节水灌溉对小麦产量及水肥利用效率的影响

杨永安，马志琪，侯海鹏，杜佳林，葛均筑

（1.天津市优质农产品开发示范中心，天津 301508；2.天津农学院 农学与资源环境学院，天津300384；3.天津市农业发展服务中心，天津 300061）

华北平原是我国小麦和玉米的主要产区，总产量占全国粮食总产的26.49%，其中小麦播种面积1 524.05 万hm2，总产量9 105.36 万t[1]。华北平原的部分地区由于地下水超采，形成了多处地下水位降落漏斗[2]。研究表明，小麦生育期内化肥配施有机肥可显著提高产量[3-4]。李翠平等[5]研究表明，春季灌水量减少，强筋小麦干物质积累量和籽粒产量均表现呈下降趋势，但灌溉量减半可有效提高强筋小麦花后干物质转运量，维持较高的产量和水分利用效率，实现节水稳产。赵燕昊等[6]研究了小麦受干旱胁迫的主要生态特征变化以及应对干旱胁迫的措施，干旱逆境发生小麦根系会最先感知[7]，减小蒸腾，叶片叶面积缩小，光合减弱，胁迫严重时会导致小麦幼苗死亡[8]。逯玉兰等[9]利用APSIM 模型研究了干旱地区小麦减产机制及产量与光温水资源生产效率的相关性。但节水灌溉对小麦产量和水肥利用效率的研究目前较少见。本文旨在通过研究冬小麦返青后无灌溉、灌溉1 水、灌溉2 水和3 水，肥料1 次施用和2次分施对小麦产量和水肥利用的影响，为华北平原北部节水灌溉下冬小麦稳产高产提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

冬小麦品种为济麦22。

1.2 试验设计

试验于2019年10月5日—2020年6月18日在天津市优质农产品开发示范中心基地进行。

试验设9个处理，随机区组，自然对比。（1）CK，返青后无浇不追肥；（2）T1，返青期浇1水，追施尿素450 kg·hm-2；（3）T2，拔节期浇1水，追施尿素450 kg·hm-2；（4）T3，返青期和拔节期浇2水，不追肥；（5）T4，返青期和拔节期浇2水，返青期追施尿素450 kg·hm-2；（6）T5，返青期和拔节期浇2水，各追施尿素225 kg·hm-2；（7）T6，返青期、拔节期和抽穗期浇3水，不追肥；（8）T7，返青期、拔节期和抽穗期浇3水，返青期追施尿素450 kg·hm-2；（9）T8，返青期、拔节期和抽穗期浇3水，返青期和拔节期各追施尿素225 kg·hm-2。各时期浇水量均为975 m3·hm-2。

全生育期降水量152.8 mm，底肥为600 kg·hm-2复合肥，N-P-K∶28-13-5；尿素N 含量46%。越冬期浇越冬水。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 产量 成熟期，每个处理选取3 点，每点6 m2，实收测产。用PM-8188 测定籽粒含水量，按照13%标准含水量计算产量。

1.3.2 产量构成因素与农艺性状 测产样点周边数取1 m 双行穗数。取20 株代表性样株，测量株高和穗长，数取小穗数、穗粒数计算结实率，测定千粒重。

1.4 指标计算

水分利用效率（WUE）=Y/ET。式中，Y为产量（kg·hm-2）；ET（m3）=降水量+浇水量。

氮肥偏生产力（PFP）=Y/F。式中，Y为产量（kg·hm-2）；F为纯氮投入量（kg·hm-2）。

1.5 数据分析

用Excel 软件进行数据分析并做图。

2 结果与分析

2.1 春后浇水施肥对小麦产量及其构成因素的影响

由表1 可以看出，与CK 比较，T5（2 水2 肥）增产率最高，较其他处理增产率高出2.0%～33.1%。在浇1 水模式下，即T2（拔节水）的产量及增产率较T1（返青水）都高，分别高1 037.12 kg·hm-2和20.2%，且T2 的穗数及穗粒数均较T1 高，说明在浇1 水模式下，返青期浇水比拔节期浇水对产量影响效果更大。在浇2水的模式下，T5 在返青期和拔节期各浇1 水和225 kg·hm-2尿素，产量较T3（不施肥）和T4（返青期追尿素450 kg·hm-2）高351.59 ～967.71 kg·hm-2，但千粒重较T3 低3.94 g。说明济麦22 返青后对氮素利用率不高。在浇3 水的模式下，产量越高的处理，千粒重越低，说明过多的氮肥会使小麦千粒重降低。

表1 不同处理对冬小麦产量及其构成因素的影响

2.2 春后灌溉追肥对小麦干物质积累的影响

由图1 可以看出，单株干物质积累T2 处理最高，CK 次之，其余处理均低于CK。说明除T2 外，其他处理会降低小麦干物质积累量。不同灌水次数下，不同时期追肥其干物质积累也存在差异。T2 处理比T1 单株干物质积累量显著增高，均高于T3、T4、T5 处理。T4 较T5 高0.87，说明拔节期追施225 kg·hm-2尿素对小麦干物质积累的促进作用不明显；浇3 水模式下，T8 明显高于T6 和T7，说明在足水灌溉条件下，拔节期追肥要比不追肥效果更好。

图1 不同处理对冬小麦干物质积累的影响

2.3 春后灌溉追肥对小麦农艺性状的影响

从表2 可以看出，T2 的株高、穗长较其他处理都高，CK 的粒重和结实率最高。其中CK的株高最低，说明春后不浇水不施肥显著影响小麦株高。T1 和T2 比较，可以看出拔节期浇1 水较返青期浇1 水对小麦农艺性状的影响更好；T1、T4、T7 之间相比，相同底肥和追肥条件下，浇水次数越多，小麦各农艺性状表现越差。

表2 不同处理对冬小麦农艺性状的影响

2.4 春后灌溉追肥对小麦水肥利用效率的影响

由表3 可知，T1 和T2 比CK 的水分利用效率高，分别高3.3%和17.9%；氮肥偏生产力均较CK 高，其中T3 的氮肥生产力最高，说明返青期和拔节期浇1 水可促进小麦对氮肥的吸收。抽穗期浇水或春后追肥过多，可造成氮肥偏生产力下降。对比T1 和T2 发现，T2 拔节期浇水施肥的效果较T1 返青期浇水施肥的水肥利用效率更高，分别提高0.3 和2.8。从T4 和T5 以及T7和T8 可以看出，不论是浇2 水还是浇3 水，返青和拔节期分次追施尿素450 kg·hm-2，氮肥偏生产力比返青期一次性追肥效果好。对比T4 和T7 以及T5 和T8 则发现，抽雄期灌溉1 水会提高小麦氮肥偏生产力，浇2 ～3 水会导致水分利用效率降低。

表3 不同处理对冬小麦水分利用效率及氮肥偏生产力的影响

3 结 论

随着华北平原农业的快速发展，地下水供水量一直占有较大的比重[10]，但地下水超采在一定程度上限制华北平原冬小麦的可持续发展，通过节水灌溉可缓解华北平原农业耗水压力。本试验表明，拔节期灌溉增产效果优于返青期，增产56.3%；返青期灌溉再追施氮肥会降低小麦千粒重，从而造成减产。灌溉2 ～3 水会降低小麦干物质积累，降低冬小麦株高、穗长和结实率；抽穗期浇1 水导致水分利用效率下降，但提高氮肥偏生产力。综上所述，在华北平原冬小麦生产中返青后以浇1 ～2 水，氮肥分次施用为宜。