施氮量對(duì)小麥耗水特性和產(chǎn)量的影響

王欣+石玉+于振文

摘要：在2012-2013年度和2013-2014年度兩個(gè)小麥生長(zhǎng)季，以強(qiáng)筋小麥濟(jì)麥20為供試材料，設(shè)置4個(gè)施氮量處理，即0 （N0）、180（N1）、210 （N2）、240 kg/hm2（N3），研究施氮量對(duì)小麥耗水特性和產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明：（1） 施氮量由零增加到240 kg/hm2，拔節(jié)期灌溉前土壤相對(duì)含水量顯著降低，拔節(jié)期灌水量顯著增加，總灌水量亦呈增加趨勢(shì)。（2） N2處理的總耗水量顯著高于N0和N1處理，與N3處理無顯著差異，其土壤貯水消耗量及占總耗水量的比例均較高，140～200 cm土層土壤貯水消耗較多，利于土壤深層水的利用。（3） N2處理的小麥籽粒產(chǎn)量和水分利用效率顯著高于其他處理，是兼顧產(chǎn)量和水分利用效率的適宜施氮量。

關(guān)鍵詞：施氮量；小麥；土壤貯水消耗量；水分利用效率；籽粒產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S512.106.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942（2015）01-0051-05

Abstract In order to study the effects of nitrogen application rate on water consumption characteristics and yield of strong gluten wheat Jimai 20， four treatments， 0 （N0）， 180 （N1）， 210 kg/hm2 （N2） and 240 kg/hm2 （N3）， were designed under field conditions in wheat growing season of 2012-2013 and 2013-2014. The results showed that with the increase of nitrogen application rate from 0 to 240 kg/hm2， the soil relative water content before irrigation at jointing stage was significantly decreased， the irrigation amount at jointing stage was significantly increased and total irrigation amount also showed an upward tendency. Total water consumption of N2 treatment was significantly higher than those of N0 and N1 treatment， and had no significant difference with that of N3 treatment. N2 treatment also had higher soil water consumption and higher ratio to total water consumption. The soil water consumption of N2 treatment in 140～200 cm soil layer was higher than those of other treatments， which indicated that N2 was conducive to the use of water in deep soil layers. The grain yield and water use efficiency of N2 treatment were significantly higher than those of other treatments， thus N2 treatment was the optimum nitrogen application rate.

Key words Nitrogen application rate； Wheat； Soil water consumption； Water use efficiency； Grain yield

有研究表明，適量施氮可以獲得較高的產(chǎn)量，提高水分利用效率[1]。在小麥拔節(jié)期和開花期分別灌水60 mm條件下，施氮量192 kg/hm2的籽粒產(chǎn)量較270 kg/hm2處理增加404.54 kg/hm2[2]。小麥全生育期灌水量為282.0 mm時(shí)，施氮量150 kg/hm2的水分利用效率較施氮量90 kg/hm2的處理低0.63 kg/（hm2·mm）。本試驗(yàn)采用測(cè)墑補(bǔ)灌的方法，研究施氮量對(duì)小麥耗水特性和產(chǎn)量的影響，以期為小麥合理的氮肥運(yùn)籌提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2012-2013年度和2013-2014年度小麥生長(zhǎng)季，在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)（117°9′E，36°9′N）進(jìn)行田間試驗(yàn)。2012-2013年度播種前試驗(yàn)田0～20 cm土層含有機(jī)質(zhì)2.06%，全氮1.02%，堿解氮102.09 mg/kg，速效磷39.40 mg/kg，速效鉀 88.39 mg/kg。2012-2013年度和2013-2014年度小麥全生育期降水量分別為195.8 mm和165.5 mm。0～200 cm土層各層的田間持水量和土壤容重見表1。

采用濟(jì)麥20為供試材料，設(shè)置4個(gè)施氮量處理，分別為施純氮0、180、210、240 kg/hm2，分別用N0、N1、N2、N3表示。每公頃施P2O5 112.5 kg 和K2O 112.5 kg，所用肥料種類分別為尿素、重過磷酸鈣和硫酸鉀。其中50%氮肥和全部的磷、鉀肥作為基肥于耕前施入，剩余50%氮肥于小麥拔節(jié)期（雌雄蕊原基分化期）開溝追施。endprint

