黑龍港區春季減灌對不同小麥品種產量和水肥利用的影響

尹寶重　李海燕　馬燕會等

摘要：于2013—2014年小麥生長季，以冬小麥品種河農7069、河農7106等9個品種為材料，在大田條件下通過設立越冬水+春季1次灌水（簡稱春1水）和越冬水+春季2次灌水（簡稱春2水）2種灌水模式，在黑龍港平原區的棗強縣示范區和獻縣示范區進行了1個生長季的研究。結果表明，同一地區不同品種，春1水處理與春2水處理小麥植株干物質積累存在差異。河農7069、河農7106、石優20和汶農14等品種，春1水處理干物質積累量顯著低于春2水，其他品種則無顯著差異。不同地區相同品種小麥植株干物質積累也表現不同。河農6049品種，在獻縣示范區春1水干物質積累量顯著低于春2水，但在棗強示范區則無顯著差異。2個地區有70%的處理，春1水處理穗粒數顯著低于同品種的春2水處理，平均低5.0%，其他30%處理差異不顯著。與春2水處理相比，春1水處理不孕小穗數明顯增多，2個地區各品種平均可增多43.0%。與春2水處理相比，春1水處理千粒質量平均降低8.6%，產量平均降低115%，收獲指數、N、P、K偏生產力也顯著降低。

關鍵詞：黑龍港平原；冬小麥；品種；減灌；產量；水分利用

中圖分類號： S512.107 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2015）03-0063-04

黑龍港平原又稱海河低平原，位于太行山山前平原和濱海平原過渡地帶，面積3.4萬km2，占河北省總面積的18.5%[1]，常年冬小麥播種面積達160萬hm2，占河北省常年小麥播種面積的60%。黑龍港區是我國嚴重缺水地區之一，人均和單位土地面積水資源分別僅為全國平均水平的1/9和1/14。小麥生長期內降水僅為100～120 mm，遠不能滿足冬小麥全生育期需水量[2]。多年來，黑龍港平原小麥生產一直依靠超采地下水維持，造成地下水位不斷下降，地面沉降明顯，已成為我國乃至全世界超采地下水最嚴重、地下水位降落漏斗面積和地面沉降面積最大的地區[3-5]。因此，在黑龍港平原小麥生產中如何充分節約有限的地下水資源，提高水分利用效率，成為黑龍港區冬小麥生產發展和生態保護的重要課題。

在前人小麥節水栽培研究中，主要集中在不同灌水方式、灌水時期、灌水數量等方面對小麥產量形成及水分利用效率的影響，以及在不同水分條件下作物對土壤水分虧缺狀況的反應以及尋找作物需水關鍵期的閾值[6-10]，確定合理有效的灌溉時間上。雖然研究在作物產量形成與水分供應關系方面有一定創新，但研究結果對生產實踐的指導作用普遍有限，缺乏對小麥節水栽培過程中經濟、社會、生態效益的綜合考慮。現階段在水資源匱乏、生產資料成本日益提高和生態環境條件日益惡化的背景下，如何更為有效地指導農業生產實踐，并通過品種與節水模式的合理組合，在兼顧生態效益、社會效益的同時，尋求投入產出比的最優配置、節水穩產的平衡點勢在必行。

