水肥互作對菏麥21 產量及農藝性狀的影響

林坤，郭鳳芝，任自超，葛振勇，黃興蛟，陳成君，李思同，劉鳳洲

（菏澤市農業科學院，山東 菏澤 274000）

冬小麥是我國種植面積很廣的作物之一，近十幾年來小麥耗水量日益增大，生產中存在水資源浪費嚴重、水分利用率低、灌溉成本不斷上升等問題[1，2]。化肥是提高糧食單產的重要保證，由于糧食生產中肥料投入不斷增加，肥料超量施用問題越來越普遍，大量肥料隨灌溉和雨水淋溶、徑流等方式流失，造成農田和地下水污染日趨嚴重。合理的水肥管理對小麥高效生產具有重要作用，在一定范圍內適當控制水肥供應，發揮水肥的互作效應，促進肥料有效分配和轉運，不僅可降低生產資料投入，還可提高水肥利用效率[3]，是今后小麥生產急需解決的重要問題[4]。菏麥21是2018 年通過山東省農作物品種審定委員會審定的小麥新品種，目前有關水肥互作對其產量及農藝性狀的影響研究尚屬空白。采用裂區試驗設計，探明水肥互作模式下菏麥21 的產量及其構成因素表現，旨為通過合理的水肥管理實現品種高產潛力的充分發揮。

1 材料與方法

小麥試材為菏麥21，屬多穗型品種，高產穩產、綜合性狀好，2018 年通過山東省農作物品種審定委員會審定，適于山東省高肥水地塊種植。肥料種類有尿素（N 含量46%）、磷酸二銨（P2O5含量46%，N 含量18%）和硫酸鉀（K2O 含量54%）。

試驗在菏澤市農業科學院試驗場進行。前茬作物為玉米，秋收后秸稈全部還田。小麥播種前基施豆粕有機肥7 500 kg/hm2，深翻25 cm，并旋耕2 遍，耙透整平。2018 年10 月14 日播種小麥，行距25 cm，基本苗300 萬株/hm2。采用裂區二因素隨機區組試驗設計進行小麥春季的水肥管理，其中，主因素為灌水（W），設返青水（W1，CK）、拔節水（W2）、拔節水+開花水（W3）和返青水+孕穗水（W4）4 個水平，返青水、拔節水、孕穗水、開花水的灌水時間分別為2019 年3 月10 日、3 月 22 日、4 月 10 日和 4 月 30 日；副因素為施肥 （A），設尿素225 kg/hm2（A1，CK）、尿素225 kg/hm2+磷酸二銨 75 kg/hm2（A2）、尿素 225 kg/hm2+硫酸鉀75 kg/hm2（A3） 和尿素225 kg/hm2+磷酸二銨75 kg/hm2+硫酸鉀75 kg/hm2（A4）4 個水平，均在春季澆第1 水時追施。小區面積13.34 m2（長8.89 m、寬1.5 m），6行/區，3次重復。其他管理措施同大田常規。

小麥出苗后，每處理固定樣點1 m2。2019 年3 月下旬調查最大分蘗數；5 月下旬調查單位面積穗數和穗粒數；收獲后脫粒，晾曬子粒含水量到13%以下，統計千粒重和產量。利用Excel 和DPS 13.0 軟件，對試驗數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 灌水對小麥產量及其構成因素的影響

不同灌水處理的小麥最大分蘗數順序為CK＞W4＞W2＞W3，其中 W3與 W2處理差異不顯著，但二者均與CK 差異達到了顯著水平；而W4處理與CK 以及其他2 個處理差異均不顯著（表1）。表明澆返青水能夠促進春季小麥分蘗的形成，澆拔節水會有效控制春季小麥分蘗，但在春季第1 水灌溉時間相同的條件下是否再次澆水對小麥最大分蘗數影響不大。

表1 灌水對菏麥21 產量及其構成因素的影響Table 1 Effects of irrigation on yield and its components of Hemai 21

