水氮耦合對冬小麥不同生育期干物質積累量及水分利用效率的影響

李鎖玲　孟瑞娟　盧健

摘要：采用完全隨機區組設計，利用當地主栽品種濰麥8號通過大田小區試驗，研究水氮耦合對冬小麥不同生育期干物質積累量及水分利用效率的影響。結果表明，在返青-拔節期，灌水、施肥可提高冬小麥的干物質量及水分利用效率；拔節-揚花期，灌水對干物質積累影響不大，在高水處理下反而降低，從而水分利用效率降低；揚花-灌漿期，高水高氮（W2N2）處理的干物質量最大，而作物水分利利用效率（WUE）在低水水平下較高。綜合來看，本試驗條件下，中水高氮處理（W1N2）是提高冬小麥生育期干物質量和水分利用效率的最佳方案。

關鍵詞：水氮耦合；冬小麥；不同生育期干物質量；水分利用效率

中圖分類號：S512.107文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2013）07-0087-04

水、氮是小麥高產的決定性因素，也是其最重要的限制因子。灌水量大小、施氮水平高低和時間早晚都會對小麥的產量和品質產生重要影響。但在中國北方有些地區，灌溉和施肥量不以作物需要量為依據，而以當地可供利用的水量和經營者的經濟能力為參考。地面漫灌作為最主要的灌溉方式，不但造成了水、氮資源的嚴重浪費，還引起了嚴重的環境問題。

大量研究表明，隨著灌水量和施肥量增加，作物產量迅速增加，產量增幅減緩，若繼續增大灌水和施肥量，作物的產量反而減小；而協調灌水量和施肥量可明顯提高小麥產量。因此，適宜的灌水量和施肥量將不僅大幅度節約水肥用量，而且對于增加作物單產和發展可持續農業具有重要的現實意義。本試驗利用當地主栽小麥品種濰麥8號，研究水氮耦合對冬小麥不同生育期干物質積累量及水分利用效率的影響，以期為冬小麥合理灌水及施肥提供理論依據。

1材料與方法

1.1供試材料與試驗設計

供試品種為濰麥8號。

試驗于 2011年10月至2012年5月在菏澤學院試驗農場進行，采用大田栽培種植方式。試驗地0～20 cm土層土壤養分含量為：有機質1.21 g/kg、全氮0.089 g/kg、堿解氮85.7 mg/kg、速效磷48.8 mg/kg。

試驗設施氮和灌水2個因素，灌水分為高（拔節水+揚花水，以W2表示）、中（拔節水，以W1表示）、低（全生育期不灌水，以W0表示）3個水平，施氮量設純氮120 kg/hm2（50%基施+50%拔節期，以N2表示）、純氮60 kg/hm2（基施，以N1表示）2個水平，共計6個處理。田間試驗采用完全隨機區組設計，重復3次，小區面積為3 m×7 m=21 m2。666.7m2基本苗 45萬株，其它管理措施同一般高產田。小麥生育期間降水量見表1。

1.2測定項目與方法

1.2.1不同生育期干物質積累量測定在冬小麥返青-拔節期、拔節-楊花期、楊花-灌漿期，每小區取1 m長的三段，每段取10株，65℃烘干，計算干物質積累量。

1.2.2土壤含水量測定在冬小麥播種前、越冬前、越冬期、返青期、拔節期、揚花期和灌漿期分7次，在土壤0～5、5～10、10～20、20～30、30～40、40～60、60～90、90～120 cm各土層用土鉆分別取樣，再用烘干法測定土壤含水量。

2結果與分析

2.1水氮耦合對冬小麥不同生育期干物質量的影響

2.1.1水氮耦合對冬小麥返青-拔節期干物質積累量的影響由圖1可知，在冬小麥的返青-拔節期，由于中水和高水處理均在拔節期灌水，因此，W1N1與W2N1，W1N2與W2N2干物質積累量沒有差異。W1N1與W1N2相比，W2N1與W2N2相比，高氮處理反而影響干物質的積累，可能與徒長遮蔭影響光合作用有關。在水分虧缺的W0條件下，W0N2處理干物質積累量高于W0N1，說明高氮處理促使冬小麥對土壤水分的高效利用而增加干物質積累，起到以肥調水的作用，與灌水有明顯的耦合效應。

2.1.2水氮耦合對冬小麥拔節-揚花期干物質積累量的影響拔節-揚花期是冬小麥營養器官建成的關鍵時期。從圖2可以看出，在冬小麥拔節-揚花期，在高氮水平下，在水分嚴重虧缺的W0處理和水分輕度虧缺的W1處理，追施氮肥在一定程度上能促進冬小麥干物質積累，W1N2與W2N2處理干物質積累差異不大，說明高氮處理下拔節期澆一水和拔節期、揚花期澆兩水無明顯差異。在低氮處理下，W1N1干物質積累量高于W2N1，說明澆兩水生長過旺，消耗養分過多，反而影響積累。在澆水兩次的情況下，W2N2干物質積累量高于W2N1，說明高氮處理有利于干物質積累。

2.1.3水氮耦合對冬小麥揚花-灌漿期干物質積累量的影響由圖3可知，在冬小麥的揚花-灌漿期，W2N2處理的干物質積累量明顯高于其他處理，這是由于高水高肥使得小麥生長過旺，營養器官徒長明顯，干物質積累量雖高，但穗部干物質的積累不一定很高。其它處理變化趨勢同拔節-揚花期。

