虧缺灌溉對新疆不同品種春小麥產量和氮素利用的影響

摘要： 【目的】在水肥一體化條件下，研究不同生育期不同虧缺灌溉水平對春小麥產量和氮素利用的影響，為優化新疆春小麥水肥管理、提高小麥生產水肥效益提供技術支撐。【方法】于2022、2023 年在石河子大學農學院實驗站進行了管栽試驗和小區試驗，灌溉方式為滴灌。采用裂區設計，主區為干旱敏感品種新春22 號（XC22） 和耐旱品種新春6 號（XC6）；副區為灌溉處理，設置全生育期充分灌溉對照[CK，土壤濕度為田間持水量（FC） 的75%～80%]；分蘗期輕度虧缺（T1，60%～65% FC）、中度虧缺（T2，45%～50% FC）；拔節期輕度虧缺（J1，60%～65% FC）、中度虧缺（J2，45%～50% FC） 5 個處理。調查了開花前后春小麥莖鞘、葉、穗及籽粒干物重、氮素含量，及成熟期小麥產量和產量構成因素；計算了花前氮素積累與轉運、花后氮素吸收量及氮素利用率。【結果】兩品種小麥成熟期植株氮素積累量（166.15～238.87 kg/hm2）、成熟期營養器官氮素分配率、各器官花前氮素轉運量（21.76～57.66 kg/hm2） 及其貢獻率（14.15%～31.66%）、植株花前氮素轉運量（78.67～147.66kg/hm2） 及貢獻率（51.58%～81.11%） 均表現為T2、J2 處理低于T1、J1，而T2、J2 處理下籽粒氮素分配率、植株花后氮素吸收量及貢獻率則高于T1、J1。虧缺灌溉處理下，品種XC6 各器官氮素積累與分配、各器官花前氮素轉運量及貢獻率、產量及產量構成因素總體上高于干旱敏感品種XC22。與CK 處理相比，T1 處理下耐旱品種（XC6） 成熟期植株氮素積累量顯著提高了9.98%，莖鞘花前氮素轉運量及貢獻率分別提高了24.06%、18.91%，植株花前氮素轉運量及貢獻率分別顯著提高了19.21%、12.53%，產量顯著提高了12.17%，氮素利用率提高了2.25%，氮肥生產效率顯著提高了12.16%，氮素收獲指數提高了3.71%。而干旱敏感品種XC22 的各項指標在4 個虧缺灌溉處理下均低于CK。【結論】在新疆灌溉綠洲農業區，分蘗期輕度虧缺灌溉（60%～65% FC） 可顯著提高耐旱型春小麥花前氮素的積累量和向籽粒的轉運，提高氮素利用率和氮素收獲指數，并有效提高產量，進而達到節水高產的效果；而干旱敏感型品種不適宜于任何時期的虧缺灌溉。

關鍵詞： 春小麥； 虧缺灌溉； 氮素積累與轉運； 產量形成； 氮素利用率

干旱條件下土壤相對濕度每降低10%，作物減產約5%[1]。新疆常年干旱少雨，年降水量少且不均勻，干旱缺水是限制新疆農業生產的主要因素[2]。春小麥是新疆最重要的糧食作物，其生產能力是保障區域糧食安全的關鍵。據統計，小麥生育前、中期干旱發生頻率為30%～40%[3]，尤其是北疆麥區生育前、中期干旱發生頻率高達80% 左右[4]。滴灌小麥是新疆小麥的主要種植模式，多年來滴灌技術已經廣泛應用與發展，作物的產量和水肥利用潛力已得到充分挖掘[5]。因此，探究其氮素積累與轉運、產量形成和氮素利用對生育期虧缺灌溉的響應，有助于理解其生長與脅迫響應間的平衡，通過挖掘滴灌小麥生物學增產潛力，進一步提高氮素利用率。研究結果為推動新疆小麥產業向綠色高效、可持續發展轉型，保障新疆糧食安全與生態安全具有重要的現實意義。

土壤水分是作物氮素吸收、轉運以及同化的限制因子之一，對土壤中氮素轉化與轉運也有重要的影響[6]。小麥開花至成熟階段是氮素吸收分配的關鍵時期，花后營養器官氮素的轉運調控籽粒氮素的積累[7]。已有研究表明，在黃淮海麥區，分蘗期輕度干旱（60%～65%） 提高了分蘗—拔節、拔節—開花階段植株氮素積累量、花前氮素轉運量及其對籽粒貢獻率，而拔節期輕度干旱則有利于提高拔節—開花、開花—成熟階段的氮素積累量、花后氮素積累量及其對籽粒氮貢獻率，但降低了花前氮素轉運量[8]，拔節期和開花期灌水（75 mm），有利于提高產量及氮素利用率[9]；在長江中下游麥區，分蘗后期—成熟期，輕度土壤干旱顯著提高了千粒重、穗粒數、產量和收獲指數，顯著降低了穗數，重度土壤干旱顯著降低了產量及其構成因子[10]，越冬期（60 mm）+拔節期（60 mm） 灌溉有利于提高穗數和產量[ 1 1 ]。郭曾輝等[12]研究發現，在西北麥區限水（60 mm） 減氮可有效提高小麥產量、氮素收獲指數、氮素利用率、氮肥農學效率和氮肥表觀利用率，有利于維持氮素平衡。返青期中度干旱—復水，有利于提高小麥產量及水分利用效率，拔節期中度干旱—復水增加了穗粒數、千粒重和產量，重度干旱—復水顯著降低了小麥產量和收獲指數[13]。可見，水分虧缺對作物產生的影響與虧缺發生的時期、程度、時長等因素密切相關[14]，干旱鍛煉能夠幫助作物形成抗旱記憶以應對隨后的逆境[15?16]。

滴灌小麥對虧缺灌溉的響應受不同虧缺灌溉情景（時期、程度） 的影響，進而影響氮素的積累與轉運及產量形成。目前關于干旱脅迫對小麥氮素利用的影響已有較多研究[17?18]，但在滴灌條件下，作物生育期虧缺灌溉對春小麥葉、莖鞘、穗和籽粒氮素積累、轉運和利用的影響缺乏系統研究。因此，以具不同抗旱能力的兩個滴灌春小麥品種為材料，研究分蘗期與拔節期輕度和中度虧缺灌溉對春小麥葉、莖鞘、穗和籽粒氮素積累與轉運、產量形成及氮素利用的影響，探討不同生育時期虧缺灌溉條件下春小麥的氮素利用規律，為新疆滴灌春小麥節水高產栽培技術的制定提供理論支撐。