吳復學，孫慧敏，李海彥，吳長路，劉樹念，蘇曉舟，于振文，石玉

(1.鄄城縣農業(yè)技術推廣站，山東 鄄城 274600；2.山東農業(yè)大學農學院，山東 泰安 271018)

測墑補灌對小麥水分利用特性和籽粒產量的影響

吳復學1，孫慧敏1，李海彥1，吳長路1，劉樹念1，蘇曉舟1，于振文2，石玉2

(1.鄄城縣農業(yè)技術推廣站，山東 鄄城 274600；2.山東農業(yè)大學農學院，山東 泰安 271018)

于2014—2015、2015—2016年兩個小麥生長季，以豐川6號和豐川9號為試驗材料，在大田設置5個處理，即全生育期不灌水(W0)、當地傳統灌溉(Wck)、拔節(jié)期和開花期均補灌至0～40 cm土層土壤相對含水量分別為70%(W70)、75%(W75)、80%(W80)，研究不同測墑補灌處理對小麥水分利用特性和籽粒產量的影響。結果表明：W75處理較Wck灌水量少，土壤貯水消耗量及其占總耗水量的比例高；W75處理對20～160 cm土層土壤水分的消耗量顯著高于Wck，促進小麥對深層土壤水分的利用。綜合兩年結果， W75處理籽粒產量、水分利用效率和灌溉水生產效率高，是本試驗條件下高產節(jié)水的最優(yōu)處理。

小麥；測墑補灌；土壤貯水消耗量；籽粒產量

黃淮海地區(qū)是我國小麥主產區(qū)，該區(qū)小麥產量占全國總產的60%以上[1]，而該區(qū)人均水資源為519 m3，僅占全國的1/5[2]；同時小麥生育期降水少，不能滿足其生長發(fā)育需要。水資源短缺和分配不均已成為限制該區(qū)小麥高產的主要因素，因此如何合理灌溉、提高水分利用率是該區(qū)小麥生產亟待解決的問題[3]。有研究表明，小麥拔節(jié)期和抽穗期分別灌溉60 mm，較拔節(jié)、抽穗和灌漿期各灌溉40 mm處理的籽粒產量高 269.0 g·m-2[4]；在底墑充足條件下，拔節(jié)期和開花期分別灌水50 mm，可實現小麥高產和水分高效利用[5]；拔節(jié)期和開花期目標土壤相對含水量為70%時進行不同土層測墑補灌，可以獲得高產和高水分利用效率[6]。但前人的研究多采用定量灌溉方式，而小麥生長季不同年度間降水量、降水時期和土壤貯水量均存在差異，因此灌水量也應不同。本試驗以鄄城當地傳統灌溉方式為對照，于拔節(jié)期和開花期實施0～40 cm土層不同土壤相對含水量的測墑補灌處理，研究小麥水分利用特性和產量對其的響應，以期為小麥高產節(jié)水栽培提供依據。

1 材料與方法

1.1試驗地概況與管理

試驗于2014—2016連續(xù)兩年度在山東省鄄城縣大埝鎮(zhèn)連莊村大田進行。2014—2015年度供試品種為豐川6號，2015—2016年度供試品種為豐川9號。試驗田為壤土。2014—2015年度播種前0～20 cm土層含有機質18.6 g·kg-1、全氮1.3 g·kg-1、堿解氮119.0 mg·kg-1、速效磷33.6 mg·kg-1、速效鉀156.0 mg·kg-1。0～40 cm土層田間持水量為28.67%，容重為1.33 g·cm-3。小麥生長期間各生育階段降水量見表1。分別于2014 年10月7日和2015年10月11日播種。每公頃施45%復合肥600 kg、16%過磷酸鈣750 kg、生物菌肥150 kg、有機肥1 800 kg。拔節(jié)期每公頃追施45%復合肥300 kg。其它管理措施與高產田相同。2015年6月8日和2016年6月12日收獲。

表1 小麥各生育階段降水量 (mm)

1.2試驗設計

試驗設置5個處理：全生育期不灌水(W0)；傳統灌溉(Wck)；拔節(jié)期和開花期0～40 cm土層測墑補灌至土壤相對含水量分別為70%(W70)、75%(W75)、80%(W80)。測墑補灌處理于拔節(jié)期和開花期灌水前測定0～40 cm土壤含水量，利用下式計算達到目標含水量需要的補灌水量：

m=10ρbH (βi-βj) 。

式中，H為該時段土壤計劃濕潤層的深度(cm)，本試驗計劃濕潤深度為40 cm；ρb為計劃濕潤層內土壤容重(g·cm-3)，βi為設計含水量(田間持水量乘以設計相對含水量)，βj為自然含水量，即灌溉前土壤含水量。用水表計量實際灌水量。

