試論甘肅河西灌區春小麥生物節水技術的應用

張俊儒，張磊，樊軍會，陳學君，閔清水

（1.甘肅省農業科學院小麥研究所，甘肅蘭州 730070；2.甘肅省農業科學院作物研究所，甘肅蘭州 730070；3.甘肅省古浪縣種子服務站，甘肅古浪 733100；4.張掖市博豐農業科技有限責任公司，甘肅張掖 734000；5.金昌新墾種養殖農民專業合作社，甘肅金昌 737100）

試論甘肅河西灌區春小麥生物節水技術的應用

張俊儒1，張磊2，樊軍會3，陳學君4，閔清水5

（1.甘肅省農業科學院小麥研究所，甘肅蘭州 730070；2.甘肅省農業科學院作物研究所，甘肅蘭州 730070；3.甘肅省古浪縣種子服務站，甘肅古浪 733100；4.張掖市博豐農業科技有限責任公司，甘肅張掖 734000；5.金昌新墾種養殖農民專業合作社，甘肅金昌 737100）

針對甘肅河西灌區水資源利用與春小麥生產現狀，論述了春小麥生物節水技術開發應用的必要性、生物節水型品種目標設計、探索實踐及應用的經濟效果，分析了需要解決的問題。認為河西灌區發展春小麥生物節水，將有利于形成“工程措施＋農藝措施＋生物措施”的綜合節水新技術體系，是支撐和實現灌區節水農業的根本措施與潛力所在，應加大推廣應用轉化力度。

春小麥；生物節水；節水專用型品種；主動節水；水分生產效率

春小麥是甘肅省河西灌區主要糧食作物。近年來，隨著生態治理的需求，水資源供需結構性矛盾的凸顯，加之種植結構的調整等多種因素，春小麥比較效益降低，種植面積銳減。據2012年甘肅省國民經濟統計資料，河西地區春小麥播種面積10.70萬hm2，占總耕地（74.32萬hm2）的14.39%，占有效灌溉面積（58.16萬hm2）的18.40%。總生產糧食64.09萬t。平均產量5 991.0 kg/hm2，年人均占有量133.35 kg。且近兩年呈現逐年降低的趨勢［1～3］，對區域主糧安全已經構成嚴重威脅。河西地區春小麥由商品糧主生產和供給區逐漸蛻變為弱質產業，比較效益低是關鍵因素，其根本原因是“水”引發的一系列矛盾和問題所致，因此節水（含節資降本）增效成為目前春小麥生產需要探索解決的核心問題。我們通過科研探索與實踐認為，與傳統農藝節水技術相結合，提高春小麥自身的水分利用效率為主的生物節水技術，能夠提高農業生產率和用水效率，是推動河西地區春小麥生產可持續發展最有效的舉措。

1 水資源利用與春小麥生物節水現狀

1.1 水資源現狀與水分生產效率

農業是灌區的用水大戶，用水量占總水資源量的80%。在甘肅省河西灌區，地表水開發利用率石羊河流域為154%，黑河流域為96%，疏勒河流域為76%，均超過國際上通用的40%警戒線水平；春小麥單位面積灌溉用水量自南向北迅速遞增，生育期灌溉量平均380～600 m3。發達國家灌溉水利用率平均70%～80%，以色列達到90%，河西地區僅為35%左右。水分生產效率美國和以色列為3.0 kg/m3［4］，河西灌區平均為1.0 kg/m3。灌溉水利用率低，單方水產出效益低，是灌區春小麥生產面臨的最突出問題［5］。不同作物間比較，河西灌區單方水效益制種玉米為2.80元，常規玉米為2.50元，馬鈴薯2.90元，春小麥最低，僅1.30元。

1.2 生物節水技術相對落后

河西灌區節水農業體系建設，主要是以工程措施為主。各地在實施工程措施基礎上，對農藝措施進行了探索研究，一些主要作物的需水、耗水規律的研究進展比較顯著。在春小麥上實際應用推廣的農藝節水技術，目前以壟作溝灌節水效果比較顯著，其次是地膜的應用（如祁連山旱區全膜覆土穴播等）。這些農藝節水措施，有比較顯著的節水效果，但這種效果是建立在高水肥應用品種類型之上的，其潛力和效果（WUE、比較效益等）相對有限。生物節水，核心是選育節水專用型新品種，目標是在保障單產水平穩定和不斷提高的前提下，應用品種自身抗（耐）旱性和抗（耐）高溫干熱風的特性功能，實現主動節水，限額灌溉與持續節水。目前，這方面的研究與應用相對比較落后［4］。

