張靜悟，楊建平，盧偉鵬，張龍龍，張 曦，劉怡辰，李衛(wèi)華，姜 東，2

(1.石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院/新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點實驗室，新疆石河子 832000；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)國家信息農(nóng)業(yè)工程技術(shù)中心，南京 210000)

0 引 言

【研究意義】節(jié)水灌溉技術(shù)，具有節(jié)水、節(jié)肥、提高作物產(chǎn)量等優(yōu)點，在新疆地區(qū)得到大面積推廣[1]。近年來滴灌技術(shù)成功應(yīng)用于小麥等密植作物,目前新疆生產(chǎn)上主要推廣的滴灌小麥栽培模式為“1管4行”滴灌模式[2]，該滴灌帶用量較大，耗水量偏高等。擴(kuò)大管行比(滴灌帶數(shù)量與小麥行數(shù)的比值)是進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本、保障新疆滴灌小麥可持續(xù)發(fā)展的途徑?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】前人對滴灌小麥的研究多集中于“1管4”行滴灌模式，前人研究表明，隨著灌水量或施氮量的增加，滴灌春小麥的株高呈增加趨勢[3-4]。有研究發(fā)現(xiàn)，在0～360 kg/hm2施氮水平范圍內(nèi)，隨著施氮水平的提高，拔節(jié)期至成熟期間0～60 cm土層的根系干重，根系長度、根長密度及根系活力等指標(biāo)均增加[5]。前人在干物質(zhì)積累、轉(zhuǎn)運(yùn)和分配[6-8]、氮素轉(zhuǎn)運(yùn)[9]、光合特性籽，籽粒灌漿及產(chǎn)量的影響[10-11]等方面已作出大量的研究，而對擴(kuò)大管行比滴灌帶種植模式下春小麥干物質(zhì)積累及籽粒產(chǎn)量的影響的研究相對較少?！颈狙芯壳腥朦c】目前對擴(kuò)大管行比滴灌帶種植模式下春小麥干物質(zhì)積累及籽粒產(chǎn)量的影響的研究相對較少。研究擴(kuò)大管行比對滴灌春小麥干物質(zhì)積累及籽粒產(chǎn)量的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】在大田條件下，設(shè)置3種不同管行比滴灌種植方式，研究不同品種春小麥干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運(yùn)及產(chǎn)量形成特點及品種間的差異，分析不同管行比滴灌種植模式對春小麥干物質(zhì)積累動態(tài)變化、轉(zhuǎn)運(yùn)特征及籽粒產(chǎn)量的影響，在擴(kuò)大管行比滴灌種植方式下，為管行比與品種的合理選擇提供科學(xué)的理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2019年在石河子大學(xué)試驗場二連(85°48′E, 44°44′N)進(jìn)行。試驗?zāi)觊g全生育期降雨量為131.5 mm。試驗地土壤質(zhì)地為壤土，前茬為棉花，土壤基礎(chǔ)肥力為有機(jī)質(zhì)含量16.35 g/kg、堿解氮41.25 mg/kg、速效磷12.96 mg/kg、速效鉀226.38 mg/kg。

供試材料為水分敏感型品種新春22號和耐旱型品種新春44號[12]，種子由石河子大學(xué)麥類作物研究所提供。種量均為330 kg/hm2，保苗550×104株/hm2, 15 cm等行距，人工播種。滴灌小麥全生育期灌水量為4 500 m3/hm2，分6次灌溉，各小區(qū)每次灌水量用水表控制，全生育期施氮300 kg/hm2，灌水、施肥時間與比例參照[13]進(jìn)行。每個小區(qū)間隔50 cm，防止水分側(cè)向滲漏。播種前結(jié)合整地施入基肥P2O5和K2O 各105 kg/hm2。于2019年4月6日播種，7月25日收獲。其他管理措施同當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)田進(jìn)行。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設(shè)計

試驗采取二因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，設(shè)置了1管4行(TR4)、1管6行(TR6)和1管8行(TR8)3種處理，分別為2根毛管間種植4行小麥，帶寬為60 cm；2根滴灌毛管種植6行小麥，帶寬為90 cm；2根滴灌毛管間種植8行小麥，帶間距為120 cm。圖1

圖1 不同滴灌帶配置模式示意

1.2.2 測定指標(biāo)

