jìn)入田間如不能被小麥充分吸收利用，反而會增大水分蒸發(fā)，從而降低灌溉水分的利用效率。

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