不同水氮配施對冬小麥生長發育的影響

河南省作為我國重要的糧食生產核心區，小麥種植面積和產量均占全國的1/4左右，但河南省的水資源總量僅占全國水資源總量的1.43%，農業用水量占比大，水資源短缺等問題日益嚴重。在這種情況下，如何穩定提高糧食生產能力，保障國家糧食安全成為河南農業研究的必然課題。水肥調控是實現作物優質高產的重要措施，合理的灌溉制度和施肥方案可以充分發揮水肥協同效應，提高冬小麥水肥利用效率，增加小麥產量，減少資源浪費，避免農田環境惡化，所以，灌溉制度與養分條件的最佳耦合對提高作物產量和水肥利用效率具有非常重要的意義。因此，研究人員通過田間試驗，探討不同水氮配施對冬小麥生長、產量和水分利用效率的影響，分析不同水氮配施下冬小麥生長、產量和水氮利用效率的變化規律，尋求相對優化的水氮配施制度十分重要，以期為河南省灌溉條件下冬小麥的田間管理提供數據支持。

一、試驗材料和方法

（一）試驗區概況

河南省位于中國中東部、黃河中下游地區，介于北緯31°23′～36°22′、東經110°21′～116°39′，地形多樣，包括平原、山地和丘陵，海拔屬暖溫帶—亞熱帶、濕潤—半濕潤季風氣候，全省年均氣溫在12～16℃。河南省作為中國糧食主產區， 2019年全省小麥種植面積為571萬 hm2，產量為374億kg。2021—2022年，不同水氮配肥對各小麥生長發育的影響試驗于新鄉市原陽縣河南現代農業研究開發基地（33°33′ N，114°37′ E，海拔69 m）進行。該區域地處暖溫帶南部，為季風半濕潤氣候，全年溫度適宜，四季分明。年平均氣溫14.3℃，年平均日照時數2125 h，年均降雨量556 mm，年平均無霜期227天，試驗地土壤為潮土。

（二）試驗設計

試驗采用隨機區組裂區設計，參試品種2個，為周麥36和鄭麥136。主區為4個灌水頻次，分別為W0（雨養）、W1（虧缺灌溉，田間持水量50%～60%）、W2（限量灌溉，田間持水量65%～75%）、W3（充分灌溉，田間持水量75%～85%）等。灌溉時期分別為小麥拔節期、孕穗期、開花期、灌漿期等。灌溉方式為噴灌。副區為4個氮肥施用梯度，分別為N0（0 kg·hm-2）、N1（180 kg·hm-2）、N2（240 kg·hm-2）、N3（320 kg·hm-2）。氮肥施用方式：50%為播種前基肥，50%為拔節期追肥。各處理施用P2O5 和K2O均為90 kg·hm-2，全部一次性基施。試驗小區面積為36 m2，行間距為20 cm，重復3次。管理措施同一般高產田。

（三）測定項目與方法

1.土壤含水量。 冬小麥播種前、收獲后及重要生育期，用土鉆取土測量土壤含水量，測量深度為 1 m，間隔為20 cm，灌溉前后加測1次。

2. 冬小麥生物量及產量。小麥進入返青期后，每隔10～15 天按照1 m雙行的方法取地上部分生物量，105℃下殺青 0.5 h，75℃烘至恒定質量，測其干物質量，乘以種植密度即為地上部生物量。小麥成熟后，收獲1 m2樣方小麥地上部分，統計有效穗數，并取 20 株統計平均穗粒數，最后所有麥穗經人工脫粒后，在 105℃下殺青 0.5 h，75℃烘至恒定質量后計算產量，并用精度0.01 g 的天平稱取千粒質量。

3.水分利用效率計算公式為：

式中：Y為籽粒產量（kg·hm-2）；EN為AquaCrop

模型模擬的作物耗水量（mm）。

4.氮肥利用效率計算公式：

式中：N 為施氮量（kg·hm-2）。

二、結果與分析

（一）不同水氮處理對冬小麥生物量和產量的影響

圖1 表明，隨著灌溉量的增加，不同灌溉水平的生物量呈先增加后降低的趨勢，鄭麥136的W1、W2、W3與W0相比產量分別增加9.34%、18.83%和17.61%； 周麥36的W1、W2、W3與W0相比產量分別增加11.62%、19.94%和18.98%。不同施氮水平的生物量隨著施氮量的升高而升高，各施氮處理均明顯高于不施氮處理。與其他水平相比，W2灌溉水平下N2和N3施氮水平下冬小麥的產量增產效果明顯。

對不同處理小麥生物量和產量的顯著性檢驗表明（見表1），灌溉水平和施氮水平均對生物量和產量有極顯著影響（Plt;0.001），整體看施氮的顯著性水平要高于灌溉（施氮水平的F值＞灌溉水平的F值），表明增加施氮量和灌水量均可以顯著增加冬小麥生物量和產量。品種之間差異不顯著，品種與灌溉的交互作用顯著（Plt;0.05），品種×施氮、灌溉×施氮、品種×灌溉×

施氮之間的交互作用表現顯著（Plt;0.01）。

（二）不同水氮處理對冬小麥水分利用效率的影響

由表2可知， 鄭麥136的水分利用效率隨著灌溉量的增加而降低，而周麥36的水分利用效率隨著灌溉量的增加，呈波動性變化，其中W2處理的水分利用效率最高，較未灌溉處理W0提高了18.44%。隨著施氮量的增加，鄭麥136的水分利用效率為N2最高，周麥36的水分利用效率則是隨著施氮量的增加而增加。

通過表3的顯著性分析可見，不同小麥品種對水分利用效率的影響不顯著，灌溉水平對水分利用效率的影響極為顯著（Plt;0.001），施氮水平對水分利用效率的影響也達到極顯著水平（Plt;0.001），水氮互作對水分利用效率的影響顯著（Plt;0.01），品種、灌溉與施氮三者互作對水分利用效率的影響顯著（Plt;0.05）；不同品種隨著灌溉量的增加，水分利用效率的變化不一致；不同灌溉水平下不同施氮水平的水分利用效率變化趨勢也不盡一致。

（三）不同水氮處理對冬小麥氮肥利用效率的影響

由表4可知，不同水氮處理中施氮的影響大于灌水，不同施氮水平下，氮肥利用率隨著氮肥水平的增加而降低；在相同氮肥水平下，氮肥利用率隨著灌溉量的增加呈現增加后降低的趨勢，鄭麥136的W1、W2和W3處理較不灌溉處理的氮肥利用效率增長8.95%、17.66%和11.52%；周麥36的 W1、W2和W3處理較不灌溉處理的氮肥利用效率增長26.48%、33.17%和31.85%。

三、結論

上述研究結果表明，氮肥對冬小麥生長發育的影響大于灌溉。施氮水平、灌溉水平和水氮互作對作物生物量、產量和水氮利用效率均有顯著影響。同一灌溉處理中，冬小麥的生物量和產量會隨著施氮量的增加而增加，但施氮量320 kg·hm-2的小麥生物量和產量較施氮量240 kg·hm-2處理增加不明顯。因此，綜合考慮冬小麥產量和水分利用效率，施氮量240 kg·hm-2和限量灌溉（田間持水量65%～75%）表現最佳。

作者簡介：張杰（1979 — ），女，黑龍江雙鴨山人，博士，副研究員，主要從事作物水肥與信息化研究。

通信作者：李國強（1984— ），男，河南林州人，博士，研究員。

基金項目：河南省重點研發與推廣專項（232102110051）；河南省農業科學院自主創新項目（2023ZC065）。

（責任編輯" " 程麗紅）