保水剂对小麦生长特性及产量的影响

韩 波， 张 明， 丁永辉， 秦越华， 王 锋， 强承魁， 李文红， 尹兆坤

(1.徐州生物工程职业技术学院，江苏徐州 221006； 2.江苏省丰县梁寨镇农技推广中心，江苏丰县 221006)

保水剂是一种高吸水和高保水的高分子有机聚合物，含有大量的强吸水基团，施入土壤后可以大量吸收土壤甚至空气中的水分，吸水后在植物种子或根系周围增加可利用土壤水，缓解水分胁迫对作物的不良影响，减少或推迟植物萎蔫，节约灌溉用水量[1]。合理使用保水剂是调节土壤水、热、气状况，改善土壤结构，提高土壤肥力的有效手段，具有特殊的抗旱、保水、节水等作用[2]。本试验研究了不同用量保水剂对田间土壤含水量和徐麦33分蘖数、根冠比、单株叶面积、产量构成因素和产量的影响，以期探索保水剂的合理施用范围，为提高徐州地区小麦产量和保水剂的推广应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2015年10月至2016年6月进行，试验地点为徐州市丰县梁寨镇红暗楼村，试验地土壤均为潮土，有机质含量为9.8 g/kg，全氮含量为0.86 g/kg，水解氮含量为 49.17 mg/kg，速效磷含量为21.5 mg/kg，速效钾含量为 71.2 mg/kg，前茬作物为夏玉米。该地区全年降水量 896.7 mm。播种前的土壤含水量为22.1%。

1.2 试验材料

多功能保水剂由任丘市华北化工有限公司生产，主要成分为聚丙烯酰胺、有机物质和稀土，呈白色颗粒状。

小麦品种为徐麦33，属半冬性中晚熟品种，平均株高 76 cm 左右，茎秆粗壮，弹性较好，株型松紧适中，旗叶宽大上冲，叶黄绿色，穗下节间较短，穗层整齐，穗多穗匀，饱满度较好，容重802 g/L，蛋白质含量15.04%[3]。

1.3 试验设计

根据对保水剂的前期研究结果，从栽培成本、作物产量和水分利用率等方面出发，设置4个不同施用量保水剂处理，分别为0 kg/hm2(对照CK)、37.5 kg/hm2(T1)、75 kg/hm2(T2)、112.5 kg/hm2(T3)。试验采用单因素完全随机设计，设3次重复。每个小区宽5 m，长15 m。采用条播方式播种，行距20 cm，播种量为180 kg/hm2，保水剂的施用方法为前茬作物收获后均匀撒施于地表，后旋耕入土，耕深20 cm。

1.4 栽培措施

2015年10月15日播种，肥料运筹为：450 kg/hm2尿素、525 kg/hm2磷酸二铵、120 kg/hm2氯化钾作底肥；150 kg/hm2尿素、120 kg/hm2氯化钾作壮蘖肥和拔节肥；在孕穗期和齐穗后分别喷施磷酸二氢钾3.75 kg/hm2。雨后播种。2016年6月8日收获。

1.5 气象条件

小麦全生育期日平均气温9.2 ℃，平均日照时数 1 710.3 h，降水量见图1。除2015年10月和11月、2016年5月这3个月降水量高于近10年平均值外，其余各月份均低于平均值，尤其以2015年12月至2016年3月比同期少55%以上。由于此时间内降水量较少，小麦生长会遭受干旱胁迫。

1.6 测定项目与方法

土壤含水量：采集0～30 cm深土层土壤，采用503DR型中子水分仪(美国产)测定。

叶面积：从分蘖期开始，每小区取代表性植株5株，剪下小麦所有叶片，用经验公式(叶面积=叶长×叶宽×经验系数0.75)计算叶面积。

根冠比：根干质量/地上部干质量。将小麦地上生物量用剪刀剪断装袋，然后采用钻口直径9 cm、钻深20 cm的根钻，分别在麦行和麦间各取一钻，取样深度为0～60 cm，用水冲洗干净后放入烘箱在105 ℃下杀青0.5 h，75 ℃恒温烘干至恒质量，计算根冠比。

产量和产量构成因素：成熟后调查小区单位面积穗数、穗粒数和千粒质量，分析产量构成因子；每小区取2 m2小麦实收，脱粒晾干称重，计算实际产量。

1.7 数据整理和分析

试验采用单因素完全随机设计，数据录入和计算采用Microsoft Office Excel 2010进行，统计分析采用DPS7.05进行。

2 结果与分析

2.1 保水剂对麦田土壤含水量变化的影响

由图2可知，由于雨后播种，小麦苗期各处理的土壤含水量基本相同。从小麦分蘖期开始，随着降水量比往年同期减少，施用保水剂各处理之间的土壤水分变化差异显著，保水剂用量越多，土壤含水量越高，且均高于对照，表明保水剂对土壤水分的保水效果明显。小麦拔节后，施用保水剂处理的土壤含水量与对照差异不明显，这可能与小麦拔节后生长速度加快，蒸腾耗水量大幅度增加，土壤水分迅速下降有关。在灌浆成熟期，虽然小麦生长量大，需水较多，但随着5月份本地有效降水的增加，各处理土壤含水量均有一定的提高。从整个生育期看，小麦田间土壤含水量从分蘖期开始到灌浆成熟期随降水量变化一致，都是先减后增，表明保水剂还应该与播种时的土壤墒情、关键时期补充灌溉配合施用，才能满足小麦更高产量对水分的需求。

