李金峰 劉 駿 杜立豐 張金霞 簡(jiǎn)俊濤 劉廣成

（1.焦作市農(nóng)林科學(xué)研究院 河南焦作454000；2.河南省新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 新鄉(xiāng)453002；3.南陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 河南南陽473000；4.焦作市焦科農(nóng)業(yè)科技有限公司 河南焦作454000）

我國(guó)水資源匱乏，人均水資源不足世界平均水平的1/4，北方冬小麥區(qū)小麥產(chǎn)量占全國(guó)小麥產(chǎn)量的3/5，但人均水資源僅占全國(guó)人均水資源的1/5，僅靠降雨不能滿足小麥的生長(zhǎng)發(fā)育需要，生產(chǎn)上主要依靠灌溉來滿足小麥對(duì)水分的需求[1]。傳統(tǒng)的大水漫灌方式對(duì)水資源的有效利用率太低，不能適應(yīng)節(jié)水型農(nóng)業(yè)的發(fā)展要求[2]。研究表明，通過合理利用農(nóng)業(yè)水資源，能夠?qū)崿F(xiàn)在節(jié)約水資源的同時(shí)，小麥依然保持較高產(chǎn)量[3]。近年來，國(guó)內(nèi)外對(duì)合理利用降雨、土壤貯水、灌溉水以及灌水對(duì)小麥氮素積累的影響進(jìn)行了大量的研究[4－5]。曾占奎等[6]認(rèn)為在小麥的全生育期，總耗水量的差異取決于各生育期的耗水量差異，隨著灌水量的增加，小麥的耗水量隨之增加，且土壤貯水消耗量不斷降低。吳寶建等[7]研究發(fā)現(xiàn)，小麥對(duì)水分的需求具有上限，灌水量超過水分需求上限后并不能繼續(xù)提高小麥產(chǎn)量。張敏等[8]研究發(fā)現(xiàn)灌水次數(shù)影響小麥植株氮素的積累，且小麥氮素積累量會(huì)隨灌水次數(shù)的減少而逐漸下降。閆金龍等[9]通過研究灌水量對(duì)不同小麥品種的影響得出結(jié)論，節(jié)水小麥品種水分利用效率受灌水量的影響較小，普通小麥品種水分利用效率受灌水量的影響較大，水分利用效率由品種和水分互作效應(yīng)決定。前人關(guān)于灌水量對(duì)小麥水分利用率及產(chǎn)量影響的報(bào)道較多，但結(jié)果不盡相同，且有關(guān)節(jié)水小麥品種篩選及配套栽培技術(shù)的研究報(bào)道較少。本試驗(yàn)以5 個(gè)小麥品種為材料，在不同灌溉次數(shù)條件下，比較不同品種氮素積累轉(zhuǎn)運(yùn)、水分利用和產(chǎn)量及其構(gòu)成對(duì)減少灌溉次數(shù)的響應(yīng)差異，以期為節(jié)水小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培模式不斷完善提

供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2019-2020 年在河南焦作小麥綜合試驗(yàn)站進(jìn)行。試驗(yàn)地點(diǎn)年平均氣溫14.6℃，年平均降水量614.1 mm，年平均蒸發(fā)量1 769.9 mm，降水量集中在6~9 月。試驗(yàn)地土質(zhì)為粉沙質(zhì)黏土，表層（0～20 cm）土壤含全氮0.9 g/kg、速效磷10.9 mg/kg、速效鉀63.1 mg/kg、有機(jī)質(zhì)10.1 g/kg。供試小麥品種共有5 個(gè)：漯麥26、商麥167、泉麥29、鄭品麥25、新麥35。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置3 個(gè)灌水處理，分別為W1（越冬水)、W2（越冬水+拔節(jié)水)、W3（越冬水+拔節(jié)水+灌漿水)。不同灌水處理間設(shè)置2 m 寬隔離帶，每個(gè)處理不同品種間采取隨機(jī)區(qū)組排列，3 次重復(fù)。小區(qū)面積為13.3 m2（1.4 m×9.5 m），行距20 cm，共45 個(gè)小區(qū)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 作物耗水量的測(cè)定 土壤含水量采用取土烘干法測(cè)定。在小麥播種前及收獲后，用土鉆取0～100 cm土層的土壤，每20 cm 分為一層，測(cè)定土壤含水量。通過測(cè)定土壤含水量計(jì)算作物耗水量，由于試驗(yàn)小區(qū)附近沒有地表徑流，地下水埋深大于5 m，100 cm以下排水量不影響本試驗(yàn)計(jì)算，因此，作物耗水量計(jì)算公式可簡(jiǎn)化為： 作物耗水量 （mm）=降水量+灌溉量+（C1-C2），式中，C1 為播前土壤0~100 cm 土層土壤貯水量（mm），C2 為收獲后土壤0~100 cm 土層土壤貯水量（mm）。

