噴灌對秦嶺北麓旱地小麥產量及品質的效應

張 睿，侯 宇，李鳳艷，孫學磊，王遠利，王 珂，劉曼雙，張建平，侯芳芳

(1.西北農林科技大學農學院，陜西楊凌 712100； 2.陜西省藍田縣農業技術推廣中心，陜西藍田710500)

噴灌對秦嶺北麓旱地小麥產量及品質的效應

張 睿1，侯 宇2，李鳳艷1，孫學磊1，王遠利2，王 珂2，劉曼雙1，張建平1，侯芳芳1

(1.西北農林科技大學農學院，陜西楊凌 712100； 2.陜西省藍田縣農業技術推廣中心，陜西藍田710500)

為給陜西旱地及關中灌區小麥高效灌溉提供技術支撐，在陜西秦嶺北麓的藍田縣進行了小麥不同生育時期噴灌小區試驗和生產示范試驗，研究了噴灌對小麥產量及品質的影響。結果表明，在越冬期和拔節期噴灌可顯著提高小麥產量、效益和水分利用效率，產量、收入和水分利用效率相對于無灌溉處理的增加幅度分別為22.0%～95.7%、16.5%～83.6%和9.3%～82.7%。噴灌后籽粒容重、吸水率和最大拉伸阻力分別增加1.8%～2.6%、0.5%～1.4%和0.6%～1.9%，其他品質指標降低，磨粉品質和加工品質明顯變差。其中籽粒蛋白質含量和硬度分別降低5.2%～8.1%和6.0%～9.4%，最大拉伸面積、沉降值、濕面筋含量和穩定時間分別降低5.2%～7.8%、13.1%～17.3%、3.7%～7.8%和31.3%～42.4%。

小麥；噴灌；產量；品質

小麥是我國主要糧食作物之一，其全生育期的平均需水量約為540 mm，而降水滿足率約為55.9%～86.4%，需要補灌才能保證其生長發育對水分的需求[1]。合理的灌溉時期和灌水量是小麥高產穩產的重要保障[2-4]。研究表明，灌水對小麥有顯著的增產效應[5-12]。在小麥適宜的生育期進行合理的水分虧缺有利于提高小麥的抗逆性和水分利用效率[3，11，13]。灌水對小麥品質影響顯著[2，6-7,9-10,14]，對小麥生長發育、根系和功能葉主要生理指標也有一定影響[8，11-12]。目前，這些基于灌區小麥灌溉時期和灌溉量對小麥的生物學、生理學和農藝性狀的效應研究較多。近年來，隨著水資源和土地資源的短缺及節水灌溉設施成本的降低，節水灌溉技術正在迅猛發展，以噴灌或滴灌為主要形式的補灌技術正逐步應用于小麥等糧食作物生產中，并成為確保小麥高產穩產的重要保障技術之一，也為解決目前灌區灌水效率低下問題提供了有效途徑。然而，有關旱作小麥的噴灌時期和噴灌量研究較少。為此，本研究在秦嶺北麓旱作區小麥的不同生育階段進行噴灌試驗，探討其對小麥生長發育及產量和品質的影響，并對其效益進行分析，以期為陜西旱地及關中灌區小麥高產及高效灌溉提供重要的技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料來源與試驗設計

試驗于2015-2016年在陜西藍田縣楊村糧食專業合作社流轉土地上進行，分為小區試驗和示范試驗兩類。試驗地位于秦嶺北麓旱作區，海拔490 m，年降雨量720 mm,年平均溫度13.1 ℃，年有效積溫4 224 ℃，無霜期212 d。試驗地連續6年種植小麥，地力均勻。耕層土壤有機質含量為11.2 g·kg-1,速效氮含量為22.93 mg·kg-1，速效磷含量為14.37 mg·kg-1，速效鉀含量為223.61 mg·kg-1。選用當地主推小麥品種中麥895，試驗用種子由中國農業科學院作物所提供。

