劉青林，張恩和＊，王琦，王田濤，劉朝巍，尹輝，俞華林

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，甘肅 蘭州730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州730070；3.中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所 凍土工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 青藏高原冰凍圈觀測(cè)試驗(yàn)研究站，甘肅 蘭州730000）

石羊河流域是甘肅省河西走廊三大內(nèi)陸河流域之一，位于甘肅省河西走廊地區(qū)東部，祁連山北麓，與巴丹吉林沙漠和騰格里沙漠相鄰，屬于干旱區(qū)，光熱條件好，晝夜溫差大，綠洲和荒漠對(duì)峙、并存而組成復(fù)合體，綠洲面積雖僅占干旱區(qū)土地面積的4%～5%，卻集中了該地區(qū)90%以上的人口與95%以上的社會(huì)財(cái)富［1］。農(nóng)業(yè)是石羊河綠洲的主要產(chǎn)業(yè)支柱，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要依賴于地下水和地表水灌溉，農(nóng)業(yè)用水量占水資源利用總量的70%～90%［2］。然而，不合理灌溉、施肥和氣候變化等因素引發(fā)綠洲萎縮、土地沙漠化、水資源供需矛盾、地下水位下降和水質(zhì)惡化等一系列社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題［1，2］。

甘肅省石羊河流域武威灌區(qū)常年平均降水量164mm，主要集中在夏季，春小麥生育期（3－7月）降水量不能滿足生長(zhǎng)發(fā)育需求，并且開(kāi)花后易受干旱、干熱風(fēng)等不利因素的影響。該研究區(qū)春小麥（Triticum aestivum）生育期灌水4～5次，灌溉量達(dá)到327～350mm［3］。灌水次數(shù)多和灌水量大影響作物對(duì)土壤水分的吸收利用，導(dǎo)致大量水分移至根系層下，植物無(wú)法吸收利用，造成水資源浪費(fèi)和地下水質(zhì)惡化［4］。在不引起作物減產(chǎn)和硝態(tài)氮淋溶的條件下，減少灌水量和提高灌溉水利用效益已成為石羊河流域農(nóng)業(yè)發(fā)展最急迫的任務(wù)。

留茬免耕保護(hù)性耕作技術(shù)是以免耕播種機(jī)為主要作業(yè)機(jī)具，通過(guò)對(duì)農(nóng)田實(shí)行免耕技術(shù)，用立茬覆蓋地表，不進(jìn)行冬灌，翌年不進(jìn)行土地耕翻，直接使用免耕播種機(jī)一次性完成開(kāi)溝、施肥、播種、覆土、鎮(zhèn)壓的一種新型的播種技術(shù)。大量研究證明，留茬免耕保護(hù)性耕作技術(shù)能減少土壤風(fēng)蝕，減少地面水分蒸發(fā)，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，提高水分利用效率，改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤肥力，提高作物產(chǎn)量，是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重要措施［5－7］。馮福學(xué)等［8］研究結(jié)果表明，秸桿立茬處理播種期的0～150cm土壤貯水量比傳統(tǒng)耕作增加1～35mm，收獲期增加5～39 mm，冬小麥產(chǎn)量增加4%～17%，水分利用效率提高8%～18%。

我國(guó)多數(shù)研究者在留茬免耕條件下，研究耕作方式、灌水量、灌水時(shí)期等因素對(duì)小麥產(chǎn)量和水分利用效率的影響，有關(guān)不同灌溉與施氮對(duì)土壤水分狀況、作物耗水強(qiáng)度、產(chǎn)量和水分利用效率影響的綜合研究相對(duì)較少，尤其在石羊河流域綠洲灌區(qū)。為此，在甘肅省武威市涼州區(qū)設(shè)立留茬免耕保護(hù)性耕作條件下的大田試驗(yàn)，研究不同灌溉和施氮對(duì)春小麥土壤水分含量、植株耗水量、籽粒產(chǎn)量和水分利用效率的影響，為進(jìn)一步完善留茬免耕技術(shù)和水肥管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2009年3－7月在甘肅省武威市涼州區(qū)甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)武威試驗(yàn)站（101°49′E，36°29′N）進(jìn)行，該區(qū)位于甘肅河西走廊東端，屬于溫帶大陸性干旱氣候，多年平均降水量為164mm，主要集中在7－9月，依賴石羊河和地下水灌溉，常年平均地下水位25～30m，地下水補(bǔ)給到作物根系層的補(bǔ)給量忽略不計(jì)。供試土壤為灰鈣質(zhì)輕砂壤土，0～40cm土層土壤全氮0.94～1.16g／kg，全磷0.47～0.48g／kg，全鉀7.70～9.27g／kg，速效磷38.54～43.90mg／kg，速效鉀125.80～145.23mg／kg，有機(jī)質(zhì)含量120.49～135.86g／kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與管理