分別在各小區(qū)的中心地帶，選取生長狀況良好且長勢均勻一致的地點。分別于不同生育期(拔節(jié)、抽穗、開花、灌漿(花后14 d)、成熟)取樣，并記錄每次取樣時間。 TR4處理分別被測定滴灌帶側(cè)第1行、第2行各10株；TR6處理分別測定帶側(cè)第1行、第2行和第3行各10株，TR8處理分別測定滴灌帶側(cè)第1行、第2行、第3行和第4行各10株。各處理均取其平均值作為該處理的實測值，每小區(qū)均重復(fù)3次。

1.2.3 干物質(zhì)測定

于拔節(jié)期開始取樣，每小區(qū)選取具有代表性的植株各10株，取地上部分帶回室內(nèi)。將樣品植株分為莖鞘、葉片、穗3個部分，分別裝入信封，105℃殺青30 min，隨后烘箱溫度調(diào)至80℃烘24 h，冷卻至室溫后分別稱重。采用Logistics函數(shù)y=k/[1+e(a-bt)] 對不同處理下滴灌春小麥植株地上部分干物質(zhì)積累進(jìn)行擬合[14]，根據(jù)所得方程推導(dǎo)計算出干物質(zhì)積累起始時間呢(t1)、終止時間(t2)、干物質(zhì)積累最大速率(Vmax)及其出現(xiàn)時間(tm)。計算干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)特征參數(shù)[15]。

花前同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量(g) = 開花期干物質(zhì)重(g) -成熟期營養(yǎng)器官干重(g)；

花前同化物轉(zhuǎn)運(yùn)率(%) = 花前同化物運(yùn)轉(zhuǎn)量(g) /開花期干重(g)×100；

花前同化物對籽粒的貢獻(xiàn)率(%) =花前同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量(g)/成熟期籽粒干重(g) ×100；

花后同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量(g) = 成熟期籽粒干重(g) -花前同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量(g)；

花后同化物對籽粒的貢獻(xiàn)率(%) =花后同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量(g) /成熟期籽粒干重(g) ×100。

1.2.4 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子測定

于小麥成熟期，分別在各小區(qū)選取具有代表性樣點3個，按行收獲，每行2 m，每個樣點面積0.3 m2。人工收獲、自然曬干(籽粒含水量降至14%以下)后脫粒、稱重。同時從每個小區(qū)各分別選取1 m雙行樣段，樣段面積為0.3 m2，調(diào)查穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重等指標(biāo)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2013進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、SPSS 24.0軟件進(jìn)行方差分析和Duncan法進(jìn)行多重比較，Originpro2017軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對滴灌春小麥干物質(zhì)積累的影響

2.1.1 對滴灌春小麥單株干物質(zhì)積累動態(tài)影響

研究表明，不同處理下2個小麥品種的單株干物質(zhì)積累動態(tài)變化趨勢基本一致，均隨生育進(jìn)程推進(jìn)均呈“S”型曲線變化，在拔節(jié)期至灌漿期單株干重快速增長，灌漿期至成熟期緩慢增長。在不同生育期各處理間隨著帶寬的增加，2個品種小麥干物質(zhì)積累量均呈下降趨勢，TR4>TR6>TR8；且隨著生育進(jìn)程的增加，處理間差異不斷增大。在成熟期，2個品種干重均以TR4處理最高，且新春44號單株干物質(zhì)積累量顯著高于新春22號，這可能與品種特性有關(guān)。在TR4處理下，新春22號和新春44號成熟期干物質(zhì)積累量分別為4.45和4.99 g/株，分別較同期TR6、TR8處理分別增加4.28%、9.35%和2.56%、8.77%。在適宜的帶寬下，土壤中水分分布迅速且均勻，有利于植株的生長發(fā)育；隨著帶寬的增大，水分分布不均，不利于遠(yuǎn)行滴灌小麥的生長。圖2