小區試驗噴灌量依據2012-2014年的不同噴灌量比較試驗結果確定。試驗共設6個處理，分別為A1(越冬期灌水24 mm)、A2(越冬期灌水24 mm+拔節期灌水24 mm)、A3(越冬期灌水24 mm+拔節期灌水36 mm)、A4(越冬期灌水36 mm+拔節期灌水36 mm)、A5(越冬期灌水36 mm)及CK(無灌溉)。5個重復，小區面積333.4 m2。試驗采用移動噴灌方式進行定額灌溉，通過每個噴頭每小時實際噴水量計算和控制噴灌量。

不同噴灌處理的新增成本主要包括水費、人工和設備折舊三個部分。噴灌水為井水，電機功率18 kW·h-1。每次噴灌水費為126元·hm-2，A1、A2、A3、A4和A5處理的水費分別為126、252、315、278和189元·hm-2，用工費分別為197、394、453、512和256元·hm-2。噴灌設備每套投資7 500元，按5年使用年限計算，每年投資成本為1 500元，工作定額為每年每套20 hm2，折舊75元·hm-2。小麥價格按照國家收購價為2.2元·kg-1。

小麥于2015年10月16日采用山東鄆城生產的2BJK-6寬幅播種機播種，基本苗為270萬株·hm-2。2015年 11月18日噴施苯·唑·2甲鈉(總有效成分含量55%)1 125 g·hm-2進行化學除草，2016年4月25日噴施25%氧樂氰1 500 mL·hm-2+20%吡蟲啉375 g·hm-2+氟環唑(125 mL·L-1)2 250 mL·hm-2+富萬鉀(K2O≥220 g·L-1)750 g·hm-2，2016年6月13日收獲。根據當地氣象局測定的數據，小麥生育期間降水274.9 mm。除試驗處理進行定額噴灌外，其他管理措施與大田一致。

示范試驗于2011-2016年在楊村糧食專業合作社流轉的12 hm2耕地上(與小區試驗為同一塊地)進行，留出4 hm2不進行噴灌作為對照(CK)。每年在越冬期和拔節期各噴灌1次，噴灌量在16～20 mm，其產量結果是依據農業部小麥高產創建產量實收辦法，由省農業廳組織相關專家進行現場實收所得，百畝方實收3戶(面積不小于0.67 hm2)，對照實收2戶(面積不小于0.3 hm2)。

1.2 測定指標與方法

1.2.1 群體動態及產量結構調查

在小麥出苗期、越冬期、拔節期和孕穗期調查總莖數及株高、分蘗、葉齡、次生根，試驗收獲前調查穗數、穗粒數、每穗不孕小穗數和小穗數，每個處理收獲66.7 m2,5個重復，曬干后稱重折合單產，并測定千粒重。

1.2.2 水分利用效率的計算

在小麥播種前和收獲后測定0～200 cm土壤含水量，每個處理取3個重復。當地氣象局測定的小麥生育期降雨量為274.9 mm。按照“水分利用效率=產量/(播種時土壤含水量+生長期總灌水量+有效降水量-收獲期土壤含水量)”計算出小麥的水分利用效率。

1.2.3 品質的測定

用德國生產的Sartorius PMD511-000U品質分析儀器測定小麥籽粒的容重、硬度、沉降值、蛋白質含量、濕面筋含量、吸水率及面團穩定時間、最大拉伸面積和最大拉伸阻力。

1.3 數據處理

試驗數據采用Excel、SPSS和LNT等軟件系統進行數據處理和方差分析。

2 結果與分析

2.1 噴灌對小麥產量及其構成和水分利用效率(WUE)的效應

與CK相比，噴灌處理增產722.0～3 132.3 kg·hm-2，增產幅度22.0%～95.7%，其中A4處理增產效果最顯著；穗數增加1.03×106～2.16×106個·hm-2，增幅29.5%～61.7%；穗粒數增加0.56～1.6粒，增幅2.3%～6.5%；千粒重增加0.24～3.6 g,增幅0.6%～8.7%；WUE提高0.99～8.78 kg· mm-1·hm-2,增幅9.3%～82.7%(表1)。這表明在小麥越冬期和拔節期噴灌明顯改善了小麥產量結構，進而增產和提高了WUE。