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，3個(gè)主區(qū)灌溉量水平分別為常規(guī)灌溉（I1.0）、節(jié)水20% 灌溉（I0.8）和節(jié)水40% 灌溉（I0.6），不包括生育期降水量，4個(gè)副區(qū)施 N 水平分別為 N0、N140、N221和 N300（折合純氮0，140，221和300 kg／hm2），I1.0為灌溉水平對(duì)照，N0為施氮水平對(duì)照，灌溉主區(qū)隨機(jī)排列，每個(gè)主區(qū)隨機(jī)布置4個(gè)施氮水平。為了消除小區(qū)之間水分與N素側(cè)向移動(dòng)，主區(qū)之間設(shè)置1.25m人行道，副區(qū)之間設(shè)置1m走道。2009年春小麥全生育期3個(gè)灌溉量分別為327，261和196mm。灌溉水源為附近井水，采用壓管將井水灌入田間，用水表進(jìn)行計(jì)量，地下水氮含量忽略不計(jì)。氣象資料由距試驗(yàn)地50m的自動(dòng)氣象站提供，2009年春小麥生育期降水量為31.7 mm。灌水量及灌水時(shí)間和施氮量及施氮時(shí)間見(jiàn)表1。

1.3 種植管理

2008年春小麥機(jī)械收獲后，留茬高度為25～30cm，不進(jìn)行冬灌，2009年土地不進(jìn)行翻耕，直接播種小麥。為了保證各處理出苗的均勻性，播種前6d（2009年3月18日）各小區(qū)進(jìn)行等量灌溉，灌水量為60mm。春小麥播種時(shí)間為2009年3月24日，品種為永良4號(hào)，播種量為337.5kg／hm2，行距15cm，種子與基肥采用條播方式施入，為了保證播種的均勻性，稱取每行播種量，按行播種，施入土壤深度為5cm，基肥純P（過(guò)磷酸鈣，含P2O516%）和純K（硫酸鉀，含K2O為30%）用量分別為41和39kg／hm2。5月10日和6月10日手工除草2次，7月15日收獲。

表1 灌水量及灌水時(shí)間和施氮量及施氮時(shí)間Table 1 Rate and date of nitrogen and irrigation supply

1.4 樣品采集及測(cè)定

春小麥?zhǔn)斋@期，每一小區(qū)去除0.5m邊行，進(jìn)行人工脫粒，測(cè)定春小麥籽粒產(chǎn)量。土壤0～120cm含水量采用烘干法測(cè)定，測(cè)定日期為播種前1d、收獲后1d、灌水前24h和灌溉后24h，按20cm分層。土壤貯水量、耗水量、耗水強(qiáng)度和水分利用效率計(jì)算方法如下［9］：

式中，WU為春小麥生育期耗水量 （mm），P為生育期降水量（mm），I為生育期內(nèi)灌溉量 （mm），ΔW為土壤供水量（mm），即播種前與收獲后兩時(shí)段0～120cm土壤貯水量的差值。

1.5 數(shù)據(jù)分析

利用完全隨機(jī)模型分析灌溉與施氮對(duì)春小麥土壤含水量、貯水量及耗水強(qiáng)度的影響，采用SPSS 15.0與Excel軟件進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn)；方差分析多重比較用Duncan法（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌溉和施氮對(duì)土壤含水量的影響

