王立華

（山東省濱州市沾化區(qū)利國鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，山東 濱州 256811）

濱州市地處華北平原、黃河三角洲腹地，是山東省內(nèi)重要的冬小麥生產(chǎn)區(qū)之一。在冬小麥全生育期內(nèi)保證水分充足供應(yīng)，對提高產(chǎn)量、質(zhì)量有顯著影響。但是受溫帶大陸性季風(fēng)氣候的影響，冬小麥生育期內(nèi)降水較少，因此對機械灌溉的依賴性較強。另外，選擇壟作、畦作等栽培方式，冬小麥生長過程中對水分的消耗量也不盡相同?；诖耍骄坎煌耘喾绞较露←溕趦?nèi)耗水規(guī)律，以及分析土壤水分與小麥產(chǎn)量關(guān)系，將有助于指導(dǎo)農(nóng)戶選擇合適的栽培方式，并且在冬小麥不同生育期內(nèi)靈活調(diào)節(jié)灌溉，在確保土壤水分能夠滿足冬小麥生長所需的前提下，做到節(jié)約用水和降低種植成本[1]。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于濱州市沾化區(qū)下洼鎮(zhèn)，地理坐標(biāo)為：北緯36°38′，東經(jīng)116°23′。地處魯北平原，地貌類型為黃河沖擊平原。該地以粉砂壤土為主，田間持水率21.8%。屬于典型的溫帶大陸性季風(fēng)氣候，夏季高溫多雨，降水集中在7、8月份，全年平均降雨量564.8mm，年平均氣溫為12.8℃，無霜期205d。

1.2 試驗設(shè)計

試驗中設(shè)置兩個變量，分別是栽培方式、灌水定額。其中，栽培方式分為3種，即常規(guī)畦作（TC）、壟作（RC）、高低畦栽培（HLC），各種栽培方式的田間布置如圖1所示。

圖1 冬小麥的3種栽培方式

灌水定額設(shè)有3個水平，只用于RC和HLC栽培，分別是：（1）高水處理，灌水定額等于TC栽培模式下的灌溉定額，用水量為850m3/hm2；（2）中水處理，灌水定額為高水處理的80%，即680m3/hm2；（3）低水處理，灌水定額為高水處理的60%，即510m3/hm2。這樣就得到了7個處理，見表1。

表1 不同栽培方式的處理方法

本次試驗選用的冬小麥品種為“魯原502”，播種量按照115kg/hm2，播種時間為2019年10月9日，收割時間為2020年6月10日。為消除無關(guān)因素干擾，試驗地所用肥料的種類、用量均保持一致。使用氮肥為180kg/hm2，磷肥和鉀肥均為60kg/hm2，將三種肥料在播前整地時一次性施入。冬小麥生育期內(nèi)檢測土壤含水量，當(dāng)監(jiān)測結(jié)果顯示地表100cm土層平均含水量＜60%時，即進行灌溉。整個生育期內(nèi)共進行兩次灌溉[2]。一次為冬灌，時間為2019年11月15日，用水量統(tǒng)一為850m3/hm2。另一次為春灌，時間為2020年4月5日，進行不同灌溉用水量處理（見表1），灌溉用水均為地下水。冬小麥播種后整個生育期內(nèi)降水情況如圖2所示。

圖2 冬小麥播種后降水情況統(tǒng)計

1.3 試驗內(nèi)容與方法

1.3.1 土壤含水量的測定

試驗中共進行8次土壤含水量的測定，分別是播種前、返青期、拔節(jié)期、抽穗期、開花期、灌漿期、成熟期、收獲后。測定方法選擇負壓計法，測定深度統(tǒng)一設(shè)置為150mm，共分為10個層次，按照從上到下的順序依次為0-5cm、6-10cm、11-20cm、21-30cm、31-40cm、41-60cm、61-80cm、81-100cm、100-120cm、121-150cm。將負壓計插入各個土層中，可以直接讀取土壤含水量。另外，不同栽培方式下選取的樣點也存在差異，TC栽培模式下設(shè)有1個樣點，位于小畦中心處；RC栽培模式下，分別在壟頂和溝底各設(shè)1個樣點，取兩點測量結(jié)果的平均值；HLC栽培模式下，分別在高畦和低畦各設(shè)1個樣點，同樣取兩點測量結(jié)果的平均值。

1.3.2 農(nóng)田耗水量的計算

影響農(nóng)田耗水量（ET）的因素較多，具體計算方法為：

在式（1）中，P表示降水量，I表示灌水量，ΔWK表示土壤150cm深處界面上垂直方向水分交換量，ΔR表示地表水平徑流量交換量，ΔSW表示作物生育期開始與結(jié)束時土壤含水量的變化量。單位均為mm。在實際計算時，由于試驗區(qū)周邊筑起高畦埂，因此整個生育期內(nèi)不存在地表徑流變化，故ΔR可以視為0。同樣的，如果試驗期間未出現(xiàn)深層滲漏的情況，則ΔWK亦可視為0[3]。

