盧偉鵬，張龍龍，楊建平，刁 明，姜 東

(1.石河子大學農(nóng)學院/新疆生產(chǎn)建設兵團綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點實驗室，新疆石河子 832003; 2.南京農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)農(nóng)村部小麥區(qū)域技術創(chuàng)新中心，南京 210095)

0 引 言

【研究意義】小麥是我國主要糧食作物之一，常年種植面積約2 667×104hm2，西北干旱半干旱地種植了國內(nèi)50%的小麥[1]。小麥灌溉用水約占農(nóng)業(yè)用水的70%[2]。新疆地處干旱半干旱地區(qū)，是我國典型的綠洲灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)，92.4%的耕地為灌溉農(nóng)田。新疆常規(guī)灌溉不僅耗水量大且水分利用率低，滴灌作為一種先進的節(jié)水灌溉技術，與漫灌、溝灌、噴灌等方式相比，具省水、省工、保持土壤結(jié)構、減少營養(yǎng)成分流失、提高作物產(chǎn)量等優(yōu)點[3]，灌溉水的利用率可高達95%，節(jié)水50% ～70%[4]。在滴灌小麥生產(chǎn)中，由于滴灌帶用量顯著大于玉米和棉花等高稈或大行距作物，生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)經(jīng)濟效益低。【前人研究進展】在滴灌條件下，土壤中的水分受到重力和毛管力作用下不停地向周邊蔓延，導致土壤含水量隨距離滴灌帶的遠近不同而顯著不同，加之滴灌小麥肥料隨水施用，在土壤中肥料也隨水而運移，影響了作物的生長發(fā)育和產(chǎn)量形成。研究表明，適當增加滴灌帶數(shù)量，縮短滴灌帶的供水距離，能有效縮小不同冬小麥行間水肥供應的差異。如1管5行滴灌模式下，滴灌帶側(cè)1、2、3行小麥的生長均勻，行間的基本苗、葉色、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)以及千粒重差異不大，與1管4行處理相比，產(chǎn)量提高了33.3 kg/667m2[5]。商健等[6]的研究表明，4種滴灌帶布置模式下，滴灌冬小麥灌漿后期的灌漿速率及籽粒干重與CK相比均有顯著提高，成熟期干物質(zhì)在籽粒的分配率表現(xiàn)為1管4行>1管5行>1管6行>1管3行>CK；而花后轉(zhuǎn)移干物質(zhì)對籽粒的貢獻率表現(xiàn)為1管5行>1管4行>1管6行>1管3行>CK；其研究得出1管5行最有利于滴灌冬小麥籽粒灌漿，且能顯著提高花后光合器官同化物的積累。楊相昆等[7]通過單因素隨機區(qū)組試驗表明，離滴灌帶越近的冬小麥行，干物質(zhì)積累越多，且1管4行模式總干物質(zhì)積累高于1管5行處理。影響產(chǎn)量的因素很復雜，性狀間既存在直接相關，又可通過其它性狀產(chǎn)生間接相關。要揭示性狀間的真實關系，還需對性狀間進行通徑分析，估算出性狀間的直接效應和間接效應[8-10]?！颈狙芯壳腥朦c】在新疆地區(qū)大面積推廣的滴灌小麥管帶布置方式為1管4行，據(jù)前人1管4行、1管5行、1管6行(滴灌帶毛管間距60、75、90 cm)處理間行間變異試驗結(jié)果，相對于1管4行模式，1管6行處理下行間差異顯著提高，且單位面積滴灌灌帶鋪設成本顯著低于1管4行模式?！緮M解決的關鍵問題】擴大滴灌帶間距，比較1管6行、1管8行滴灌帶配置處理間，不同行小麥各農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的差異及其影響因素，為滴灌小麥節(jié)本增效的調(diào)控途徑提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2018年4至7月在新疆石河子市石河子大學實驗場二連進行，該試驗區(qū)位于石河子周邊，地理坐標為E86°、N44°，屬溫帶大陸性氣候。近幾年來，年平均氣溫在6.6～7.1℃，最高氣溫出現(xiàn)在7～8月初，最低氣溫出現(xiàn)在1月；試驗地土地平整，土壤類型為灌耕灰漠土，土壤質(zhì)地為壤土，pH為7.8，有機質(zhì)16.05 g/kg，速效氮42.35 mg/kg，速效磷2.02 mg/kg，速效鉀226 mg/kg。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

