黑龙港区春季减灌对不同小麦品种产量和水肥利用的影响

2015-07-31尹宝重李海燕马燕会等

江苏农业科学 2015年3期

尹宝重　李海燕　马燕会等

摘要：于2013—2014年小麦生长季，以冬小麦品种河农7069、河农7106等9个品种为材料，在大田条件下通过设立越冬水+春季1次灌水（简称春1水）和越冬水+春季2次灌水（简称春2水）2种灌水模式，在黑龙港平原区的枣强县示范区和献县示范区进行了1个生长季的研究。结果表明，同一地区不同品种，春1水处理与春2水处理小麦植株干物质积累存在差异。河农7069、河农7106、石优20和汶农14等品种，春1水处理干物质积累量显著低于春2水，其他品种则无显著差异。不同地区相同品种小麦植株干物质积累也表现不同。河农6049品种，在献县示范区春1水干物质积累量显著低于春2水，但在枣强示范区则无显著差异。2个地区有70%的处理，春1水处理穗粒数显著低于同品种的春2水处理，平均低5.0%，其他30%处理差异不显著。与春2水处理相比，春1水处理不孕小穗数明显增多，2个地区各品种平均可增多43.0%。与春2水处理相比，春1水处理千粒质量平均降低8.6%，产量平均降低115%，收获指数、N、P、K偏生产力也显著降低。

关键词：黑龙港平原；冬小麦；品种；减灌；产量；水分利用

中图分类号： S512.107 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2015）03-0063-04

黑龙港平原又称海河低平原，位于太行山山前平原和滨海平原过渡地带，面积3.4万km2，占河北省总面积的18.5%[1]，常年冬小麦播种面积达160万hm2，占河北省常年小麦播种面积的60%。黑龙港区是我国严重缺水地区之一，人均和单位土地面积水资源分别仅为全国平均水平的1/9和1/14。小麦生长期内降水仅为100～120 mm，远不能满足冬小麦全生育期需水量[2]。多年来，黑龙港平原小麦生产一直依靠超采地下水维持，造成地下水位不断下降，地面沉降明显，已成为我国乃至全世界超采地下水最严重、地下水位降落漏斗面积和地面沉降面积最大的地区[3-5]。因此，在黑龙港平原小麦生产中如何充分节约有限的地下水资源，提高水分利用效率，成为黑龙港区冬小麦生产发展和生态保护的重要课题。

在前人小麦节水栽培研究中，主要集中在不同灌水方式、灌水时期、灌水数量等方面对小麦产量形成及水分利用效率的影响，以及在不同水分条件下作物对土壤水分亏缺状况的反应以及寻找作物需水关键期的阈值[6-10]，确定合理有效的灌溉时间上。虽然研究在作物产量形成与水分供应关系方面有一定创新，但研究结果对生产实践的指导作用普遍有限，缺乏对小麦节水栽培过程中经济、社会、生态效益的综合考虑。现阶段在水资源匮乏、生产资料成本日益提高和生态环境条件日益恶化的背景下，如何更为有效地指导农业生产实践，并通过品种与节水模式的合理组合，在兼顾生态效益、社会效益的同时，寻求投入产出比的最优配置、节水稳产的平衡点势在必行。

上述内容前人也曾经进行过部分研究，曹建如报道，采用非充分灌溉，限制对作物的水分供应，降低田间腾发量，可节水30%～40%，而对产量无明显影响[11]。邵凤武等研究表明，天津地区在保证越冬水和拔节水的条件下，采用沧 6001、沧 6003 和农大 211小麦品种，其产量可达5 250 kg/hm2，与该地区常规种植时越冬水加春季2水无明显差异[12]。管建慧等在内蒙古、余四平等在河南、郑成岩等在山东等地的研究也均表明，冬小麦春季灌1水，正常年景下可基本满足小麦正常生长需要，产量与春季灌2水相比，不会受明显影响[13-15]。本研究以黑龙港地区常用的8个节水表现较好的小麦品种，在黑龙港地区的献县和枣强县分别开展试验，研究不同品种对春1次灌水和2次灌水的反应，旨在探索限水条件下不同品种小麦的生长、产量形成及水肥利用情况，为黑龙港地区节水稳产栽培模式的构建、品种利用和灌水模式提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2013—2014年小麦季，分别在河北省现代农业产业技术体系实施区献县、枣强试验站进行。献县试验站位于沧州市献县乐周镇周庄村，黏性壤土，0～20 cm土壤有机质1.29%，碱解氮109 mg/kg，速效磷10.3 mg/kg，速效钾 96.7 mg/kg，小麦生育期降雨量为94.9 mm；枣强试验站位于衡水市枣强县恩察镇西七吉村，轻壤质褐土化潮土，0～20 cm土壤有机质1.58%，速效氮108.1 mg/kg，速效磷19.4 mg/kg，速效钾136 mg/kg。小麦生育期降雨量为120 mm。

1.2 试验设计

1.2.1 献县试验站

以河农7069、河农7106、河农6049、石优20、婴泊700为供试品种，2013年10月8日播种，基本苗分别为493.5、502.5、507.0、507.0、483.0万株/hm2。2013年11月23日灌越冬水。每个品种春季设2个灌水处理：