1.3.2 氮素積累和轉(zhuǎn)運(yùn)指標(biāo)的測(cè)定 在小麥開花期和完熟期，對(duì)每個(gè)處理20 cm 雙行的地上全部組織進(jìn)行取樣，將樣品置于烘箱內(nèi)105℃下殺青30 min 處理后，調(diào)至60℃烘干至恒重，稱量各器官干物質(zhì)量。將烘干后的樣品磨粉后消煮，采用半微量凱氏定氮法測(cè)定全氮含量，3 次重復(fù)。

氮素積累量=營(yíng)養(yǎng)器官氮含量×營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量；

氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量=開花期營(yíng)養(yǎng)器官氮素積累量-成熟期營(yíng)養(yǎng)器官氮素積累量；

氮素轉(zhuǎn)運(yùn)效率=氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量/花前氮素積累量×100%。

1.3.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的測(cè)定 在小麥完熟期，每個(gè)小區(qū)取1 m2區(qū)域，測(cè)量成穗數(shù)和穗粒數(shù)，3 次重復(fù)。于試驗(yàn)小區(qū)收獲后稱量，并測(cè)定千粒重，3 次重復(fù)。

1.3.4 水分利用效率的測(cè)定 水分利用效率（WUE，kg/hm·mm）=產(chǎn)量/作物耗水量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2016 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌水次數(shù)對(duì)小麥氮素積累量的影響

從表1 可以看出，開花期小麥不同器官中氮素積累量表現(xiàn)為葉片〉莖鞘〉穗，說明在開花期葉片是氮素積累最主要的器官。減少灌水次數(shù)，造成開花期小麥營(yíng)養(yǎng)器官中氮素積累量顯著降低，說明水分供應(yīng)不足不利于小麥氮素累積。開花期不同品種的氮素積累量受灌水次數(shù)的影響存在差異，商麥167 差異最大，W2、W1 與W3 相比，分 別降低24.63%、27.41%；新麥35 差異最小，W2、W1 與W3 相比，分別降低12.76%、25.50%。

從表2 可以看出，完熟期小麥不同器官中氮素積累量表現(xiàn)為籽粒＞莖鞘＞葉片＞穗，說明在完熟期籽粒是氮素積累最主要的器官。減少灌水次數(shù)，造成完熟期小麥營(yíng)養(yǎng)器官中氮素積累量顯著降低（泉麥29 的W2 處理除外），說明水分供應(yīng)不足不利于小麥氮素累積。完熟期不同品種的氮素積累量受灌水次數(shù)的影響存在差異，商麥167 差異最大，W2、W1 與W3 相比，分別降低4.14%、11.05%；泉麥29 差異最小，W2、W1 與W3 相比，分別增高3.40%、降低3.47%。