不同灌水處理的小麥產量為8 166.4～9 582.7 kg/hm2，指標值順序為 W3＞W4＞W2＞CK，除 CK 顯著較低外，其他3 個處理差異均不顯著。表明春季澆2 水的小麥增產效果優于澆1 水，其中澆拔節水+開花水處理的產量最高，較返青水+孕穗水處理略有增加，但與只澆返青水的CK 相比明顯提高。在節水條件下春季只澆1 水時，以澆拔節期水效果較好，產量可達9 095.0 kg/hm2，較CK 明顯提高，基本達到了春季2 次灌水處理的產量水平。孫明清等[5]研究表明，春灌1 水條件下，在拔節期灌溉冬小麥產量最高。本研究條件下，菏麥21 在僅澆1次拔節水的條件下，產量也能達到9 000 kg/hm2以上水平，進一步驗證了其是一個高產節水品種，且拔節水是高產的關鍵。

進一步對不同灌水處理的小麥產量構成因素進行分析發現，穗數順序為W2＞（W4=CK）＞W3，各處理間差異均不顯著；千粒重順序為 W3＞W2＞W4＞CK，各處理間差異均不顯著，其中澆拔節水的指標值高于澆返青水；穗粒數順序為（W2=W3）＞W4＞CK，處理間差異較大，其中CK 明顯較低，而其他3 個處理差異均不顯著。表明穗粒數是影響小麥產量的主要因素，澆拔節水對增加穗粒數效果較好。2 個澆拔節水處理的穗粒數均達到了34.6 粒/穗，可以看出，澆拔節水后是否再次灌水對穗粒數影響不大。本研究條件下，菏麥21 在僅澆1 次拔節水的條件下，穗粒數達到了春季2 次灌水處理的水平，但與只澆返青水的CK 相比明顯增多，進一步驗證了其可以進行節水栽培。只澆返青水（CK），雖然具有較多的穗數，但小麥生長后期水分供給不足，導致穗粒數最少且明顯低于其他處理，千粒重最低，最終子粒產量最低。

2.2 施肥對小麥產量及其構成因素的影響

不同施肥處理的小麥最大分蘗數順序為A2＞A4＞CK＞A3，其中 A2與 A4處理差異不顯著，但與 CK 和A3處理差異均達到了顯著水平；而A4處理與CK 以及其他2 個肥料配施處理差異均不顯著（表2）。表明增施磷肥有利于春季小麥分蘗的形成，增施鉀肥對春季小麥分蘗有所抑制。

表2 施肥對菏麥21 產量及其構成因素的影響Table 2 Effects of fertilization on yield and its components of Hemai 21

不同施肥處理的小麥產量為8 842.1～9 305.4 kg/hm2，指標值順序為 A4＞A2＞A3＞CK，各處理間差異均不顯著。表明肥料配施對提高小麥產量效果較好，其中氮磷鉀配施效果最好。

進一步對不同施肥處理的小麥產量構成因素進行分析發現，穗數順序為A4＞A2＞A3＞CK，穗粒數順序為A4＞A3＞CK＞A2，千粒重順序為 A4＞CK＞A2＞A3，各處理之間差異均不顯著。表明施肥條件對小麥產量構成三因素影響均不顯著，但指標值均以A4處理最高。氮磷鉀配施可以保證養分全面供給，充分滿足小麥生長對養分的需求，促進小麥健康生長，產量三要素得到合理調控，從而獲得高產。

2.3 水肥互作對小麥產量及其構成因素的影響

方差分析結果（表3）顯示，灌水、施肥、水肥互作因素的平方和占比分別為56.95%、6.16%和7.06%，其中灌水因素對產量的影響達到了極顯著水平；其他2個因素對產量影響均不顯著，其中水肥互作的影響程度略高于施肥因素。與劉鳳洲等[6]的研究結果一致。

