返青期早灌頭水對寧夏引黃灌區(qū)早熟冬小麥的影響

何進(jìn)尚 張維軍 王小亮 亢玲 陳東升

摘要：針對寧夏回族自治區(qū)引黃灌區(qū)冬小麥返青期缺水制約其發(fā)展問題，為生產(chǎn)中合理灌溉提供依據(jù)，通過早熟冬小麥返青期滴灌、漫灌2種方式探討物質(zhì)形成、產(chǎn)量和品質(zhì)表現(xiàn)。結(jié)果表明，返青期早灌頭水提高了早熟冬小麥分蘗成穗率、株高、穗長，有效促進(jìn)了莖的生長、穗的形成以及干物質(zhì)的積累;有利于早熟冬小麥粗蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、沉降值、拉伸面積、吸水率、穩(wěn)定時間和形成時間的增加;方差分析表明各處理千粒質(zhì)量和產(chǎn)量較CK呈顯著或極顯著差異。綜合分析認(rèn)為滴灌好于漫灌，D2（4月6日，滴灌）處理農(nóng)藝性狀較好，物質(zhì)積累、產(chǎn)量和品質(zhì)表現(xiàn)最好。由此得出，寧夏引黃灌區(qū)早熟冬小麥返青期較適宜的灌頭水時間為4月6日左右，較適宜的灌水方式為滴灌。

關(guān)鍵詞：返青期;早灌頭水;灌區(qū);早熟冬小麥;滴灌;漫灌;物質(zhì)形成;產(chǎn)量

中圖分類號：S512.1+10.7 ??文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2022）02-0078-07

收稿日期：2021-04-27

基金項目：寧夏自然科學(xué)基金（編號：2020AAC03311）;寧夏農(nóng)業(yè)育種專項（編號：2013NYYZ02）。

作者簡介：何進(jìn)尚（1982—），男，寧夏西吉人，碩士，助理研究員，主要從事小麥育種及栽培技術(shù)研究。E-mail： he.jinshang@163.com。

小麥?zhǔn)侵匾募Z食作物和生態(tài)作物，對國家的糧食安全和環(huán)境保護(hù)影響重大。隨著水資源的缺乏和灌溉模式的改變，節(jié)水灌溉技術(shù)的產(chǎn)業(yè)需求提升[1-3]，研究表明滴灌小麥具有節(jié)水增產(chǎn)效應(yīng)[4-6]。推動了滴灌技術(shù)在小麥生產(chǎn)中的應(yīng)用[7]，增加了小麥種植面積[8]。適宜的灌溉能夠調(diào)控小麥根系，促進(jìn)其生長與分布，有利于產(chǎn)量和水分利用效率[9-11]的提高，有助于干物質(zhì)積累[12-13]，促進(jìn)小麥分蘗，增加小麥穗數(shù)[14]。返青期是冬小麥生根、長葉、分蘗的關(guān)鍵期，也是促使晚弱苗升級、控制旺苗徒長、調(diào)節(jié)群體大小和決定成穗率高低的關(guān)鍵時期。寧夏灌區(qū)春季干旱少雨，黃河水不能及時到位，導(dǎo)致寧夏灌區(qū)小麥灌溉不能按時完成，嚴(yán)重影響到小麥生長發(fā)育，進(jìn)而影響到其產(chǎn)量和品質(zhì)，以及“一年兩熟”高效種植模式。如何合理利用水資源，建立最優(yōu)化節(jié)水配套栽培措施是寧夏灌區(qū)小麥生產(chǎn)面臨的最大挑戰(zhàn)和瓶頸。這不僅是當(dāng)前寧夏灌區(qū)小麥生產(chǎn)的迫切需要，而且對推動寧夏灌區(qū)小麥的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。針對此類問題，對現(xiàn)有的早熟冬小麥新品系開展了節(jié)水配套栽培技術(shù)探索研究，從返青期滴灌和漫灌2種灌溉方式來探討小麥物質(zhì)形成、產(chǎn)量和品質(zhì)表現(xiàn)等。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗點地貌類型為黃河沖積平原，地勢平坦，以灌淤土為主，海拔1 100 m，溫差大，熱量豐富。灌區(qū)年均氣溫8～9 ℃，年均降水量200 mm左右，7—9月降水量占全年降水量的2/3，無霜期 157 d 左右。年均日照時間2 800～3 000 h，大于等于10 ℃的積溫為3 200～3 400 ℃，有利于冬小麥生長。

