灌水次數對中強筋小麥品種產量及水分利用效應探討

韓建 祖士永 劉紅星 鄧鳳梅 李曉靜

摘? ? 要：為探究灌水次數對優質小麥品種產量及水分利用效應的影響，選用兩個中、強筋小麥品種（中筋麥：中麥122;強筋麥：津農7號），在大田條件下設置3種灌水處理（W2：冬水+拔節水+開花水;W1：冬水+拔節水;W0：冬水），研究了不同的灌水次數對中、強筋小麥品種籽粒產量及其構成因素、蛋白質產量的影響，并探討了協調中強筋小麥籽粒蛋白質含量及產量的適宜灌水次數。試驗結果表明，減少灌水次數籽粒產量顯著下降，差異達極顯著水平，減少灌水同時，能夠提高水分利用效率和籽粒蛋白質含量。

關鍵詞：中、強筋小麥;灌水次數;蛋白質含量;籽粒產量

文章編號： 1005-2690（2021）14-0005-03? ? ? ?中國圖書分類號： S512.1? ? ? ?文獻標志碼： B

小麥是河北省乃至我國主要的糧食作物之一，其種植與保障糧食安全息息相關。小麥作為高耗水作物，其高產依賴于各營養器官的光合產物積累，高水肥投入對光合產物積累起著至關重要的作用，然而我國淡水資源較為匱乏，在農田灌溉過程中，傳統灌溉方式是大水漫灌，受蒸騰作用、深層滲漏等方式影響，小麥生產中普遍存在水分利用率較低的問題，從而嚴重限制華北地區小麥發展[1]，為此我國農業科研工作者對小麥展開大量深入的節水栽培技術相關研究，探尋更加高效的節水措施，以期高效整合并利用有限的農業平均水資源，減輕田間水量損失，有效提高小麥生育期的水分利用效率[2-5]，這些研究成果有力地保障了我國小麥的持續增產[6]。

近年來，小麥市場隨著經濟高速發展和國民生活水平穩步上升，其需求結構不斷發生變化，優質、專用型小麥配套生產技術研究成為熱點，如何保證小麥節水、優質、穩產高效協調發展，已然成為我國小麥生產亟須解決的課題之一[7-11]。縱觀全球各國水資源總況，我國境內所擁有水資源總量較為豐富。但受北方干旱氣候及水資源分布不均等因素影響，同時近年來地下水超采嚴重，我國每667 m2平均水資源狀況堪憂，而土壤水分狀況對小麥產量有直接影響。探尋高效利用水資源的技術模式和培育品質穩定的優質小麥品種是優質小麥發展的最佳途徑，實現小麥生產節水、優質、高效，需要更為科學的技術措施進行支持。總結前人對小麥灌水次數的多種研究，發現不同類型小麥，其產量與灌水次數的線性關系不盡相同。本研究選用適宜北部冬麥區的當前正在推廣的中筋和強筋兩種類型小麥品種，探討不同灌水次數影響下，不同類型小麥品種產量及水分利用率所產生的相應變化之間的聯系，以期改善北部冬麥區小麥生育期水分利用率低的境況，打破我國水資源匱乏的困境，為優質小麥市場創造良好生產機遇，從而為小麥節水、優質和高產高效生產發展提供有力的理論依據和技術途徑。

1? ?材料與方法

1.1? 試驗供試品種

試驗品種為目前北部冬（秋播）麥區生產中大面積種植的兩個典型小麥品種，分別為冬性中筋品種中麥122和強筋品種津農7號。

1.2? ? 試驗設計

試驗于2018—2019年進行，試驗地位于高碑店市辛立莊鎮。試驗地表層土壤（0～20 cm）中含有機質22.9 g/kg，全氮1.28 g/kg，速效磷25.4 mg/kg，速效鉀229 mg/kg。土壤前茬種植作物為大豆，為壤土，肥力中等。播種前統一施用基肥純N、K2O各為120 kg/hm2、P2O5 為135 kg/hm2，撒施后旋耕。試驗設置了3個灌水處理，即：W0（冬水），W1（冬水+拔節水），W2（冬水+拔節水+開花水，當地常規澆水方式），每次灌水量按750 m3/hm2的標準進行。灌水各處理間設置2 m隔離區，以避免不同灌水處理之間的相互影響。播種期10月8日。小區面積為21 m2，行距15 cm，3次重復。3葉期基本苗450×104株/hm2密度。拔節期追施N肥120 kg/hm2。小麥生長發育期間田間降水量如圖1所示。生育期間按照試驗需要進行防病、防蟲等田間管理。