2.2 保水剂对小麦植株生长发育特性的影响

2.2.1 分蘖数 由图3可知，从出苗到拔节期小麦分蘖数显著增加，并在拔节期达到峰值，孕穗期群体分蘖数降低，以后基本保持稳定。各处理间相比，在分蘖期差异不大，但从越冬期开始，使用保水剂的处理的分蘖数显著高于对照，且随保水剂用量的增加而增加，以T3处理最多，越冬期、拔节期T3处理与T1、T2处理差异显著，孕穗期T3、T2处理与T1、CK处理差异显著。这表明，尽管2015年12月至2016年3月降水量较少，但保水剂固定了土壤中的水分，减少了水分漏失，为小麦持续生长提供了水分，有效地促进了小麦分蘖的发生，为有效穗数的形成奠定了良好的基础。

2.2.2 根冠比 根冠比是指植物地下部分与地上部分鲜质量或干质量的比值，反映了植物地下部分与地上部分的相关性。根冠比必须保持在适宜的范围内，生育前期根冠比过小和生育后期根冠比过大均不利于小麦生长[4]。由图4可知，根冠比随着生育进程均逐渐增大，拔节期达到峰值，而后下降。各处理间相比，分蘖期、越冬期根冠比T1>CK>T2、T3，表明少量保水剂可以提高小麦生长前期的根冠比，并产生一定的胁迫作用刺激根系生长，扩大根系的吸收面积。从拔节期开始，小麦地上部分的生长逐渐旺盛，CK均显著高于各保水剂处理，且随着保水剂用量的增加，根冠比呈明显下降趋势，表明施用保水剂可以降低小麦生育后期的根冠比，改善小麦地上部分的生长。

2.2.3 单株叶面积 植物绿叶面积关系到作物截取光能的多少和光合面积的大小，从而影响光合物质生产。单株叶面积是群体光合作用的基础， 在一定程度上可以反映光合面积的大小[5]。由图5可知，小麦生育前期单株叶面积增长缓慢，拔节期、孕穗期叶面积快速增长，到孕穗期达到峰值，灌浆期逐渐下降。 各处理间相比， 分蘖期T1、T2、CK单株叶面积显著高于T3处理；从越冬期开始到灌浆期，对照处理的单株叶面积低于保水剂处理，这与其所受的水分胁迫有关，而保水剂施用后显著提高了小麦的叶面积；从拔节期到灌浆期，T2处理单株叶面积均大于其他处理，且显著高于对照，但是保水剂用量过大后，单株叶面积有所降低，表明75 kg/hm2保水剂用量更能有效提高小麦单株叶面积。

2.3 保水剂对小麦产量构成因素和产量的影响

施用保水剂的处理对小麦产量及产量构成因素的影响不同，各处理之间产量构成因素有一定区别。在小麦生长前期，株高伸长，功能叶片抽出，地上部快速生长，小麦植株体为生殖生长进行准备，在拔节期结束后，小麦开始抽出麦穗，充足的水分供应能促进小麦在抽穗期更好地生长，提高小麦成穗率，从而保证后期产量的形成[6]。由表1可知，各保水剂处理单位面积总穗数表现为T3>T2>T1>CK，T3、T2处理显著高于T1和CK处理，其中T3处理的总穗数达678.21万/hm2，这与T3处理小麦分蘖能力强、分蘖数最大有关，表明随着保水剂用量的增加，可以有效地提高小麦单位面积总穗数。对比穗粒数，各保水剂处理均高于对照，以T2处理最高，并显著高于对照。各处理小麦千粒质量的大小顺序为T1>T2>CK>T3，T1、T2、CK处理显著高于T3处理，表明保水剂用量过大会抑制小麦籽粒干物质的积累。各保水剂处理的小麦产量均高于对照，顺序依次为T2>T1>T3>CK，各处理间差异显著， 最高的T2处理实收产量为9 186.27 kg/hm2， 较CK、T1、T3处理分别高25.23%、9.21%和18.34%。

表1 保水剂用量和产量构成的影响

3 结论与讨论

徐州地区小麦生长季降水量偏少、水资源利用率低、土壤水分流失等问题日益突出，严重影响了该地区小麦的高产、高效生产。保水剂的使用在一定程度上可缓解这一难题，但据笔者调查，徐州地区广大农户甚至很多农技干部对保水剂的了解相对较少。因此，如何合理施用和推广保水剂，更有效提高小麦的抗旱能力，保障干旱条件下小麦持续高产，已成为亟需解决的问题。本试验结果表明，与CK相比，保水剂处理能有效提高田间土壤含水量，增加徐麦33的分蘖数、单株叶面积、穗数、穗粒数和产量。在各处理中，以保水剂用量 112.5 kg/hm2的处理(T3)对土壤含水量、分蘖数、总穗数效果最为显著；保水剂用量75 kg/hm2的处理(T2)对单株叶面积、穗粒数、产量效果最为显著；保水剂用量37.5 kg/hm2的处理(T1)对小麦生育前期的根冠比和千粒质量的提高作用明显。保水剂用量过大千粒质量下降，这与杨永辉等的研究结果有所不同[7]，这可能因为小麦品种和地区间气候条件差异所致。综合徐麦33生育和产量指标，施用保水剂能明显提高麦田土壤水分含量，促进小麦的营养生长和生殖生长，有效增加小麦的分蘖数、单株叶面积、总穗数、穗粒数和产量，尤其以保水剂用量75 kg/hm2处理(T2)效果最佳。

需要说明的是，保水剂不是造水剂，使用效果受保水剂特性、气候条件、土壤质地和土壤水分条件等多种因素的影响[8-9]，必须对这些因素进行更为细致、系统的研究，才能获得适合地区特点的使用方法，保障使用效果。

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