播深和土壤水分对盆栽小麦苗期耗水和水分利用效率的影响

王慧琳 陈任强 孙骏 祁博伟 何雨田

摘  要：为确定小麦适宜的播深和苗期土壤水分，通过盆栽小麦试验，以石麦22为供试作物，设置5个土壤水分：35%～50%（W1）、50%～65%（W2）、65%～80%（W3）、80%～95%（W4）和95%～110%（W5）的田间持水量;3个播深：2cm（D2）、4cm（D4）和6cm（D4）。结果表明，小麦日耗水量主要受饱和水汽压差影响，播深对日耗水量影响不显著。D4W4处理水分利用效率为0.90kg/m3，与对照无显著差异。综合考虑后期生长和抗寒抗旱，小麦苗期适用D4W4处理。

关键词：盆栽小麦;苗期;播深;耗水量;水分利用效率

中图分类号：S512.1

基金项目：河北农业大学大学生创新创业训练计划资助项目（s201910086004、2019002）;国家重点研发计划（2018YFD0300503）;河北省重点研发专项（19227003D）。

作者简介：王慧琳，女，本科，研究方向为节水灌溉理论与新技术。

通信作者：陈任强，男，讲师，研究方向为农业高效用水。

以往的研究主要集中在灌水或播深单一因素对小麦苗期生长、幼苗健康性的影响[1-5]，又或者在播深或灌水与其他主要因素结合对水分利用效率影响的研究[6-8]。而播深和土壤水分及其交互作用对小麦幼苗和耗水影响的研究较少。为此，本文在前人的基础上，通过盆栽试验，研究不同播深和灌水量处理对小麦苗期耗水特性和水分利用效率的影响，确定适宜的播深和土壤水分水平。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2019年4月在河北农业大学东校区农水实验大厅内开展。小麦于2019年4月3日播种，至2019年4月21日结束，共计19 d。

1.2 试验设计

以土壤水分和播种深度作为处理因子，土壤水分根据田间持水量（θFC）设置5个水平，即W1（35%～50% θFC）、W2（50%～65% θFC）、W3（65%～80% θFC）、W4（80%～95% θFC）和W5（95%～110% θFC）;播种深度设置3个水平，D2（2cm）、D4（4cm）和D6（6cm）。采用完全随机试验，共15个处理。每个处理6个重复，共90个小区，每个小区为1盆，小区完全随机布置。以D2W3为对照处理。

试验采用塑料盆，盆直径25cm、高18cm，重0.1kg。供试土壤为粉壤土，土壤田间持水量为30.69%（v/v），容重为1.44g/cm3。挑选饱满、无病虫害的种子，每盆播种小麦30粒。为保证小麦萌发，播种时各处理土壤含水率均为田间持水量。

1.3 测定项目及方法

（1）耗水量，采用水量平衡方程计算：

式中，ET为小麦耗水量，mm;I为灌水量，mm;?W为计算时段内土壤水分的变化量（初时刻-末时刻），mm;D为渗漏量，mm。花盆漏水孔做密封处理，试验中未观测到渗漏，故上式可简化为：

（2）小麦水分利用效率（WUE），采用以下公式计算：

式中，WUE为基于干物质量的小麦水分利用效率，g/m3;DM为小麦干物质量，g;ET为试验期间小麦总耗水量，mm。

1.4 数据分析

本文采用统计软件SPSS（SPSS21.0， IBM Corp.， USA）和Microsoft Excel 2010（Microsoft Corp.， USA）对试验数据进行整理和绘图。

2 结果与分析

2.1 小麦日耗水量

根据水量平衡方程计算不同处理下小麦的日耗水量。不同处理小麦日耗水量变化范围为0.41～1.87mm，其中W1处理的日耗水量在DAS15后明显小于其他处水分理，这是因为试验期间W1处理没有灌溉，土壤水分较低。与对照相比，DAS15后W1处理小麦日耗水量显著降低28.85%～53.91%。播深对小麦日耗水量无显著影响，DAS11后，W3、W4和W5处理之间小麦日耗水量差异不显著，但均显著高于W1和W2处理。小麦日耗水量出现三个峰值，其中DAS3为1.43～1.87mm、DAS12为1.03～1.37mm和DAS16为0.74～1.69mm。峰值的变化除了与气象要素有关，还与部分处理的灌水有关。苗期小麦蒸腾作用较弱，土面覆盖较小，灌水后可用于土壤蒸发的水分增加。

对比气象要素的变化趋势，发现小麦日耗水量与饱和水汽压差（VPD）和水面蒸发量趋势较为一致。以VPD为自变量，不同处理小麦日耗水量为因变量，线性拟合方程。D2W5处理的擬合效果最佳（决定系数R2=0.80），D4W1的拟合效果最差。除W1处理外，其余处理小麦日耗水量均与VPD极显著正相关（P<0.001），回归方程的R2为0.55～0.80。随着土壤水分的增加，小麦日耗水量与VPD的显著性增加，说明采用VPD预测小麦日耗水量的可靠性与播深和土壤水分都有关，较浅的播深和较高的土壤水分下模型预测的精度和可靠性较好。

2.2 水分利用效率

D2处理小麦WUE最高（0.99～1.36kg/m3），且WUE随土壤水分的增加而增加。与干物质量的变化相同，D4和D6处理下，WUE随土壤水分先增加后减小，在W4处理下均达到最大值。D4处理小麦WUE比D2下降64.41%，而D6处理小麦WUE比D4下降79.11%。表明在相同土壤水分条件下，WUE随播深增加而显著下降，且下降比例也随之增加。D4W4小麦WUE为0.90kg/m3，与对照相比，减少了13.77%但差异不显著。说明在播深较大的情况下，可以适当增加土壤水分，降低播深不利影响而促进幼苗生长和水分利用。双因素方差分析结果表明，播深和土壤水分对小麦WUE的影响达到极显著水平，播深是主效应，且二者存在极显著的交互作用。同时，浅播分蘖节基本在2cm处[9]，不利于抗寒和抗旱，且过浅播深存在一定倒伏风险。因而综合小麦幼苗生长、水分利用和水分利用效率等因素，小麦苗期选择D4W4处理较为合适。

3 结束语

（1）小麦日耗水量变化范围在0.41～1.87mm，除W1处理外，小麦日耗水量与饱和水汽压差呈极显著正相关。各处理之间日耗水量差异较小，播深对小麦日耗水量的影响不显著。

（2）D2处理下WUE最高，播深显著降低小麦WUE。D2处理下，WUE随土壤水分增加而增加;其余播深下，W4处理WUE最大。考虑苗期水分利用和苗期以后小麦的生长，以D4W4处理为佳。

参考文献：

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[9]刘鑫.冬小麦不同生育时期渍水对出苗率和产量及品质的影响[D].泰安：山东农业大学，2011.