（1）春2水：2014年4月7日和2014年5月9日各灌水1次；

（2）春1水：2014年4月7日灌水1次。

每次灌量均为 750 m3/hm2。试验采用随机区组设计，每处理3次重复，每小区面积72 m2。播前基施纯氮 150 kg/hm2、P2O5 84 kg/hm2、K2O 36 kg/hm2，春季第1次灌水前开沟追施纯氮 250.6 kg/hm2。基肥使用复合肥（含N、P2O5、K2O分别为25%、14%、6%），追肥为尿素（含N 46.4%）。6月11日收获。

1.2.2 枣强试验站

以河农7069、冀麦585、河农6049、汶农14、鲁原502为供试品种，2013年10月9日播种，基本苗分别为420.0、420.0、420.0、420.0、396.0万株/hm2。2013年12月4日灌越冬水，每个品种春季设2个灌水处理：

（1）春2水：2014年3月28日和2014年4月21日各灌水1次；

（2）春1水：2014年3月28日灌水1次。

每次灌量均为750 m3/hm2。试验采用随机区组设计，每处理3次重复，每小区面积72 m2。播前基施纯氮120 kg/hm2，P2O5 120 kg/hm2，K2O 36 kg/hm2，春季第1次灌水前开沟追施纯氮139.2 kg/hm2。基肥使用复合肥（含N、P2O5、K2O分别为20%、20%、6%），追肥为尿素（含N 46.4%）。6月10日收获。

1.3 测定内容与方法

于小麦3叶期，每小区定5个点，1 m2/点，调查基本苗数。成熟期，每小区取 3 个点， 1 m2/点，调查穗数，从每个取样点随机抽取 50 穗调查每穗粒数，根据该地区该品种近3年平均千粒质量计算理论产量。并于计产区每个样点随机抽取20株，调查次生根数量和干物质积累量。根据产量和灌水量计算灌水生产效率，计算公式为IPE=IM/Y，式中：IPE是灌水生产效率（kg/mm），IM是灌水量，Y是产量。根据肥料投入量和产量计算肥料偏生产力，肥料偏生产力计算公式：PFP=Y/F，式中：PFP是肥料偏生产力，单位为kg/kg，Y是施用某一特定肥料作物的产量，单位为kg/hm2，F是特定肥料纯养分（N、P2O5、K2O）的投入量，单位为kg/hm2。根据产量和干物质积累量计算经济系数，计算公式为EC=EY/BY，式中：EC是经济系数，EY和BY分别是经济产量和生物学产量。

1.4 统计方法

采用DPS 7.05统计软件对试验数据进行统计分析，采用Tukey法进行多重比较，用 Microsoft Excel 2010作图。

2 结果与分析

2.1 春季减灌对冬小麦干物质积累及分配的影响

由表1可知，在供试品种中，献县试验站的婴泊700，枣强试验站的冀麦585、河农6049、鲁原505等4个品种，春季灌水减为1次后单株干物质积累与春2水处理差异不显著；其他品种春1水处理单株干物质积累量平均为 2.33 g/株，均显著低于春2水处理。进一步对比2个试验站春1水处理和春2水处理干物质在小麦不同器官的分配，所用品种春1水[JP+1]处理茎秆+叶片干物质占整株比例均显著高于春2水处理。献县试验站的河农7069、河农7106、河农6049、石优20，枣强试验站的河农7069、冀麦585、汶农14、鲁原502，春1水处理籽粒干质量占整株比例显著低于春2水处理；献县试验站的河农7069、河农7106、河农6049，献县试验站的汶农14，穗轴+颖壳干质量占整株比例显著低于春2水处理。结果表明，河农7069、河农7106、石优20、汶农14等品种干物质积累对春季减灌反应较为敏感，减灌增[JP+1]加了上述品种干物质在茎秆和叶片中的分配，降低了在穗部（籽粒、穗轴和颖壳）的分配，可能是导致经济产量下降、经济系数降低的主要原因。

2.2 春季减灌对冬小麦产量构成的影响

献县试验站、枣强试验站春1水处理和春2水处理小麦产量构成因素见表2，献县试验站的河农7069、枣强试验站的汶农14这2个品种春1水处理的单位面积穗数显著低于春2水处理，分别低1.8%、16%，其他品种春1水处理单位面积穗数与同品种的春2水处理差异不显著。献县试验站的石优20、婴泊700，枣强试验站的汶农14这3个品种，春1水处理穗粒数显著低于同品种的春2水处理，平均低7.2%；其他品种春1水、春2水处理穗粒数差异不显著。两地所有春1水处理千粒质量和理论产量均显著低于同品种的春2水处理。结果表明，春季1次灌水对单位面积穗数影响不显著，但可显著降低其穗粒数、千粒质量，尤其对千粒质量的影响更为显著，平均降低8.6%，并最终使春1水处理产量也显著低于春2水处理。献县示范区春1水处理冬小麦产量比春2水降低15.1%，枣强示范区则降低7.9%。这可能与春季不进行第2次灌水，在小麦灌浆阶段土壤相对干旱，造成麦田供水不足，影响小麦灌浆有关。献县试验站的河农7106、河农6049、石优20和婴泊700，枣强试验站的河农7069、冀麦585等品种，春1水处理的小麦经济系数显著低于春2水处理，平均低58%。表明春2水的缺少，对于营养器官的干物质向籽粒转移影响很大，降低了籽粒在整体干物质构成中的比例。

