測墑補灌對邢麥13號耗水特征和子粒產量的影響

程媛媛，蘇娟娟，景東林

（邢臺市農業科學研究院，河北 邢臺054000）

黃淮海地區是我國主要的糧食產區，該區小麥產量占全國總產量的60%以上[1]。華北地區降水量不足，多年來作物灌溉主要依靠地下水資源，長期超負荷汲取形成了大規模的地下水“漏斗區”，其中冬小麥灌溉用水占農業用水總量的70%左右。因此，研究農業實用節水灌溉技術，提高麥田水分利用效率和生產效率成為推動小麥綠色高效發展的重要舉措[2，3]。

研究表明，適度水分脅迫有助于小麥根系深扎，提高深層土壤水分的利用效率[4]，還有助于提高小麥子粒產量和品質[5]。分蘗末期至孕穗期是冬小麥的水分敏感期，該階段缺水會嚴重影響小麥產量，冬小麥拔節至抽穗期的水分脅迫指標為土壤田間持水量的65%[6]。在拔節期和開花期進行測墑補灌至0～140 cm土層土壤平均相對含水量達70%，可獲得較高的子粒產量和水分利用效率[7]。在根據不同土層測墑補灌時，總補灌量隨著測墑補灌土層深度的增加呈先升高后降低的變化，子粒產量和水分利用效率均以依據0～40 cm土層測墑補灌處理最高[8]。測墑補灌可以有效緩解小麥節水與高產的矛盾，對華北平原小麥生產意義重大，但是不同區域的自然條件、推廣品種、種植方式和田間管理等存在差異，因此需針對某一區域的具體生產條件進行相關研究。

邢麥13號是邢臺市農業科學研究院育成的高產冬小麥新品種，2016年通過國家審定，目前正在河北地區推廣種植。但截至目前，有關測墑補灌對邢麥13號耗水特征和子粒產量影響的研究尚未見報導。在冀南地區，以邢麥13號為試材，研究在小麥拔節和開花期進行0～40 cm土層測墑補灌對其耗水特征和子粒產量的影響，旨為邢麥13號在該區推廣應用以及節水高產栽培提供技術依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

冬小麥試材為邢麥13號，由邢臺市農業科學研究院選育，2016年通過國家審定。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計試驗于2018～2019年在冀南地區的邢臺市任縣任城鎮太平莊村農試場進行，試驗地土壤為重壤土。采用隨機區組試驗設計，共設5個處理。其中，T0處理在小麥全生育期不進行補充灌溉；TCK處理采用當地傳統灌溉方式；T70、T75和T80處理為測墑灌溉處理，采用儀器法測墑后進行補灌至土壤目標相對含水量分別為70%、75%和80%（表1）。小區面積35 m2（7 m×5 m），3次重復。各小區之間均留寬1 m的隔離帶，隔離區不澆水。其他管理措施與試驗小區相同。

表1 不同處理的灌溉方法、補灌時間和目標相對含水量Table 1 Irrigation methods，time and target relative moisture content of different treatments

小麥播前澆灌底墑水，旋耕2遍，并基施三安復合肥（N、P2O5、K2O含量分別為24%、15%和6%）600 kg/hm2。2018年10月15日機械播種；拔節期追施緩釋復合肥（N、P2O5、K2O含量分別為30%、0和5%）360 kg/hm2；其他田間管理措施同當地高產田。試驗年度小麥生長期降水量為218.6 mm，其中，播種期到返青期為8.7 mm，返青期到拔節期為104.6 mm，拔節期到開花期為74.7 mm，開花期到成熟期為30.6 mm。

1.2.2 測定項目與方法

1.2.2.1 土壤含水量。采用烘干法，分別測定小麥播種前和收獲前0～200 cm土層的土壤含水量。用土鉆分層取土，每20 cm為一層，土樣取出后立刻裝入鋁盒密封，帶回實驗室，用天平稱量鮮重（m1）；然后置于烘箱中105℃烘干至恒重，稱量干重（m2）。根據公式，計算土壤質量含水量[9]和土壤相對含水量：

土壤相對含水量=土壤質量含水量/田間持水量×100%

分別在拔節期灌水前和開花期灌水前，用SU-LA型土壤水分速測儀，測定T70、T75和T80處理0～40 cm土層的土壤體積含水量。換算為質量含水量后，根據公式計算補充灌水量（M）：

式中，籽b為測墑土層內土壤容重（g/cm3），H為測墑土層深度（cm），茁i為目標含水量（田間持水量×目標相對含水量）；茁j為灌溉前的土壤質量含水量[10]。

1.2.2.2 麥田耗水量。采用水分平衡法測定。根據公式計算：

式中，Et為階段農田耗水量（mm）；Ia為灌水量（mm）；P為全生育期降水量（mm）；駐S為總土壤貯水消耗量（mm）；K為地下水補給量（mm），由于該區地下水深埋超過5 m，因此其值可視為0[11]。

1.2.2.3 子粒產量。小麥成熟后，全小區收獲、脫粒，自然風干后稱重，計算子粒產量。

1.2.2.4 水分利用效率和灌溉效益。根據公式計算：

1.2.3 數據統計分析利用Excel 2007軟件進行數據處理和繪圖；利用SPSS 22.0軟件進行數據分析，采用LSD法進行差異顯著性多重比較（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 測墑補灌對麥田耗水量及耗水來源比例的影響

