水分调控对滴灌春小麦籽粒灌浆特性的影响

杨茹，廖江，何海兵，马富裕

（石河子大学／新疆兵团绿洲生态农业重点实验室，石河子832003）

滴灌是一种十分先进的灌溉技术，由于其节水高产等优点，近年在新疆干旱半干旱地区得以大面积推广。2009年在石河子地区与奎屯地区滴灌春小麦种植面积曾达3.0×104hm2以上，占两地区小麦总面积的45.0%［1］。研究发现，在滴灌条件下春小麦千粒重比传统漫灌栽培模式有显著提高［2］。小麦产量受多方面因素影响，其中粒重是造成小麦产量不稳和影响高产的重要因素，而灌浆期则是最终决定粒重的关键期［3］。小麦粒重大小除受品种本身的遗传特性影响外，灌浆期水分条件对小麦灌浆进程和最终粒重有着重要影响［4－8］。李科江等［5］认为，小麦生长前期的水分胁迫有利于加快其发育过程，促使早抽穗灌浆，灌浆期较好的水分状况可延缓小麦的灌浆进程。肖俊夫等［9］认为灌浆期适宜的初始土壤含水量为19.9%，相当于田间持水量的83%。但是这些研究大多是针对常规灌溉，目前对于滴灌条件下水分调控对籽粒灌浆特性影响尚未见相关报道。

因此，本研究试图在滴灌条件下，通过研究不同灌量下春小麦籽粒灌浆特性，探讨滴灌条件下水分调控对春小麦籽粒灌浆特性的影响，旨在为滴灌春小麦的高产高效栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2011年在石河子大学农学院试验站（45°19′N，86°03′E）进行。试验地前茬为棉花，质地中壤。0～30 cm土层含有机质24.3 g／kg，全氮1.1 g／kg，碱解氮64.8 mg／kg，速效磷（P2O5）19.1 mg／kg，速效钾（K2O）164.0 mg／kg。

供试品种为新春6号和新春19号。

1.2 方法

1.2.1试验设计

试验采用裂区设计，主区为2个品种；副区为4个灌溉定额，即3000 m3／hm2（W1）、4500 m3／hm2（W2）、6000 m3／hm2（W3）、7500m3／hm2（W4）。

三叶期通过间苗得到基本苗分别为6400×103株／hm2（新春6号）、6270×103株／hm2（新春19号）。小区面积4 m×4 m，重复3次。

于2011年4月12日人工点播，至当年7月15日成熟收获。

滴灌采用一管四的配置模式（1条滴灌带灌溉4行小麦，小麦行距15 cm，滴灌带放置在第2、3行小麦的中间）。所用毛管为贴片内嵌式滴管带，滴头流量2.6 L／h，滴头间距30 cm，用水表精确控制灌溉量。

田间的水肥管理措施如下：

滴灌春小麦全生育期滴水8次，单次灌溉周期为10 d，每次都均匀灌溉。播种前基施尿素（含N 46%）150 kg／hm2，磷酸二胺（含P2O547.5%，含N 16.5%）225 kg／hm2；自出苗后12 d开始小麦生育期追肥，全生育期共施尿素450 kg／hm2，分5次随水施入。即在三叶期、拔节期、孕穗期、开花期及灌浆期随水施入，其它田间管理措施按照高产麦田进行。

1.2.2测试项目与方法

小麦籽粒灌浆过程测定：于小麦开花期选择长势一致同日开花的植株进行挂牌，小麦花后每隔5 d取样1次，每处理取6个主茎穗，在105℃下杀青20 min，然后在80℃下烘至恒重，用千分之一天平称重，每处理3次重复。

以开花天数T为自变量，千粒重Y为依变量，用Logistic方程Y＝k／（1＋a e－bT）对籽粒生长过程进行模拟。其中，k为最大生长量上限；a、b为常数。同时推导出灌浆参数：籽粒平均灌浆速率R［mg／（grain·d）］、灌浆持续天数T（d）、最大灌浆速率Rmax［mg／（grain·d）］、达到Rmax的时间 Tmax（d）。T 1、R1、T 2、R2 、T 3 、R3 分别表示3个灌浆阶段（渐增期、快增期和缓增期）灌浆持续时间（d）和阶段灌浆速率［mg／（grain·d）］。

用相关分析、逐步回归对灌浆参数与粒重关系进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 水分调控对小麦籽粒灌浆特性的影响

结果见图1。

图1 水分调控下不同品种籽粒增长曲线Fig.1 Growth curve of dry weight of wheat grain under water regulation

由图1可见，对于能够正常生长的有效籽粒来说，灌浆早期籽粒增重受水分影响不显著，花后15 d开始，不同水分处理间的籽粒增重差异明显，充足灌溉处理的籽粒干物质积累快速增加。2品种最终粒重均以W3处理最高，新春6号和新春19号千粒重分别达到55.58、44.13 g。对两品种粒重方差分析的结果表明，4个水分处理一致表现为新春6号显著高于新春19号。