1.3 節水型品種缺乏

河西灌區目前種植的主栽品種，都是以高水肥條件獲得高產的類型。這些類型品種在發揮了很好的增產作用的同時，大水大肥大播量也加劇了追求高產和日益短缺的水資源之間的矛盾，從而形成了嚴重的水資源浪費現象，與當前河西地區的生態環境治理、節水農業體系建設的需求極不適應。同時，這類品種普遍不具備適宜主動節水、限額灌溉的功能，一旦大氣干旱加劇、高溫干熱風危害、灌溉水不足、灌溉脅迫等，產量就會大幅度下降（例如2009年干旱、2010年極端高溫和2013年極端干旱缺水年份）。

1.4 潛力在于發展生物節水

在河西灌區，要在生產生態環境治理的同時，既要保證主糧安全，又要保障節水，出路在于選育抗旱節水專用型春小麥新品種，走生物節水、主動節水的路子，只有提高作物自身的水分利用效率，才能實現節水農業體系建設的新突破。一是在注重單產和品質不斷提高的同時，挖掘和利用抗旱、節水、高產、優質春小麥基因型和遺傳多樣性資源，著力培育應用抗（耐）土壤和大氣干旱、抗（耐）高溫干熱風危害、具備高水分利用效率的新品種類型。二是通過利用品種自身的生理特性，有效地主動減免灌溉用水（次數與單位面積用水量），變“被動節水”為“主動節水”，進而實現“持久節水”，從根本上遏制和改善水資源浪費現狀，使有效的水資源得到更加有效和充分的利用，真正做到使每一滴水生產更多的糧食［6］。

2 河西灌區春小麥生物節水技術應用實踐

自2006年以來，為適應河西灌區，特別石羊河流域節水生態治理與建設的未來需求，針對當時出現的有水也不予灌溉（原因是向下游民勤輸水），致春小麥嚴重減產的實際，我們在河西不同水生態灌區，開展了節水專用型（生物節水）春小麥新品種的選育與應用，經過9 a努力，獲得了初步成功。這是繼耐高水肥的“矮稈小麥”（綠色革命）之后［6～7］，對適應節水、升產、增效的“升稈小麥”生態育種新理念的生物節水（國際上稱為藍色革命［8］）技術的有益探索。

2.1 節水型品種選育目標設計

生物節水，就是應用生物體的本能，減少對土壤水分的消耗和對灌溉用水的需求，讓每一滴水產出更多糧食［9］。而培育耐旱節水新品種，是生物節水技術體系不同層次中最核心的目標。為此，我們設計了甘肅河西灌溉農業區節水專用型春小麥品種（生物節水）的選育目標。與目前主栽的一般品種類型比較，目標設計的本質區別，一是在主動節水，即在限額灌溉條件下，單產表現持平、略增或顯著增產。二是在保障灌溉（豐水）條件下，表現降產或減產。三是只有主動減少生育期灌溉次數和次灌溉量，才能實現節水與高產雙贏。四是水分利用效率提高30%～50%，水分生產效率達到1.4 kg/m3以上，生育期灌溉定額節約40%～50%（≥1 800 m3/hm2），單位面積新增收益（含節水、肥、資、勞）1 200元/hm2以上。五是植株略高（85 cm以上，兼抗倒伏）。適度提升株高的理論依據是，在灌溉生態區域，春小麥實行限額灌溉，主動節水種植，屬于水脅迫逆境栽培，要保障最高經濟產量，必須保持適度足夠的生物量。適度的株高，是調節節水脅迫逆境適應性的標志性性狀［10～15］。

2.2 節水型品種選育進展

一般具有抗旱節水特性的品種，統稱為抗旱節水型品種。我們選育出了一批適宜河西灌區主動節水種植、節水與高產并重雙贏的春小麥新品種類型，稱之為節水專用型品種，突出了主動節水（減免灌溉次數與次灌水量）的特性。這是因為，它不同于普通意義上的抗旱節水型品種，也不是不需要灌溉的品種，是自身具備在抗耐土壤和大氣干旱、抗耐高溫干熱風危害功能基礎上，專門適宜灌溉農業區種植，且在限額灌溉、主動節水的栽培條件下應用的新品種類型。