注：JS：拔節(jié)期；HS：抽穗期；AS：開花期；GS：灌漿期；MS：成熟期；TR4：1管4行；TR6：1管6行；TR8：1管8行；下同

2.1.2 對滴灌春小麥各器官干物質(zhì)積累動態(tài)的影響

研究表明，不同處理下2個品種春小麥莖稈干物質(zhì)積累變化趨勢大致相同，均呈現(xiàn)“快速增長-緩慢增長-迅速下降”的趨勢，小麥莖稈干物質(zhì)積累峰值出在灌漿期(花后14 d)。各處理葉片的干物質(zhì)積累變化趨勢基本相同，呈現(xiàn)為雙峰曲線變化特征，分別于抽穗期和灌漿期達(dá)到高峰。不同處理下2個品種穗部干物質(zhì)積累變化趨勢均呈單峰增長曲線，抽穗期至開花期穗部干重緩慢增加，花后穗部干重迅速增加直至成熟。不同處理下2個小麥品種無論是在莖鞘、葉片、穗部的干物質(zhì)積累在各個生育期均TR4>TR6>TR8，且在同一生育期新春44號各處理的營養(yǎng)器官干重均高于新春22號。適宜的管行比滴灌模式，有利于春小麥干物質(zhì)的累積，而在大管行比滴灌種植方式下，耐旱型品種干物質(zhì)積累高于水分敏感型品種。圖3～5

圖3 不同處理下春小麥單株莖鞘干物質(zhì)積累的動態(tài)變化

圖4 不同處理下春小麥單株葉片干物質(zhì)積累的動態(tài)變化

圖5 不同處理下春小麥單株穗部干物質(zhì)積累的動態(tài)變化

2.2 不同處理對滴灌春小麥干物質(zhì)積累特征值的影響

研究表明，不同處理下2個品種滴灌春小麥地上部分干物質(zhì)積累的快速增長期始于拔節(jié)后6.94～36.49 d和7.01～37.98 d，干物質(zhì)最大增長速率(Vmax)出現(xiàn)在拔節(jié)后26.02～30.37 d，快速增長期持續(xù)時間為26.02～30.62 d。不同品種小麥單株干物質(zhì)積累理論最大值和干物質(zhì)積累最大速率(Vmax)隨著帶寬的增加均呈下降趨勢，2個品種均在TR4處理下達(dá)到最大值，其與TR6、TR8處理相比，新春22號、新春44號的單株干物質(zhì)積累理論最大值分別降低4.61%、12.92%、4.55%和10.95% ；Vmax分別降低了4.61%、12.92%、4.55%和10.95%，且在相同處理下新春44號干物質(zhì)積累最大速率和干物質(zhì)積累理論最大值均高于新春22號；在TR4處理下，干物質(zhì)積累速率大，干物質(zhì)快速積累持續(xù)時間較長，有利于小麥干物質(zhì)的快速累積；而在TR6和TR8處理下，2個品種小麥干物質(zhì)積累變化各項特征值提前，干物質(zhì)積累量出現(xiàn)不同程度的降低。在適宜的帶寬下，干物質(zhì)積累速率較快及干物質(zhì)快速積累持續(xù)時間較長，有利于滴灌春小麥光合產(chǎn)物的積累。表1

2.3 不同處理對滴灌春小麥轉(zhuǎn)運(yùn)特征的影響

研究表明，隨著帶寬的增加，2個滴灌春小麥品種花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、轉(zhuǎn)運(yùn)效率、對籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率和花后干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)量均表現(xiàn)為下降趨勢，而花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量對籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率的變化趨勢則相反；且小麥籽粒中干物質(zhì)主要來源于花后干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)，花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)對籽粒的產(chǎn)量貢獻(xiàn)率為79.49%～83.97%。在TR4處理下2個品種的花前同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量和花后同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量在TR4處理下均達(dá)到最大值。新春22號和新春44號的花前同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量分別為0.407和0.509 g/株，TR6、TR8處理分別較TR4處理減少11.85%、30.18、6.59%和19.17%，差異達(dá)顯著水平(P< 0.05)；花后同化物轉(zhuǎn)運(yùn)量分別1.792和1.966 g/株，新春22號和新春44號在TR4處理下花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量較TR6和TR8處理分別增加14.90%、23.51%、5.02%和11.23%,差異達(dá)顯著水平(P< 0.05)。表2

