滴灌條件下水肥耦合對北疆冬小麥生理生長和產(chǎn)量的影響

肖軍 加孜拉

摘要

[目的]研究滴灌下水肥耦合對北疆冬小麥生理生長與產(chǎn)量的影響，確定北疆滴灌冬小麥最佳水肥施用量。[方法]供試作物為當(dāng)?shù)刂髟孕←溒贩N新冬8號。采用2因素3水平設(shè)計，2因素為灌水量和施氮量，灌水量3個水平分別為2 700、3 600、4 500 m3/hm2，施氮量3個水平分別為150、450、750 kg/hm2；對照為常規(guī)畦灌處理，灌水4次，灌水量為3 600 m3/hm2，施肥量為450 kg/hm2。[結(jié)果]滴灌和畦灌條件下冬小麥株高變化趨勢為返青分蘗期至抽穗期急劇增長，抽穗后株高增長相對緩慢；拔節(jié)期水分增加對小麥株高的影響較大；在相同灌水量的情況下，冬小麥株高隨著施氮量的增加而增大；在相同施氮量的情況下，滴灌冬小麥株高隨著灌水量的增加而增大。滴灌和畦灌條件下，冬小麥葉面積指數(shù)（LAI）在生育期內(nèi)呈正態(tài)曲線變化，隨著小麥生育期推進(jìn)LAI呈先升后降的變化趨勢，孕穗期LAI最高；在相同灌水量的情況下，隨著施氮量的增加，LAI也增大；在相同施氮量的情況下，隨著灌水量的增加，LAI隨著增大；水肥耦合對小麥產(chǎn)量、穗數(shù)、千粒重和質(zhì)量影響較大，但對穗粒數(shù)的影響不顯著。[結(jié)論]該研究可為大面積推廣冬小麥滴灌技術(shù)和制定合理的灌溉施肥管理措施提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞 北疆；滴灌；冬小麥；株高；葉面積；產(chǎn)量

中圖分類號 S512 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）26-08915-04

Effects of Water and Fertilizer Coupling on the Northern Xinjiang Winter Wheat Physiological Growth and Yield under Drip Irrigation

XIAO Jun et al

（Xinjiang Research Institute of Water Resources and Hydropower， Urumqi， Xinjiang 830049）

Abstract [Objective] The aim was to study the effects of irrigation water and fertilizer coupling on the northern Xinjiang winter wheat physiological growth and yield under drip irrigation， and then confirm on its best use amount of water and fertilizer. [Method] The trial crop was the local main cultivation wheat variety Xindong No. 8. The two factors and three levels design was used， the two factors was irrigation water amount and fertilizer use amount， three levels of irrigation water amount were 2 700， 3 600， 4 500 m3/hm2， resp.， three levels of fertilizer use amount were 150， 450， 750 kg/hm2， resp.； the control was conventional furrow irrigation treatment， namely the irrigation water times was four， the irrigation water amount was 3 600 m3/hm2， the fertilizer use amount was 450 kg/hm2. [Result] Under drip irrigation and furrow irrigation conditions， the winter wheat plant height grew rapidly from tillering stage to heading stage， while grew relatively slowly after heading； that increase water content at jointing stage influenced wheat plant height largely； under the same irrigation water amount conditions， the winter wheat plant height increased with nitrogen fertilizer use amount increasing； under the same nitrogen fertilizer use amount conditions， the winter wheat plant height increased with the irrigation water amount increasing under drip irrigation. Under drip irrigation and furrow irrigation conditions， the winter wheat leaf area index（LAI） showed a normal curve change in the whole growth period， namely firstly rose then reduced， and was the highest at the booting stage； under the same irrigation water amount conditions， LAI increased with the nitrogen fertilizer use amount rising； under the same nitrogen fertilizer use amount conditions， LAI increased with the irrigation water amount rising； water and fertilizer coupling had bigger effects on wheat yield， spike number， 1 000-kernel weight and quality， while had not significantly effect on grain number per spike. [Conclusion] The study provides a scientific basis for promoting winter wheat drip irrigation technology in a large scale and formulating the reasonable irrigation and fertilizer measures.