1.3.3 產(chǎn)量測定

選擇在冬小麥成熟后、收割前的時間段進行產(chǎn)量測定。從每個小區(qū)中隨機選出一個1m×1m的測區(qū)，將該區(qū)域內(nèi)的冬小麥全部收割后，裝入尼龍袋中帶至室內(nèi)。人工考種，計算有效穗數(shù)。從有效穗中隨機挑出10株，計算各株的穗粒數(shù)，相加求和后再求其平均值。將所有麥穗置于陽光下晾曬，曬干之后使用小型脫粒機完成脫粒，計算產(chǎn)量。將計算結(jié)果折算成標(biāo)準(zhǔn)含水量（14%）下的產(chǎn)量使用。另外，從脫粒后的籽實中隨機數(shù)出1000粒，共3份。使用精密天平稱取其重量，將3份的稱重結(jié)果求平均值，作為千粒重值使用[4]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培方式下麥田土壤含水率的變化

在3種栽培方式下，冬小麥的6個生育期內(nèi)土壤水分狀況有明顯差異，并且從整體上來看，基本上表現(xiàn)出“隨著土壤深度增加和生育期的后移，水分差異更加明顯”的規(guī)律。6個生育期（返青期、拔節(jié)期、抽穗期、開花期、灌漿期、成熟期）土壤含水量隨土層深度增加的變化曲線如圖3所示。

圖3 不同栽培方式下冬小麥6個生育期內(nèi)土壤含水量對比

在冬小麥的返青期，無論是TC栽培、RC栽培還是HLC栽培，土壤水分隨土層深度增加的變化曲線基本一致。在拔節(jié)期進行一次灌水后，各監(jiān)測層的土壤含水量較為均勻。其中，采用RC栽培和HLC栽培，由于在地表形成了壟和畦，使得灌溉水只能借助于土壤的毛細管達到高處的壟和畦。因此土壤表層30cm內(nèi)，TC栽培下的土壤含水率要高于RC栽培和HLC栽培。到了抽穗期、開花期和灌漿期，各有1次降雨，其中前兩次降雨量較少，分別是22.6mm和30.5mm，灌漿期降雨量較大，達到了93.0mm，但是由于氣溫升高，蒸發(fā)比較強烈，因此3種栽培模式下土壤水分變化規(guī)律也基本一致。值得注意的是，在HLC-H栽培模式下，由于播種密度大，植株數(shù)量多，因此耗水量也更多[5]。在150cm內(nèi)土壤含水率要低于TC和RC-H。在收獲期也有相同的表現(xiàn)，即HLC-H栽培模式下土壤含水量要低于相同灌溉條件下的TC和RCH。

2.2 不同栽培方式下冬小麥生育期內(nèi)耗水規(guī)律分析

冬小麥生育期內(nèi)所需水分的主要來源有3個途徑，分別是降雨、灌溉、土壤儲水，具體組成及占比如表2所示。

表2 不同栽培處理下冬小麥耗水量及水分來源

結(jié)合表2數(shù)據(jù)，3種栽培模式下冬小麥生育期內(nèi)耗水量的差異比較顯著，其中最高耗水量出現(xiàn)在HLC-H栽培模式，為586.82mm，最低耗水量出現(xiàn)在RC-L栽培模式，為475.20mm。從整體上來看，基本上呈現(xiàn)出“灌水量越多，耗水量越高”的規(guī)律。以TC、RC-H和HLC-H三種充分灌溉的處理方式為例，在灌水量均為195mm的情況下，冬小麥耗水量由高到低排序為HLC＞TC＞RC。分析其原因，HLC栽培模式下耗水量最高與栽培密度有關(guān)，而RC栽培模式下耗水量最低與田間結(jié)構(gòu)有關(guān)。從總耗水量的水分來源上看，相比于RC-H，TC與HLC-H栽培模式下，降雨占比分別降低了2.2%和7.1%；灌溉占比分別降低了1.7%和5.7%；土壤儲水則分別增加了4.0%和16.0%。上述數(shù)據(jù)表明RC栽培模式下對降雨和灌溉水的利用率更高，這是因為壟作可以充分發(fā)揮壟溝結(jié)構(gòu)得到富集降水和灌水的效果，使得相同灌溉與降雨條件下，土壤的貯水量更多，滿足冬小麥根系的吸收需要。而同樣是選擇RC栽培模式，相比于RC-H處理，RC-M和RC-L處理下土壤儲水占總耗水量的比例分別升高了4.1%和2.5%，表明RC栽培模式下中水灌溉和低水灌溉，可以使土壤儲水利用率進一步提高。這一數(shù)據(jù)表明在RC栽培模式下，適度的水分虧缺有利于提高冬小麥植株對土壤貯水的利用率[6]。

