李林志+嚴美玲+孫曉輝+孫妮娜+于經川+姜鴻明

摘 要：

在大田條件下研究了不同水分處理對煙農0428產量、產量構成因素以及水分利用效率的影響。結果表明：隨著干旱程度的加劇，小麥生物產量、經濟產量和經濟系數降低;當土壤相對含水量低于60%時，煙農0428的生物產量、經濟產量大幅度降低，說明土壤相對含水量60%是其獲得較高籽粒產量的水分臨界點;播種至拔節(jié)期，60%的土壤相對含水量是保證公頃穗數在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（非需水關鍵期和需水關鍵期的土壤相對水分含量下限是60%）經濟產量為9 200.4 kg/hm2，水分利用效率高達24.81 kg/（hm2·mm），說明一定范圍內，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。

關鍵詞：小麥;煙農0428;水分利用效率;經濟產量

中圖分類號：S572.01 ?文獻標識號：A ?文章編號：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。我國約2/3的耕地分布在干旱半干旱地區(qū)[1，2]，據統(tǒng)計，我國有4 666.7×104 hm2農田受到干旱的脅迫[2]，北方旱災面積每年都有（1 333.3～2 666.7）×104 hm2。水資源緊缺，已經成為限制農作物高產優(yōu)質高效的重要因素。因而，研究冬小麥的灌溉節(jié)水方案、發(fā)展可持續(xù)節(jié)水型農業(yè)迫在眉睫。

前人研究認為，水分是影響小麥產量品質的重要因素，對產量在一定范圍內有明顯正效應。水分對春小麥產量效應為報酬遞減函數，表示水分增產效應隨灌水量的增加而減弱。氮、磷、水三因素對產量的影響順序為水>磷>氮[3]。土壤水分不但影響光合同化物的積累，同時影響光合物質的分配與再分配。土壤水分與冠層葉面積、光合速率的變化發(fā)展關系密切。開花后的干物質積累量、耗水量與產量密切相關;開花后積累的干物質越少，物質轉運量對產量的貢獻越大。研究認為，冬小麥穗數隨著灌溉水量的增加而增加，灌水時期與穗粒數的多少關系較密切，拔節(jié)水對提高穗粒數的作用最大[4～6]。研究認為，一定范圍內，增加灌水量可以提高水分利用效率，超過一定范圍后，隨灌水次數和耗水量的增加，水分利用效率呈明顯的下降趨勢[7～9]。本試驗以高產抗旱冬小麥新品種煙農0428為材料，探索不同灌水方案對其產量、產量構成因素及水分利用效率的影響，旨在為小麥的高產高效節(jié)水生產技術提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料與試驗設計

試驗于2011-2012年度在煙臺市農業(yè)科學研究院試驗農場進行，供試材料為高產抗旱小麥新品種煙農0428。試驗小區(qū)面積為8.4 m2。每個小區(qū)種植6行，行距20 cm，10月11日播種。試驗將全生育期劃分為需水關鍵期（拔節(jié)～灌漿前期）和非關鍵期（播種～拔節(jié)期和灌漿后期）兩部分，每部分設置兩個水分控制下限處理，另設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，總處理數為2×2+3=7個，詳見表1。采用隨機區(qū)組設計與布置試驗處理，重復3次。表1中數據均為灌水控制下限，即當某一深度土層（計劃濕潤層）的平均含水量接近或低于這一數值后，則灌水至田間持水量，或是灌水至某一確定的數量;計劃濕潤層深度：一般按拔節(jié)前60 cm、拔節(jié)后80 cm確定;灌水定額：當計劃濕潤層的平均土壤含水量接近或低于設定的下限數值時，則實施補水;為簡化操作，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 小麥水分處理設計方案（%）

處理

編號 處理內容

非需水關鍵期灌水下限控制標準

（占田間持水量的百分比）需水關鍵期灌水下限控制標準

（占田間持水量的百分比）

15555

25565

36565

46575

55050

66060

77070

1.2 測定項目及方法

土壤含水量測定：在小麥各生育時期每隔10 d用土壤水分測定儀測定。產量及產量構成因素：于小麥收獲前一天取樣調查1 m2樣區(qū)小麥穗數，計算公頃穗數，調查穗粒數，自然曬干后測千粒重、計算經濟系數，測產。

1.3 數據統(tǒng)計與分析

數據分析使用軟件DPS 7.05進行。

2 結果與分析

2.1 不同水分處理對小麥產量的影響

從表2中可以看出，不同水分處理對小麥生物產量和經濟產量影響較大，兩者表現的規(guī)律性基本一致。生物產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0428生物產量顯著降低。各生育階段供水不足、供水中等、供水充足的3個處理即處理5、處理6、處理7的經濟產量分別是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量大幅度提高，分別提高了64.9%和89.8%，表明煙農0428是一個抗旱高產品種，適當提高供水量可以顯著提高煙農0428的經濟產量。