在同一施氮水平下，將灌水前24h和收獲后24h測(cè)定不同灌溉處理的土壤水分含量求平均值（共計(jì)4次），得到灌溉I0.6、I0.8和I1.0的平均土壤含水量分布圖1（灌溉之間－灌水前）；在同一灌溉水平下，將灌水前24h和收獲后24h測(cè)定不同施氮處理的土壤水分含量求平均值，得到施氮N0、N140、N221和N300的平均土壤含水量分布圖1（施氮之間－灌水前）。同理，得到灌水后24h和播種前24h測(cè)定的不同灌溉處理平均土壤含水量的分布圖1（灌溉之間－灌水后）和不同施氮處理平均土壤含水量的分布圖1（施氮之間－灌水后）。

圖1 灌溉和施氮對(duì)土壤剖面平均土壤含水量的影響Fig.1 Effect of irrigation and nitrogen supply levels on averaged soil water content in soil profiles

在0～80cm土層深度，灌溉前3個(gè)灌溉處理之間土壤水分含量變化不明顯（圖1）；在80～120cm土層深度，常規(guī)灌溉的土壤水分含量明顯高于節(jié)水20%灌溉，節(jié)水20%灌溉的土壤水分含量明顯高于節(jié)水40%灌溉。灌水前24h不同施氮處理之間的土壤水分含量變化不明顯。灌溉前24h和收獲后24h土壤含水量反映灌溉水經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期滲漏、植物蒸騰和土壤蒸發(fā)后土壤水分狀況，結(jié)果顯示灌溉對(duì)深層（80～120cm）土壤水分有明顯增加作用。植物蒸騰和土壤蒸發(fā)量較大，使不同灌溉之間淺層土壤（0～80cm）含水量相差不明顯。施氮影響作物生長(zhǎng)和對(duì)土壤水分吸收，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)測(cè)定，施氮對(duì)灌溉前24h，0～120cm土壤水分影響不明顯。灌水后24h和播種前24h結(jié)果顯示，在0～80cm土層深度，常規(guī)灌溉的土壤水分含量明顯高于節(jié)水20%灌溉，節(jié)水20%灌溉的土壤水分含量明顯高于節(jié)水40%灌溉；在80～120cm土層深度，3個(gè)灌溉處理之間土壤水分含量變化不明顯。在0～120cm土層深度，4個(gè)施氮處理之間土壤水分含量變化不明顯。灌水后24h內(nèi)植物蒸騰量和土壤蒸發(fā)量相對(duì)較低，灌水后土壤水分含量反映灌溉水經(jīng)過(guò)短期滲漏后土壤水分狀況，較大灌溉使田間含有較大土壤水分。試驗(yàn)田地處干旱區(qū)，光照充足，大量土壤水分隨地面蒸發(fā)和植物蒸騰而消耗，使灌溉前24h不同灌溉處理淺層土壤含水量相差不明顯，土壤含水量只有在深層土壤有差異。劉浩等［10］研究指出，植物植株間蒸發(fā)主要受淺層土壤水分控制，灌水后蒸發(fā)強(qiáng)度隨灌水量變化較為明顯，隨著土壤淺層含水量的減少，蒸發(fā)速度降低。試驗(yàn)開(kāi)始測(cè)定結(jié)果［11］顯示，80～120cm土層土壤容重（1.69g／cm3）較大，結(jié)構(gòu)致密，土壤顆粒之間的空隙較小，水分運(yùn)動(dòng)阻力較大，形成一個(gè)隔水層，淺層（0～80cm）土壤水分隨灌溉量增加而增加。

2.2 灌溉和施氮對(duì)土壤貯水量的影響

土壤貯水量是土壤水分收支平衡狀況的綜合反映，水分收入大于支出，土壤貯水量增加，反之則降低。灌水量顯著影響小麥生育期內(nèi)土壤貯水量，總體趨勢(shì)為土壤貯水量隨灌溉量增加而增加（表2）。同時(shí)，土壤貯水量隨著小麥生育進(jìn)程推進(jìn)呈逐漸降低的趨勢(shì)，小麥成熟期土壤貯水量達(dá)到最低。

表2 灌溉與施氮對(duì)小麥不同生育期土壤貯水量的影響Table 2 Effect of irrigation and nitrogen supply levels on soil water storage at different growth stages mm