Key words Northern Xinjiang； Drip irrigation； Winter wheat； Plant height； Leaf area； Yield

小麥?zhǔn)切陆饕募Z食作物之一，糧食面積占新疆總灌溉面積的40%。新疆糧食安全發(fā)展規(guī)劃提出到2015年全區(qū)糧食種植面積穩(wěn)定在166.67萬hm2。滴灌技術(shù)作為一種新型的灌溉技術(shù)，能夠適時適量地進(jìn)行灌溉，在作物的根區(qū)創(chuàng)造出適宜的水、肥、氣、熱等條件，從而獲得節(jié)水、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的效果^[1-2]。滴灌是一種局部高頻率的新型灌溉技術(shù)，能夠適時適量地進(jìn)行灌溉，可以使作物近根區(qū)保持較高濕度和合適的養(yǎng)分濃度，可有效地提高作物產(chǎn)量^[1-2]。目前，水肥耦合效應(yīng)研究主要集中在漫灌溉或棉花等滴灌經(jīng)濟(jì)作物^[3-10]上，滴灌條件下水肥耦合對冬小麥生長與產(chǎn)量的影響的研究甚少。為此，筆者分析滴灌條件下水肥耦合對北疆冬小麥生長和產(chǎn)量的影響，以科學(xué)合理地確定北疆滴灌冬小麥最佳水肥施用量，為大面積推廣冬小麥滴灌技術(shù)和制定合理的灌溉施肥管理措施提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2012年10月～2013年7月在新疆天山北麓、距烏魯木齊市33 km的昌吉州五家渠水利廳灌溉試驗站進(jìn)行，地理坐標(biāo)為44.9° N、87.31° E，海拔高程為450 m。該地區(qū)氣溫年溫差較大，無霜期160 d，降水量稀少，多年平均降水量為180.1 mm，降水多集中在4、5、6月份，約占全年降水量的43%，全區(qū)光照充足，年均日照時間2 800 h。土壤質(zhì)地為均質(zhì)壤土，平均容重1.52 g/cm3，土壤肥力情況：速效磷7.9 mg/kg，有效氮55.8 mg/kg，有機(jī)質(zhì)6.8 mg/kg，土壤肥力偏低。

1.2 試驗材料與設(shè)計

供試作物為當(dāng)?shù)刂髟孕←溒贩N新冬8號，2012年9月27日播種，播種行距15 cm。試驗采用單翼迷宮式滴灌帶，滴頭間距為30 cm，滴頭設(shè)計流量3.2 L/h，滴灌帶間距為60 cm，1條滴灌帶灌4行。磷肥和鉀肥作為底肥一次性施入。2012年10月1日滴出苗水，11月5日滴冬灌水。氮肥為尿素。各試驗處理均在大田中進(jìn)行，灌溉水源為井水，采用水泵供水和水表計量水量的方法進(jìn)行灌溉，用施肥罐進(jìn)行施肥。

試驗采用2因素3水平設(shè)計（表1），2因素為灌水量（W）和施氮量（N），灌水量與施氮量各設(shè)低、中、高3個水平，設(shè)置1個常規(guī)畦灌對照（CK），共10個處理（9個水肥耦合處理和1個對照處理），重復(fù)3次。灌水量設(shè)置水平分別為2 700、3 600、4 500 m3/hm2；施氮量3個水平分別為150、450、750 kg/hm2；試驗對照為常規(guī)畦灌處理，灌水4次，灌水量為3 600 m3/hm2，施肥量為450 kg/hm2。滴灌處理灌水次數(shù)和施肥次數(shù)相同，均返青后灌水8次，加出苗水和冬灌水各1次，共灌水10次。試驗設(shè)置的灌水量中不含出苗水與冬灌水，試驗中施氮量為尿素施用量。

1.3 測定項目與分析方法

分別在小麥分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、開花期、灌漿期、乳熟期、成熟期定株測定小麥株高和葉面積。每個試驗處理測定總莖數(shù)、成穗數(shù)、總穗重、穗重、每穗粒數(shù)、單穗重、粒重并測產(chǎn)。使用SPSS 15.0和Excel軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水肥耦合對滴灌冬小麥株高的影響

小麥株高是衡量小麥群體株型狀況是否合理的敏感指標(biāo)，其高矮直接影響小麥發(fā)育過旺或不良。從圖1可以看出，滴灌和畦灌（CK）條件下冬小麥株高變化趨勢大體相同，均表現(xiàn)為返青分蘗期至抽穗期急劇增長，抽穗后增長相對緩慢。整個生育期滴灌處理株高普遍高于畦灌（CK）。從圖2～3可以看出，拔節(jié)期W1N1～W1N3處理株高增長量在30～34 cm，W2N1～W2N3處理株高增長量在35 cm左右，W3N1～W3N3處理株高增長量在39～43 cm，說明拔節(jié)期水分增加對小麥株高的影響較大。