1.2 供試材料

參試材料冬育5號新品系，該品系是寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)作物研究所針對寧夏灌區(qū)冬麥區(qū)生態(tài)條件，科學(xué)選用煙農(nóng)19號與S4055-6進(jìn)行雜交選育而成。

1.3 試驗方法

2019—2020年針對早熟冬小麥進(jìn)行了返青期補灌試驗。采用隨機排列，灌水方式、補灌時期組合試驗設(shè)置。灌水方式分為D（滴灌）、F（漫灌）;滴灌處理為D1（3月30日）、D2（4月6日）、D3（4月13日）、D4（4月20日）;漫灌處理為F1（3月30日）、F2（4月6日）、F3（4月13日）、F4（4月20日），CK（不補灌）。試驗小區(qū)長12.5 m、寬4.0 m，小區(qū)面積50.0 m2，3次重復(fù)。CK按照傳統(tǒng)漫灌，返青期到成熟期灌水3次，返青期后滴灌、漫灌與CK同期進(jìn)行。

2019—2020年連續(xù)2年在寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)作物研究所試驗基地進(jìn)行，灌溉便利（農(nóng)業(yè)農(nóng)村部作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制寧夏科學(xué)觀測實驗站田間滴灌設(shè)備）。播前曬種3～4 d，用篩子簸箕挑揀等措施剔除小粒、蟲蛀粒、霉?fàn)€粒、破損粒等，用小麥數(shù)粒板按照播量進(jìn)行數(shù)粒裝袋。根據(jù)設(shè)計要求用三行播種機進(jìn)行條播、石磙鎮(zhèn)壓。播前施磷酸二銨150 kg/hm2 ， 尿素150 kg/hm2，鉀肥75 kg/hm2作種肥，返青后旱追肥施尿素150 kg/hm2，抽穗期結(jié)合灌水追施尿素150 kg/hm2。生育期間針對田間松土和防止雜草危害進(jìn)行中耕鋤草3～5次，防蚜蟲、白粉病等病蟲危害使用小型噴霧器人工噴灑葉面3～4次。

記載項目：播種期、出苗期、返青期、抽穗期、成熟期、生育天數(shù);田間農(nóng)藝性狀調(diào)查（基本苗、分蘗莖、株高、單位穗數(shù)等）、病蟲害、實驗室考種（穗部性狀及產(chǎn)量性狀）。干物質(zhì)測定：選取不同生育時期植株樣品經(jīng)烘箱烘干至恒質(zhì)量后測定干物質(zhì)量。每次每個處理選取10株，去掉根，按葉、莖、穗進(jìn)行分樣，并在105 ℃下殺青、80 ℃下烘干至恒質(zhì)量，然后分別稱質(zhì)量。葉面積指數(shù)、葉長、葉寬測定：選取不同生育時期植株樣品，采用便攜式葉面積儀進(jìn)行測定（每次每個處理選取10株，取下每株葉片分別進(jìn)行測定;葉面積指數(shù)=葉總面積/單位土地面積）。品質(zhì)測定采用近紅外谷物品質(zhì)分析儀和單籽粒谷物籽粒硬度測試儀測定。產(chǎn)量測定：人工收割、脫粒、稱質(zhì)量，測定含水率，按照籽粒含水量13%折算為產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

2019—2020年試驗數(shù)據(jù)，采用Excel 和DPS數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同滴灌、漫灌處理對小麥生育時期的影響

