保水劑對旱地冬小麥生長發育和產量的影響

魏秀華，張志偉，李升東，羅振明，夏玉華，王壽民，張桂珍，于海濤，宋 順，王同芹

(1.濰坊市農業科學院，山東濰坊 261071；2. 山東省農業科學院作物研究所，山東濟南 250100；3. 山東省安丘市農業技術推廣站，山東安丘 262100；4.山東省青州市農業農村局，山東青州 262550)

水是整個國民經濟和人類生活的命脈。雖然我國國土遼闊，但是一個水資源相對貧乏的國家，數據顯示我國人均水資源占有量僅為世界人均水平的1/4，同時我國水資源時空分布嚴重不平衡，80%以上的水資源集中分布在長江流域及以南地區，而耕地面積占全國50%以上的長江以北地區，水資源只有18%[1]。此外，受灌溉條件的限制，目前我國的農業水資源利用效率普遍較低[2]。小麥作為我國重要的糧食作物，是中國最重要的口糧之一，每年種植面積接近2 500萬hm2，其中約90%分布在長江以北地區[3]，但因其需水量較大，生長過程極易受到干旱等自然災害的影響。小麥受旱災后不僅會嚴重影響生長發育[4]，造成大幅減產，而且會導致農戶種植積極性降低，嚴重影響我國糧食安全。因此，在旱災頻發的自然背景下如何提升小麥的生產效率，是實現農業可持續發展不可回避的重要問題[5]。

近年來，各種類型的農林保水劑逐步被開發和利用[6-30]。研究表明，單獨或配合使用保水劑在改善土壤結構[7-8]、增加土壤微生物含量[9]、提高水分利用效率[10-22]、促進植株生長發育[14-26]、增加葉片光合效率[26-29]和提高產量[8-30]等方面具有重要作用。鑒于此，筆者選取一種新型農林保水劑在不同地區冬小麥上進行試驗，以期為該類產品的推廣應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況試驗在濰坊市寒亭區張家院村和濰坊市安丘市柘山鎮進行。寒亭地區以近海平原為主，平均海拔5～15 m，年平均氣溫12.1 ℃，年平均降雨量約635 mm，土壤以潮土和褐土為主；柘山地區以山地丘陵為主，海拔最高處約523 m，年平均氣溫12.2 ℃，年平均降雨量約650 mm，土壤以砂壤土和粽壤土為主。

1.2 試驗材料供試小麥品種為濟麥22，供試保水劑為濰坊華濰膨潤土有限公司生產，執行標準:NY/T 886—2016，技術指標:吸水倍數100～700倍，外觀為灰色片狀。

1.3 試驗設計試驗時間為2017年10月—2018年6月。播前耕翻20 cm，播種量135 kg/hm2，施肥量750 kg/hm2，行距20 cm。播種設3種處理，分別為施用保水劑75 kg/hm2(處理1)、施用保水劑45 kg/hm2(處理2)和不使用保水劑(處理3，CK)。試驗采用大區種植，隨機排列，每個處理大區種植面積不低于0.1 hm2。保水劑施用方法為與小麥底肥混合均勻后，加入小麥播種機肥料倉，播種時隨肥料一同施入。小麥整個生育期內不進行人工澆水，其他管理措施保持一致。

生育期內的降雨量統計為播種后的10月下旬至次年6月上旬，其中寒亭試驗地降雨量以寒亭區為代表，生育期內總降雨量為190.2 mm；柘山試驗地降雨量以安丘市為代表，生育期內總降雨量為148.5 mm。具體月度降雨分布見圖1。

1.4 測定項目及方法

1.4.1形態指標調查。每個大區隨機選取3個點，每個點取有代表性小麥植株10株在越冬前、拔節期和成熟期調查分蘗數、次生根條數、干物質重、株高等數據。分蘗數、次生根條數、干物質重調查方法為將植株用清水沖洗干凈，調查相關數據，然后放入烘箱 105 ℃下殺青0.5 h，80 ℃恒溫烘干至恒重。株高為地表至穗尖的高度，用直尺測量。