試驗(yàn)于拔節(jié)期和開花期灌水，2012-2013年度生長(zhǎng)季設(shè)定目標(biāo)土壤含水量為0～140 cm土層土壤平均相對(duì)含水量均為70%，2013-2014年度生長(zhǎng)季設(shè)定目標(biāo)土壤含水量為0～140 cm土層土壤平均相對(duì)含水量分別為70%和65%。每次灌水前兩天用土鉆按每20 cm為一層取土樣，測(cè)定土壤質(zhì)量含水量，計(jì)算補(bǔ)灌水量。灌水量由公式m=10ρbH（βi-βj）計(jì)算得出[3]，式中，m 為灌水量（mm），H 為該時(shí)段土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層的深度（本試驗(yàn)為140 cm），ρb 為計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)土壤容重（g/cm3），βi為目標(biāo)土壤質(zhì)量含水量（田間持水量乘以目標(biāo)相對(duì)含水量），βj為灌水前各處理相應(yīng)土層的土壤質(zhì)量含水量。采用輸水帶在試驗(yàn)小區(qū)均勻灌溉，灌水量用水表計(jì)量。各灌水時(shí)期于灌水5天后待土壤水分達(dá)平衡時(shí)測(cè)定各土層土壤平均相對(duì)含水量。

試驗(yàn)小區(qū)面積為5 m×2 m=10 m2，隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3 次。小區(qū)間設(shè)1 m 隔離區(qū)，并播種與試驗(yàn)小區(qū)相同密度的小麥。2012和2013年均為10月7日播種，并分別于2013年6月8日和2014年6月4日收獲。3葉期定苗，留苗密度為180株/m2，其他管理措施同一般高產(chǎn)田。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1 土壤含水量的測(cè)定 用土鉆取0～200 cm土層的土壤，每20 cm為一層土樣，取土后立即裝入鋁盒，稱鮮質(zhì)量，110℃烘干至恒質(zhì)量，稱干質(zhì)量，計(jì)算土壤質(zhì)量含水量和土壤相對(duì)含水量。

土壤質(zhì)量含水量（%）=（土壤鮮質(zhì)量-土壤干質(zhì)量）/土壤干質(zhì)量×100

土壤相對(duì)含水量（%）=土壤質(zhì)量含水量/田間持水量×100

1.2.2 農(nóng)田耗水量的計(jì)算 根據(jù)水分平衡法計(jì)算小麥生育期農(nóng)田耗水量[4]，公式如下：

ET=△S +M+P+K

式中，ET為農(nóng)田耗水量（mm）；△S為土壤貯水消耗量（mm）；M為灌水量（mm）；P為降水量（mm）；K為時(shí)段內(nèi)地下水補(bǔ)給量（mm），當(dāng)?shù)叵滤裆畲笥?.5 m 時(shí)，K 值可以不計(jì)。本試驗(yàn)中地下水埋深為5 m，因此無地下水補(bǔ)給。

1.2.3 土壤貯水消耗量的計(jì)算 采用劉增進(jìn)等[5]方法計(jì)算土壤貯水消耗量，公式如下：

式中，Si為階段土壤貯水消耗量，i為土層編號(hào)；n為總土層數(shù)；γi為第i層土壤容重（g/cm3）；Hi為第i層土壤厚度（cm）；θi1和θi2分別為階段初和階段末第i層的土壤含水量（%）。

1.2.4 籽粒產(chǎn)量的測(cè)定 成熟期收獲、脫粒、自然風(fēng)干，籽粒水分含量為12.5%時(shí)稱重。

1.2.5 水分利用效率的計(jì)算 水分利用效率=籽粒產(chǎn)量/農(nóng)田耗水量[6]；土壤水利用效率=籽粒產(chǎn)量/土壤貯水消耗量[7]；降水利用效率=籽粒產(chǎn)量/降水量[8]；灌水利用效率=籽粒產(chǎn)量/灌水量

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2003 處理數(shù)據(jù)和圖表，DPS7.5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和差異顯著性檢驗(yàn)（LSD 法）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理灌溉前、灌溉后土壤相對(duì)含水量及灌溉量