從3月24日（播種期）到5月2日（拔節(jié)期），沒(méi)有進(jìn)行灌水，水分主要由土壤底墑水提供，植株生長(zhǎng)較慢，對(duì)氮素和水分的吸收較少，各灌溉處理之間和各施氮處理之間的土壤貯水量差異不顯著。

抽穗期（5月25日）和灌漿期（6月14日），植株生長(zhǎng)旺盛，水肥需求量較大，同時(shí)氣溫較高，蒸散量較強(qiáng)，水肥供應(yīng)量顯著影響土壤貯水量，從而影響植株生長(zhǎng)。就平均施氮水平而言，土壤貯水量隨灌溉量增加而顯著增加。在同一灌溉水平下，不施氮處理的土壤貯水量顯著高于施氮處理。說(shuō)明適當(dāng)增施氮肥促進(jìn)抽穗期和灌漿期植株對(duì)土壤水分的吸收，從而使施氮處理土壤貯水量顯著低于不施氮處理。

成熟期（7月15日），平均施氮水平下，常規(guī)灌溉處理的土壤貯水量顯著高于節(jié)水40%灌溉和節(jié)水20%灌溉，節(jié)水40%灌溉與節(jié)水20%灌溉之間差異不顯著。同一灌溉水平下，不同施氮處理之間土壤貯水量差異不顯著；灌水和施肥對(duì)成熟期土壤貯水量影響小于抽穗期和灌漿期，成熟期過(guò)多水肥投入造成資源浪費(fèi)，引發(fā)生態(tài)問(wèn)題。

2.3 灌溉和施氮對(duì)小麥耗水強(qiáng)度的影響

在播種－拔節(jié)期，地溫較低和植株弱小，春小麥耗水強(qiáng)度最低，平均值為0.84mm／d，灌溉處理之間和施氮處理之間的耗水強(qiáng)度相差不顯著（表3）。從春小麥全生育期來(lái)看，抽穗－灌漿期的耗水強(qiáng)度最大，說(shuō)明小麥抽穗后籽粒形成和灌漿是小麥對(duì)水肥需求關(guān)鍵期，在小麥田間管理上，應(yīng)重視這一時(shí)期的水肥供應(yīng)，從而增加籽粒產(chǎn)量，提高水分利用效率。

表3 不同處理對(duì)小麥各生育期耗水強(qiáng)度的影響Table 3 Water consumption rate at different growth stages as affected by irrigation rates and nitrogen ratesmm／d

在拔節(jié)－抽穗期，就平均值而言，耗水強(qiáng)度隨灌水量的增加而顯著增加。施氮300kg N／hm2和施氮221kg N／hm2的耗水強(qiáng)度顯著高于不施氮處理，施氮處理之間的耗水強(qiáng)度差異不顯著。在抽穗－灌漿期和灌漿－成熟期，耗水強(qiáng)度隨灌水量的增加而顯著增加，施氮對(duì)耗水強(qiáng)度影響不顯著。就全生育期平均值而言，耗水強(qiáng)度隨灌水量的增加而顯著增加，次序是常規(guī)灌溉＞節(jié)水20%灌溉＞節(jié)水40%灌溉，施氮對(duì)耗水強(qiáng)度影響不顯著。灌溉促進(jìn)植物生長(zhǎng)，增加蒸騰耗水和蒸散損耗，使常規(guī)灌溉的全生育期耗水強(qiáng)度比節(jié)水20%灌溉和節(jié)水40%灌溉分別提高9.3%和26.6%。施氮對(duì)小麥整個(gè)生育期耗水強(qiáng)度無(wú)顯著影響。