小區(qū)面積為10.0 m×3.1 m，隨機區(qū)組排列，重復3次?；久?90萬·hm-2，行距26 cm。小區(qū)間留1 m寬隔離溝，3個重復之間留2 m隔離區(qū)，播種相同的小麥品種。

1.3測定項目與方法

1.3.1 土壤含水量測定 土壤含水量采用烘干法[7]測定，田間持水量用環(huán)刀法[8]測定。

1.3.2 土壤貯水消耗量計算 土壤貯水消耗量計算公式為：

式中，ΔS 為土壤貯水消耗量(mm)；i為土層編號；n為總土層數；γi為第i層土壤容重(g·cm-3)；Hi為第i層土壤厚度(cm)；θi1和θi2分別為第i層土壤時段初和時段末的含水量，以占干土重的百分數計。

1.3.3 農田耗水量計算 用農田水分平衡法[9]計算，公式為：ET1-2=ΔS +M+P0+K ，式中：ET1-2為階段耗水量(mm)，ΔS為小麥生育期間土壤貯水變化量(mm)，M為灌水量，P0為有效降水量(mm)，K為時段內的地下水補給量(mm)，當地下水埋深大于2.5 m時，K值可以不計。本試驗的地下水埋深在5 m以下，因此無地下水補給。

1.3.4 水分利用效率和灌溉水生產效率的計算 水分利用效率(kg·hm-2·mm-1)=籽粒產量/農田耗水量；灌溉水生產效率(kg·hm-2·mm-1)=籽粒產量/灌水量。

1.4數據處理

采用Microsoft Excel 2003計算數據和做圖，并應用SPSS 19.0進行顯著性檢驗(LSD法)。

2 結果與分析

2.1不同處理對小麥耗水來源及其占總耗水量比例的影響

由表2可知，2014—2015年度，傳統灌溉處理Wck的總耗水量顯著高于測墑補灌處理，測墑補灌處理間無顯著差異，不灌水處理最低；灌溉水表現為Wck﹥W80﹥W75﹥W70，處理間差異顯著，占總耗水量的比例為Wck﹥W80﹥W75、W70；降水占總耗水量的比例為W0最高，W70、W75和W80處理間無顯著差異，顯著高于Wck；土壤貯水消耗量表現為W0﹥W70﹥W75﹥W80﹥Wck，處理間差異顯著，占總耗水量的比例為W0﹥W70、W75﹥W80﹥Wck，處理W70和W75之間無顯著差異。2015—2016年度亦表現相同趨勢，表明當地傳統灌溉處理灌水量大，導致總耗水量大，但土壤貯水消耗量顯著降低，不利于節(jié)水；測墑補灌處理(W70和W75)依據土壤墑情和小麥生長發(fā)育對水分的需求，進行補充灌溉，節(jié)約用水，促進對土壤水分的利用，達到節(jié)水的目的。

表2 不同處理的總耗水量、耗水來源及其占總耗水量的比例

注：同一生長季同列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)，下同。

2.2不同處理對0～200 cm各土層土壤貯水消耗量的影響

由圖1可以看出，2014—2015年度，0～20 cm土層各處理土壤貯水消耗無顯著差異，20～160 cm土層土壤貯水消耗量為W0顯著高于其它處理，測墑補灌處理顯著高于Wck處理，160～200 cm土層各處理間無顯著差異，表明測墑補灌處理有利于小麥對20～160 cm土層土壤水分的吸收利用。

圖1 不同處理對0～200 cm 土層土壤貯水消耗量的影響(2014—2015)

2.3不同處理對籽粒產量、水分利用效率和灌溉水生產效率的影響

由表3知，2014—2015年度籽粒產量為W75>W80、Wck、W70>W0；水分利用效率為W0、W75>W80、W70>Wck；灌溉水生產效率表現為W70、W75>W80>Wck。2015—2016年度各處理籽粒產量為W75>W80、Wck>W70>W0；水分利用效率為W0與W75無顯著差異，顯著高于其它處理，Wck最低；灌溉水生產效率為W70、W75>W80>Wck。連續(xù)兩年度的試驗結果表明，W0處理水分利用效率較高，但產量最低；隨著目標含水量的增加，灌溉量增加，籽粒產量、水分利用效率和灌溉水生產效率呈先增加后降低趨勢。綜合考慮兩年的小麥籽粒產量、水分利用效率和灌溉水生產效率， 認為W75處理是本試驗條件下節(jié)水高產的最優(yōu)處理。