采用隨機區(qū)組，共設置1管4行(TR4，帶間距為60 cm)、1管6行(TR6，帶間距為90 cm)、1管8行(TR8，帶間距為120 cm)3種滴灌帶配置處理，小麥等行距機械條播，行距15 cm。供試品種為新春44號。每個處理重復3次，小區(qū)面積為39 m2(6.5 m×6 m)。

播前結(jié)合整地，磷(P2O5)、鉀(K2O)肥均做基肥一次性施入，施用量均為105 kg/hm2。根據(jù)各個生育期的特點，施以不同量的肥料，以保證營養(yǎng)元素的供給。滴灌春小麥全生育期灌水4 500 m3/hm2，分6次灌溉，其中3葉1心期、生理拔節(jié)期和孕穗期分別灌水20%，揚花期和乳熟初期分別灌水15%，乳熟末期灌水10%。試驗設計全生育期施純氮300 kg/hm2，氮肥為46.4%的普通尿素。氮肥其中3葉1心期施32%，生理拔節(jié)期施32%，孕穗期施16%，揚花期施12%，乳熟期施8%。其他田間管理措施同大田。

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 干物質(zhì)積累

春小麥進入拔節(jié)期后，第2節(jié)間定長開始取樣，各處理行取長勢均勻一致的春小麥的主莖。拔節(jié)期、孕穗期均取整株春小麥，開花期、成熟期將取回樣株分為莖、葉、穗、穎殼、籽粒，將其分別裝入紙袋中，置于烘箱中，105℃殺青30 min，然后在80℃下烘干至恒重，取出后迅速稱重。

1.2.2.2 春小麥籽粒灌漿速率

于春小麥開花期每小區(qū)選擇長勢一致的春小麥100株，掛牌標記。自春小麥開花后7 d起，每隔7 d隨機取標記穗10個，在每個穗中部取籽粒10粒，共100粒，105℃下殺青20 min，80℃烘干至恒重，測定千粒重，直至成熟，計算灌漿速率。

K= (M2-M1) /N.

式中，K為灌漿速率，M2為該次測定的千粒重，M1為前1次測定的千粒重，N為2次測定的間隔日數(shù)。

1.2.2.3 葉面積

進入開花期后，各處理行選取春小麥植株長勢均勻一致的地點，TR4、TR6、TR8各處理行分別取10株，在室內(nèi)用YMJ-B便攜式葉面積測量儀測量主莖葉面積。

1.2.2.4 株高

在進入開花期后，各處理行選取春小麥植株長勢均勻一致的地點，TR4的R1、R2行各10株；TR6的R1、R2、R3行各10株，TR8的R1、R2、R3、R4行各10株，在室內(nèi)測量其株高，每小區(qū)均重復3次。每次測定后準確記錄下結(jié)果。

1.2.2.5 產(chǎn)量

在小麥成熟期分別在各處理每個重復內(nèi)選取長勢均勻一致的3個點，分別按行收獲，每行收獲200 cm長的小麥。計算出每個處理的實際產(chǎn)量；另在每個點上選取具有代表性的小麥20株進行室內(nèi)考種，測量穗粒數(shù)、千粒重。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理在Excel 2010下進行，利用Origin 17.0進行制圖，運用SPSS 19.0版數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行統(tǒng)計分析和差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同滴灌帶配置下春小麥干物質(zhì)積累動態(tài)