2.4 灌溉與施氮對(duì)水分利用效率的影響

水分利用效率是描述作物籽粒產(chǎn)量與水分利用關(guān)系的重要指標(biāo)。在同一灌溉水平下，將4個(gè)施氮處理的水分利用效率求均值，得到I1.0、I0.8和I0.6處理的平均水分利用效率；在同一施氮水平下，將3個(gè)灌溉處理的水分利用效率求均值，得到施氮N0、N140、N221與N300的平均水分利用效率。田間試驗(yàn)結(jié)果表明，就平均施氮水平而言，各灌溉的水分利用效率變化范圍為13.61～13.97kg／（hm2·mm），不同灌溉之間的水分利用效率差異不顯著。甘肅省河西地區(qū)光照充足、氣溫較高、蒸發(fā)量較大，常規(guī)灌溉并不能使土壤水分長(zhǎng)久保持在土壤中，通過(guò)田間蒸發(fā)損耗較多的灌溉水。灌水量越大，耗水量越多，使不同灌溉水平之間的水分利用效率相差不顯著。增加灌水量只是增加了農(nóng)田的總耗水量，對(duì)提高作物水分利用效率沒(méi)有明顯作用。在平均灌溉水平下，水分利用效率隨施氮量增加先增加后降低，施氮量達(dá)到221kg N／hm2時(shí)，春小麥水分利用效率達(dá)到最大值（14.51kg／hm2·mm），當(dāng)施氮量超過(guò)221kg N／hm2時(shí)，水分利用效率不再增加，并且顯著降低。施氮對(duì)耗水強(qiáng)度影響不顯著，但施氮對(duì)水分利用效率影響顯著（表3，圖2）。由此可見(jiàn)，施用氮肥并沒(méi)有增加植株的耗水量，而顯著增加了籽粒產(chǎn)量，從而提高水分利用效率。

圖2 灌溉與施氮對(duì)水分利用效率的影響Fig.2 Effect of irrigation and nitrogen supply levels on water use efficiency

圖3 春小麥產(chǎn)量與灌溉量的回歸方程Fig.3 The regression equation for grain yield（Y）and irrigation rate（I）at 4nitrogen rates

2.5 灌溉與施氮對(duì)春小麥產(chǎn)量的影響

在各施氮水平下，將春小麥籽粒產(chǎn)量與灌溉量進(jìn)行回歸分析，得到籽粒產(chǎn)量（Y）與灌溉量（I）的線性關(guān)系（圖3），通過(guò)直線回歸方程可以看出，產(chǎn)量（Y）與灌溉量（I）之間具有較好的相關(guān)性（R2＝0.938～0.974），春小麥籽粒產(chǎn)量隨灌溉量增加而增加，常規(guī)灌溉、節(jié)水20%灌溉和節(jié)水40%灌溉的平均籽粒產(chǎn)量分別為6 758，6 245和5 108kg／hm2。常規(guī)灌溉處理籽粒產(chǎn)量比節(jié)水20%灌溉和節(jié)水40%灌溉分別增加8.2%和32.2%。充足的灌水促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)器官的生長(zhǎng)代謝和干物質(zhì)的積累運(yùn)移，增加籽粒產(chǎn)量；節(jié)水灌溉降低土壤養(yǎng)分的有效性，影響小麥對(duì)養(yǎng)分的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)、轉(zhuǎn)化和同化，最終影響小麥的籽粒產(chǎn)量。

對(duì)3個(gè)灌溉水平下籽粒產(chǎn)量與施氮量進(jìn)行回歸分析，得到I1.0、I0.8與I0.6灌溉水平下的產(chǎn)量（Y）與施氮量（N）呈二次拋物線方程（圖4），產(chǎn)量（Y）與施氮量（N）之間的相關(guān)性較好（R2＝0.751～0.888）。試驗(yàn)表明，當(dāng)施氮量小于221kg N／hm2時(shí)，小麥籽粒產(chǎn)量隨施氮量增加而增加；當(dāng)施氮量超過(guò)221kg N／hm2時(shí)，籽粒產(chǎn)量隨施氮量增加不再顯著增加。就平均值而言，施氮221kg N／hm2的籽粒產(chǎn)量比施氮0，140和300kg N／hm2分別增加12.1%、6.2%和4.1%。說(shuō)明適當(dāng)施氮促進(jìn)植株光合產(chǎn)物和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)移和積累，有利于籽粒產(chǎn)量形成，而過(guò)量施氮超過(guò)作物生長(zhǎng)需求，不能被作物有效吸收利用，從而造成部分氮素在土壤中積累，增加硝態(tài)氮淋溶的危險(xiǎn)。

圖4 春小麥產(chǎn)量與施氮量的回歸方程Fig.4 The regression equation for grain yield（Y）and nitrogen rate（N）at 3irrigation rates