表3 不同處理的籽粒產量和水分利用效率、灌溉水生產效率

3 討論與結論

前人研究表明，隨著灌水量的增加，麥田總耗水量亦增加，但土壤貯水消耗占總耗水量的比例降低[10]。小麥生育期灌2水，每次灌60 mm處理的0～200 cm土層土壤貯水消耗量比灌5水的處理高77.9 mm[11]。拔節(jié)期灌溉75 mm處理的土壤貯水消耗量較起身、孕穗和灌漿期各灌溉75 mm的處理高 79.1 mm[12]。拔節(jié)期和開花期0～40 cm土層補灌至目標土壤相對含水量均為70%的灌水量比在拔節(jié)期和開花期均灌水60 mm(對照)低12.96 mm和43.41 mm，土壤貯水消耗量較對照高10.49 mm和14.99 mm[7]。本試驗條件下，兩年度W75灌水量比Wck分別少88.1 mm和97.4 mm，土壤貯水消耗量比傳統灌溉Wck多39.0 mm和55.9 mm，而且W75處理20～160 cm土層土壤貯水消耗量顯著高于Wck處理，表明W75處理有利于小麥對20～160 cm土層土壤水分的利用，達到節(jié)約灌溉水、充分利用深層土壤貯水的效果。

拔節(jié)期灌溉70 mm促進花后土壤水分的利用，較底墑灌溉70 mm處理增產21.6%，其水分利用效率為54 kg·hm-2·mm-1[13]。小麥全生育期灌水量由202.5 mm增至270.0 mm，總耗水量由462.9 mm增至513.2 mm，水分利用效率則由17.0 kg·hm-2·mm-1降至15.5 kg·hm-2·mm-1[14]。拔節(jié)期和開花期目標相對含水量均為70%的灌水量，比拔節(jié)期和開花期均灌水60 mm的處理產量分別增加455.82 kg·hm-2和502.2 kg·hm-2，水分利用效率分別提高0.97 kg·hm-2·mm-1和2.45 kg·hm-2·mm-1，灌溉水生產效率分別提高12.27 kg·hm-2·mm-1和46.75 kg·hm-2·mm-1[7]。本試驗結果表明，兩年度W75的灌水量顯著低于Wck，土壤水消耗顯著高于Wck，小麥產量和水分利用效率分別比Wck處理平均提高5.04%和18.65%。表明小麥拔節(jié)和開花期目標土壤相對含水量為75%的W75處理，依據0～40 cm土層土壤含水量測墑補灌能在保證產量的前提下進一步減少灌水量，增加土壤貯水的消耗，提高水分利用效率，是本試驗條件下的最佳節(jié)水灌溉處理。

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EffectsofSupplementalIrrigationBasedonMeasuringSoilMoistureonWaterUseCharacteristicsandGrainYieldofWheat

Wu Fuxue1，Sun Huimin1，Li Haiyan1，Wu Changlu1，Liu Shunian1， Su Xiaozhou1，Yu Zhenwen2，Shi Yu2

(1.JuanchengCountyAgriculturalTechnologyExtendingStation，Juancheng274600，China; 2.CollegeofAgronomy，ShandongAgriculturalUniversity,Taian271018，China)

In the wheat growing seasons of 2014—2015 and 2015—2016，taking wheat cultivars Fengchuan 6 and Fengchuan 9 as materials, 5 irrigation treatments were designed in field，including no irrigation during the whole growth stage(W0)， local traditional irrigation(Wck)，supplemental irrigation to make the moisture content of 0～40-cm soil reach 70%(W70)，75%(W75)，80%(W80) at jointing and anthesis stages，respectively. The effects of different soil moisture treatments on water use characteristics and grain yield of wheat were studied. The results showed that compared with Wck，W75showed lower irrigation amount, higher soil water consumption and higher proportion in the total water consumption. The soil water consumption amount of 20～160-cm soil layer of W75was significantly higher than that of Wck，which showed that W75promoted the deep soil water absorption of wheat. According to the two-year experiments，W75had higher grain yield，water use efficiency and irrigation water production efficiency，thus it was the best treatment with high yield and water conservation under the experimental conditions.

Wheat; Supplemental irrigation based on measuring soil moisture; Soil water consumption; Grain yield

S512.107

A

1001-4942(2017)10-0023-04

10.14083/j.issn.1001-4942.2017.10.005

2017-05-05

農業(yè)部現代小麥產業(yè)技術體系項目(CARS-3-1-19)；山東省科技發(fā)展計劃項目(2014GNC111017)

吳復學(1968—)，男，山東鄄城人，高級農藝師，長期從事農業(yè)技術推廣工作。

石玉(1979—)，女，博士，副教授，主要從事小麥高產高效栽培理論與技術研究。E-mail：shiyu@sdau.edu.cn