Logistic拟合方程：

1）新春6号：

2）新春19号：

2.2 水分调控对小麦籽粒灌浆参数的影响

由表1可见，新春19号各灌浆参数的变异系数均大于新春6号，这说明水分调控对新春19号灌浆过程的影响大于新春6号。两品种的终粒重a在4个水分处理下均表现为W3＞W4＞W1＞W2，这表明水分过多或过少均不利于小麦籽粒最终粒重的提高。

表1 不同灌水处理下小麦的籽粒灌浆特性参数Tab.1 Logistic parameter and secondary parameter of grain filling in wheat under water regulation

1）籽粒灌浆天数和平均灌浆速率。水分调控对籽粒灌浆持续天数有一定的影响。两品种灌浆持续天数在不同灌量条件下均表现为随灌水量增加而延长的趋势（表1）。W1处理与 W4处理的灌浆持续时间相差3～4 d。从灌浆速率来看，W1处理明显高于其他处理，而其他处理间差异不明显。

2）最大灌浆速率出现时间（Tmax）和最大灌浆速率（Rmax）在水分调控下，两品种最大灌浆速率出现时间（Tmax）随灌量的增加而延迟，但差异不明显。W1与W4仅相差1 d。在最大灌浆速率方面，新春19号在不同灌量下的变异系数远大于新春6号。

3）阶段灌浆参数。两品种均表现为缓增期持续时间占灌浆总时间比例最大（41% ～46%），其次为快增期（33%～37%），而渐增期所占比例最少（17%～26%）。但阶段灌浆参数在品种间差异较大。从灌浆时间来看，新春6号变异系数表现为渐增期持续时间（T 1）较小（3.55%），快增期持续时间（T 2）（6.24%）和缓增期持续时间（T 3）（6.24%）相对较大，且4个水分处理的T 2和T 3由大到小依次为W 3＞W 2＞W 4＞W 1。新春19号则与之相反，表现为：渐增期持续时间（T 1）的变异系数较大（10.02%），而快增期持续时间（T2）（8.66%）和缓增期持续时间（T3）（8.66%）的变异系数相对较小。从灌浆速率来看，新春6号的W1处理各灌浆阶段速率均大于其他处理。而新春19号则表现为W4处理的R2，R3最高。

2.3 水分调控下小麦籽粒灌浆参数与粒重的相关性

两品种灌浆参数与千粒重的相关性分析结果（表2）表明，其千粒重均与渐增期持续天数（T1）呈显著正相关，而与其他各参数相关性不显著。因此，在滴灌条件下，通过水分调控来适当延长渐增期持续天数是提高千粒重的有效途径。

表2 水分调控下小麦籽粒灌浆参数与粒重的相关系数Tab.2 Correlation coefficient between filling parameters and kernel weight of wheat under water regulation

3 讨论

小麦灌浆期间适宜的水分状况，不仅能减缓高温下由于缺水引起的早衰，而且有利于光合产物的形成和向籽粒的转移、贮藏，能有效提高粒重［10］。前人研究认为，干旱条件下小麦籽粒平均灌浆时间相对缩短，从而导致粒重下降［4］。但是过量供水同样会对灌浆不利，易引起贪青晚熟，穗粒重降低。灌浆期适宜的初始土壤含水量为19.9%，相当于田间持水量的83%［9］。本实验研究结果表明：在滴灌条件下，水分过低（W1、W2处理）会导致灌浆持续时间缩短，灌浆期提前结束，从而不利于籽粒干物质的积累。然而过多的水分（W4处理）同样会对灌浆不利，一方面由于引起贪青晚熟，使得穗粒重降低［9］；另一方面可能是由于在高土壤含水量条件下，土层通气受到影响，引起土层内氧浓度降低，导致根系活力受到限制，进而对光合作用及物质转运造成不利影响［11－12］，从而影响粒重。

研究发现，在不同灌水量条件下，两品种各阶段灌浆持续期的变异系数均大于各阶段灌浆速率，表明各阶段持续期较各阶段灌浆速率更易受水分影响，即环境因子对灌浆持续期的影响较大，而灌浆速率主要受品种控制。对于粒重与灌浆速率和灌浆时间的相关性，目前尚无定论。一般认为，粒重与籽粒灌浆速率呈正相关，与灌浆持续时间的相关性尚不确定［13－18］。刘丰明等［13］研究发现灌浆渐增期灌浆速率和快增期灌浆速率、持续天数对粒重作用显著。张凯等［14］则认为缓增期持续天数和灌浆速率对粒重起决定性作用。本研究结果表明，不同灌量条件下两品种的粒重与渐增期持续时间呈显著正相关。因此，滴灌条件下，通过水分调控来延长渐增期持续时间对提高粒重具有重要意义。

4 结论

在滴灌条件下，新春6号和新春19号的灌浆持续时间均表现出随灌水量的增加而延长的趋势，灌浆速率则呈现递减的趋势；新春19号较新春6号对水分胁迫敏感；两品种的终粒重均表现为W3处理（全生育期灌水6000 m3／hm2）最高；籽粒千粒重与灌浆渐增期持续天数呈显著正相关。这表明在滴灌条件下，灌水量6000 m3／hm2能有效促进春小麦籽粒灌浆特性，使得群体结构更加合理，并充分发挥其高产潜力。

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