测墒补灌对邢麦13号耗水特征和子粒产量的影响

程媛媛，苏娟娟，景东林

（邢台市农业科学研究院，河北 邢台054000）

黄淮海地区是我国主要的粮食产区，该区小麦产量占全国总产量的60%以上[1]。华北地区降水量不足，多年来作物灌溉主要依靠地下水资源，长期超负荷汲取形成了大规模的地下水“漏斗区”，其中冬小麦灌溉用水占农业用水总量的70%左右。因此，研究农业实用节水灌溉技术，提高麦田水分利用效率和生产效率成为推动小麦绿色高效发展的重要举措[2，3]。

研究表明，适度水分胁迫有助于小麦根系深扎，提高深层土壤水分的利用效率[4]，还有助于提高小麦子粒产量和品质[5]。分蘖末期至孕穗期是冬小麦的水分敏感期，该阶段缺水会严重影响小麦产量，冬小麦拔节至抽穗期的水分胁迫指标为土壤田间持水量的65%[6]。在拔节期和开花期进行测墒补灌至0～140 cm土层土壤平均相对含水量达70%，可获得较高的子粒产量和水分利用效率[7]。在根据不同土层测墒补灌时，总补灌量随着测墒补灌土层深度的增加呈先升高后降低的变化，子粒产量和水分利用效率均以依据0～40 cm土层测墒补灌处理最高[8]。测墒补灌可以有效缓解小麦节水与高产的矛盾，对华北平原小麦生产意义重大，但是不同区域的自然条件、推广品种、种植方式和田间管理等存在差异，因此需针对某一区域的具体生产条件进行相关研究。

邢麦13号是邢台市农业科学研究院育成的高产冬小麦新品种，2016年通过国家审定，目前正在河北地区推广种植。但截至目前，有关测墒补灌对邢麦13号耗水特征和子粒产量影响的研究尚未见报导。在冀南地区，以邢麦13号为试材，研究在小麦拔节和开花期进行0～40 cm土层测墒补灌对其耗水特征和子粒产量的影响，旨为邢麦13号在该区推广应用以及节水高产栽培提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

冬小麦试材为邢麦13号，由邢台市农业科学研究院选育，2016年通过国家审定。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计试验于2018～2019年在冀南地区的邢台市任县任城镇太平庄村农试场进行，试验地土壤为重壤土。采用随机区组试验设计，共设5个处理。其中，T0处理在小麦全生育期不进行补充灌溉；TCK处理采用当地传统灌溉方式；T70、T75和T80处理为测墒灌溉处理，采用仪器法测墒后进行补灌至土壤目标相对含水量分别为70%、75%和80%（表1）。小区面积35 m2（7 m×5 m），3次重复。各小区之间均留宽1 m的隔离带，隔离区不浇水。其他管理措施与试验小区相同。

表1 不同处理的灌溉方法、补灌时间和目标相对含水量Table 1 Irrigation methods，time and target relative moisture content of different treatments

小麦播前浇灌底墒水，旋耕2遍，并基施三安复合肥（N、P2O5、K2O含量分别为24%、15%和6%）600 kg/hm2。2018年10月15日机械播种；拔节期追施缓释复合肥（N、P2O5、K2O含量分别为30%、0和5%）360 kg/hm2；其他田间管理措施同当地高产田。试验年度小麦生长期降水量为218.6 mm，其中，播种期到返青期为8.7 mm，返青期到拔节期为104.6 mm，拔节期到开花期为74.7 mm，开花期到成熟期为30.6 mm。

1.2.2 测定项目与方法

1.2.2.1 土壤含水量。采用烘干法，分别测定小麦播种前和收获前0～200 cm土层的土壤含水量。用土钻分层取土，每20 cm为一层，土样取出后立刻装入铝盒密封，带回实验室，用天平称量鲜重（m1）；然后置于烘箱中105℃烘干至恒重，称量干重（m2）。根据公式，计算土壤质量含水量[9]和土壤相对含水量：

土壤相对含水量=土壤质量含水量/田间持水量×100%

分别在拔节期灌水前和开花期灌水前，用SU-LA型土壤水分速测仪，测定T70、T75和T80处理0～40 cm土层的土壤体积含水量。换算为质量含水量后，根据公式计算补充灌水量（M）：

式中，籽b为测墒土层内土壤容重（g/cm3），H为测墒土层深度（cm），茁i为目标含水量（田间持水量×目标相对含水量）；茁j为灌溉前的土壤质量含水量[10]。

1.2.2.2 麦田耗水量。采用水分平衡法测定。根据公式计算：

式中，Et为阶段农田耗水量（mm）；Ia为灌水量（mm）；P为全生育期降水量（mm）；驻S为总土壤贮水消耗量（mm）；K为地下水补给量（mm），由于该区地下水深埋超过5 m，因此其值可视为0[11]。

1.2.2.3 子粒产量。小麦成熟后，全小区收获、脱粒，自然风干后称重，计算子粒产量。

1.2.2.4 水分利用效率和灌溉效益。根据公式计算：

1.2.3 数据统计分析利用Excel 2007软件进行数据处理和绘图；利用SPSS 22.0软件进行数据分析，采用LSD法进行差异显著性多重比较（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 测墒补灌对麦田耗水量及耗水来源比例的影响