不同春季灌水处理对2地各小麦品种小穗数量无显著影响；但参试的小麦品种春1水处理与春2水处理比较，不孕小穗数、不孕小穗比例显著增高（表3）。各品种春1水处理不孕小穗数平均增43.0%，枣强试验站的汶农14、鲁原502，春1水处理不孕小穗数比春2水处理分别增多61%、65%，表明春季减少抽穗扬花期的第2次灌水，对小穗发育成粒有明显不利影响。不同品种小穗发育对春季减灌的敏感程度不同，河农7069春1水处理不孕小穗比例比春2水处理平均增多32%，为各品种最低。鲁原502小穗发育对春2水缺失最为敏感，春1水处理不孕小穗比例比春2水处理平均增多55%。

2.3 春季减灌对冬小麦灌水和肥料利用的影响

不同处理对冬小麦灌水和肥料利用的影响见表4，所有品种的春1水处理灌水生产效率都显著高于春2水处理，献县试验站高28.9%，枣强试验站高38.2%。结合不同处理产量，减少1次春季灌水，虽然对产量产生了一定影响，但可使有限数量灌水的利用效率显著提升，2地平均提升33.6%。所有春1水处理的N、P2O5、K2O偏生产力均显著低于春2水处理，2地平均分别低10.0%、11.3%、10.7%。结果表明，春季第2水的缺失，明显影响了肥料在小麦生长后期作用的发挥，进一步证实水肥耦合对作物产量形成的重要作用。

3 结论与讨论

节水高产高效，已经成为未来黑龙港平原冬小麦生产的重要发展方向。目前，黑龙港平原区冬小麦生产中，春季灌水一般为2次，部分地区更多。黑龙港区传统观念是多浇水多打粮，甚至有“地皮不干，产量翻番”的观点[16-17]。这不仅造成巨大的水资源浪费，也增加了小麦种植成本，降低了农民种粮积极性。结合各地实际情况，探索具备更强操作性的节水模式，成为该区冬小麦种植亟待解决的问题。有关灌水次数、灌水量与小麦生长及产量的关系，前人进行过相关有益的探索。张忠学等报道，小麦灌水次数越多，灌水总量越大，生物产量越高[18]。程宪国等报道，在产量水平较低时，产量随耗水的增加近似线性上升，当产量达到最高水平后，随耗水量的增加，产量反而下降，呈抛物线关系[19]。任三学等报道，冬小麦全生育期设计灌溉1～6次灌水处理和不灌水处理对比发现，有效穗数和株高与灌水次数呈正相关，而小穗数、穗粒数、穗粒重以灌4水处理最多[20]。

本试验结果表明，献县试验站的婴泊700，枣强试验站的冀麦585、河农6049、鲁原502等4个品种的干物质积累对春季减灌反应不敏感，春1水处理干物质积累量与春2水处理差异不显著。相同品种在不同地区植株干物质积累表现不同。河农6049品种在献县示范区，春1水干物质积累量显著低于春2水，但在枣强示范区则无显著差异。各春1水处理千粒质量和理论产量均显著低于同品种的春2水处理。由此可知，与春季灌2次水相比，春季1次灌水对单位面积穗数影响不显著，但可显著降低其穗粒数、千粒质量，尤其对千粒质量的影响更为显著，平均降低8.6%，最终春1水处理产量也显著低于春2水处理。本研究还表明，春1水处理不孕小穗数增多，2地平均增多43%。春1水处理经济系数、肥料偏生产力也显著降低。表明春季第2次灌水缺失，直接造成小麦不孕小穗增多，千粒质量下降，导致减产，本试验结果与前人研究结论[16]相似。研究结果还表明，不同品种小麦干物质积累、产量结构等指标在同一地区表现不一，相同品种在不同地区表现也有很大差异。如河农6049在献县示范区春1水干物质积累量显著低于春2水，但在枣强示范区2种灌水模式处理则无显著差异。

综上所述，在施肥、耕作方式等其他技术配套情况下，直接减少1次灌水对黑龙港平原冬小麦产量有一定影响。婴泊700、鲁原502对灌水敏感性稍差，较适于献县和枣强地区在春季1水灌溉模式下种植，产量较高。相同品种小麦在不同栽培环境下的表现并不一致。如果单从高产的角度来看，春季减灌未必是一次有益的探索，但综合考虑投入产出比、社会效益与生态效益的相互平衡，在减少1次灌水的前提下，产量适当降低，并寻找节水与稳产的“双赢”局面，春季减灌模式与合理的品种相配套，在未来黑龙港区小麦节水栽培中有积极意义。

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