研究表明，3種滴灌帶配置單株干物質(zhì)積累量都呈現(xiàn)逐漸遞增的規(guī)律。拔節(jié)期各處理TR4、TR6、TR8間的R1行差異均不顯著，但TR6處理的R3和TR8處理的R2、R3、R4行與TR4處理的R1行比較開始顯示出差異，均顯著低于TR4的R1行。TR6處理的R3與TR4的R2及TR8的R2、R3、R4行差異不顯著。3種處理內(nèi)各個行間差異不顯著。TR6處理的R3和TR8處理的R2、R3、R4行在拔節(jié)期干物質(zhì)就受到影響。從孕穗期開始，各處理行間干物質(zhì)積累受影響的差異在縮減，處理間各行干物質(zhì)積累無顯著性差異，TR8處理內(nèi)的R4行干物質(zhì)積累量顯著低于TR8的R1行，與TR8的其它行的差異不明顯。到開花期，TR8的R4行干物質(zhì)積累量顯著低于其余各處理行間R1行和TR6的R2行，其它行間影響不顯著。進入灌漿期，TR6的R3行干物質(zhì)積累量受到影響，逐漸顯著低于R1行，TR8的R3、R4行顯著低于各處理的R1、R2行。在灌水量相同的情況下，TR8的R3、R4行小麥的干物質(zhì)積累最先受到影響，其次是TR6的R3行。圖1

2.2 不同滴灌帶配置對春小麥籽粒灌漿速率的影響

研究表明，滴灌春小麥的籽粒灌漿速率呈先升高后降低的趨勢，開花后21 d達到了峰值。TR6在花后21 d的灌漿速率高于TR4和TR8的灌漿速率，TR6的平均灌漿速率比TR4和TR8分別高9.41%和21.64%。TR4的各行間籽粒灌漿速率在整個灌漿期都無顯著性差異，高值持續(xù)期較長；由于R3和R4行水分的虧缺不同，TR6在28 d各行間籽粒灌漿速率差異逐漸變大，TR8在21 d各行間籽粒灌漿速率差異逐漸變大。TR6行間籽粒的灌漿速率出現(xiàn)的差異的時間較TR8晚。圖2

2.3 不同滴灌帶配置下春小麥開花期單莖葉面積的影響

研究表明，TR4的R1行單莖葉面積顯著高于R2行單莖葉面積，TR6的R1行單莖葉面積顯著高于R2和R3行單莖葉面積，TR8的R1和R2行單莖葉面積顯著高于R3和R4行單莖葉面積。不同滴灌帶配置下，葉面積與TR4處理相比，TR6減少了5.80%，TR8減少了8.69%。其中，TR6的行間變異系數(shù)最大，TR4、TR8次之。圖3

2.4不同滴灌帶配置對春小麥株高的影響

研究表明，在不同滴灌帶配置下，TR4、TR6的各行之間株高差異不明顯，TR8中R4行株高顯著低于R1、R2行。在株高差異上，TR4比TR8顯著高2.71%；比TR6高1.03%，但差異不顯著，且行間變異系數(shù)TR4最小，其次為TR6、TR8。R1、R2得到的水分較多，其株高比R3、R4的高。圖4

2.5 不同滴灌帶配置對春小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量三因素的影響

研究表明，不同滴灌帶配置對新疆春小麥的行間產(chǎn)量差異較大。R1、R2行的產(chǎn)量顯著高于R3、R4行。其中，TR4的R1、R2行的產(chǎn)量之間不存在顯著性差異。TR6的R1行產(chǎn)量顯著高于R2、R3行，TR8的R1和R2行的產(chǎn)量顯著高于R3和R4行的產(chǎn)量。除此之外，TR4的產(chǎn)量最高，比TR6、TR8分別高6.26%、8.82%；行間變異系數(shù)大小分別為TR4