T0处理的麦田耗水总量＜各灌水处理，降水和土壤贮水的消耗量占比均＞各灌水处理；TCK处理的麦田耗水总量最多，其中灌水消耗量占比最大，降水和土壤贮水的消耗量占比均最小，且指标值均与其他处理差异达到了显著水平（表2）。表明与灌水处理相比，小麦全生育期不灌水更能够充分地利用降水和土壤贮水；传统灌溉利用降水和土壤贮水的比例最低。

表2 不同处理的麦田耗水量及耗水来源比例Table 2 Water consumption and water consumption source proportion of wheat field with different treatments

随着灌水量的增大，麦田耗水总量呈逐渐增大趋势，降水消耗量占比呈逐渐降低趋势，其中TCK处理的指标值与其他处理差异均达到了显著水平，而其他处理之间差异均不显著；土壤贮水消耗量占比呈逐渐降低趋势，不同处理间差异均达到了显著水平。表明与传统灌溉相比，适度干旱（测墒补灌）可明显减少麦田耗水，有效提高降水和土壤贮水的利用。

2.2 测墒补灌对不同土层土壤贮水消耗量的影响

不同处理的土壤贮水消耗量均随土层深度的增加呈先升高后降低的变化，其中0～120 cm各土层的土壤贮水消耗量差异均不显著（表3）。表明小麦全生育期灌水与否以及灌水量多大，0～120 cm土层的土壤贮水消耗量均基本相当，即：与小麦全生育期不灌水和传统灌溉相比，测墒补灌对0～120 cm土层的土壤贮水消耗量影响不大。

表3 不同处理的0耀200 cm各土层土壤贮水消耗量Table 3 Soil water storage consumption in 0-200 cm layer of different treatments （mm）

不同处理的120～200 cm各土层的土壤贮水消耗量差异显著，指标值均以T0处理最大，表明与灌水处理相比，小麦全生育期不灌水更能够充分利用120 cm以下的深层土壤贮水。测墒补灌处理的各土层土壤贮水消耗量差异均不显著，且均与T0处理差异也不显著；除T80处理的120～160 cm土层土壤贮水消耗量与TCK处理差异不显著外，其他处理的各土层土壤贮水消耗量均与TCK处理差异达到了显著水平，其中160～180cm和180～200 cm土层的土壤贮水消耗量顺序均随水分胁迫程度的降低而逐渐减少。表明与传统灌溉相比，测墒补灌处理有利于邢麦13号对120 cm以下深层土壤水分的吸收利用，尤其是明显促进了对160 cm以下土层水分的利用。

2.3 测墒补灌对子粒产量及水分利用率的影响

T0处理的小麦子粒产量和水分利用效率均为最低（表4）。表明与传统灌溉相比，小麦全生育期不灌水不利于小麦产量和水分利用效率的提高。

表4 不同处理的小麦子粒产量及水分利用率Table 4 Grain yield and water use efficiency of wheat under different treatments

测墒补灌处理的小麦子粒产量为6 500.03～7 000.04 kg/hm2，不同处理之间差异较大，但指标值值均＜TCK，其中T80处理产量最高，与TCK和T75处理差异不显著，但显著高于T70处理。表明与传统灌溉相比，测墒补灌会导致小麦产量降低，但不同测墒补灌处理的效果差异较大，其中T80处理效果最好，T75处理次之。

测墒补灌处理的水分利用效率为12.40～12.96 kg/（hm2·mm），灌溉效益为11.72～13.41 kg/（hm2·mm），不同处理的指标值差异均不显著，但均显著＞TCK处理，其中T80处理的指标值最高。表明与传统灌溉相比，测墒补灌可以显著提高水分利用效率和灌溉效益，但不同测墒补灌处理的效果基本相当，其中T80处理效果最好。

综上分析可以看出，T80处理子粒产量达到了传统灌溉水平，水分利用效率和灌溉效益均最高且显著高于传统灌溉，因此认为是本试验条件下效果最佳的处理。

3 结论与讨论

前人研究表明，随着灌水量或灌溉次数的增加，土壤贮水消耗量明显降低[12]，即小麦获得的灌溉水越多，越不利于其对土壤水的消耗[13]。吴复学等[14]研究表明，2个年度W75处理（拔节和开花期补灌至相对含水量75%）的灌水量分别较WCK（传统灌溉）少88.1和97.4 mm，土壤贮水消耗量分别较WCK多39.0和55.9 mm。本研究条件下，与传统灌溉相比，3个测墒补灌处理均能够显著降低麦田耗水总量，提高土壤贮水消耗量的占比，表明测墒补灌处理能够刺激小麦充分利用深层土壤贮水，提高土壤水利用率，达到节约用水的效果。

测墒灌溉是当前节水灌溉的重要技术措施[15]。徐学欣等[16]研究表明，在灌水时期和次数相同的条件下，测墒补灌处理的耗水量显著低于传统畦灌，但二者子粒产量无显著差异。拔节期到孕穗期是小麦生育的水分临界期，王德梅等[17]研究表明拔节水+开花水组合较冬水+拔节水组合更利于提高子粒产量。本研究结果显示，T80处理的子粒产量为7 000.04 kg/hm2，与TCK处理（7 041.70 kg/hm2）差异不显著，但水分利用效率和灌溉效益最高且显著＞TCK处理。因此认为，拔节期和开花期0～40 cm土层测墒补灌至土壤目标相对含水量的80%，能够兼顾高产与节水，是本研究条件下最佳的补灌方案。本次试验仅仅是针对邢麦13号开展分析，测墒补灌对其他品种的影响还有待进一步验证。