上述內容前人也曾經進行過部分研究，曹建如報道，采用非充分灌溉，限制對作物的水分供應，降低田間騰發量，可節水30%～40%，而對產量無明顯影響[11]。邵鳳武等研究表明，天津地區在保證越冬水和拔節水的條件下，采用滄 6001、滄 6003 和農大 211小麥品種，其產量可達5 250 kg/hm2，與該地區常規種植時越冬水加春季2水無明顯差異[12]。管建慧等在內蒙古、余四平等在河南、鄭成巖等在山東等地的研究也均表明，冬小麥春季灌1水，正常年景下可基本滿足小麥正常生長需要，產量與春季灌2水相比，不會受明顯影響[13-15]。本研究以黑龍港地區常用的8個節水表現較好的小麥品種，在黑龍港地區的獻縣和棗強縣分別開展試驗，研究不同品種對春1次灌水和2次灌水的反應，旨在探索限水條件下不同品種小麥的生長、產量形成及水肥利用情況，為黑龍港地區節水穩產栽培模式的構建、品種利用和灌水模式提供技術依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2013—2014年小麥季，分別在河北省現代農業產業技術體系實施區獻縣、棗強試驗站進行。獻縣試驗站位于滄州市獻縣樂周鎮周莊村，黏性壤土，0～20 cm土壤有機質1.29%，堿解氮109 mg/kg，速效磷10.3 mg/kg，速效鉀 96.7 mg/kg，小麥生育期降雨量為94.9 mm；棗強試驗站位于衡水市棗強縣恩察鎮西七吉村，輕壤質褐土化潮土，0～20 cm土壤有機質1.58%，速效氮108.1 mg/kg，速效磷19.4 mg/kg，速效鉀136 mg/kg。小麥生育期降雨量為120 mm。

1.2 試驗設計

1.2.1 獻縣試驗站

以河農7069、河農7106、河農6049、石優20、嬰泊700為供試品種，2013年10月8日播種，基本苗分別為493.5、502.5、507.0、507.0、483.0萬株/hm2。2013年11月23日灌越冬水。每個品種春季設2個灌水處理：

（1）春2水：2014年4月7日和2014年5月9日各灌水1次；

（2）春1水：2014年4月7日灌水1次。

每次灌量均為 750 m3/hm2。試驗采用隨機區組設計，每處理3次重復，每小區面積72 m2。播前基施純氮 150 kg/hm2、P2O5 84 kg/hm2、K2O 36 kg/hm2，春季第1次灌水前開溝追施純氮 250.6 kg/hm2。基肥使用復合肥（含N、P2O5、K2O分別為25%、14%、6%），追肥為尿素（含N 46.4%）。6月11日收獲。

1.2.2 棗強試驗站

以河農7069、冀麥585、河農6049、汶農14、魯原502為供試品種，2013年10月9日播種，基本苗分別為420.0、420.0、420.0、420.0、396.0萬株/hm2。2013年12月4日灌越冬水，每個品種春季設2個灌水處理：

（1）春2水：2014年3月28日和2014年4月21日各灌水1次；

（2）春1水：2014年3月28日灌水1次。

每次灌量均為750 m3/hm2。試驗采用隨機區組設計，每處理3次重復，每小區面積72 m2。播前基施純氮120 kg/hm2，P2O5 120 kg/hm2，K2O 36 kg/hm2，春季第1次灌水前開溝追施純氮139.2 kg/hm2。基肥使用復合肥（含N、P2O5、K2O分別為20%、20%、6%），追肥為尿素（含N 46.4%）。6月10日收獲。

1.3 測定內容與方法

于小麥3葉期，每小區定5個點，1 m2/點，調查基本苗數。成熟期，每小區取 3 個點， 1 m2/點，調查穗數，從每個取樣點隨機抽取 50 穗調查每穗粒數，根據該地區該品種近3年平均千粒質量計算理論產量。并于計產區每個樣點隨機抽取20株，調查次生根數量和干物質積累量。根據產量和灌水量計算灌水生產效率，計算公式為IPE=IM/Y，式中：IPE是灌水生產效率（kg/mm），IM是灌水量，Y是產量。根據肥料投入量和產量計算肥料偏生產力，肥料偏生產力計算公式：PFP=Y/F，式中：PFP是肥料偏生產力，單位為kg/kg，Y是施用某一特定肥料作物的產量，單位為kg/hm2，F是特定肥料純養分（N、P2O5、K2O）的投入量，單位為kg/hm2。根據產量和干物質積累量計算經濟系數，計算公式為EC=EY/BY，式中：EC是經濟系數，EY和BY分別是經濟產量和生物學產量。

