董浩，史桂芳，牟小翎，于淑慧，朱國梁，譚德水

（1.泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東泰安 271000；2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，山東 濟南 250100）

黃淮海麥區(qū)是我國冬小麥的重要產(chǎn)區(qū)［1］，水資源缺乏是限制該地區(qū)小麥生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的主要因素［2］。傳統(tǒng)小麥大田生產(chǎn)多采用畦作及大水漫灌的栽培方式，難以精確控制其灌水量，不僅灌水多、水分利用效率低［3］，還會導(dǎo)致土壤板結(jié)和土壤結(jié)構(gòu)的破壞［4］。近年來，如何提高灌溉水的利用效率成為當前節(jié)水農(nóng)業(yè)的研究熱點。微噴灌技術(shù)是在噴灌和滴灌技術(shù)基礎(chǔ)上所形成的一種新的灌溉方式［5］，相較于傳統(tǒng)灌溉方式節(jié)水 50% ～60%［6］，水分利用效率較漫灌提高26.9%［7-9］。將微灌和施肥結(jié)合形成的微噴水肥一體化技術(shù)［10，11］，可以使葉片和根系共同吸收肥液養(yǎng)分，還能在減少灌水量的同時提高水肥利用率，其水資源耗損率比傳統(tǒng)渠灌減少15%～20%［12］。水肥一體化微噴灌技術(shù)在果樹、蔬菜等經(jīng)濟作物上已經(jīng)得到普遍應(yīng)用［13，14］，但在小麥大田生產(chǎn)中的應(yīng)用還很少。本研究通過微噴灌水肥一體化方式，研究其對冬小麥生育后期葉片生理特性及產(chǎn)量的影響效應(yīng)，探索微噴灌水肥一體化在大田小麥生產(chǎn)中的作用特點，為黃淮海地區(qū)小麥節(jié)水高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗點概況

試驗于2016—2017和2017—2018年度冬小麥生長季在山東省泰安市岱岳區(qū)馬莊鎮(zhèn)大寺村（北緯 36°10′，東經(jīng) 117°09′）進行。試驗點屬于溫帶濕潤大陸性氣候，平均年光照2 620 h，年平均氣溫12.80℃，全年平均≥0℃積溫4 731℃，≥10℃積溫4 213℃。試驗點地下水位7～9 m。土壤質(zhì)地為壤土，播前0～40 cm土層基礎(chǔ)地力與容重數(shù)據(jù)見表1。

1.2 試驗設(shè)計

選用濟麥22為供試冬小麥品種。試驗設(shè)漫灌-對照（CI-CK）、漫灌 -常量肥（CI-OPT）、微噴灌-常量肥（MI-OPT）、微噴灌-常量肥2（MI-OPT2）、微噴灌 -減量肥（MI-80%OPT）5個處理，其具體施肥量及施肥方式見表2。漫灌處理在冬前和返青拔節(jié)期各澆水1次，每次灌水量60 mm；微噴灌處理在冬前采用漫灌方式澆水60 mm，其它生育時期采用水肥一體化微噴灌方式，即MI-OPT處理返青拔節(jié)期灌水1次，MIOPT2、MI-80%OPT處理返青拔節(jié)期、抽穗期、灌漿中期各灌水1次，每次灌水量30 mm。

表1 試驗地0～20、20～40 cm土層基礎(chǔ)地力與容重

2016—2017 0 ～20 1.33 14.67 1.26 91.26 34.12 134.57

20～40 1.35 13.45 0.89 45.36 8.47 98.69 2017—2018 0～20 1.33 15.61 1.31 87.49 38.36 126.47

20～40 1.34 14.05 0.93 44.62 8.54 90.14

表2 試驗處理設(shè)計

隨機區(qū)組設(shè)計，重復(fù)3次。小區(qū)面積＝長（20 m）×畦寬（2.1 m）×畦數(shù)（3）＝126 m2。每畦等行距種植小麥9行。微噴灌處理在第4行和第5行之間沿小麥種植方向鋪設(shè)一條微噴帶，進水端安裝水表和閥門，根據(jù)試驗設(shè)計的灌水量實施灌溉。底肥和漫灌處理追肥采用撒施，其它處理追肥采用水肥一體化施入。其它管理措施同高產(chǎn)小麥田。2016—2017和2017—2018年度生長季月降水量及累積降水量如圖1所示。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 不同葉位葉綠素含量和葉面積測定 葉綠素含量測定參照趙世杰等［15］的方法，使用日本島津公司產(chǎn)UV-2450型雙通道紫外-可見分光光度計比色。每處理隨機選取50株，分旗葉、倒二葉、倒三葉分別測量葉面積，孕穗期、開花期和花后每10 d各測定1次。葉面積＝葉長×葉寬 ×0.83［16］。

