灌水量對冬小麥產量和水分利用效率的影響

石學萍 劉伊明 王九明 蘭印超 檀海斌

摘要 為準確掌握限水條件下冬小麥高產高效的灌溉制度，分析比較了2019—2020年（枯水年）冬小麥不同灌溉量處理（127、172、217、262、315 mm）對土壤水分含量、作物產量構成因素指標及水分利用效率等指標的影響。結果表明，隨著灌溉量的增加，冬小麥產量構成因素千粒重、穗粒數、穗數變化趨勢較一致，均為先增加后減少。當灌水量為127～217 mm時，隨著灌水量的增加，千粒重、穗粒數、穗數顯著增加;當灌水量為217～315 mm時，隨著灌水量的增加，千粒重、穗粒數、穗數呈緩慢減少的趨勢，但差異不顯著。當小麥生育期灌水量217 mm、春季關鍵期3次灌水、每次灌水60 mm時，冬小麥產量和水分利用效率達到最高，分別為8 396.72 kg/hm2和19.19 kg/（hm2·mm）。

關鍵詞 冬小麥;灌水量;產量;水分利用效率

中圖分類號 S-512.1+1? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2021）11-0051-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.11.013

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Effects of Irrigation Amount on the Yield and Water Use Efficiency of Winter Wheat

SHI Xue-ping， LIU Yi-ming， WANG Jiu-ming et al

（National Engineering Research Center for Semi-Arid Agriculture， Shijiazhuang， Hebei 050011）

Abstract To accurately find out high-yield and high-efficiency irrigation system under water-limited condition in winter wheat， we compared the effects of five different irrigation amounts （127， 172， 217， 262， 315 mm）in 2019-2020 year on soil moisture content， crop yield component factors and water use efficiency. Results showed that with the increase of irrigation amount， yield component factors of 1 000-grain weight，grains per spike and ear number all increased firstly and then decreased. When irrigation amount was 127-217 mm， the 1 000-grain weight，grains per spike and ear number enhanced significantly. When irrigation amount was 217-315 mm， the 1 000-grain weight，grains per spike and ear number decreased slowly， but there were no significant differences. Under the conditions of 217 mm irrigation amount? at growth period， 3 irrigation times at spring key period and 60 mm for each irrigation， the yield and water use efficiency of winter wheat reached the maximum values， which were 8 396.72 kg/hm2 and 19.19 kg/（hm2·mm）， respectively.

Key words Winter wheat;Irrigation amount;Yield;Water use efficiency

河北省屬于資源匱乏、地下水超采嚴重省份。地下水超采量和超采面積均為全國的1/3，是全國最大的地下水漏斗區。水資源總量從1980年的236億m3下降到2018年的157億m3[1]。河北省是小麥主產省份之一，小麥種植面積占河北省的40%以上[2]。但由于自然降雨分布不均，高耗水作物小麥生產主要依靠地下水灌溉。水資源缺乏是限制該區域小麥生產的重要因素。科研工作者在如何合理利用有限的農業水資源來實現小麥生產節水、穩產，提高小麥水分利用效率和灌溉水利用效率方面上做了大量的研究[3-7]。鑒于此，通過土壤水分和作物生長發育狀況的原位觀測，筆者分析比較了小麥在不同限水量下的產量構成因素、作物產量及水分利用效率等指標，揭示不同限水量對小麥產量、水分利用效率的影響規律，旨在為河北省制定冬小麥節水高產的灌

溉制度提供試驗依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在河北省石家莊市國家半干旱農業工程技術研究中心鹿泉綜合試驗基地進行。試驗田土壤類型為砂壤土。播種前試驗田0～20 cm土層土壤含有機質104 g/kg，堿解氮76.48 mg/kg，速效磷8.67 mg/kg，速效鉀10550 mg/kg。

1.2 試驗材料

試驗采用小麥品種為邢麥13號，適宜在冀中南高水肥地塊種植。

1.3 試驗設計

地面全塑軟帶快接噴灌系統，該系統工作壓力在0.2～0.3 MPa，噴射距離8 m，適用于各種地塊形式，而且操作簡單方便、便于拆卸，噴帶之間的間距大，不影響耕作。通過地面全塑軟帶快接噴灌進行試驗，漫灌為對照。試驗共設5個處理，具體試驗方案見表1。

1.4 測定項目與方法

1.4.1

土壤含水量的測定。沿全塑軟帶在噴頭正下方布設采樣點，各測點距離2 m。用土鉆取 0～200 cm土層的土，每20 cm 為1層，樣品取后立即裝入鋁盒，110 ℃烘干至恒重，計算土壤含水量。計算公式為SWC=（M1-M2）/M2×100%。

1.4.2 農田耗水量的計算。采用測定土壤含水量來計算作物耗水量的方法，耗水量的計算公式為ET1-2=10ΣγiHi（θi1-θi2）+M+P0+K，（i=1，2，……，n）。式中，ET1-2為階段耗水量;i為土層編號;n為總土層數;γi為第i層土壤干容重;Hi為第i層土壤厚度;θi1和θi2分別為第i層土壤時段初和時段末的含水量，以占干土重的百分數計;M為該時段內的灌水量;P0為該有效降水量;K為該時段內的地下水補給量，由于試驗地區地下水埋深大于15 m，因此計算中K值可以不計。

