灌水延迟对冬小麦产量及水分利用效率的影响研究

2017-03-21褚桂红李粉婵

节水灌溉 2017年3期

褚桂红，李粉婵

(山西省水利水电科学研究院，太原 030002)

水分胁迫是影响农业生产最主要的环境因素[1]，在所有气象灾害中，旱灾和洪灾对我国农业生产造成的损失高达70%～85%[2]，干旱对农业生产造成的威胁比洪涝更为严峻，是制约农业发展和粮食安全的首要因素。在冬小麦-夏玉米一年两作的半干旱区，年降雨量的60%～70%集中在玉米生长季，冬小麦整个生育期降水仅能满足总耗水的25%～30%[3]，降水规律与作物生长需水要求不相适应，致使灌溉在农业生产中显得至关重要。但面对频频告急的全国用水形势，农业灌溉所面临的用水危机更加严峻，充分供水的灌溉制度已愈来愈难以实现，如何根据冬小麦的生长发育规律，对其实行非充分灌溉已得到越来越多学者的关注[4-6]，但以往的研究多集中在如何对水分和养分进行综合调控和一体化管理等方面[7-9]，而对冬小麦关键生育期灌水延迟对其产量和水分利用效率的影响则鲜有报道。本文以半干旱区冬小麦为研究对象，通过试验观测灌水延迟对其产量及水分利用效率的影响，从而探索出冬小麦水分利用的最佳途径，为该区冬小麦灌溉管理提供科学依据。

1 试验方案设计

1.1 试验地点

试验于2011-2014年在汾西水利管理局灌溉试验站进行，该站位于山西省临汾市尧都区刘村镇东宜村西，地理位置在东经111°18′38″，北纬36°06′00″，海拔449.00 m，引用龙子祠泉水和试验站井水灌溉。试验田属于中壤土，平均干容重1.42 g/cm3，田间持水率25.7%，地下水埋深3 m以下，0～100 cm及0～160 cm土壤肥力情况见表1。试验区多年平均气温12.1 ℃，降雨量486.7 mm，蒸发量1 568 mm，属温带大陆性半干旱气候类型。耕作制度为冬小麦-夏玉米一年两作，管理水平较高。

表1 临汾市灌溉试验站土壤肥力本底值

1.2 试验方案

试验根据临汾市灌溉试验站当地降水量和作物需水量情况，并参考以往的试验研究成果，确定了2012-2014年冬小麦灌溉试验方案。试验共设5个处理，处理1是按照非充分灌溉预报方法预报的时间和量进行灌水，称为优化灌水处理；针对优化灌水处理中的3次灌水(越冬、拔节、灌浆)相应地设置一个延迟灌水处理，即令对照处理中该次灌水时间较优化处理的灌水时间延后20 d，以ΔT(ΔT=20 d)表示，分别设为处理2、处理3和处理4；处理5为全生育期不灌水不追肥处理。

1.3 小区布设

试验小区次灌水量750 m3/hm2，冬小麦整个生育期灌水量2 250 m3/hm2，由于连续两个年度冬小麦在灌浆期降水量达到了40 mm以上，因此以上两个年度在冬小麦整个生育期只灌了2次水，分别是冬浇水和拔节水，灌水量为150 mm。试验小区采用畦灌，3次重复，畦幅规格20 m×3.3 m=66 m2，底肥施复合肥，追肥施尿素，2012-2013年小麦品种为临汾118号，下种300 kg/hm2，2013-2014年小麦品种为良星99号，下种262.5 kg/hm2；气象资料采用临汾市灌溉试验站气象站测定结果。上述2年小麦生育期的平均降水量就冬小麦整个生育期而言，2012-2013年度为枯水年，2013-2014年为丰水年。

2 结果分析

2.1 灌水延迟对冬小麦产量的影响分析

冬小麦2012-2014年度各处理平均产量见表1，通过试验观测，不同降水年型下，冬小麦关键生育期灌水延迟，对冬小麦产量和水分利用率均会产生影响。枯水年份(2012-2013年)，除处理5外，处理4与处理2、3之间产量有显著差异，处理4产量最高，水分利用效率处理3最低且与其他各处理存在显著差异；丰水年份(2013-2014年)，除处理5外，各处理产量差异均不显著，处理3水分利用效率最高，与其他各处理均存在显著差异。因此，冬浇水延迟20 d灌溉，与优化灌溉处理相比，产量与水分利用率均无显著差异；拔节水延迟20 d灌溉，产量无显著差异，但枯水年会显著降低水分利用率，丰水年会显著提高水分利用效率；灌浆水延迟20 d灌溉，枯水年会显著提高产量，但水分利用效率差异不显著，丰水年产量与水分利用效率差异均不显著。通过试验得出，在灌水量相同的情况下，各处理因灌水时间的差异导致了不同的产量和水分利用效率，说明冬小麦最优灌水方式的存在和各生育期对水分状况反应差异的存在[10]。

处理5全生育期内不灌水，对其产量和水分利用效率均会产生显著影响，处理5与处理1相比，枯水年耗水量降低了25.2%，产量降低了49.8%；丰水年耗水量降低了19.3%，产量降低了30.9%，说明灌水有成倍的增产效果。连续两年的试验，处理5消耗的土壤水均最大，说明当水资源不足时，可适当减少冬小麦生育期的灌水次数和灌水量，有利于促进根系对深层土壤水分的吸收，促进根系下扎[8]，特别是在小麦生育后期表土干旱的情况下对作物产量的形成非常重要。

表2 不同灌水处理下冬小麦耗水量、产量和水分利用效率

注：同一列中不同字母表示不同灌水处理产量达到0.05或0.01显著差异水平，字母相同表无显著差异。

产量、水分利用效率与耗水量是目前研究较多的一个层次，从图1、图2及表2可以看出，冬小麦产量和水分利用效率与整个生育期总耗水量间均呈二次曲线关系。2012-2013年冬小麦整个生长季降水量仅129.1 mm，在这种干旱年型下，灌水的4个处理产量明显高于处理5，其中处理4的产量最高，处理2的水分利用效率最高，但与处理4的水分利用效率相差不大，可见，枯水年份，将冬小麦灌浆水延迟20 d灌溉，可获得适宜的产量和较高的水分利用效率。丰水年，处理3产量与水分利用效率均最高，且明显高于不灌水的处理5和其他处理，可见，丰水年份，将冬小麦拔节水延迟20 d灌溉，从产量和水分利用效率方面都是较为优化的灌溉方式。