不同水肥耦合處理對小麥株高有不同的影響。在相同灌水量的情況下，冬小麥株高隨著施氮量的增加而增大。在相同施氮量的情況下，滴灌冬小麥株高隨著灌水量的增加而增大。抽穗期株高表現(xiàn)為W3N3>W3N2>W3N1>W2N3>W2N2>W2N1>W1N3>W1N2>W1N1，開花期株高表現(xiàn)為W3N2>W3N3>W2N1>W2N2>W2N3>W1N3>W3N1>W1N2>W1N1。W3處理株高普遍高于W1和W2處理，產(chǎn)量低于W2處理，這可能是因為過量灌溉使株高過高導(dǎo)致小麥倒伏從而影響產(chǎn)量。

2.2 水肥耦合對滴灌冬小麥葉面積的影響

小麥高產(chǎn)取決于對光能利用的提高，而葉面積指數(shù)是反映小麥群體光合性能的重要指標(biāo)，葉面積大小直接影響小麥截獲光能的多少，從而影響小麥產(chǎn)量。從圖4可以看出，滴灌和畦灌（CK）條件下，冬小麥葉面積指數(shù)在生育期內(nèi)的變化趨勢基本相同，均呈正態(tài)曲線變化，隨著小麥生育期推進(jìn)葉面積指數(shù)呈先升后降的趨勢，孕穗期葉面積指數(shù)LAI最高，畦灌（CK）LAI在整個生育期均低于滴灌（W2N2）處理。

從圖5～6可以看出，返青期和拔節(jié)期不同水肥耦合處理之間無明顯差異，隨著生育期的推進(jìn)，葉面積差距逐漸增大，孕穗期LAI最高，其值為8.63。抽穗開花后，葉片衰老枯黃，LAI逐漸下降。在相同灌水量的情況下，隨著施氮量的增加，LAI也增大。在相同施氮量的情況下，隨著灌水量的增加，LAI逐漸增大。孕穗期LAI表現(xiàn)為W2N2>W3N3>W3N2>W2N3>W3N1>W2N1>W1N3>W1N2>W1N1。

孕穗期W2N2、W3N3、W3N2處理LAI較高，分別為8.63、8.48、8.40，說明施氮量和灌水量的增加顯著提高冬小麥LAI。W1N3、W1N2、W1N1處理LAI分別為6.32、5.70、4.40，均低于其他處理，與其他處理LAI差異顯著，說明灌水量過低不利于冬小麥生長。

2.3 水肥耦合對滴灌冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的影響

穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重是評價冬小麥產(chǎn)量的重要指標(biāo)，不同灌水方式和水肥條件對冬小麥產(chǎn)量性狀有不同的影響。從表2可以看出，水肥耦合對小麥產(chǎn)量、穗數(shù)、千粒重和產(chǎn)量影響較大，對穗粒數(shù)影響不顯著。W1處理成穗數(shù)和千粒重隨著施氮量的增加有所增加，W2和W3處理成穗數(shù)、千粒重、穗粒數(shù)和產(chǎn)量隨施氮量的增加呈先升后降的變化趨勢。

與畦灌（CK）相比，W2N2處理增產(chǎn)30%。水肥耦合W1處理產(chǎn)量隨著施氮量的增加而增加。各處理間W2N2處理與W3N2處理產(chǎn)量較高，分別為9 335和9 300 kg/hm2。

3 結(jié)論與討論

滴灌和畦灌（CK）條件下冬小麥株高變化趨勢大體相同，都表現(xiàn)為返青分蘗期至抽穗期急劇增長，抽穗后增長相對緩慢。整個生育期滴灌處理株高普遍高于畦灌（CK）。拔節(jié)期水分增加對小麥株高的影響較大。不同水肥耦合處理對小麥株高有不同的影響。在相同灌水量的情況下，冬小麥株高隨著施氮量的增加而增大。在相同施氮量的情況下，滴灌冬小麥株高隨著灌水量的增加而增大。

滴灌和畦灌（CK）條件下，冬小麥LAI在生育期內(nèi)的變化趨勢基本相同，均呈正態(tài)曲線變化，隨著小麥生育期推進(jìn)LAI呈先升后降的變化趨勢，孕穗期LAI最高。在相同灌水量的情況下，隨著施氮量的增加LAI也增大。在相同施氮量的情況下，隨著灌水量的增加LAI逐漸增大。水肥耦合對小麥產(chǎn)量、穗數(shù)、千粒重和產(chǎn)量的影響較大，對穗粒數(shù)的影響不顯著。

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