3 討論

Bailey［12］研究表明，大部分谷物的根系分布在0～120cm土層，甜菜（Brassica campestris）根系分布在0～160cm土層，0～120cm土層是谷物土壤水分消耗的源和土壤水分蓄積的庫(kù)。鄭成巖等［13］研究表明，增加灌水量會(huì)抑制冬小麥對(duì)100～180cm土層土壤水分的利用，但增施氮肥會(huì)提高小麥對(duì)0～80cm土層土壤水分的利用，增加灌溉量和施肥量會(huì)增加土壤耗水量。本研究結(jié)果表明，河西綠洲灌區(qū)春小麥生育期（3－7月）降水量少（2009年春小麥生育期降水量31.7 mm）、氣溫較高和蒸發(fā)量較大，耕層土壤水分除供給作物生長(zhǎng)吸收外，剩余水分通過(guò)滲漏、地面蒸發(fā)和植物蒸騰消耗，當(dāng)灌溉量超過(guò)作物需水量時(shí)，增加灌水量造成水分浪費(fèi)。增加灌水量影響灌水前24h深層（80～120cm）土壤含水量和灌水后24h淺層（0～80cm）土壤含水量，施氮處理對(duì)深度（0～120cm）土壤含水量影響不顯著。Angadi和Entz［14］研究表明，作物根系主要集中在0～80cm土層，土壤輕度干旱時(shí)，根系在80～100cm土層的分布明顯增多，根系向深層土壤發(fā)育有利于吸收較多的水分，增加植株對(duì)深層土壤水分的吸收利用。

在春小麥拔節(jié)－抽穗期，小麥根、莖、葉繼續(xù)生長(zhǎng)，擴(kuò)大營(yíng)養(yǎng)體以增強(qiáng)光合作用，同時(shí)植株的生長(zhǎng)中心由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)入生殖生長(zhǎng)，需要大量養(yǎng)分和水分。抽穗－灌漿期是小麥營(yíng)養(yǎng)和生殖生長(zhǎng)并進(jìn)階段，該階段氣溫較高，蒸騰和蒸發(fā)量較大，該時(shí)期是春小麥需水關(guān)鍵期［15］。水肥供應(yīng)不僅影響植株抽穗期的根系發(fā)育、葉片生長(zhǎng)、養(yǎng)分吸收，而且影響作物成熟期的生物量及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量［16］。本試驗(yàn)條件下，就全生育期而言，土壤貯水量和植株耗水強(qiáng)度均隨灌水量的增加而增加，不施氮處理的土壤貯水量高于施氮處理，施氮對(duì)植株耗水強(qiáng)度影響不顯著。增施氮肥可提供給作物更多的氮素養(yǎng)分，使根系生長(zhǎng)旺盛，功能增強(qiáng)，加速土壤水分的消耗，降低土壤貯水量。

水分是影響土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化及作物吸收養(yǎng)分的重要因素。灌溉是小麥高產(chǎn)的重要保證，并不是灌溉水越多，產(chǎn)量和WUE就越高［17］。陳曉遠(yuǎn)和羅遠(yuǎn)培［18］認(rèn)為在小麥孕穗、抽穗、開(kāi)花和灌漿的需水高峰期，充足水分供應(yīng)能增加穗粒數(shù)并提高粒重。本試驗(yàn)條件下，常規(guī)灌溉保證生育關(guān)鍵時(shí)期土壤水分的供應(yīng)，促進(jìn)植株生長(zhǎng)旺盛。在平均施氮水平下，常規(guī)灌溉處理的平均籽粒產(chǎn)量（6 758kg／hm2），分別比節(jié)水20%灌溉和節(jié)水40%灌溉增加8.2%和32.2%。較高的蒸散量使不同灌溉水平之間的水分利用效率相差不顯著，說(shuō)明適宜灌溉促進(jìn)作物生長(zhǎng)，加速營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)移和光合產(chǎn)物積累，有利于提高作物產(chǎn)量，大量灌溉增加蒸發(fā)和蒸騰耗水，不利于土壤水分的有效保持。甘肅石羊河流域綠洲灌區(qū)是極端干旱的沙漠地區(qū)，水資源不足是該區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的主要限制因素［19］。盡管常規(guī)灌溉處理的產(chǎn)量最高，但在水分利用效率相同的情況下，節(jié)水20%灌溉比常規(guī)灌溉減少灌水量66mm，常規(guī)灌溉比節(jié)水20%灌溉處理增產(chǎn)8.2%是以犧牲25.3%灌溉水為代價(jià)，從生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益方面綜合考慮，節(jié)水20%灌溉更符合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際。