圖1 2016—2017和2017—2018年度生長季月降水量及累積降水量

1.3.2 農(nóng)田耗水量及水分利用效率測定 在冬小麥播種和收獲時，采用CNC503B型智能中子儀測定，每20 cm土層為1個層次，測深為1.0 m。采用農(nóng)田水量平衡方程計算農(nóng)田耗水量（ET）［17］，ET＝SWD＋P＋I-D＋Wg-R。式中，SWD為生育期土壤水分變化量；P為降水量；I為灌溉量；D為灌溉后土壤水向下層流動量；Wg為深層地下水利用量；R為地表徑流。本試驗地下水位超過5 m，且無地表徑流，Wg、D和 R均忽略。水分利用效率＝經(jīng)濟產(chǎn)量／全生育期農(nóng)田耗水量。

1.3.3 籽粒產(chǎn)量測定 成熟期每小區(qū)收獲6.3 m2，籽粒曬干后計產(chǎn)，折算出公頃產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗采用Microsoft Excel 2016進行數(shù)據(jù)處理，SPSS 16.0軟件進行處理間差異顯著性分析（鄧肯氏新復(fù)極差法，P＜0.05），用 SigmaPlot 11.5做圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對冬小麥不同葉位葉面積的影響

由圖2可以看出，小麥生育后期不同處理的葉面積變化趨勢一致，均可分為緩慢下降和快速下降階段：旗葉和倒二葉的葉面積在花后-10 d～20 d為緩慢下降階段，隨后快速下降；倒三葉的葉面積在花后-10 d～10 d為緩慢下降，花后10 d后快速下降。CI-CK、CI-OPT、MI-OPT、MI-OPT2、MI-80%OPT處理小麥生育后期旗葉葉面積的平均值分別為11.89、13.43、14.11、14.50、14.24 cm2，MI-OPT2處理葉面積最大，MI-OPT2、MI-80%OPT、MI-OPT分別比CI-OPT處理增加7.97%、6.03%、5.06%；5個處理倒二葉葉面積的平均值分別為14.03、14.96、15.37、15.41、15.28 cm2；倒三葉葉面積的平均值分別為 9.40、10.92、11.88、12.49、11.98 cm2?？梢姡←溕笃诓煌~位葉面積均為微噴灌處理的大于漫灌處理。

漫灌、微噴灌兩種灌溉方式小麥生育后期旗葉葉面積的平均值分別為12.87、13.89 cm2，微噴灌處理比漫灌處理增加7.93%；倒二葉葉面積的平均值分別為14.64、15.44 cm2，微噴灌處理比漫灌增加5.46%；倒三葉葉面積的平均值分別為10.68、12.11 cm2，微噴灌處理比漫灌增加15.27%。

圖2 小麥生育后期不同葉位的葉面積

2.2 不同處理對冬小麥不同葉位葉綠素含量的影響

由圖3可以看出，冬小麥旗葉和倒二葉在花后0～18 d之前葉綠素含量變化不明顯，18 d后迅速下降；倒三葉葉綠素含量快速下降的時間要早于旗葉和倒二葉，而且不同處理的葉綠素含量呈現(xiàn)不同的特點。CI-CK、CI-OPT、MI-OPT、MI-OPT2、MI-80%OPT處理花后旗葉葉綠素含量的平均值分別為 3.37、3.61、3.68、3.90、3.71 mg／gFW，MI-OPT、MI-OPT2、MI-80%OPT處理分別比CI-OPT處理增加1.94%、8.03%、2.77%；倒二葉葉綠素含量的平均值分別為2.92、3.28、3.31、3.45、3.37 mg／gFW；倒三葉葉綠素含量的平均值分別為1.92、2.32、2.71、2.76、2.73 mg／gFW。