1.3? ?測定內容和測定方法

1.3.1? ?籽粒產量及其構成因素的測定

試驗成熟期于每小區收獲取10 m2脫粒測定，并估算產量，同時在小區內收取有代表性2 m雙行樣點，帶回實驗室測定千粒重、穗數、穗粒數。

1.3.2? ?蛋白質含量測定

全氮含量測定：使用Kjeltec 2300自動定氮儀（FOSS公司），采用凱氏定氮法，籽粒用小麥粉碎儀進行粉碎處理，粉碎后用濃硫酸和雙氧水進行處理并稀釋，籽粒蛋白質含量=含氮量×5.7，蛋白質產量=籽粒蛋白質含量×籽粒產量。

1.4? ?試驗數據分析方法

試驗數據利用 Excel軟件進行基礎統計、平均數計算及繪圖;利用 SPSS 17.0軟件采用LSD法進行主要指標統計分析和顯著性差異分析。

2? ?結果與分析

2.1? ?氣候因素在冬小麥生長發育中的作用

冬前積溫略顯不足，其他時段氣溫影響有利有弊。10月中旬受到冷空氣影響，氣溫偏低1～3 ℃，對于出苗和分蘗不利;冬季氣溫變化較平穩，小麥越冬情況較好。雖然冬季干旱，空氣濕度較小，但出現極端最低氣溫的1月份，麥區平均氣溫為-5～-2℃，較常年偏高1～2 ℃，未出現大幅降溫天氣，品種帶綠越冬，綠葉存活率達40%左右，沒有點片死苗現象;2月份氣溫偏低，返青期略晚于常年。2月上中旬較常年偏低1～4 ℃，新根噴發時間晚于常年，比常年晚3 d左右;3—4月份氣溫偏高，穗分化時間縮短。拔節期比常年早1～2 d。穗分化時間縮短，對于增粒數不利;4月24日、27日，出現降水過程，氣溫偏低2～3 ℃，小麥抽穗接近常年，對于減少小花退化、提高小穗結實率有利;灌漿前期溫度適宜，晝夜溫差較大，有利于光合產物的合成與積累;5月22—23日、6月8—9日出現中度至重度干熱風天氣，成熟期提前。

降水總體偏少，孕穗期降水充足及時。2018年10月1日—2019年6月10日（小麥整個生育期間）降水量98.6 ㎜，較上年度偏少49.7%。一是秋、冬季降水不足，土壤龜裂板結，影響根系發育;二是春季低溫干旱，返青推遲，麥田返青期較常年推遲3 d左右;三是孕穗期降水充足及時，各地降水量40 ㎜以上對于增粒數、粒重有利。

光照條件較好。10月份總日照時數為204～255 h，較常年同期偏多25～62 h。11月份總日照時數為108～177 h，較常年同期偏少21～70 h。12月份光照條件良好。總體看來，與常年同期相比，基本持平略偏多，較上年顯著偏多。

2.2? ?灌水次數對中、強筋小麥品種產量及其構成因素的影響

由表1可知，本試驗條件下，灌水次數對中、強筋小麥品種產量及構成因素的影響總體趨勢基本一致但不盡相同，隨灌水次數增加，產量水平亦逐漸增加，并存在顯著性差異和極顯著差異。津農7號、中麥122兩個品種的W2、W1、W0 3個處理間的小麥產量存在極顯著差異。增加灌水次數，對中、強筋小麥品種成穗數均有明顯的促進作用。小麥成穗數隨著灌水次數的增加逐漸升高，并達顯著或極顯著差異水平。