由表1可以看出，返青期早灌水對早熟冬小麥抽穗期和成熟期均有影響，滴灌影響較大。各處理抽穗期均較CK推遲（D4處理與CK持平），晚抽穗1～2 d，表現(xiàn)為隨著灌水時間的推遲抽穗期提前。D1和D4成熟期相同，晚于D2和D3;F1和F3成熟期相同，晚于F2而早于F4;成熟期均較CK早，且滴灌早于漫灌（滴灌、漫灌分別較CK早熟4～5 d、1～3 d）。結(jié)果表明，返青期冬小麥早灌水抽穗期推遲而成熟期提前，表明返青期早灌水有助于加快小麥灌漿速度，且滴灌灌漿速度較漫灌快。

2.2 不同滴灌、漫灌處理對小麥分蘗成穗率、株高及穗部性狀的影響

由表2可以看出，返青期早灌水對早熟冬小麥分蘗成穗率、株高以及穗部性狀均有影響，滴灌影響較大。滴灌、漫灌各處理分蘗成穗率均高于CK，且同期處理滴灌高于漫灌;表現(xiàn)為D2>D1>D3>D4、F2>F3>F4>F1，說明D3、F3之前灌水分蘗成穗率高，滴灌優(yōu)于漫灌。各處理株高和穗長均明顯高于CK，株高較CK高7～11 cm、穗長較CK長 0.6～1.7 cm;各處理的結(jié)實小穗均高于CK，滴灌增幅5.7%～15.7%，漫灌增幅2.1%～8.6%。表明返青期早灌水有利于提高分蘗成穗率、株高、穗長，有效促進(jìn)了早熟冬小麥莖的生長和大穗的形成。

2.3 不同滴灌、漫灌處理下小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量分析

由表3可以看出，返青期早灌頭水對產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成因素均有影響。滴灌、漫灌處理下產(chǎn)量變幅范圍在10 462.5～11 783.3 kg/hm2，均較CK（9 517.2 kg/hm2）增產(chǎn)，增幅為9.93%～23.81%，均呈先升后降趨勢。其中，滴灌條件下，D2表現(xiàn)最高，之后依次是D3、D4、D1、CK;漫灌條件下，F(xiàn)1產(chǎn)量表現(xiàn)最低（分析認(rèn)為返青期較早進(jìn)行大水漫灌，地溫過低不利于生長）;滴灌與同期漫灌相比較，滴灌產(chǎn)量好于漫灌。產(chǎn)量方差分析表明，除F2較CK呈極顯著差異外其他處理之間均呈顯著差異，穗數(shù)D2、D3與CK呈極顯著差異，F(xiàn)2與CK呈顯著差異，穗粒數(shù)D1、F1與CK呈顯著差異，千粒質(zhì)量D1與CK呈顯著差異，D2、D3、D4與CK呈極顯著差異，漫灌處理均與CK呈極顯著差異。表明返青期早灌頭水顯著提高了早熟冬小麥千粒質(zhì)量和產(chǎn)量。

單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量三者的高效組合是冬小麥高產(chǎn)的基礎(chǔ)。結(jié)果表明，單位面積穗數(shù)除F1低于CK外其他處理均高于CK（分析認(rèn)為F1是由于基本苗低所造成）。滴灌、漫灌各處理穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量均較CK高，其中，穗粒數(shù)隨灌水時間的推遲整體呈現(xiàn)降低趨勢，千粒質(zhì)量滴灌處理隨灌水時間推遲總體呈現(xiàn)上升趨勢，漫灌處理隨灌水時間推遲總體呈現(xiàn)下降趨勢。