表3 方差分析結果Table 3 Analysis of variance results

不同組合處理的小麥產量為7 809.4～9 762.3 kg/hm2，其中W3A4處理產量最高，與除W3A1和W3A3外的其他處理差異均達到了顯著水平；W1A3處理產量最低，與除W1A1和W1A2外的其他處理差異均達到了顯著水平（表4）。本研究條件下，除W1灌水條件下的4 個施肥處理以及W2A2和W4A1處理外，其他處理產量均達到了9 000 kg/hm2以上。可以看出，在足量施氮的基礎上，配施磷鉀肥，春澆拔節水和開花水，菏麥21 產量可以達到最高，此時的產量構成因素最為合理；只施氮肥或氮鉀肥配施，春澆拔節水和開花水，產量也可以達到很高水平。

表4 水肥互作條件下菏麥21 產量及其構成因素表現Table 4 Effects of water and fertilizer interaction on yield and its components of Hemai 21

3 結論與討論

適宜的水分條件和合理的肥料供應是糧食高產優質的重要保證，水分脅迫、養分缺乏以及水肥供應不同步均不利于作物生長[7～12]。方差分析結果顯示，灌水對產量有極顯著影響；其他2 個因素對產量影響均不顯著，其中水肥互作的影響程度略高于施肥因素。與劉鳳洲等[6]研究結果一致。本研究條件下，僅澆返青水雖然能夠促進春季小麥分蘗，形成較多穗數，但是由于小麥生長后期缺乏水分供給，不利于穗粒數和千粒重的增加，致使產量最低；澆拔節水可有效控制春季小麥分蘗，降低養分和水分的無效消耗，既能解決小麥春季干旱問題，又能為小麥抽穗和子粒灌漿奠定物質基礎，因此是小麥高產的關鍵，其中澆拔節水+開花水處理的產量最高，明顯高于只澆返青水處理，但與只澆拔節水處理和澆返青水+孕穗水處理差異均不顯著。殷巖等[13]研究表明，灌拔節水+開花水處理的產量明顯高于只灌拔節水。本研究中，菏麥21 在春季僅澆1 次拔節水條件下產量也能達到9 000 kg/hm2以上水平，雖然低于春季2 次灌水（拔節水+開花水，返青水+孕穗水）處理的產量，但差異并不顯著，與前人研究結果中產量差異達到了顯著水平有所不同，可能與小麥試材的節水性不同有關，也進一步表明了菏麥21 是一個節水高產小麥品種。一般情況下，千粒重受后期灌水影響較大。而在本研究中，灌水條件對千粒重影響并不顯著，但以澆拔節水效果較好，其中春澆2水（拔節水+開花水）時千粒重最大，春澆1 水（拔節水）時千粒重（43.3 g）也高于返青水+孕穗水2 次灌水處理，進一步表明菏麥21 在春澆1 次拔節水的節水栽培條件下也具有較高的千粒重。

趙廣才等[14]研究表明，氮磷配施和氮磷鉀配施處理的小麥產量顯著高于其他處理。本研究中，與僅施氮肥處理相比，增施磷肥有利于春季小麥分蘗和成穗，而增施鉀肥有導致春季小麥分蘗降低的趨勢，這可能與菏澤地區土壤鉀含量較高有關；肥料配施均可以提高小麥產量，其中氮磷鉀3 種肥料配施效果最好，產量較僅施氮肥處理明顯提高，在2 種肥料配施時氮磷配施的產量略高于氮鉀配施。孫哲等[15]研究表明，水分與產量呈較好的正相關，水肥互作對小麥產量有極顯著影響。本研究中，水肥互作對菏麥21 產量有一定影響，水分條件對產量的影響大于肥料。因此，在保證足夠氮磷肥的條件下，可以適當減少鉀肥用量，澆好拔節水和開花水，促進菏麥21 生長發育，提高產量。