噴灌的增收效果也十分明顯。噴灌雖然增加了小麥生產成本(表1)，但平均增收2 749.5(1 190.4～6 026.1)元·hm-2，平均增幅38.2%(16.5%～83.6%)，其中A4處理的增收效果最好。

2.2 示范試驗的小麥產量結果

連續5年的噴灌示范試驗結果(表2)表明，5年噴灌的小麥產量平均為7 440.6 kg·hm-2，增產3 029.2 kg·hm-2，增產幅度為68.7%。也說明噴灌有顯著的增產效果。

2.3 噴灌對小麥籽粒蛋白質含量、容重和硬度的影響

與CK相比，噴灌后小麥籽粒蛋白質含量和籽粒硬度均顯著降低(表3)，降幅分別為5.2%～8.1%和6.0%～9.4%。噴灌對籽粒容重影響不顯著。

2.4 噴灌對小麥加工品質的影響

從測定結果(表4)看，噴灌對小麥籽粒吸水率和面團最大拉伸阻力沒有顯著影響，但使籽粒沉降值、濕面筋含量及面團最大拉伸面積和穩定時間均顯著降低，降幅分別為13.1%～17.3%、3.7%～7.8%、5.2%～7.8%和31.3%～42.4%。這表明噴灌使得小麥加工品質變差。

3 討 論

3.1 噴灌對小麥的增產作用

綜合來看小區和示范試驗的結果，噴灌能夠顯著提高小麥產量。這與李光忠等[5-10]得出的灌溉可以顯著提高小麥產量的結論相一致。此外，本研究中，不同噴灌處理的增產幅度不同，表明在有限的灌水條件下，灌水時期對產量影響與灌水量[13]一樣也很重要。本試驗中越冬期灌水36 mm+拔節期灌水36 mm處理的增產效果最顯著，這與林 琪等[12]和李光忠等[5]的研究結果不盡一致，其原因可能主要是試驗地生態條件差異，因為他們研究是在灌區進行的，而本試驗在旱作區進行的。在本研究中，示范試驗的結果在年際之間存在差異，這可能與不同年份的降水條件差異有關，因此未來的研究應該將噴灌與氣候條件等自然因素結合起來，進一步探討合理的噴灌時期和灌水量。

表1 噴灌對小麥產量及其構成因素、效益和水分利用效率的影響Table 1 Effects of sprinkler irrigation on the yield,yield components,income and WUE of wheat

同一列數據后的不同大、小寫字母分別表示處理間差異極顯著(P<0.01)和顯著(P<0.05)。下表同。

Different capital and small letters in the same column indicate significant difference among the treatments at 0.01 and 0.05 levels,respectively. The same in other tables.

表2 2011-2016年小麥噴灌示范的產量結果Table 2 Wheat yield result from sprinkler irrigation demon stration in 2011-2016

表3 噴灌對小麥籽粒蛋白質含量、容重和硬度的影響Table 3 Effects of sprinkler irrigation at on the protein content,test weight and hardness of wheat

表4 噴灌對小麥加工品質的影響Table 4 Effects of sprinkler irrigation on the processing quality of wheat