2.1.4水氮耦合對冬小麥全生育期生物量的影響由圖4可知，在冬小麥的全生育期，W2N2處理的干物質積累量最高，W2N1處理最低；在相同灌水水平下，髙氮處理高于低氮處理；在高氮水平下，W2N2處理的干物質積累量高于W1N2處理，說明澆兩水優于澆1水處理；在低氮水平下，W1N1干物質積累量高于W2N1，說明澆兩水生長過旺，消耗養分過多，氮素供應不足；在水分虧缺的情況下，高氮處理干物質積累量仍高于低氮處理。

2.2水氮耦合對冬小麥不同生育期水分利用效率的影響

2.2.1水氮耦合對冬小麥返青-拔節期水分利用效率的影響由圖5可知，在冬小麥的返青-拔節期，灌水明顯提高了該階段冬小麥的水分利用效率。水分嚴重虧缺的W0處理的水分利用效率明顯低于水分輕度虧缺的W1處理和高水W2處理，說明灌水明顯提高了該階段冬小麥的水分利用效率。在水分輕度虧缺時，低氮處理水分利用效率明顯高于高氮處理，說明增施氮肥反而抑制了冬小麥的水分利用效率。

2.2.2水氮耦合對冬小麥拔節-揚花期水分利用效率的影響拔節-揚花期是小麥生育期中水肥最為敏感的時期，該時期缺水缺肥將會對產量產生重大影響。由圖6可知，在拔節-揚花期，以水分嚴重虧缺的W0處理水分利用效率最高，可能由于缺乏外來灌水，農田土壤干旱，促使冬小麥不斷吸收土壤水分，從而促使了有限水分的高效利用；并且拔節期追肥也有利于冬小麥對有限土壤養分高效利用。

2.2.3水氮耦合對冬小麥揚花-灌漿期水分利用效率的影響揚花期是冬小麥另一個最為重要的水肥臨界期，從揚花期開始，作物進入了生殖生長、物質高速積累期。由圖7可知，在冬小麥的揚花-灌漿期，以水分嚴重虧缺的W0處理水分利用效率最高，可能原因同拔節-揚花期。在水分處理相同的條件下，高氮處理由于積累了較多的干物質，水分利用效率較大。

2.2.4水氮耦合對冬小麥全生育期水分利用效率的影響由圖8可知，到灌漿期為止，冬小麥農田水分利用效率以不灌水的W0水分利用效率為最高，其中，由于增加施肥量促進了作物根系對土壤水分的利用，W0N2處理水分利用效率大于W0N1處理。而在灌溉處理中，由于灌水引起的干物質積累量小于灌水增加對水分利用效率的影響，水分利用效率較低。在高灌水量條件下尤其如此。

3結論與討論

3.1水氮耦合對冬小麥干物質積累的影響

小麥生產中水、肥之間存在著明顯的交互作用，許多研究表明，水氮合理配合才能有效地提高小麥產量，改善品質。在土壤水分正常和充足的情況下，氮的增產效應隨著氮肥用量的增加而增加。而水分不足會限制肥效的正常發揮，影響氮肥的作用^[1]。水分過多則易導致肥料的淋溶損失和導致小麥減產，施肥的過量或不足也將影響水分利用率的提高，并將影響小麥產量的提高。在灌溉條件下，水分和養分的增產效應不同，但對小麥生長及產量是既相互促進又相互制約的^[2]。水肥對產量的影響在一定范圍內有明顯的正效應，高水配合高肥的增產效應加大，肥力增產效應隨水分的提高而提高。同樣，水分的增產效應也隨肥力提高而增加^[3]。因此，應根據水分供應狀況適當調整小麥的施肥量。鄭成巖等^[4]在不同年份降水條件下對山東省高產條件下的小麥研究表明，在降水較少的年份全生育期灌2水的產量和水分生產效率最高，在降水較多的條件下全生育期灌1水獲得較高產量，而且隨灌水次數增加產量下降。本試驗研究表明，在拔節揚花期灌水對干物質積累的影響不顯著，在高水條件下反而降低；而施氮影響顯著，施氮水平中以施2次氮（基施氮+拔節期施氮）的產量較高。這表明，在較低的肥力水平和菏澤市常年降水條件（小麥全生育期200 mm左右）下，灌水次數對小麥產量的主效、灌水次數和施氮次數對小麥產量的互作效應不顯著，而且增加灌水次數在一定程度上對產量產生了負效應。

3.2水氮耦合對冬小麥水分利用效率的影響

張歲岐等^[5]的研究表明，在有限供水條件下，作物產量隨耗水量線性增加，水分利用效率（WUE）則隨耗水量的增加而降低，而且由于供水方式與供水時間的不同，其WUE也不同。張鏡清等^[6]則建立了旱地玉米水分利用效率與施肥量的回歸關系式，表明每增施1 kg N或1 kg P2O5，可使玉米水分利用效率提高0.3 kg/（hm2·mm）^[6]。大量研究表明，在旱地條件下隨降水量的增加，肥料的生產效率提高，而隨施肥量的增加，水分利用率亦相應提高。在本研究中WUE：W0N2>W1N2>W2N2>W1N1>W0N1>W2N1，與前人結果基本一致。這表明水氮耦合對冬小麥水分利用效率的提高具有明顯的影響。

3.3由于時間原因，本研究只進行到冬小麥灌漿中期，對于水肥處理對冬小麥收獲期籽粒產量和經濟產量水分利用效率需要更進一步的研究。

參考文獻：

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