2.4 不同處理對滴灌小麥籽粒產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

研究表明，不同處理間滴灌春小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素存在顯著的差異。隨著帶寬的增加，2個品種籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均呈現(xiàn)下降趨勢，表現(xiàn)為TR4>TR6>TR8。籽粒產(chǎn)量均以TR4處理為最高，新春22號和新春44號分別為7 716.45和8 096.48 kg/hm2，且新春44號各處理產(chǎn)量均顯著高于新春22號。新春22號和新春44號在TR4處理下較TR6、TR8處理分別增產(chǎn)7.91%、15.95%和7.14%、13.57%，各處理間差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)。滴灌帶配置方式對春小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素影響較大，在合理的滴灌帶配置方式下，可以保障小麥正常的生長發(fā)育，從而提高籽粒產(chǎn)量。不同處理對不同品種產(chǎn)量及其構(gòu)成影響不同。新春22號的籽粒產(chǎn)量與穗粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與穗數(shù)呈正相關(guān)，而與千粒重相關(guān)性較小；新春44號的籽粒產(chǎn)量與千粒重和穗數(shù)呈正相關(guān)(P<0.05)，而與穗粒數(shù)相關(guān)性不顯著。在滴灌條件下，影響水分敏感性小麥品種產(chǎn)量的主要因素為穗粒數(shù)，而耐旱性品種則為千粒重。表3，表4

表3 不同處理下滴灌春小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成

表4 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子的相關(guān)性

3 討 論

滴灌通過管道將水分輸送到小麥根區(qū)附近，為小麥生長發(fā)育提供良好的條件。由于受到水分在土壤中運(yùn)移規(guī)律的影響，土壤中水分分布存在明顯的差異[16-17]。加之，在滴灌條件下，隨水施肥，從而影響到小麥的生長發(fā)育。

基于試驗是在同一灌溉水平下進(jìn)行，由于布管方式的不同，造成各處理間土壤中水分和肥料的分布差異，對春小麥的干物質(zhì)積累和籽粒產(chǎn)量造成不同程度的影響。萬剛[18]研究認(rèn)為，1管5行滴灌小麥植株生長較1管6行生長均勻，產(chǎn)量增加504 kg/hm2。張娜等[19]研究表明，1管4行較1管5行和1管6行的小麥植株長勢均勻，群體結(jié)構(gòu)良好，干物質(zhì)積累及產(chǎn)量均具有明顯的優(yōu)勢。研究表明，在1管4行滴灌模式下植株干物質(zhì)積累，單株干物質(zhì)重及籽粒產(chǎn)量等方面均優(yōu)于其他處理。研究中1管6行和1管8行產(chǎn)量較低的原因是其帶側(cè)第3行、第4行植株長勢較差，植株干物質(zhì)積累量降低所致，這與其研究結(jié)果一致。雷鈞杰等[20]研究表明，不同帶型配置對土壤中含水量影響明顯，土壤含水量隨著帶間距的增加而降低。隨著側(cè)向間距的增大，冬小麥在穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量等方面均呈現(xiàn)下降趨勢，這與研究結(jié)果一致。在研究條件下，不同品種產(chǎn)量構(gòu)成因素對產(chǎn)量的影響不同，新春22號為穗粒數(shù)的減少對籽粒產(chǎn)量影響較大，而新春44號則為千粒重，這與曹軍等[21]、李召鋒等[22]研究結(jié)果較為一致。Lü等[23]研究表明，隨著管行比的增加，小麥籽粒產(chǎn)量呈下趨勢，這與研究結(jié)果一致。擴(kuò)大管行比后，1管6行、1管8行的干物質(zhì)積累量、籽粒產(chǎn)量均出現(xiàn)不同程度下降，但1管6行的各項指標(biāo)降幅均小于1管8行，而且新春44號的產(chǎn)量降幅小于新春22號，新春44號可能更適合在大管行比滴灌種植方式下種植。1管6行滴灌模式雖能減少滴灌帶用量，但在產(chǎn)量方面出現(xiàn)一定程度的降低。仍需要通過調(diào)整栽培措施減小籽粒產(chǎn)量的降幅，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。在大管行比滴灌種植方式下，遠(yuǎn)行植株常常處于干旱脅迫下，導(dǎo)致遠(yuǎn)行小麥籽粒產(chǎn)量降低，如何消減遠(yuǎn)行小麥籽粒產(chǎn)量的降幅，仍需進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

隨著帶寬的增加，新春22號和新春44號小麥品種籽粒產(chǎn)量、單株及各器官干物質(zhì)積累量均呈下降趨勢。擴(kuò)大管行比對不同品種小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響不同，水分敏感性材料為穗粒數(shù)，耐旱性材料為千粒重。TR6處理產(chǎn)量降幅小于TR8處理，新春44號產(chǎn)量降幅低于新春22號，且新春44號籽粒產(chǎn)量高于新春22號，其經(jīng)濟(jì)效益較高。新春44號較適合在大管行比滴灌模式下種植，1管6行滴灌模式具有推廣應(yīng)用價值。