3.2 噴灌對小麥品質的影響

水分是影響冬小麥品質重要因子。本研究中，噴灌在一定程度上劣化了小麥籽粒品質。王月福等[9]認為，土壤水分過多或過少均不利于小麥品質改善。李光忠等[5]研究得出，灌漿水對小麥的籽粒容重、出粉率、濕面筋含量、沉淀值和粉質儀指標均無明顯影響，而澆麥黃水后小麥籽粒的容重、出粉率、濕面筋含量、沉淀值均顯著降低,粉質儀指標顯著變劣。徐鳳嬌等[15]研究表明，春2葉灌60 mm+春5葉灌60 mm和春5葉灌90 mm+開花期灌水30 mm可提高小麥沉降值，增加濕面筋含量，延長面團穩定時間；春2葉灌水+春5葉灌水處理延長面團形成時間,改善小麥加工品質。本研究結果與這些前人研究存在不一致。究其原因，一方面可能與參試品種的基因型差異有關；另一方面與試驗年度的氣候等因素差異有關。因此，噴灌效應還有待進一步多點多年研究。

3.3 不同生育階段噴灌的效益

噴灌的效益主要體現在兩個方面：一方面是直接的增收效益；另一方面是增產糧食，維護糧食安全即社會效益。本試驗采用移動式噴灌，不同處理平均產值9 953.4(7 203.9～14 094.9)元·hm-2，平均增收2 749.5(1 190.4～6 026.1)元·hm-2，平均效益提高38.2%(16.5%～83.6%)。處理間效益差異主要取決于不同噴灌處理新增費用差異。噴灌平均新增費用669.4(398.0～865.0)元·hm-2，其中水費和人工投入是新增成本的主要組成部分，如果采用固定噴灌，人工成本將大幅度降低甚至可以不予考慮，噴灌所產生的直接經濟效益將更為可觀。就目前糧食生產面臨的現實和潛在困難而言，如果將固定噴灌與高標準農田建設結合，將有更大的發展空間。

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Effect of Sprinkler Irrigation on Yield and Quality of Dryland Wheat in the North Foot of Qinling Mountains

ZHANG Rui1,HOU Yu2,LI Fengyan1,SUN Xuelei1,WANG Yuanli2, WANG Ke2,LIU Manshuang1,ZHANG Jianping1,HOU Fangfang1

(1.Agronmy College Northwest A&F University,Yangling,Shaanxi 712100,China；2.Agricultural Technology Extension Center of Lantian,Lantian Shaanxi 710500,China)

To explore the effects of sprinkler irrigation on wheat yield and quality,this study was conducted at Lantian county,Shaanxi province at the northern foot of the Qinling Mountains for sprinkler irrigation experiment and production demonstration of wheat at different growth stages. The results showed that sprinkler irrigation during wintering and jointing could significantly increase wheat yield and income,by 22.0% to 95.7% and 16.5% to 83.6%,respectively. Sprinkler irrigation could significantly increase number of ears,grain number per spike and thousand-kernel weight. The spike number,the number of grains and thousand-kernel weight were increased by 29.5% to 61.7%,2.3% to 6.5%,and 0.6% to 8.7%,respectively. Sprinkler irrigation can significantly improve water use efficiency by 9.3% to 82.7%. After irrigation,the grain bulk density,water absorption and maximum tensile resistance were increased,with the increase rate of 1.8% to 2.6%,0.5% to 1.4% and 0.6% to 1.9%,respectively,but the other quality indices were decreased,such as milling quality and processing quality. The content of protein and hardness were decreased by 5.2% to 8.1% and 6.0% to 9.4%,respectively,and the maximum tensile area,sedimentation value,wet gluten content and stability time were decreased by 5.2% to 7.8%,13.1% to 17.3%,3.7% to 7.8% and 31.3% to 42.4%,respectively.

Wheat; Sprinkler irrigation; Yield; Quality

10.7606/j.issn.1009-1041.2017.06.13

時間：2017-06-07

2017-01-04

2017-02-05

陜西省科技統籌創新工程計劃項目(S2015TNNY0021)；西北農林科技大學唐仲英基金專項

E-mail：zhangwushi@163.com

S512.1；S311

A

1009-1041(2017)06-0815-05

網絡出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20170607.1005.026.html