T0處理的麥田耗水總量＜各灌水處理，降水和土壤貯水的消耗量占比均＞各灌水處理；TCK處理的麥田耗水總量最多，其中灌水消耗量占比最大，降水和土壤貯水的消耗量占比均最小，且指標值均與其他處理差異達到了顯著水平（表2）。表明與灌水處理相比，小麥全生育期不灌水更能夠充分地利用降水和土壤貯水；傳統灌溉利用降水和土壤貯水的比例最低。

表2 不同處理的麥田耗水量及耗水來源比例Table 2 Water consumption and water consumption source proportion of wheat field with different treatments

隨著灌水量的增大，麥田耗水總量呈逐漸增大趨勢，降水消耗量占比呈逐漸降低趨勢，其中TCK處理的指標值與其他處理差異均達到了顯著水平，而其他處理之間差異均不顯著；土壤貯水消耗量占比呈逐漸降低趨勢，不同處理間差異均達到了顯著水平。表明與傳統灌溉相比，適度干旱（測墑補灌）可明顯減少麥田耗水，有效提高降水和土壤貯水的利用。

2.2 測墑補灌對不同土層土壤貯水消耗量的影響

不同處理的土壤貯水消耗量均隨土層深度的增加呈先升高后降低的變化，其中0～120 cm各土層的土壤貯水消耗量差異均不顯著（表3）。表明小麥全生育期灌水與否以及灌水量多大，0～120 cm土層的土壤貯水消耗量均基本相當，即：與小麥全生育期不灌水和傳統灌溉相比，測墑補灌對0～120 cm土層的土壤貯水消耗量影響不大。

表3 不同處理的0耀200 cm各土層土壤貯水消耗量Table 3 Soil water storage consumption in 0-200 cm layer of different treatments （mm）

不同處理的120～200 cm各土層的土壤貯水消耗量差異顯著，指標值均以T0處理最大，表明與灌水處理相比，小麥全生育期不灌水更能夠充分利用120 cm以下的深層土壤貯水。測墑補灌處理的各土層土壤貯水消耗量差異均不顯著，且均與T0處理差異也不顯著；除T80處理的120～160 cm土層土壤貯水消耗量與TCK處理差異不顯著外，其他處理的各土層土壤貯水消耗量均與TCK處理差異達到了顯著水平，其中160～180cm和180～200 cm土層的土壤貯水消耗量順序均隨水分脅迫程度的降低而逐漸減少。表明與傳統灌溉相比，測墑補灌處理有利于邢麥13號對120 cm以下深層土壤水分的吸收利用，尤其是明顯促進了對160 cm以下土層水分的利用。

2.3 測墑補灌對子粒產量及水分利用率的影響

T0處理的小麥子粒產量和水分利用效率均為最低（表4）。表明與傳統灌溉相比，小麥全生育期不灌水不利于小麥產量和水分利用效率的提高。

表4 不同處理的小麥子粒產量及水分利用率Table 4 Grain yield and water use efficiency of wheat under different treatments

測墑補灌處理的小麥子粒產量為6 500.03～7 000.04 kg/hm2，不同處理之間差異較大，但指標值值均＜TCK，其中T80處理產量最高，與TCK和T75處理差異不顯著，但顯著高于T70處理。表明與傳統灌溉相比，測墑補灌會導致小麥產量降低，但不同測墑補灌處理的效果差異較大，其中T80處理效果最好，T75處理次之。

測墑補灌處理的水分利用效率為12.40～12.96 kg/（hm2·mm），灌溉效益為11.72～13.41 kg/（hm2·mm），不同處理的指標值差異均不顯著，但均顯著＞TCK處理，其中T80處理的指標值最高。表明與傳統灌溉相比，測墑補灌可以顯著提高水分利用效率和灌溉效益，但不同測墑補灌處理的效果基本相當，其中T80處理效果最好。

綜上分析可以看出，T80處理子粒產量達到了傳統灌溉水平，水分利用效率和灌溉效益均最高且顯著高于傳統灌溉，因此認為是本試驗條件下效果最佳的處理。

3 結論與討論

前人研究表明，隨著灌水量或灌溉次數的增加，土壤貯水消耗量明顯降低[12]，即小麥獲得的灌溉水越多，越不利于其對土壤水的消耗[13]。吳復學等[14]研究表明，2個年度W75處理（拔節和開花期補灌至相對含水量75%）的灌水量分別較WCK（傳統灌溉）少88.1和97.4 mm，土壤貯水消耗量分別較WCK多39.0和55.9 mm。本研究條件下，與傳統灌溉相比，3個測墑補灌處理均能夠顯著降低麥田耗水總量，提高土壤貯水消耗量的占比，表明測墑補灌處理能夠刺激小麥充分利用深層土壤貯水，提高土壤水利用率，達到節約用水的效果。

測墑灌溉是當前節水灌溉的重要技術措施[15]。徐學欣等[16]研究表明，在灌水時期和次數相同的條件下，測墑補灌處理的耗水量顯著低于傳統畦灌，但二者子粒產量無顯著差異。拔節期到孕穗期是小麥生育的水分臨界期，王德梅等[17]研究表明拔節水+開花水組合較冬水+拔節水組合更利于提高子粒產量。本研究結果顯示，T80處理的子粒產量為7 000.04 kg/hm2，與TCK處理（7 041.70 kg/hm2）差異不顯著，但水分利用效率和灌溉效益最高且顯著＞TCK處理。因此認為，拔節期和開花期0～40 cm土層測墑補灌至土壤目標相對含水量的80%，能夠兼顧高產與節水，是本研究條件下最佳的補灌方案。本次試驗僅僅是針對邢麥13號開展分析，測墑補灌對其他品種的影響還有待進一步驗證。