縱觀整個小麥生育期，拔節期至灌漿期對小麥生長至關重要，該時期小麥總葉面積快速增長，葉面的蒸騰作用日益增強，田間耗水量隨之增強。小麥穗粒數的形成受需水臨界期灌水量影響較大，合理灌溉可降低葉面蒸騰量，一定程度減少小花退化，從而有效增加穗粒數。隨著灌水次數的增加，兩參試小麥品種的穗粒數明顯升高，結果表現：W2>W1>W0，強筋小麥品種津農7號3個水分處理間差異達極顯著水平，中筋小麥品種中麥122的W2、W1處理間差異不明顯，但W2和W0、W1和W0處理均達到極顯著水平差異。抽穗期至灌漿初期進行灌水處理可以提高小麥灌漿速率，從而增加千粒重。兩參試類型小麥品種的千粒重均因灌水次數變化而受不同程度的影響，其中，津麥7號W2、W1處理間無明顯差異，W2、W1處理都與W0處理差異達到極顯著水平。在本試驗處理水平下，灌水量發生改變時，該品種千粒重的形成對水分要求變弱，說明該品種千粒重在面對干旱脅迫時，具有一定的自身調節能力;另一品種中麥122千粒重受灌水次數的影響則更為明顯，3個不同處理間千粒重差異均達到顯著和極顯著水平。減少灌水次數，兩種類型小麥籽粒產量降低均較為顯著，相反，其對應水分利用率呈顯著升高。W1處理下津農7號籽粒產量較W2處理減產7.3%，但水分利用效率提高14.9%;中麥122減產2.3%，水分利用率提高了13.0%，中麥122在W1處理下仍能保持較高的籽粒產量。

2.3? ?灌水次數對中、強筋小麥品種蛋白質含量及蛋白質產量的影響

減少灌水次數后，津農7號、中麥122兩個品種小麥的籽粒蛋白質含量呈上升趨勢，而其蛋白質產量均表現為隨灌水次數的下降而先增后減。

3? ?討論

小麥籽粒產量和品質是自身遺傳因素和環境作用等多種內外因素相互作用的結果，其形成機制比較復雜。國內外科研工作者開展了大量工作研究灌水對小麥產量的影響。張永麗[12]等人研究發現，小麥旗葉的凈光合速率與灌水次數呈正相關，隨著灌水次數的增多，小麥產量及構成因素受光合速率變化影響均相應增加。趙廣才[13]等人研究指出“春灌3水處理的強筋小麥，其籽粒粒重和產量最高”。成雪峰等認為，春播小麥灌兩次水，小麥產量表現最優，該處理水平下其平均產量、千粒重和水分利用效率可達最高。本研究結果顯示，在一定條件下，適量減少灌水次數，小麥光合速率和灌漿速率均受一定影響，可造成兩種類型小麥的籽粒產量均有明顯降低，隨著灌水次數越少，產量下降率越高，但此效應在不同品種間表現水平不一，品種間存在差異性。

蛋白質含量多少是判定優質小麥品質的一個主要指標，研究結果指出，小麥籽粒蛋白質含量與灌水次數的數量存在相關關系[14]。許振柱[15]等人研究發現，灌溉適度減少可改善籽粒蛋白品質，提高蛋白質含量。通過測定籽粒蛋白含量發現，本試驗結果顯示，隨著灌水次數的減少，供試小麥品種籽粒蛋白質含量呈現增長趨勢，但增長的幅度在不同品種之間存在一定差別。中筋麥中麥122在W2處理中籽粒產量最高，但水分利用效率較低;W1處理中籽粒產量雖然較W2處理減產2.3%，但隨著蛋白質含量的提高，蛋白質公頃產量達到最大，較W2處理增加了50.3 kg，水分利用率較W2處理提高13%。強筋麥津農7號在W1處理中籽粒產量較W2處理下降幅度不大，但水分利用效率顯著提高;蛋白質含量略微下降，蛋白質產量卻達到峰值。因此在今后小麥生產中可以通過適當減少灌水次數，協同提高小麥籽粒蛋白質含量和水分利用效率，實現穩產、優質的同時兼顧節水高效。

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