蒿寶珍等［20］的研究結(jié)果表明，適量增施氮肥可以提高葉片葉綠素含量，改善光合性能，提高葉片凈光合速率，延緩葉片衰老，有利于小麥生育后期維持一定的光合面積和光合時(shí)間，促進(jìn)籽粒灌漿，而過(guò)量施氮?jiǎng)t不利于營(yíng)養(yǎng)器官中的碳水化合物向籽粒轉(zhuǎn)移，最終導(dǎo)致產(chǎn)量降低。本研究結(jié)果表明，施氮221kg N／hm2的籽粒產(chǎn)量比不施氮和施氮140kg N／hm2分別增產(chǎn)12.1%和6.2%；當(dāng)施氮量超過(guò)221kg N／hm2時(shí)，增施氮肥提高作物葉面積指數(shù)，加速土壤水分消耗，降低光合產(chǎn)物從營(yíng)養(yǎng)器官向生殖器官的轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致施氮300kg N／hm2的產(chǎn)量比施氮221kg N／hm2降低4.1%。雖然施氮不能顯著增加小麥生育期內(nèi)植株耗水量，但適宜施氮量（221kg N／hm2）顯著增加春小麥籽粒產(chǎn)量，從而有利于水分利用效率的提高。

4 結(jié)論

灌水后24h和播種前24h結(jié)果顯示，淺層（0～80cm）土壤水分隨灌溉量增加而增加，灌溉對(duì)深層（80～120 cm）土壤水分影響不顯著。灌水前24h和收獲后24h結(jié)果顯示，深層土壤水分隨灌溉量增加而增加，灌溉對(duì)淺層土壤水分影響不顯著。灌水前和灌水后結(jié)果顯示，施氮對(duì)土壤水分影響不顯著。就全生育期平均值而言，耗水強(qiáng)度隨灌水量的增加而顯著增加，次序?yàn)槌Ｒ?guī)灌溉＞節(jié)水20%灌溉＞節(jié)水40%灌溉，施氮對(duì)耗水強(qiáng)度影響不顯著。較高的蒸散量使不同灌溉水平之間的水分利用效率相差不顯著，各灌溉的水分利用效率變化范圍為13.61～13.97kg／（hm2·mm），但節(jié)水20%灌溉比常規(guī)灌溉減少灌水量66mm。在平均灌溉水平下，水分利用效率隨施氮量增加先增加后降低，施氮量達(dá)到221kg N／hm2時(shí)，春小麥水分利用效率達(dá)到最大值（14.51kg／hm2·mm）。春小麥籽粒產(chǎn)量隨灌溉量增加而增加，常規(guī)灌溉的平均籽粒產(chǎn)量比節(jié)水20%灌溉和節(jié)水40%灌溉分別增加8.2%和32.2%。當(dāng)施氮量超過(guò)221kg N／hm2時(shí)，春小麥籽粒產(chǎn)量達(dá)到最大值（6 365kg／hm2），就平均值而言，施氮221kg N／hm2的籽粒產(chǎn)量比施氮0，140和300kg N／hm2分別增產(chǎn)12.1%，6.2%和4.1%。在甘肅省石羊河流域綠洲灌區(qū)，從經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和環(huán)境等方面綜合考慮，適用于留茬免耕農(nóng)田的水肥組合是節(jié)水20%灌溉和施氮221kg N／hm2。

［1］ 李小玉，肖篤寧.石羊河流域中下游綠洲土地利用變化與水資源動(dòng)態(tài)研究［J］.水科學(xué)進(jìn)展，2005，16（5）：643－648.