由表2可知，2012-2013年度拔節(jié)期灌溉前土壤相對(duì)含水量為N0>N1>N2>N3，灌水量N3>N2>N1>N0，開花期灌溉前土壤相對(duì)含水量為N3顯著高于其他處理，灌水量顯著低于其他處理，其他處理間均無顯著差異；2013-2014年度拔節(jié)期灌溉前土壤相對(duì)含水量N0>N1>N2>N3，灌水量N3>N2>N1>N0，開花期灌溉前土壤相對(duì)含水量為N1顯著高于其他處理，灌水量顯著低于其他處理。表明施氮量由零增加到240 kg/hm2，拔節(jié)期灌溉前土壤相對(duì)含水量顯著降低，施氮增加了小麥播種至拔節(jié)階段對(duì)水分的利用。

2.2 不同處理對(duì)小麥總耗水量、耗水來源及其比例的影響

由表3可知，2012-2013年度生長(zhǎng)季，總耗水量、土壤貯水消耗量、灌水量均為N2、N3>N1>N0，土壤貯水消耗量占總耗水量的比例為N2顯著高于N1和N0處理，與N3處理無顯著差異。2013-2014年度生長(zhǎng)季，總耗水量為N2、N3>N1>N0，土壤貯水消耗量為N2>N3>N1>N0，灌水量為N3>N2>N1、N0，土壤貯水消耗量占總耗水量的比例N2顯著高于N0、N1和N3處理。表明施氮量210 kg/hm2處理，土壤貯水消耗量及其比例較高，有利于小麥對(duì)土壤貯水的利用。

2.3 不同處理對(duì)0～200 cm土層土壤貯水消耗量的影響

由圖1可知，2012-2013年度生長(zhǎng)季，0～60 cm土層土壤貯水消耗量N2顯著高于其他處理，60～140 cm土層N2顯著高于N1、N0處理，與N3處理無顯著差異，140～200 cm土層N2、N3處理顯著高于N1和N0處理。2013-2014年度生長(zhǎng)季，0～100 cm土層土壤貯水消耗量N2處理顯著高于其他處理，120～160 cm土層各處理間無顯著差異，160～200 cm土層N2、N3處理顯著高于N0和N1處理。表明N2處理有利于小麥利用土壤貯水，且土壤深層貯水利用能力較強(qiáng)。

2.4 不同處理對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量和水分利用效率的影響

由表4可知，2012-2013年度小麥籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)為N2>N3>N1>N0，水分利用效率N2>N1、N3>N0，降水、灌水利用效率N2處理顯著高于其他處理，土壤水利用效率為N0>N1>N2、N3；2013-2014年度小麥籽粒產(chǎn)量為N2>N3>N1>N0，水分利用效率N2、N1>N0、N3，降水利用效率為N2>N3>N1>N0，土壤水、灌水利用效率N2處理顯著低于其他處理。表明施氮量210 kg/hm2，有利于提高小麥籽粒產(chǎn)量、水分利用效率和降水利用效率，施氮量增加到240 kg/hm2，籽粒產(chǎn)量、水分利用效率和降水利用效率顯著降低。施氮量210 kg/hm2是獲得高產(chǎn)和高水分利用效率的適宜施氮量。endprint

3 結(jié)論與討論

土壤水是小麥農(nóng)田耗水的主要來源，施氮肥顯著促進(jìn)了土壤水分的消耗[9]，降低了對(duì)自然降水和灌水的依賴[10]，施氮量由90 kg/hm2增至270 kg/hm2，土壤貯水消耗量從75.26 mm增至105.60 mm[11]。本研究在測(cè)墑補(bǔ)灌條件下，施氮量為210 kg/hm2處理的土壤貯水消耗量及所占總消耗量的比例均較高，140～200 cm土層土壤貯水消耗較多，利于土壤深層水的利用。

Abedi等[12]研究表明，隨施氮量增加，冬小麥籽粒產(chǎn)量增加，超過一定范圍，籽粒產(chǎn)量和水分利用效率降低[13，14]。在灌溉量261 mm、施氮量221 kg/hm2的條件下，產(chǎn)量和水分利用效率分別為6 533 kg/hm2和14.59 kg/（hm2·mm），均達(dá)到最高[15]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，兩生長(zhǎng)季在施氮量為210 kg/hm2時(shí)均獲得最高的籽粒產(chǎn)量和水分利用效率，為在本試驗(yàn)測(cè)墑補(bǔ)灌條件下，兼顧高產(chǎn)和高水分利用效率的適宜施氮量。

參 考 文 獻(xiàn)：

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