漫灌、微噴灌兩種灌溉方式小麥花后旗葉葉綠素含量的平均值分別為3.54、3.68 mg／gFW，微噴灌比漫灌處理增加3.95%；倒二葉葉綠素含量的平均值分別為3.19、3.29 mg／gFW；倒三葉葉綠素含量的平均值分別為2.19、2.57 mg／gFW，微噴灌比漫灌處理增加17.35%。

圖3 小麥生育后期不同葉位葉片的葉綠素含量

2.3 不同處理對冬小麥產(chǎn)量和水分利用效率的影響

2016—2017 年度小麥籽粒產(chǎn)量以MI-OPT2處理最高，CI-CK處理最低，MI-OPT、MIOPT2、MI-80%OPT處理之間差異不顯著且均高于CI-OPT處理，分別比CI-OPT增加2.72%、4.71%、2.95%?？偤乃勘憩F(xiàn)為 MI＜CI，平均降低45.99 mm，MI處理比 CI-OPT處理減少34.35～60.04 mm。水分利用效率 MI處理比CI-OPT處理提高14.28%～20.31%，平均比CI處理增加18.45%。

表3 不同處理的小麥產(chǎn)量和水分利用效率

2017—2018 年度結(jié)果與2016—2017年度相似，籽粒產(chǎn)量以MI-OPT處理最高，MI-OPT、MI-OPT2、MI-80%OPT處理之間差異顯著且均高于CI-CK、CI-OPT處理?？偤乃勘憩F(xiàn)為MI＜CI，MI處理比 CI-OPT處理減少42.17～57.17mm。水分利用效率MI處理比CI-OPT處理提高11.73% ～19.12%；平均比 CI處理增加16.07%。

3 討論與結(jié)論

葉片是小麥生育后期冠層的主要構(gòu)成者，成熟時籽粒干物質(zhì)的90%來自葉片光合碳同化物的供應(yīng)，旗葉的供應(yīng)占到其中的30%［18］。因此保持葉片的綠葉面積，延緩葉片中葉綠素的降解速度，改善葉片的光合能力、維持較長的光合持續(xù)期對提高籽粒產(chǎn)量具有重要作用。有研究表明，增加灌溉次數(shù)或推遲灌溉時期能夠增加旗葉葉綠素含量、延緩葉片衰老［19，20］。高鵬等［21］的研究也表明微噴水肥一體化可以防止冬小麥葉綠素含量減少、提高農(nóng)作物的光合速率。本研究結(jié)果表明，灌溉模式顯著影響小麥生育后期不同葉位葉片的生理特性：隨著灌水次數(shù)的增加和灌水時期的推遲，不同葉位葉片綠葉面積和葉綠素含量下降速度變慢，灌溉有助于延緩小麥生育后期旗葉的衰老。在同一肥料供應(yīng)水平下，微噴灌水肥一體化模式具有更高的綠葉面積，對于不同葉位葉綠素的降解速度也有延緩作用，特別是對下部葉片的作用效果更顯著；在肥料總量減少20%條件下，微噴灌水肥一體化仍然具有較高的綠葉面積和葉綠素含量，更有利于干物質(zhì)的積累和籽粒產(chǎn)量的提高。

前人研究發(fā)現(xiàn)，水肥一體化可提高籽粒產(chǎn)量和氮肥利用效率，滴灌水肥一體化籽粒產(chǎn)量較常規(guī)對照提高21.13%，在合理滴灌施肥配比下可節(jié)水 51.85%、節(jié)氮 23.47%［22，23］。徐學(xué)欣等［24］研究發(fā)現(xiàn)，采用小麥微噴補灌比全生育期灌兩水的畦灌處理減少灌水量 33.2～70.8 mm，節(jié)水21.0%～54.2%。本試驗中，微噴灌水肥一體化比傳統(tǒng)的畦播漫灌模式小麥籽粒產(chǎn)量增加2.72%～4.71%，生育期間的總耗水量減少 34.35～60.04 mm，水分利用效率提高11.73%～20.31%；在肥料總量減少20%條件下，采用三次噴灌的微噴灌水肥一體化處理的小麥產(chǎn)量仍然高于傳統(tǒng)漫灌處理，水分利用效率顯著提高?？梢姡姽嗨室惑w化是一種適合大田小麥應(yīng)用的節(jié)水高產(chǎn)灌溉栽培技術(shù)。