1.4 統計方法

采用DPS 7.05統計軟件對試驗數據進行統計分析，采用Tukey法進行多重比較，用 Microsoft Excel 2010作圖。

2 結果與分析

2.1 春季減灌對冬小麥干物質積累及分配的影響

由表1可知，在供試品種中，獻縣試驗站的嬰泊700，棗強試驗站的冀麥585、河農6049、魯原505等4個品種，春季灌水減為1次后單株干物質積累與春2水處理差異不顯著；其他品種春1水處理單株干物質積累量平均為 2.33 g/株，均顯著低于春2水處理。進一步對比2個試驗站春1水處理和春2水處理干物質在小麥不同器官的分配，所用品種春1水[JP+1]處理莖稈+葉片干物質占整株比例均顯著高于春2水處理。獻縣試驗站的河農7069、河農7106、河農6049、石優20，棗強試驗站的河農7069、冀麥585、汶農14、魯原502，春1水處理籽粒干質量占整株比例顯著低于春2水處理；獻縣試驗站的河農7069、河農7106、河農6049，獻縣試驗站的汶農14，穗軸+穎殼干質量占整株比例顯著低于春2水處理。結果表明，河農7069、河農7106、石優20、汶農14等品種干物質積累對春季減灌反應較為敏感，減灌增[JP+1]加了上述品種干物質在莖稈和葉片中的分配，降低了在穗部（籽粒、穗軸和穎殼）的分配，可能是導致經濟產量下降、經濟系數降低的主要原因。

2.2 春季減灌對冬小麥產量構成的影響

獻縣試驗站、棗強試驗站春1水處理和春2水處理小麥產量構成因素見表2，獻縣試驗站的河農7069、棗強試驗站的汶農14這2個品種春1水處理的單位面積穗數顯著低于春2水處理，分別低1.8%、16%，其他品種春1水處理單位面積穗數與同品種的春2水處理差異不顯著。獻縣試驗站的石優20、嬰泊700，棗強試驗站的汶農14這3個品種，春1水處理穗粒數顯著低于同品種的春2水處理，平均低7.2%；其他品種春1水、春2水處理穗粒數差異不顯著。兩地所有春1水處理千粒質量和理論產量均顯著低于同品種的春2水處理。結果表明，春季1次灌水對單位面積穗數影響不顯著，但可顯著降低其穗粒數、千粒質量，尤其對千粒質量的影響更為顯著，平均降低8.6%，并最終使春1水處理產量也顯著低于春2水處理。獻縣示范區春1水處理冬小麥產量比春2水降低15.1%，棗強示范區則降低7.9%。這可能與春季不進行第2次灌水，在小麥灌漿階段土壤相對干旱，造成麥田供水不足，影響小麥灌漿有關。獻縣試驗站的河農7106、河農6049、石優20和嬰泊700，棗強試驗站的河農7069、冀麥585等品種，春1水處理的小麥經濟系數顯著低于春2水處理，平均低58%。表明春2水的缺少，對于營養器官的干物質向籽粒轉移影響很大，降低了籽粒在整體干物質構成中的比例。

不同春季灌水處理對2地各小麥品種小穗數量無顯著影響；但參試的小麥品種春1水處理與春2水處理比較，不孕小穗數、不孕小穗比例顯著增高（表3）。各品種春1水處理不孕小穗數平均增43.0%，棗強試驗站的汶農14、魯原502，春1水處理不孕小穗數比春2水處理分別增多61%、65%，表明春季減少抽穗揚花期的第2次灌水，對小穗發育成粒有明顯不利影響。不同品種小穗發育對春季減灌的敏感程度不同，河農7069春1水處理不孕小穗比例比春2水處理平均增多32%，為各品種最低。魯原502小穗發育對春2水缺失最為敏感，春1水處理不孕小穗比例比春2水處理平均增多55%。

