灌水次数对中强筋小麦品种产量及水分利用效应探讨

韩建 祖士永 刘红星 邓凤梅 李晓静

摘    要：为探究灌水次数对优质小麦品种产量及水分利用效应的影响，选用两个中、强筋小麦品种（中筋麦：中麦122;强筋麦：津农7号），在大田条件下设置3种灌水处理（W2：冬水+拔节水+开花水;W1：冬水+拔节水;W0：冬水），研究了不同的灌水次数对中、强筋小麦品种籽粒产量及其构成因素、蛋白质产量的影响，并探讨了协调中强筋小麦籽粒蛋白质含量及产量的适宜灌水次数。试验结果表明，减少灌水次数籽粒产量显著下降，差异达极显著水平，减少灌水同时，能够提高水分利用效率和籽粒蛋白质含量。

关键词：中、强筋小麦;灌水次数;蛋白质含量;籽粒产量

文章编号： 1005-2690（2021）14-0005-03       中国图书分类号： S512.1       文献标志码： B

小麦是河北省乃至我国主要的粮食作物之一，其种植与保障粮食安全息息相关。小麦作为高耗水作物，其高产依赖于各营养器官的光合产物积累，高水肥投入对光合产物积累起着至关重要的作用，然而我国淡水资源较为匮乏，在农田灌溉过程中，传统灌溉方式是大水漫灌，受蒸腾作用、深层渗漏等方式影响，小麦生产中普遍存在水分利用率较低的问题，从而严重限制华北地区小麦发展[1]，为此我国农业科研工作者对小麦展开大量深入的节水栽培技术相关研究，探寻更加高效的节水措施，以期高效整合并利用有限的农业平均水资源，减轻田间水量损失，有效提高小麦生育期的水分利用效率[2-5]，这些研究成果有力地保障了我国小麦的持续增产[6]。

近年来，小麦市场随着经济高速发展和国民生活水平稳步上升，其需求结构不断发生变化，优质、专用型小麦配套生产技术研究成为热点，如何保证小麦节水、优质、稳产高效协调发展，已然成为我国小麦生产亟须解决的课题之一[7-11]。纵观全球各国水资源总况，我国境内所拥有水资源总量较为丰富。但受北方干旱气候及水资源分布不均等因素影响，同时近年来地下水超采严重，我国每667 m2平均水资源状况堪忧，而土壤水分状况对小麦产量有直接影响。探寻高效利用水资源的技术模式和培育品质稳定的优质小麦品种是优质小麦发展的最佳途径，实现小麦生产节水、优质、高效，需要更为科学的技术措施进行支持。总结前人对小麦灌水次数的多种研究，发现不同类型小麦，其产量与灌水次数的线性关系不尽相同。本研究选用适宜北部冬麦区的当前正在推广的中筋和强筋两种类型小麦品种，探讨不同灌水次数影响下，不同类型小麦品种产量及水分利用率所产生的相应变化之间的联系，以期改善北部冬麦区小麦生育期水分利用率低的境况，打破我国水资源匮乏的困境，为优质小麦市场创造良好生产机遇，从而为小麦节水、优质和高产高效生产发展提供有力的理论依据和技术途径。

1   材料与方法

1.1  试验供试品种

试验品种为目前北部冬（秋播）麦区生产中大面积种植的两个典型小麦品种，分别为冬性中筋品种中麦122和强筋品种津农7号。

1.2    试验设计

试验于2018—2019年进行，试验地位于高碑店市辛立庄镇。试验地表层土壤（0～20 cm）中含有机质22.9 g/kg，全氮1.28 g/kg，速效磷25.4 mg/kg，速效钾229 mg/kg。土壤前茬种植作物为大豆，为壤土，肥力中等。播种前统一施用基肥纯N、K2O各为120 kg/hm2、P2O5 为135 kg/hm2，撒施后旋耕。试验设置了3个灌水处理，即：W0（冬水），W1（冬水+拔节水），W2（冬水+拔节水+开花水，当地常规浇水方式），每次灌水量按750 m3/hm2的标准进行。灌水各处理间设置2 m隔离区，以避免不同灌水处理之间的相互影响。播种期10月8日。小区面积为21 m2，行距15 cm，3次重复。3叶期基本苗450×104株/hm2密度。拔节期追施N肥120 kg/hm2。小麦生长发育期间田间降水量如图1所示。生育期间按照试验需要进行防病、防虫等田间管理。