2.4 不同滴灌、漫灌處理下小麥品質(zhì)性狀分析

2.4.1 小麥粗蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量分析 由圖1可知，粗蛋白質(zhì)含量在所設(shè)置的范圍內(nèi)變幅為-0.12～1.11百分點。除F1處理粗蛋白質(zhì)含量較CK低外，其他處理均較CK高，其中滴灌處理下D2漫灌處理下F2均表現(xiàn)最高;F1粗蛋白含量低，說明F1（3月30日漫灌）不利于粗蛋白質(zhì)含量的增加，而同期D1處理滴灌有利于粗蛋白質(zhì)含量的增加。濕面筋含量在所設(shè)置的范圍內(nèi)增幅為 -0.31～ 2.75百分點，除F1處理濕面筋含量較CK低外其他處理均較CK高，其中滴灌處理下D2、漫灌處理下F2均表現(xiàn)最高。滴灌處理間差異小，而漫灌處理間差異大，F(xiàn)1（3月30日漫灌）濕面筋含量最低。表明引黃灌區(qū)返青期早灌頭水有利于冬小麥粗蛋白質(zhì)、濕面筋含量的增加，滴灌處理好于漫灌處理，4月6日左右灌水表現(xiàn)較好。

2.4.2 小麥沉降值和拉伸面積分析 由圖2可知，在所設(shè)置的范圍內(nèi)沉降值均較CK高，滴灌、漫灌分別較CK高3.91～4.46、1.83～4.13，差異幅度為0.55和2.30（說明滴灌好于漫灌），且4月6日灌水表現(xiàn)最好。在所設(shè)置的范圍內(nèi)拉伸面積均較CK高，D2>D1>D4>D3、F2>F1>F4>F3，（說明4月6日左右灌水冬小麥拉伸面積表現(xiàn)較好）。以上結(jié)論表明引黃灌區(qū)返青期早灌頭水有利于早熟冬小麥沉降值和拉伸面積的增加，滴灌處理好于漫灌處理，4月6日左右灌水表現(xiàn)較好。

2.4.3 小麥出粉率和吸水率分析 由圖3可知，各處理對早熟冬小麥的出粉率均有影響，較CK增幅為-1.07～0.69百分點;其中D1、D2，F(xiàn)1、F2出粉率較CK低，D3、D4，F(xiàn)3、F4出粉率較CK高。說明4月13日至4月20日灌水出粉率較高。不同處理下吸水率均較CK高，最大高幅為1.38百分點;滴灌處理表現(xiàn)為D2>D1>D4>D3，相差0.36百分點，漫灌處理表現(xiàn)為F2>F4>F3>F1，相差1.34百分點。說明過早灌頭水不利于早熟冬小麥出粉率的增加，有利于吸水率的提高;同時期的滴灌、漫灌出粉率差異較小，吸水率滴灌好于漫灌。

2.4.4 小麥穩(wěn)定時間和形成時間分析 由圖4可以看出，不同滴灌、漫灌處理下穩(wěn)定時間和形成時間均高于CK，其中穩(wěn)定時間各處理較CK差異大，形成時間各處理較CK差異小。穩(wěn)定時間變化范圍內(nèi)為4.46～5.58 min，較CK長1.92～3.04 min;處理間表現(xiàn)為D1>D4>D3>D2，F(xiàn)4>F3>F1>F2;除D2外同時期滴灌處理穩(wěn)定時間較漫灌處理長。形成時間變化范圍在2.86～3.35 min之間，較CK長0.29～0.78 min，除F1外同時期滴灌處理形成時間較漫灌處理短（說明早期漫灌不利于形成時間）。綜上結(jié)論表明返青期早灌頭水明顯提高了早熟冬小麥穩(wěn)定時間和形成時間，對穩(wěn)定時間影響較大，對形成時間的影響較小。