2.2 灌水次數(shù)對(duì)小麥氮素轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

從表3 可以看出，不同營(yíng)養(yǎng)器官中氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量表現(xiàn)為葉片＞穗＞莖鞘，氮素轉(zhuǎn)運(yùn)效率表現(xiàn)為葉片＞穗＞莖鞘，說明葉片是氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量和氮素轉(zhuǎn)運(yùn)效率最主要的營(yíng)養(yǎng)器官。減少灌水次數(shù)，造成小麥營(yíng)養(yǎng)器官中氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量顯著降低（商麥167 的W1 處理除外），說明水分供應(yīng)不足不利于營(yíng)養(yǎng)器官氮素向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)。不同品種的氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量受灌水次數(shù)的影響存在差異，鄭品麥25 差異最大，W2、W1 與W3 相比，分別降低29.26%、34.79%； 漯麥26 差異最小，W2、W1 與W3 相比，分別降低8.75%、28.26%。

2.3 灌水次數(shù)對(duì)小麥水分利用的影響

表1 灌水次數(shù)對(duì)開花期小麥氮素積累的影響

表2 灌水次數(shù)對(duì)完熟期小麥氮素積累的影響

從表4 可以看出，減少灌水次數(shù)，不同品種小麥的土壤供水量均顯著增高，總耗水量均顯著減少，水分利用效率先增高后降低 （商麥167 的W2 處理除外），說明減少灌溉次數(shù)可以影響小麥的總耗水量和水分利用效率，適當(dāng)?shù)臏p少灌水次數(shù)，有利于提高小麥對(duì)降雨和土壤供水的有效利用，從而減少水資源的浪費(fèi)。不同品種的總耗水量受灌水次數(shù)的影響存在差異，漯麥26 差異最大，W2、W1 與W3 相比，分別降低11.82%、18.86%；商麥167 差異最小，W2、W1 與W3 相比，分別降低9.66%、14.44%。不同品種的水分利用效率受灌水次數(shù)的影響存在差異，商麥167 差異 最 大，W2、W1 與W3 相 比，分 別 降 低1.93%、10.14%；鄭品麥25 差異最小，W2、W1 與W3 相比，分別增高0.48%、降低1.62%。

表3 灌水次數(shù)對(duì)小麥氮素轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

表4 灌水次數(shù)對(duì)小麥水分利用的影響

2.4 灌水次數(shù)對(duì)小麥產(chǎn)量構(gòu)成的影響

從表5 可以看出，減少灌水次數(shù)，不同品種小麥的成穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重及產(chǎn)量均不斷降低，說明當(dāng)水分供應(yīng)不足時(shí)會(huì)顯著影響小麥的產(chǎn)量構(gòu)成。在不同灌水次數(shù)處理下，小麥品種商麥167 的產(chǎn)量均為最高，說明通過選育適宜節(jié)水條件下種植的品種，在節(jié)約水資源的同時(shí)，依然能夠保持較高產(chǎn)量。不同品種的成穗數(shù)受灌水次數(shù)的影響存在差異，新麥35差異最大，W2、W1 與W3 相比，分別降低3.80%、10.98%；鄭品麥25 差異最小，W2、W1 與W3 相比，分別降低2.57%、7.39%。不同品種的穗粒數(shù)受灌水次數(shù)的影響存在差異，新麥35 差異最大，W2、W1 與W3相比，分別降低2.65%、11.85%； 泉麥29 差異最小，W2、W1 與W3 相比，分別降低3.85%、7.32%。不同品種的千粒重受灌水次數(shù)的影響存在差異，商麥167差異最大，W2、W1 與W3 相比，分別降低6.60%、7.64%；新麥35 差異最小，W2、W1 與W3 相比，分別降低0.93%、2.38%。不同品種的產(chǎn)量受灌水次數(shù)的影響存在差異，商麥167 差異最大，W2、W1 與W3 相比，分別減產(chǎn)11.41%、23.10%； 泉麥29 差異最小，W2、W1 與W3 相比，分別減產(chǎn)6.52%、17.64%。

表5 灌水次數(shù)對(duì)小麥產(chǎn)量構(gòu)成的影響

3 結(jié)論與討論

3.1 減少灌水次數(shù)對(duì)小麥氮素積累轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