2.6 不同滴灌帶配置間的產(chǎn)量及其形態(tài)指標的相關性

研究表明，在不同滴灌帶配置下，干物質(zhì)積累、葉面積、株高、千粒重、4個形態(tài)指標與產(chǎn)量間均呈正相關且達到顯著或者極顯著水平。其相關系數(shù)大小依次為：千粒重(0.905)、葉面積(0.875)、干物質(zhì)(0.853)、株高(0.826)、穗數(shù)(0.642)、灌漿速率(0.456)。千粒重、葉面積對產(chǎn)量水平的提高發(fā)揮了重要作用，千粒重是產(chǎn)量構成因素的重要成分之一，而葉面積的大小則直接體現(xiàn)了光合作用的強弱，影響干物質(zhì)積累。在產(chǎn)量構成因素中，千粒重與干物質(zhì)積累、葉面積、株高、穗數(shù)、產(chǎn)量呈顯著或極顯著相關，穗數(shù)與灌漿速率、干物質(zhì)、株高產(chǎn)量之間無顯著性差異，與葉面積和千粒重呈現(xiàn)顯著相關。株高與灌漿速率、干物質(zhì)積累、葉面積呈現(xiàn)顯著或極顯著相關。葉面積與干物質(zhì)積累呈顯著相關，干物質(zhì)積累、葉面積與籽粒灌漿速率均無顯著相關。表2

表1 不同滴灌帶配置下春小麥產(chǎn)量及其構成變化Table 1 Effects of different drip irrigation belt configurations on spring wheat yield and its composition

2.7 新疆滴灌春小麥產(chǎn)量構成因素對產(chǎn)量通徑

研究表明，穗粒數(shù)、千粒重、穗數(shù)在對產(chǎn)量的直接影響中，穗粒數(shù)的直接作用最大，穗數(shù)次之，千粒重對產(chǎn)量的直接作用最小。構成產(chǎn)量三因素中，穗粒數(shù)對產(chǎn)量的貢獻值最大，千粒重對產(chǎn)量的貢獻值最小。在間接通徑系數(shù)中，千粒重通過穗粒數(shù)對產(chǎn)量的影響最大，穗數(shù)通過穗粒數(shù)對產(chǎn)量的影響次之。穗粒數(shù)通過千粒重對產(chǎn)量影響的系數(shù)為負值，穗粒數(shù)不能通過增加千粒重來影響產(chǎn)量。在相關系數(shù)中，穗粒數(shù)和千粒重能夠極顯著的影響產(chǎn)量的變化，且穗粒數(shù)與產(chǎn)量之間的相關性最大，相關系數(shù)為0.914 8。穗粒數(shù)對產(chǎn)量的直接影響最大，千粒重通過穗粒數(shù)對產(chǎn)量帶來的影響較大，在不同滴灌帶配置下，可以通過直接增加穗粒數(shù)或者間接增加千粒重來提高產(chǎn)量，減小行間產(chǎn)量的差異。表3

表3 不同滴灌帶配置下新春44號產(chǎn)量構成因素對產(chǎn)量的通徑分析Table 3 Path Analysis of Yield Constituents and Yield of Xinchun 44 under Different Drip Irrigation Belt Configurations

3 討 論

在新疆地區(qū)小麥種植面積較廣，但干旱少雨，水資源緊缺。滴灌是一種先進的節(jié)水灌溉技術，前人在滴灌小麥灌溉制度上做出了許多研究，不同的滴灌帶配置對小麥生長發(fā)育與產(chǎn)量有直接影響。萬剛等[5]研究指出，1管5行較1管6行行間差異小，生長均勻，產(chǎn)量增加。研究表明，在不同滴灌帶配置下，TR4的產(chǎn)量行間差異最小，TR8的產(chǎn)量行間差異最大，且TR4的產(chǎn)量最高，比TR6、TR8分別高6.26% 、8.82%，結(jié)果與前人的研究結(jié)果相同。