由表2還可以看出，處理4（非需水關鍵期水分下限65%，需水關鍵期水分下限75%）和處理7（非需水關鍵期和需水關鍵期水分下限均為70%）的經濟產量分別為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0428獲得10 500 kg/hm2經濟產量的條件是非需水關鍵期土壤相對含水量的下限是65%，需水關鍵期的下限是70%。處理3（非需水關鍵期和需水關鍵期水分下限均為65%）和處理6（非需水關鍵期和需水關鍵期水分下限均為60%）的經濟產量分別為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0428是個高產節(jié)水型小麥新品種，其獲得9 000.0 kg/hm2的籽粒產量的土壤水分條件是，在非需水關鍵期和需水關鍵期土壤相對含水量的下限均為60%。

表2 不同水分處理小麥的生物產量、

經濟產量及經濟系數

處理生物產量

（kg/hm2）經濟產量

（kg/hm2）經濟系數

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 不同水分處理對產量構成三因素的影響

由表3可以看出，不同水分處理對煙農0428的千粒重影響較大，隨著土壤相對含水量的降低，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在非需水關鍵期的土壤相對含水量下限均為65%，在需水關鍵期的下限前者為75%，后者為65%，說明在小麥需水關鍵期土壤相對含水量對煙農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0428的千粒重。

不同水分處理對公頃穗數（表3）的影響較大，隨著土壤含水量的降低，煙農0428的公頃穗數降低。公頃穗數較高的為處理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;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，土壤相對含水量60%是保持公頃穗數在600萬以上的水分臨界值。

不同水分處理對穗粒數（表3）影響較大，隨著土壤相對含水量的降低，穗粒數降低。穗粒數在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重供水不足處理的穗粒數分別提高了23.8%和22.6%，說明增加灌水量可以顯著提高煙農0428的穗粒數。當土壤相對含水量低于60%時，其穗粒數顯著降低，說明保持較高穗粒數的土壤相對含水量的水分臨界值是60%。

表3 ? 不同水分處理的產量構成三因素

處理千粒重（g）穗數（萬/hm2）穗粒數

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），表明在土壤相對含水量較低時，水分利用效率隨著土壤相對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。

表4 不同水分處理的水分利用效率

處理耗水量

（mm）籽粒產量

（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 結論與討論

研究認為，一定范圍內增加灌水量可顯著提高小麥籽粒產量，但灌水增產效應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鍵期，播種至拔節(jié)期和灌漿后期為非關鍵期。小麥生育期內降水難以滿足其高產栽培對水分的要求，因此進行補充灌水是必要的。前人研究認為，在拔節(jié)至孕穗期間發(fā)生土壤干旱，公頃穗數和穗粒數顯著下降;在開花至灌漿期發(fā)生干旱，千粒重和穗粒數明顯降低，從而嚴重影響小麥產量[11]。研究認為，小麥對干旱最敏感的時期為孕穗期和抽穗期，其次是拔節(jié)期和灌漿期，在這幾個時期土壤干旱應及時補充水分。孕穗期和抽穗期干旱使小穗數大幅度下降，孕穗期是穗形成的關鍵時期，水分不足導致大量小穗退化，從而降低小穗數，穗粒數大幅度下降。灌漿期是形成千粒重的關鍵時期，此時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]。

當小麥非需水關鍵期和需水關鍵期的土壤相對含水量低于60%時，籽粒產量由9 200.4 kg/hm2迅速降至7 310.4 kg/hm2，說明煙農0428獲得9 000 kg/hm2以上產量的土壤相對水分含量臨界值是60%。各處理相比較，處理3、處理4、處理6、處理7的公頃穗數均在600萬以上，以上處理的非需水關鍵期的土壤水分下限是60%，說明煙農0428獲得較高公頃穗數的條件是在拔節(jié)期之前土壤水分相對含量下限是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，決定千粒重的關鍵時期為灌漿期，以上處理在需水關鍵期即拔節(jié)至灌漿期的土壤水分相對含量下限是60%，說明煙農0428獲得較高千粒重的條件是需水關鍵期土壤相對含水量下限為60%。公頃穗數和千粒重對不同水分處理的反應和產量對水分的反應基本一致。各處理相比較，處理7產量最高為10 590.6 kg/hm2，水分利用效率為18.82 kg/（hm2·mm）;處理6產量為9 200.4 kg/hm2，水分利用效率高達24.81 kg/（hm2·mm），說明一定范圍內，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。

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