2006年，原甘肅省農業科學院糧食作物研究所雜種小麥研究室，在高產優質春小麥新品種選育過程中，應用國際小麥玉米改良中心（CIMMYT）引進的合成小麥做骨干親本，育成了近1 000份穩定的高代材料。篩選出表現植株略高或偏高、群體優異、生長繁茂、豐產性和抗耐旱性特別突出的材料198份，自2007年，連續在河西平川灌區（海拔1 400 m，井灌區）和冷涼灌區（海拔1 760 m，河灌區）生育期節水40%～60%條件下，進行了鑒定篩選。此后，還創制了一批雜種組合。期間，經歷了2010年60a未遇的極端高溫干旱氣候（生育中后期期遇36～43℃高溫干熱風天氣31 d，≥40℃天氣4 d）和2013年極端干旱缺水環境的歷練。至目前，已選育成功“節水9809（已報審，擬定名隴春34號）”等一批符合節水專用型春小麥設計目標的系列新品種（系），初步建成了節水專用型春小麥新品種選育和示范應用體系［16］。這些新品種（系），廣泛適宜國內西北灌溉春小麥區主動節水應用。

2.3 節水型新品種的應用效果

2010年以來，節水專用型春小麥（生物節水）新品種類型，在河西灌區不同水生態灌溉區進行試驗鑒定的同時，開展了大面積示范應用，達到和實現了生物節水的設計目標，展示出了生物節水的潛力。其中，在極端高溫干旱干熱風危害的2010年，“節水9809”示范0.24 hm2，折合產量7 666.65 kg/hm2，比對照品種寧春4號增產2 415.00 kg/hm2，增產率為46.00%。在極端干旱年份（2013年，生育期降水54.8 mm，降水量與河流來水量不及歷年平均1/2）示范0.82 hm2，折合產量6 950.40 kg/hm2，比相鄰大田種植品種寧春51號（生育期灌溉2次，≥6 000 m3/hm2）增產950.10 kg/hm2，增產率為15.85%。2014年，“節水9809”等3個新品種，在古浪縣雙塔鎮、甘州區三閘鄉、金昌市雙灣鎮和嘉峪關市新城鎮等不同氣候和水生態灌區累計示范應用近100 hm2，平均產量6 620.10 kg/hm2，比保障灌溉的品種寧春4號等平均增產320.55 kg/hm2，增產率5.09%，生育期平均減免了灌溉1～2次（節水≥2 250 m3/hm2，節水率35%～50%），平均新增（含節資）收益1 331.55元/hm2。通過對“節水9809”等不同類型新品種的節水適應性鑒定試驗，這類新品種（系），無論在生育期極端干旱或豐水雨澇年份，均適宜主動節水、限額灌溉的栽培制度。2013年（極端干旱年份），在生育期不灌溉、灌溉1次（2 214.0 m3/hm2）、灌溉2次（3 228.0 m3/hm2）條件下鑒定，單產表現趨勢為灌溉1次（限額灌溉）≥灌溉2次（保障灌溉）≥不灌溉，3種灌溉制度下平均產量6 431.25 kg/hm2，比主栽品種寧春4號（5 545.65 kg/hm2）增產885.60 kg/hm2，增產率15.97%，水分生產效率比寧春4號提高0.24 kg/m3。2014年（罕見雨澇年份，生育期降水193 mm，接近正常年份降水量），不同灌溉制度下平均單產表現趨勢與極端干旱年份一致，3種灌溉制度下平均產量8 772.30 kg/hm2，比對照品種寧春4號（4 000.05 kg/hm2）增產272.25 kg/hm2，增產率3.20%，水分生產效率提高0.04 kg/m3。這類新品種也適宜滴灌和祁連山旱地種植應用。

3 河西灌區推廣春小麥生物節水技術需要解決的問題

3.1 認識不足，影響推廣應用

實踐證明，節水專用型春小麥新品種，在甘肅河西灌區推廣應用效果顯著、潛力巨大。但是，對于強調主動節水、節肥、適中低水肥，不適高水肥條件技術要求，無論政府部門，還是農民群眾，甚至科研單位或部門，都存在認識不足和接受程度跟不上的問題，近幾年的示范推廣，都是建立在資金補貼鼓勵和農民親眼所見基礎之上的，因此，推廣應用進展比較緩慢。當前的關鍵是，要通過多點面的示范展示，用實實在在的節水高產雙贏的技術經濟效果，提高人們對節水專用型新品種的認識，真正做到取信于民。