［2］ 宋冬梅，肖篤寧，張志城，等.石羊河下游民勤綠洲生態(tài)安全時(shí)空變化分析［J］.中國(guó)沙漠，2004，24（3）：335－342.

［3］ 劉小剛，張富倉(cāng)，田育豐，等.限量灌溉對(duì)石羊河流域春小麥根區(qū)水氮遷移和利用的影響［J］.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2008，26（6）：57－62.

［4］ 管建慧，張永，蔣阿寧，等.不同灌水處理對(duì)春小麥耗水特性及產(chǎn)量的影響［J］.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2009，25（6）：272－276.

［5］ 張鳳云，張恩和，景銳，等.河西綠洲灌區(qū)留茬覆蓋免耕保護(hù)性耕作的增產(chǎn)節(jié)水效應(yīng)［J］.草業(yè)學(xué)報(bào)，2007，16（2）：94－98.

［6］ 張仁陟，羅珠珠，蔡立群，等.長(zhǎng)期保護(hù)性耕作對(duì)黃土高原旱地土壤物理質(zhì)量的影響［J］.草業(yè)學(xué)報(bào)，2011，20（4）：1－10.

［7］ 王明明，李峻成，沈禹穎.保護(hù)性耕作下黃土高原作物輪作系統(tǒng)土壤健康評(píng)價(jià)［J］.草業(yè)科學(xué)，2011，28（6）：882－886.

［8］ 馮福學(xué)，黃高寶，于愛(ài)忠，等.不同保護(hù)性耕作措施對(duì)武威綠洲灌區(qū)冬小麥水分利用的影響［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2009，20（5）：1060－1065.

［9］ 鄧振鏞，張強(qiáng)，王強(qiáng)，等.黃土高原旱作區(qū)土壤貯水力和農(nóng)田耗水量對(duì)冬小麥水分利用率的影響［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，30（14）：3672－3678.

［10］ 劉浩，段愛(ài)旺，高陽(yáng).間作種植模式下冬小麥棵間蒸發(fā)變化規(guī)律及估算模型研究［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2006，22（12）：34－38.

［11］ 劉青林，張恩和，王琦，等.灌溉與施氮對(duì)留茬免耕春小麥氮素吸收與氮肥損失的影響［J］.水土保持學(xué)報(bào)，2011，25（4）：104－109.

［12］ Bailey B.Irrigated Crops and Their Management［M］.Ipswich：Farming Press，1990.

［13］ 鄭成巖，于振文，張永麗.不同施氮水平下灌水量對(duì)小麥水分利用特征和產(chǎn)量的影響［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，21（11）：2799－2805.

［14］ Angadi S V，Entz M.Root system and water use patterns of different height sunflower cultivars［J］.Agronomy Journal，2002，94：136－145.

［15］ Liao L J，Zhang L，Bengtsson L.Soil moisture variation and water consumption of spring wheat and their effects on crop yield under drip irrigation［J］.Irrigation and Drainage Systems，2008，22（3／4）：253－270.

［16］ Boonjung H，F(xiàn)ukai S.Effects of soil water deficit at different growth stages on rice growth and yield under upland conditions－Phenology，biomass production and yield［J］.Field Crops Research，1996，48：47－55.

［17］ 胡夢(mèng)蕓，張正斌，徐萍，等.虧缺灌溉下小麥水分利用效率與光合產(chǎn)物積累運(yùn)轉(zhuǎn)的相關(guān)研究［J］.作物學(xué)報(bào)，2007，33（10）：1711－1719.

［18］ 陳曉遠(yuǎn)，羅遠(yuǎn)培.開(kāi)花期復(fù)水對(duì)受旱冬小麥的補(bǔ)償效應(yīng)研究［J］.作物學(xué)報(bào)，2001，27（4）：513－516.

［19］ 王鶴齡，?？×x，王潤(rùn)元，等.氣候變暖對(duì)河西走廊綠洲灌區(qū)主要作物需水量的影響［J］.草業(yè)學(xué)報(bào)，2011，20（5）：245－251.

［20］ 蒿寶珍，張英華，姜麗娜，等.限水灌溉下追氮水平對(duì)冬小麥旗葉光合特性及物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)的影響［J］.麥類作物學(xué)報(bào)，2010，30（5）：863－869.