干物質(zhì)的提高是作物高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的基礎。在小麥各生育階段中，干物質(zhì)積累量直接影響到營養(yǎng)器官、生殖器官和群體生物量的動態(tài)發(fā)展，是獲得小麥高產(chǎn)的前提[5]。有研究表明，提高花后干物質(zhì)同化是提高產(chǎn)量的主要途徑。胡延吉等[11]研究指出，花后積累的干物質(zhì)有利于增加粒重。郭棟等[12]認為，冬小麥各生育期干物質(zhì)量及植株含氮量和氮素積累量均隨施肥用量的增加而增大。試驗研究表明，近滴灌帶的R1、R2行水分和肥料比較充足，其單株干物質(zhì)積累遠高于滴灌帶的R3、R4行，R1、R2的產(chǎn)量高于R3、R4的產(chǎn)量，與干物質(zhì)積累的變化呈現(xiàn)正相關關系。

灌漿期是小麥籽粒產(chǎn)量形成的關鍵時期，也是對水分需求非常敏感的時期，其灌漿時間和灌漿速率決定了最終粒重和產(chǎn)量。干旱脅迫對小麥籽粒灌漿有顯著影響，有研究認為干旱脅迫能夠顯著降低小麥、玉米、水稻的灌漿速率，然而也有部分學者認為適度或中度的干旱脅迫能夠顯著加快光合產(chǎn)物向籽粒的輸出轉(zhuǎn)運，從而提高籽粒灌漿速率和粒重[13-16]。還有些研究認為，冬小麥在灌漿期受干旱時，其平均灌漿時間縮短，但平均灌漿速率增加，但過量灌水對灌漿不利，易導致貪青晚熟，穗粒重減輕[17，18]。研究表明，TR6在開花后21 d的籽粒灌漿速率高于TR4和TR8的籽粒灌漿速率，這與前人的研究結(jié)果相同。TR6這種滴灌帶配置可以提高春小麥在灌漿中期的灌漿速率。相較于傳統(tǒng)的TR4的滴灌帶配置下，在減少成本的同時，比TR8更有利于產(chǎn)量的提高。

小麥葉片是同化物形成的主要器官(源)，葉面積大小可代表源的大小，葉面積與光合特性、籽粒產(chǎn)量的形成密切相關，是小麥栽培和育種實踐中重要的指標，是影響群體結(jié)構及冠層結(jié)構的主要因子。研究發(fā)現(xiàn)，新春44號R1、R2均有較高的葉面積和產(chǎn)量，而R3、R4葉面積和產(chǎn)量較低，這與產(chǎn)量的結(jié)果趨勢相同。牟春生等[19]研究發(fā)現(xiàn)，小麥葉面積與產(chǎn)量因素間關系密切，與穗粒數(shù)、千粒重呈極顯著正相關關系。試驗在前人的基礎上進一步明確了葉面積的大小與產(chǎn)量間的關系，試驗結(jié)果基本與前人相同。作物在不同的生育階段對土壤養(yǎng)分和水分有不同的要求，土壤水分嚴重虧缺將會影響小麥的生長，使小麥的營養(yǎng)生長受到抑制，降低株高[20]。研究發(fā)現(xiàn)，R1、R2從出苗-收獲期水分都是供應充足的，R3、R4則一直受到水分虧缺的影響，其株高低于R1、R2的株高，圖3中株高的結(jié)果趨勢與前人的研究成果相同。

4 結(jié) 論

4.1 總灌水量相同的情況下，R3和R4行植株干物質(zhì)積累量和葉面積隨著生育天數(shù)的增加顯著低于R1和R2行，TR6和TR8植株葉面積比TR4分別減少了5.80%和8.69%，其株高降低了1.03%和2.71%；且適當?shù)乃痔澣蹦軌蛱岣咦蚜９酀{速率。

4.2 在不同滴灌帶配置下，TR4和TR6小麥的行間在株高上無顯著性差異，TR8的R4行的株高與R1、R2存在顯著性差異，TR4比TR6和TR8高0.97和3.93 cm。

4.3 干物質(zhì)積累、葉面積、株高以及產(chǎn)量三因素與產(chǎn)量之間均存在顯著或者極顯著正相關關系，千粒重與產(chǎn)量的相關系數(shù)為0.905。在研究水肥條件下，穗粒數(shù)對產(chǎn)量的貢獻表現(xiàn)為直接效應，千粒重表現(xiàn)為間接效應。