3.2 缺乏主動節水意識

節水專用型春小麥新品種應用的核心技術要求是主動節水、限額灌溉，即生育期主動減少灌溉次數和灌溉量。但在灌溉農業區，大水、大肥、大播量的傳統栽培習慣難以改變，生產者缺水就怨，有水就灌，灌水就漲，根本做不到主動節水。例如2013年嚴重缺水，節水型新品種示范應用效果特別顯著，引起了示范區周邊農民的關注，種子供不應求。而2014年生育期雨澇豐水，上游來水增多，普遍又出現了強制和過量灌溉，引發徒長，出現了倒伏和減產的現象。再者，水權水價改革管理不到位，做不到按方收費，一定程度上對生物節水新技術的應用構成了負面效應。這需要政府行為的干預和引領，加強主動節水意識的培養和觀念的轉變，促使水權水價的改革，從而有效地促進節水專用型春小麥新品種的推廣應用及節水生態建設。

3.3 新品種難以審定定名

甘肅河西灌區（西片水地）春小麥新品種區域試驗均在高水肥條件下進行，沒有特異性品種的分區設置。對于要求必須主動節水、限額灌溉的專用型新品種，參加常規的區域試驗，存在鑒定評價不準確，甚至1 a直接出局的問題。在目前情況下，將具備特異性功能的作物新品種，以多點試驗示范結果作為主要依據，變審定為認定，由育種者和經營者承當推廣應用責任，預計會加快推廣應用的速度。建議種子管理部門，依據新品種的主要特異性表現，在灌區春小麥區試中設立節水栽培的分區設置［17～19］，或在多年多點廣泛試驗示范基礎上，對節水型品種予以認定。

3.4 宣傳與應用轉化的力度小

任何新生事物的成長都要經過艱苦曲折的過程。對節水專用型春小麥新品種來說，雖然節水潛力巨大，效果顯著，但人們的認識與實踐還處于初級階段，還要做長期艱苦細致的工作［20～21］。需要從宣傳，示范展示，技術培訓等方面入手，實踐與普及相結合，通過引領性資金和項目扶持，引領發展應用，加快生物節水新技術轉化為現實生產力的速度和效益。

4 結束語

在甘肅省河西灌區，適宜限額灌溉、主動節水栽培的春小麥品種類型的選育及應用，是一個新事物。實踐證明，在水資源日益短缺、供需矛盾日益突出、水生產生態條件不斷惡化的農業生產區域，開發應用節水專用型新品種，是非常必要的，將有利于形成“工程措施＋農藝措施＋生物措施”的綜合節水新技術體系，成為支撐和實現河西灌區節水農業的關鍵措施與最終潛力所在。在應用初始階段，需要政府行為引領與支持，同時應著力加大宣傳與應用轉化的力度，促進河西灌區春小麥實現真正的節水生產，服務主糧安全體系建設、節水生態建設和農村經濟建設。

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（本文責編：陳偉）

Application of Spring Wheat Biological Water-saving Technology in Hexi Corridor of Gansu

ZHANG Jun-ru1，ZHANG Lei2，FAN Jun-hui3，CHEN Xue-jun4，MIN Qing-shui5
（1.Institute of wheat，Gansu Academy of Agricultural Sciences，Lanzhou Gansu 730070，China；2.Institute of Crop，Gansu Academy of Agricultural Sciences，Lanzhou Gansu 730070，China；3.Gulang County Seed Service Station，Wuwei Gansu 733100，China；4.Zhangye Bofeng Agricultural Science and Technology limited Liability Company，Zhangye Gansu 734000，China；5. Jinchang Xinken Plant Farming Farmers Professional Cooperatives，Jinchang Gansu 737100，China）

According to the the production status and utilization of water resources of spring wheat in Gansu Hexi Irrigation Area.This paper discusses the necessity of spring wheat biological water saving technology development and application，varieties of biological water-saving target design，explore the economic effects of practice and application，the problems need to be solved is analyzed.The paper holds that the Hexi spring wheat biological water saving irrigation development，will be beneficial to formation“engineering measures，agronomic measures and biological measures”of the new technology of comprehensive water-saving system，support and implementation of water-saving agriculture is the fundamental measures and potential，should intensify popularization and application transformation.

Spring wheat；Biological water saving；Water saving and special varieties；The active water saving；Water production efficiency

S512.1

A

1001-1463（2015）04-0059-05

10.3969/j.issn.1001-1463.2015.04.020

2015-01-05

甘肅省農業科學院農業科技創新專項（2013GAAS22）、甘肅省農業生物技術項目（GNSW-2013-30）、嘉峪關市科技計劃項目（13-31）部分內容

張俊儒（1957—），男，甘肅武威人，高級農藝師，從事節水專用型春小麥品種選育與應用研究。聯系電話：（0）13919038698。E-mail：zhjr581010@126.com