小麥生育期的灌水次數(shù)是決定小麥氮素積累量和氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量的關(guān)鍵因素[10-11]。前人研究表明，水分脅迫會(huì)加速植株早衰，導(dǎo)致干物質(zhì)積累量減少，造成氮素?fù)p失[12]。本研究結(jié)果表明，5 個(gè)小麥品種的氮素積累量均隨灌水次數(shù)的減少而逐漸下降。變化趨勢(shì)與前人研究結(jié)果基本一致[13]。這可能與灌水次數(shù)減少后，小麥對(duì)水分脅迫的適應(yīng)性降低，葉片光合能力下降有關(guān)[14,19]。同時(shí)發(fā)現(xiàn)減少灌水次數(shù)后，小麥營(yíng)養(yǎng)器官中氮素轉(zhuǎn)運(yùn)量顯著降低，說明水分供應(yīng)不足不利于營(yíng)養(yǎng)器官氮素向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)。這可能由于水分脅迫促使小麥過早進(jìn)入生殖生長(zhǎng)階段，導(dǎo)致氮素轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間變短，轉(zhuǎn)運(yùn)量降低[15]。

3.2 減少灌水次數(shù)對(duì)小麥水分利用的影響

發(fā)展節(jié)水小麥，關(guān)鍵在于要提高小麥對(duì)自然降雨和灌溉水的利用效率[16]。前人研究表明，水分脅迫會(huì)提高小麥的水分利用效率，減少小麥對(duì)水的消耗量[17，23]。本研究結(jié)果表明，5 個(gè)小麥品種的總耗水量均隨灌水次數(shù)的減少而逐漸下降。變化趨勢(shì)與前人研究結(jié)果基本一致[18]。這可能與灌水次數(shù)減少后，小麥對(duì)自然降雨和土壤供水的利用率提高，降低對(duì)灌溉水的依賴有關(guān)[19]。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著灌水次數(shù)的減少，小麥水分利用效率先增高后降低，說明W2 處理有助于提高小麥水分利用效率。前人研究發(fā)現(xiàn)，水分脅迫促使小麥根系提高對(duì)土壤貯水的利用效率，土壤貯水消耗量占總耗水量比例增加[16，20]，這也解釋了W2 處理提高小麥水分利用效率的原因。

3.3 減少灌水次數(shù)對(duì)小麥產(chǎn)量構(gòu)成的影響

灌水對(duì)小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素具有顯著影響[9，21]。前人研究表明，灌水次數(shù)減少后，產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素隨之減少[22]。本研究結(jié)果表明，隨著灌水次數(shù)的減少，5 個(gè)小麥品種的成穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重及產(chǎn)量均有不同程度的降低。試驗(yàn)結(jié)果與前人研究結(jié)果基本一致[23]。這可能與灌水次數(shù)減少后，小麥源庫關(guān)系不斷惡化，灌水次數(shù)多的源庫比較高有關(guān)[11，24]。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，在不同灌水次數(shù)處理下，不同小麥品種產(chǎn)量存在差異，但商麥167 的產(chǎn)量均為最高，說明通過選育適宜節(jié)水條件下種植的品種，在節(jié)約水資源的同時(shí)依然能夠保持較高產(chǎn)量。

綜上所述，只有充分了解不同小麥品種的節(jié)水特性，才能在穩(wěn)定小麥產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，不斷減少灌溉量。此外，由于小麥的各項(xiàng)生理指標(biāo)受氣候和栽培條件的影響很大[25]，各項(xiàng)生理指標(biāo)在不同年份會(huì)出現(xiàn)較大波動(dòng)，而本試驗(yàn)只進(jìn)行了1 個(gè)年度，因此由數(shù)據(jù)得出的結(jié)論具有一定的局限性。最后，由于與已有的研究結(jié)果不盡相同，因此今后有必要針對(duì)節(jié)水小麥進(jìn)行多年的品種篩選及配套栽培技術(shù)研究，為節(jié)水小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培模式不斷完善提供理論依據(jù)。