2.3 不同栽培方式對冬小麥產(chǎn)量的影響

7種處理方式下冬小麥的產(chǎn)量也表現(xiàn)出明顯差異，其中HLC-H處理下有最高產(chǎn)量，為8088.22kg/hm2； 而RC-L處理下有最低產(chǎn)量，為6166.74kg/hm2。產(chǎn)量及構(gòu)成要素如表3所示。

結(jié)合表3數(shù)據(jù)可知，3種栽培模式下冬小麥產(chǎn)量排序為：HLC栽培＞TC栽培＞RC栽培。同等灌溉水平下，HLC-H處理下冬小麥的產(chǎn)量，要比RC-H和TC處理高出了21.7%和18.7%，增產(chǎn)效果明顯。在產(chǎn)量構(gòu)成要素方面，HLC栽培模式下的成穗數(shù)、穗粒數(shù)均高于TC栽培模式和RC栽培模式。另外，在RC栽培模式下，隨著灌溉水量的增加，產(chǎn)量變化并不明顯；而HLC栽培模式下，灌溉水量的變化對冬小麥產(chǎn)量影響較為顯著。在HLC-L處理下，冬小麥產(chǎn)量為7817.63kg/hm2；而HLC-H處理下，產(chǎn)量達到了8088.22kg/hm2，增長了3.3個百分點。但是通過計算水分利用率（WUE）和灌溉水+降水利用率（WUE1+P）：

表3 不同栽培方式下冬小麥產(chǎn)量構(gòu)成要素對比

可以發(fā)現(xiàn)HLC-H處理下，雖然產(chǎn)量較高，但是水分利用率為1.30；而HLC-M和HLC-L處理下，水分利用率分別為1.33和1.36。這一數(shù)據(jù)也表明了在灌溉水量增加的情況下，雖然冬小麥產(chǎn)量同步提升，但是水分利用效率卻出現(xiàn)了降低。在灌溉水量一樣的情況下，冬小麥WUE存在“HLC栽培模式＞TC栽培方式＞RC栽培方式”的規(guī)律。同樣的，在WUE1+P一項指標(biāo)中也表現(xiàn)出了同樣的規(guī)律。另外，結(jié)合表3中數(shù)據(jù)還發(fā)現(xiàn)，在同一栽培模式下，隨著灌溉水量的增加，WUE和WUE1+P兩項指標(biāo)也表現(xiàn)為降低趨勢。以HLC栽培方式為例，在HLC-L處理方式下，WUE要比HLC-H處理方式增加4.4%，比HLC-M處理方式增加2.2%，WUE1+P指標(biāo)也有相同的表現(xiàn)。這一數(shù)據(jù)也證明了在相同栽培模式下，適度的水分虧缺能夠降低冬小麥生育期內(nèi)的水分浪費，對提高水分利用率有積極幫助。

3 結(jié)論

栽培方式與灌溉水量是影響冬小麥耗水、產(chǎn)量的兩個重要因素。不同栽培模式下，土壤0-150cm內(nèi)不同深度下的土壤水分有明顯差異，這主要與灌溉水量、種植結(jié)構(gòu)以及冬小麥生育期有關(guān)。在相同栽培模式下，隨著灌溉水量的增加，冬小麥的總耗水量也同步上升，但是水分利用率卻下降，適度的水分虧缺有助于提高水分利用率。這是因為在灌溉水量較少的情況下，冬小麥為獲取充足水分，會向土壤深層扎根，從而提高對土壤儲水的利用率，降低對灌溉水的依賴性。相同灌溉水量下，HLC栽培方式下的冬小麥，在各個生育期和全生育期內(nèi)的耗水，均要高于RC栽培方式和TC栽培方式。其原因是HLC栽培模式下地表為波浪形結(jié)構(gòu)，使得地表土壤水分蒸發(fā)更快。此外也與HLC栽培模式下冬小麥種植密度高，植株蒸騰作用更加旺盛，加速水分蒸發(fā)有關(guān)。HLC栽培模式下冬小麥產(chǎn)量明顯高于RC栽培模式和TC栽培模式，這主要與HLC栽培下冬小麥對降雨、灌水、土壤儲水的利用率更高，并且種植密度更大有關(guān)。因此，濱州地區(qū)冬小麥種植應(yīng)優(yōu)先考慮使用HLC（高低畦）栽培模式，可提高冬小麥產(chǎn)量。