1.3   测定内容和测定方法

1.3.1   籽粒产量及其构成因素的测定

试验成熟期于每小区收获取10 m2脱粒测定，并估算产量，同时在小区内收取有代表性2 m双行样点，带回实验室测定千粒重、穗数、穗粒数。

1.3.2   蛋白质含量测定

全氮含量测定：使用Kjeltec 2300自动定氮仪（FOSS公司），采用凯氏定氮法，籽粒用小麦粉碎仪进行粉碎处理，粉碎后用浓硫酸和双氧水进行处理并稀释，籽粒蛋白质含量=含氮量×5.7，蛋白质产量=籽粒蛋白质含量×籽粒产量。

1.4   试验数据分析方法

试验数据利用 Excel软件进行基础统计、平均数计算及绘图;利用 SPSS 17.0软件采用LSD法进行主要指标统计分析和显著性差异分析。

2   结果与分析

2.1   气候因素在冬小麦生长发育中的作用

冬前积温略显不足，其他时段气温影响有利有弊。10月中旬受到冷空气影响，气温偏低1～3 ℃，对于出苗和分蘖不利;冬季气温变化较平稳，小麦越冬情况较好。虽然冬季干旱，空气湿度较小，但出现极端最低气温的1月份，麦区平均气温为-5～-2℃，较常年偏高1～2 ℃，未出現大幅降温天气，品种带绿越冬，绿叶存活率达40%左右，没有点片死苗现象;2月份气温偏低，返青期略晚于常年。2月上中旬较常年偏低1～4 ℃，新根喷发时间晚于常年，比常年晚3 d左右;3—4月份气温偏高，穗分化时间缩短。拔节期比常年早1～2 d。穗分化时间缩短，对于增粒数不利;4月24日、27日，出现降水过程，气温偏低2～3 ℃，小麦抽穗接近常年，对于减少小花退化、提高小穗结实率有利;灌浆前期温度适宜，昼夜温差较大，有利于光合产物的合成与积累;5月22—23日、6月8—9日出现中度至重度干热风天气，成熟期提前。

降水总体偏少，孕穗期降水充足及时。2018年10月1日—2019年6月10日（小麦整个生育期间）降水量98.6 ㎜，较上年度偏少49.7%。一是秋、冬季降水不足，土壤龟裂板结，影响根系发育;二是春季低温干旱，返青推迟，麦田返青期较常年推迟3 d左右;三是孕穗期降水充足及时，各地降水量40 ㎜以上对于增粒数、粒重有利。

光照条件较好。10月份总日照时数为204～255 h，较常年同期偏多25～62 h。11月份总日照时数为108～177 h，较常年同期偏少21～70 h。12月份光照条件良好。总体看来，与常年同期相比，基本持平略偏多，较上年显著偏多。

2.2   灌水次数对中、强筋小麦品种产量及其构成因素的影响

由表1可知，本试验条件下，灌水次数对中、强筋小麦品种产量及构成因素的影响总体趋势基本一致但不尽相同，随灌水次数增加，产量水平亦逐渐增加，并存在显著性差异和极显著差异。津农7号、中麦122两个品种的W2、W1、W0 3个处理间的小麦产量存在极显著差异。增加灌水次数，对中、强筋小麦品种成穗数均有明显的促进作用。小麦成穗数随着灌水次数的增加逐渐升高，并达显著或极显著差异水平。