2.3 春季減灌對冬小麥灌水和肥料利用的影響

不同處理對冬小麥灌水和肥料利用的影響見表4，所有品種的春1水處理灌水生產效率都顯著高于春2水處理，獻縣試驗站高28.9%，棗強試驗站高38.2%。結合不同處理產量，減少1次春季灌水，雖然對產量產生了一定影響，但可使有限數量灌水的利用效率顯著提升，2地平均提升33.6%。所有春1水處理的N、P2O5、K2O偏生產力均顯著低于春2水處理，2地平均分別低10.0%、11.3%、10.7%。結果表明，春季第2水的缺失，明顯影響了肥料在小麥生長后期作用的發揮，進一步證實水肥耦合對作物產量形成的重要作用。

3 結論與討論

節水高產高效，已經成為未來黑龍港平原冬小麥生產的重要發展方向。目前，黑龍港平原區冬小麥生產中，春季灌水一般為2次，部分地區更多。黑龍港區傳統觀念是多澆水多打糧，甚至有“地皮不干，產量翻番”的觀點[16-17]。這不僅造成巨大的水資源浪費，也增加了小麥種植成本，降低了農民種糧積極性。結合各地實際情況，探索具備更強操作性的節水模式，成為該區冬小麥種植亟待解決的問題。有關灌水次數、灌水量與小麥生長及產量的關系， 前人進行過相關有益的探索。張忠學等報道，小麥灌水次數越多，灌水總量越大，生物產量越高[18]。程憲國等報道，在產量水平較低時，產量隨耗水的增加近似線性上升，當產量達到最高水平后，隨耗水量的增加，產量反而下降，呈拋物線關系[19]。任三學等報道，冬小麥全生育期設計灌溉1～6次灌水處理和不灌水處理對比發現，有效穗數和株高與灌水次數呈正相關，而小穗數、穗粒數、穗粒重以灌4水處理最多[20]。

本試驗結果表明，獻縣試驗站的嬰泊700，棗強試驗站的冀麥585、河農6049、魯原502等4個品種的干物質積累對春季減灌反應不敏感，春1水處理干物質積累量與春2水處理差異不顯著。相同品種在不同地區植株干物質積累表現不同。河農6049品種在獻縣示范區，春1水干物質積累量顯著低于春2水，但在棗強示范區則無顯著差異。各春1水處理千粒質量和理論產量均顯著低于同品種的春2水處理。由此可知，與春季灌2次水相比，春季1次灌水對單位面積穗數影響不顯著，但可顯著降低其穗粒數、千粒質量，尤其對千粒質量的影響更為顯著，平均降低8.6%，最終春1水處理產量也顯著低于春2水處理。本研究還表明，春1水處理不孕小穗數增多，2地平均增多43%。春1水處理經濟系數、肥料偏生產力也顯著降低。表明春季第2次灌水缺失，直接造成小麥不孕小穗增多，千粒質量下降，導致減產，本試驗結果與前人研究結論[16]相似。研究結果還表明，不同品種小麥干物質積累、產量結構等指標在同一地區表現不一，相同品種在不同地區表現也有很大差異。如河農6049在獻縣示范區春1水干物質積累量顯著低于春2水，但在棗強示范區2種灌水模式處理則無顯著差異。

綜上所述，在施肥、耕作方式等其他技術配套情況下，直接減少1次灌水對黑龍港平原冬小麥產量有一定影響。嬰泊700、魯原502對灌水敏感性稍差，較適于獻縣和棗強地區在春季1水灌溉模式下種植，產量較高。相同品種小麥在不同栽培環境下的表現并不一致。如果單從高產的角度來看，春季減灌未必是一次有益的探索，但綜合考慮投入產出比、社會效益與生態效益的相互平衡，在減少1次灌水的前提下，產量適當降低，并尋找節水與穩產的“雙贏”局面，春季減灌模式與合理的品種相配套，在未來黑龍港區小麥節水栽培中有積極意義。

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