2.5 不同滴灌、漫灌處理下小麥單株干物質(zhì)的變化規(guī)律

2.5.1 小麥單株干物質(zhì)動態(tài)變化規(guī)律 由圖5可以看出，不同處理下單株干物質(zhì)動態(tài)變化呈“S”形增長趨勢，返青期至拔節(jié)期緩慢增長，拔節(jié)期至灌漿期增長較快，灌漿期至成熟期增長減緩。拔節(jié)期后各處理單株干物質(zhì)均高于CK，其中滴灌處理下，D2處理單株干物質(zhì)從拔節(jié)期后一直表現(xiàn)較高，其次是D3處理，D1和D4處理在整個生育期內(nèi)表現(xiàn)比較一致，最終單株干物質(zhì)呈現(xiàn)D2>D3>D1>D4>CK;漫灌處理下，F(xiàn)2從返青期后一直表現(xiàn)較好，其次是F3，各處理在抽穗前表現(xiàn)較為一致，抽穗期至成熟期F1、F4積累減緩，灌漿期后與CK相近，最終單株干物質(zhì)呈現(xiàn)F2>F3>F1>F4>CK。表明返青期后早灌頭水有利于干物質(zhì)積累，最佳的灌水時期干物質(zhì)積累較快，過早或過遲灌水干物質(zhì)積累較慢，滴灌表現(xiàn)好于漫灌。

2.5.2 小麥單株葉干物質(zhì)動態(tài)變化規(guī)律 由圖6可以看出，單株葉干物質(zhì)總體變化趨勢呈現(xiàn)返青期至拔節(jié)期緩慢增長，拔節(jié)期至抽穗期快速增長，抽穗期至灌漿期緩慢下降，灌漿期至成熟期快速下降。滴灌處理下，抽穗、灌漿期明顯高于CK，抽穗期呈現(xiàn)D2>D3>D4>D1>CK，灌漿期呈現(xiàn)D2>D3>D1>D4>CK，表明D4處理灌漿后葉片衰退較D1處理快。漫灌處理下，返青期至抽穗期葉干物質(zhì)積累較快，其中F4處理拔節(jié)期低于CK，抽穗期相近，抽穗期至灌漿期高于CK，且下降速度變緩;F2返青期至抽穗期單株葉干物質(zhì)表現(xiàn)最高，抽穗期后快速下降至成熟期，抽穗期呈現(xiàn)F2>F3>F1>F4>CK，灌漿期呈現(xiàn)F1>F4>F3>CK>F2，說明F2處理抽穗后葉衰退較快，而F4處理葉片衰退較慢，表明F2處理拔節(jié)期至抽穗期明顯促進(jìn)了單株葉干物質(zhì)增加。

2.5.3 小麥單株莖干物質(zhì)動態(tài)變化規(guī)律 由圖7可以看出，小麥單株莖干物質(zhì)總體變化趨勢呈現(xiàn)越冬后至返青期逐漸降低，返青期至拔節(jié)期緩慢增加，拔節(jié)期至抽穗期快速增長達(dá)最大值，抽穗期后緩慢下降。其中，滴灌各處理在抽穗期后明顯高于CK，處理間差異較小，最終單株莖干物質(zhì)變化為 D2>D3>D4>D1>CK，表明滴灌處理抽穗期明顯促進(jìn)了單株莖干物質(zhì)增加;漫灌處理抽穗期F2處理表現(xiàn)較高，最終單株干物質(zhì)表現(xiàn)為F2>F3>F1>F4>CK，表明過早或過晚漫灌單株莖干物質(zhì)增加較慢，說明適宜的漫灌時期有利于單株莖干物質(zhì)的增加。

2.6 滴灌、漫灌處理下小麥產(chǎn)量與其他性狀的相關(guān)性分析

由表4可以看出，滴灌處理下產(chǎn)量與穗數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與株高呈顯著正相關(guān)，與其他性狀呈不顯著正相關(guān)，表明滴灌處理下產(chǎn)量構(gòu)成因素主要貢獻(xiàn)是穗數(shù)，其次是千粒質(zhì)量（相關(guān)系數(shù)絕對值高）。漫灌處理下產(chǎn)量與穗數(shù)、株高呈顯著正相關(guān)，與其他性狀呈不顯著正相關(guān)，表明漫灌處理下產(chǎn)量構(gòu)成因素主要貢獻(xiàn)是穗數(shù)，其次是穗粒數(shù)。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