纵观整个小麦生育期，拔节期至灌浆期对小麦生长至关重要，该时期小麦总叶面积快速增长，叶面的蒸腾作用日益增强，田间耗水量随之增强。小麦穗粒数的形成受需水临界期灌水量影响较大，合理灌溉可降低叶面蒸腾量，一定程度减少小花退化，从而有效增加穗粒数。随着灌水次数的增加，两参试小麦品种的穗粒数明显升高，结果表现：W2>W1>W0，强筋小麦品种津农7号3个水分处理间差异达极显著水平，中筋小麦品种中麦122的W2、W1处理间差异不明显，但W2和W0、W1和W0处理均达到极显著水平差异。抽穗期至灌浆初期进行灌水处理可以提高小麦灌浆速率，从而增加千粒重。两参试類型小麦品种的千粒重均因灌水次数变化而受不同程度的影响，其中，津麦7号W2、W1处理间无明显差异，W2、W1处理都与W0处理差异达到极显著水平。在本试验处理水平下，灌水量发生改变时，该品种千粒重的形成对水分要求变弱，说明该品种千粒重在面对干旱胁迫时，具有一定的自身调节能力;另一品种中麦122千粒重受灌水次数的影响则更为明显，3个不同处理间千粒重差异均达到显著和极显著水平。减少灌水次数，两种类型小麦籽粒产量降低均较为显著，相反，其对应水分利用率呈显著升高。W1处理下津农7号籽粒产量较W2处理减产7.3%，但水分利用效率提高14.9%;中麦122减产2.3%，水分利用率提高了13.0%，中麦122在W1处理下仍能保持较高的籽粒产量。

2.3   灌水次数对中、强筋小麦品种蛋白质含量及蛋白质产量的影响

减少灌水次数后，津农7号、中麦122两个品种小麦的籽粒蛋白质含量呈上升趋势，而其蛋白质产量均表现为随灌水次数的下降而先增后减。

3   讨论

小麦籽粒产量和品质是自身遗传因素和环境作用等多种内外因素相互作用的结果，其形成机制比较复杂。国内外科研工作者开展了大量工作研究灌水对小麦产量的影响。张永丽[12]等人研究发现，小麦旗叶的净光合速率与灌水次数呈正相关，随着灌水次数的增多，小麦产量及构成因素受光合速率变化影响均相应增加。赵广才[13]等人研究指出“春灌3水处理的强筋小麦，其籽粒粒重和产量最高”。成雪峰等认为，春播小麦灌两次水，小麦产量表现最优，该处理水平下其平均产量、千粒重和水分利用效率可达最高。本研究结果显示，在一定条件下，适量减少灌水次数，小麦光合速率和灌浆速率均受一定影响，可造成两种类型小麦的籽粒产量均有明显降低，随着灌水次数越少，产量下降率越高，但此效应在不同品种间表现水平不一，品种间存在差异性。

蛋白质含量多少是判定优质小麦品质的一个主要指标，研究结果指出，小麦籽粒蛋白质含量与灌水次数的数量存在相关关系[14]。许振柱[15]等人研究发现，灌溉适度减少可改善籽粒蛋白品质，提高蛋白质含量。通过测定籽粒蛋白含量发现，本试验结果显示，随着灌水次数的减少，供试小麦品种籽粒蛋白质含量呈现增长趋势，但增长的幅度在不同品种之间存在一定差别。中筋麦中麦122在W2处理中籽粒产量最高，但水分利用效率较低;W1处理中籽粒产量虽然较W2处理减产2.3%，但随着蛋白质含量的提高，蛋白质公顷产量达到最大，较W2处理增加了50.3 kg，水分利用率较W2处理提高13%。强筋麦津农7号在W1处理中籽粒产量较W2处理下降幅度不大，但水分利用效率显著提高;蛋白质含量略微下降，蛋白质产量却达到峰值。因此在今后小麦生产中可以通过适当减少灌水次数，协同提高小麦籽粒蛋白质含量和水分利用效率，实现稳产、优质的同时兼顾节水高效。

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