1.4.2產量及產量構成因素調查 。小麥成熟后每個大區隨機選取3個點，每點取200 m2實收測產，同時調查穗數、每穗粒數、千粒重等數據。

1.5 數據處理采用Microsoft Excel軟件進行數據統計分析；采用IBM SPSS Statistics軟件進行顯著性分析。

圖1 試驗期內兩地月度降雨量比較Fig.1 Comparison of monthly rainfall during the test period

2 結果與分析

2.1 保水劑用量對小麥冬前生長發育的影響由表1可知，寒亭和柘山兩地小麥冬前分蘗數、次生根條數、干物質重均隨保水劑用量增加而增加。具體表現為處理2較對照冬前分蘗數平均增加0.4個/株，次生根條數平均增加0.3條/株，干物質重平均增加0.03 g/株；處理1較對照冬前分蘗數平均增加0.8個/株，次生根條數平均增加0.8條/株，干物質重平均增加0.10 g/株。不同地點比較，寒亭相比柘山小麥冬前生長速度和增加程度略高。

2.2 保水劑用量對小麥拔節后生長發育的影響由表2可知，寒亭和柘山兩地小麥拔節期最大分蘗數、干物質重和成熟期株高均隨保水劑用量增加而增加。具體表現為處理2較對照最大分蘗平均增加132.3萬個/hm2，干物質重平均增加0.49 g/株，成熟期株高平均增加2.2 cm；處理1較對照最大分蘗數平均增加197.4萬個/hm2，干物質重增加0.86 g/株，成熟期株高平均增加3.3 cm。不同地點比較結果顯示，拔節后寒亭地區小麥生長略優于柘山，但增加程度各有高低。

表1 不同保水劑用量對小麥冬前生長發育的影響Table 1 Effects of different dosages of water retaining agent on the growth of wheat before winter

表2 不同保水劑用量對小麥拔節后生長發育的影響Table 2 Effects of different dosages of water retaining agent on the growth of wheat after jointing

2.3 保水劑用量對小麥產量的影響由表3可知，隨著保水劑用量增加，與對照相比，處理1、2產量極顯著增加。進一步對產量構成因素分析表明，處理1、2穗數極顯著高于對照，其中處理1比對照增加49.0萬個/hm2，處理2比對照平均增加28.9萬個/hm2；處理1每穗粒數極顯著高于處理2和對照，其中處理1比對照增加1.7粒，處理2比對照平均增加0.4粒；千粒重三個處理間差異均表現為差異極顯著，其中處理1比對照平均增加1.3 g，處理2比對照平均增加0.8 g。從產量來看，處理1比對照平均增產1 276.5 kg/hm2，增產比例36.9%；處理1比處理2增產424.5 kg/hm2，增產比例9.8%；處理2比對照平均增產852.0 kg/hm2，增產比例24.6%。從不同地點來看，柘山地區的小麥增產幅度高于寒亭。表4對產量進一步方差分析后表明，不同地點、不同保水劑施用量以及二者的交互作用均能極顯著影響小麥產量。

表3 不同保水劑用量對小麥產量的影響Table 3 Effects of different dosages of water retaining agent on wheat yield

表4 不同處理小麥產量方差分析Table 4 Variance analysis of wheat yield under different treatments

3 結論與討論

根、莖、葉等作為小麥個體構成的主要組成部分，對小麥后續籽粒發育具有重要的促進作用，是小麥產量形成的物質基礎。該研究中，在無澆水條件下，施用該供試保水劑后可以有效增加濰坊兩地冬小麥的冬前次生根條數、不同時期的干物質重和分蘗數，進而促進后期形成更多的有效穗數，顯著增加千粒重和在一定程度上增加穗粒數，最終顯著增產20%以上，說明使用該保水劑45～75 kg/hm2，可以有效促進兩地小麥的生長，增加光合產物積累，進而形成更多的產量，這也與楊永輝等[14-26]對其他保水劑的研究結果類似。而寒亭地區的小麥生長狀況和產量略高于柘山，可能與該地生育期內降雨量較多和土壤狀況不同等有關。

同時該研究發現，由于不同地點、不同保水劑施用量以及二者的交互作用均能極顯著影響小麥產量，說明該產品在不同地區的使用效果存在差異，因此其在不同地區對小麥的增產潛力和最佳用量等方面還有待于進一步研究。另外，由于該產品的外形為片狀，與普通圓形肥料不一致，在小麥播種時不易混勻，因此在產品外形和使用便捷性等方面還有待進一步改進。