寧夏引黃灌區(qū)早熟冬小麥返青期較適宜的灌頭水時期為4月6日左右，灌水方式為滴灌。

（1）返青期早灌頭水對生育期的影響表現(xiàn)為滴灌處理影響較大，漫灌處理影響較小;適時早灌明顯提高了早熟冬小麥分蘗成穗率、株高、穗長。

（2）返青期早灌頭水對單株總干物質(zhì)、葉干物質(zhì)、莖干物質(zhì)積累的影響不同，但“S”趨勢是一致的，適時灌水干物質(zhì)積累較快，過早或過晚灌水干物質(zhì)積累較慢。

（3）返青期早灌頭水產(chǎn)量較CK呈顯著或極顯著差異，滴灌、漫灌處理均呈現(xiàn)先升后降趨勢，滴灌比同期漫灌產(chǎn)量高;產(chǎn)量主要貢獻(xiàn)是穗數(shù)，其次是千粒質(zhì)量（滴灌）和穗粒數(shù)（漫灌）。適期早灌頭水有利于早熟冬小麥粗蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、沉降值、拉伸面積的增加和吸水率提高。

3.2 討論

研究發(fā)現(xiàn)，返青期早灌頭水各處理抽穗期均較CK推遲，晚抽穗1～2 d，表現(xiàn)為隨著灌水時間的推遲抽穗期提前，分析認(rèn)為過早進(jìn)行大水漫灌由于地溫低不利于前期生長。抽穗后滴灌、漫灌分別較CK早熟4～5 d、1～3 d，隨抽穗期推遲而成熟期提前，表明早灌頭水有助于加快小麥灌漿速度，且滴灌灌漿速度較漫灌快，說明滴灌能夠合理控制水分，而漫灌水分過于飽和進(jìn)而影響灌漿速度。研究發(fā)現(xiàn)早灌水明顯提高了早熟冬小麥分蘗成穗率、株高、穗長。馬文禮等研究認(rèn)為，早灌頭水提高了春小麥分蘗成穗率，對株高無影響[14]。

滴灌、漫灌對單株總干物質(zhì)、葉干物質(zhì)、莖干物質(zhì)積累的影響不同，但“S”趨勢是一致的。返青后適期早灌頭水有利于干物質(zhì)增加（促進(jìn)干物質(zhì)積累[12]），過早或過遲灌水不利于干物質(zhì)增加。最終單株干物質(zhì)、葉干物質(zhì)、莖干物質(zhì)D2、F2處理整體較高，D1、D4、F1、F4處理整體表現(xiàn)較低，表明適時灌水干物質(zhì)積累較快，過早或過晚灌水干物質(zhì)積累較慢。

研究認(rèn)為，返青期早灌水對產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成因素均有影響，產(chǎn)量表現(xiàn)為各處理均呈現(xiàn)先升后降趨勢，滴灌比同期漫灌產(chǎn)量高。各處理穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量均較CK高，滴灌處理千粒質(zhì)量隨灌水時間推遲呈現(xiàn)上升趨勢，漫灌處理隨灌水時間推遲整體呈現(xiàn)下降趨勢。產(chǎn)量各處理與CK呈顯著或極顯著差異，千粒質(zhì)量與CK均呈顯著或極顯著差異，說明返青期早灌頭水顯著提高了早熟冬小麥千粒質(zhì)量和產(chǎn)量。通過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)產(chǎn)量的第1貢獻(xiàn)是穗數(shù)，第2貢獻(xiàn)是千粒質(zhì)量（滴灌）、穗粒數(shù)（漫灌）。

返青期早灌頭水對早熟冬小麥品質(zhì)性狀影響不同，分析認(rèn)為，適期早灌頭水有利于早熟冬小麥粗蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、沉降值、拉伸面積的增加和吸水率提高，不利于早熟冬小麥出粉率的增加（同期滴灌、漫灌出粉率差異較小），明顯提高了早熟冬小麥穩(wěn)定時間和形成時間，對穩(wěn)定時間影響較大，對形成時間的影響較小。

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