1.4.3 水分利用率的計算。水分利用率的計算公式為WUE=Y/ETα。式中，WUE 為水分利用率，Y為籽粒產量，ETα為小麥生育期間耗水量。

1.5 數據分析

采用SPSS 17.0軟件進行方差分析和顯著性測驗;采用LSD法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同處理對冬小麥及產量構成因素的影響

由表2可知，隨著灌水量的增加，千粒重呈先增加再減少的趨勢，各處理千粒重由大到小的順序依次為T3處理>T4處理>CK>T2處理>T1處理。其中，T3、T4處理的千粒重比對照漫灌處理分別提高3.19%、0.92%。方差分析顯示，當灌水量在127～217 mm時，千粒重隨著灌水量的增加有顯著差異;當灌水量在217～315 mm時，千粒重隨灌水量增加而減少，但無顯著差異。

穗數整體上隨著灌水量的增加而增加，各處理穗數由高到低依次為CK>T4處理>T3處理>T2處理>T1處理。其中，對照漫灌處理穗數最高。穗數是由生育前期的分蘗數目及后期水肥、密度等原因決定，在冬小麥生育期保證一定灌水量增加有利于小麥分蘗的增加[8]。隨著灌水量的增加，T1、T2、T3處理的穗數變化顯著;但隨著灌水量的繼續增加，T3、T4、CK處理的穗數雖然增加但差異不顯著。

穗粒數隨著灌水量的增加呈先增加后減少的趨勢，各處理穗粒數由高到低依次為T3處理>T4處理>CK>T2處理>T1處理。其中，T3處理的穗粒數高于漫灌處理6.59%，兩者差異不顯著。與T1處理相比，T3處理的每穗粒數增加3962%，兩者差異顯著，說明隨著灌水量的增加，冬小麥穗粒數先增加，至平緩后又呈降低的趨勢。

2.2 不同處理對冬小麥水分利用效率的影響

由表3可知，冬小麥整個生育期各處理耗水總量從大到小依次為CK>T4處理>T3處理>T2處理>T1處理。其中，T3處理總耗水量達到437.45 mm，比對照漫灌處理低73.70 mm;T1、T2、T4處理總耗水量分別為379.64、404.92、474.33 mm，比對照分別低131.51、106.23、36.82 mm。這說明隨著灌溉量的增加，土壤淺層含水量較高，促進小麥根系生長，作物整個生育期總消耗水增加。

從表3可以看出，隨著灌水量的增加，T1、T2、T3處理的產量依次提高，其中T3處理產量達到最高。T1、T2、T3處理的冬小麥產量分別為5 641.54、7 433.54、8 396.72 kg/hm2。之后隨著灌水量的增加，T3處理、T4處理和CK冬小麥產量反而減少。方差分析顯示，T3處理的產量顯著高于CK，這與張喜英等[9]的研究結果一致，他們指出在一定范圍內增加冬小麥的灌水量具有增產作用，但灌水量過多會導致籽粒產量顯著降低。

各處理的水分利用效率從大到小依次為T3處理>T2處理>T4處理>CK>T1處理，因此4種節水處理水分利用效率均高于對照漫灌處理。其中，T3處理水分利用效率最高，高于對照28.88%，T2、T4處理分別高于對照20.01%、15.51%。

3 結論與討論

該研究在河北省山前平原進行，該地區冬小麥全生育期耗水量為450 mm左右[10-11]，冬小麥生育期降水量為 60～150 mm[12]，不能滿足生長發育需求，大水漫灌不僅造成水資源浪費，而且降低產量和水分利用效率。調控冬小麥生育關

鍵期灌水量并不斷促進或抑制小麥的生長發育，是降低小麥生育期耗水和提高水分利用效率的有效方法。冬小麥生育期間（2019年10月—2020月6月）降雨87.58 mm，為枯水年[13]。隨著灌溉量增加，冬小麥產量構成因素千粒重、穗粒數、穗數變化影響趨勢較一致，均先增加后減少。當灌水量為127～217 mm時，隨著灌水量的增加，千粒重、穗粒數、穗數增加且差異顯著，但灌水量為217～315 mm時，隨著灌水量的增加，千粒重、穗粒數、穗數緩慢減少，但差異不顯著。從產量和水分利用效率來看，整個生育期灌水量在217 mm時，產量最高，達到8 396.72 kg/hm2;水分利用效率也達到最高，為1919 kg/（hm2·mm），相比其他處理實現了冬小麥的高產和高效生產。因此，該試驗結果主要反映了該地區干旱年份小麥產量、水分利用效率隨灌水量的變化規律。水分作為小麥高產的基本保證之一，大量的水分進入田間如不能被小麥充分吸收利用，反而會增大水分蒸發，從而降低灌溉水分的利用效率。

參考文獻

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