河南省作為我國(guó)重要的糧食生產(chǎn)核心區(qū)，小麥種植面積和產(chǎn)量均占全國(guó)的1/4左右，但河南省的水資源總量?jī)H占全國(guó)水資源總量的1.43%，農(nóng)業(yè)用水量占比大，水資源短缺等問(wèn)題日益嚴(yán)重。在這種情況下，如何穩(wěn)定提高糧食生產(chǎn)能力，保障國(guó)家糧食安全成為河南農(nóng)業(yè)研究的必然課題。水肥調(diào)控是實(shí)現(xiàn)作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的重要措施，合理的灌溉制度和施肥方案可以充分發(fā)揮水肥協(xié)同效應(yīng)，提高冬小麥水肥利用效率，增加小麥產(chǎn)量，減少資源浪費(fèi)，避免農(nóng)田環(huán)境惡化，所以，灌溉制度與養(yǎng)分條件的最佳耦合對(duì)提高作物產(chǎn)量和水肥利用效率具有非常重要的意義。因此，研究人員通過(guò)田間試驗(yàn)，探討不同水氮配施對(duì)冬小麥生長(zhǎng)、產(chǎn)量和水分利用效率的影響，分析不同水氮配施下冬小麥生長(zhǎng)、產(chǎn)量和水氮利用效率的變化規(guī)律，尋求相對(duì)優(yōu)化的水氮配施制度十分重要，以期為河南省灌溉條件下冬小麥的田間管理提供數(shù)據(jù)支持。

一、試驗(yàn)材料和方法

（一）試驗(yàn)區(qū)概況

河南省位于中國(guó)中東部、黃河中下游地區(qū)，介于北緯31°23′～36°22′、東經(jīng)110°21′～116°39′，地形多樣，包括平原、山地和丘陵，海拔屬暖溫帶—亞熱帶、濕潤(rùn)—半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，全省年均氣溫在12～16℃。河南省作為中國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)， 2019年全省小麥種植面積為571萬(wàn) hm2，產(chǎn)量為374億kg。2021—2022年，不同水氮配肥對(duì)各小麥生長(zhǎng)發(fā)育的影響試驗(yàn)于新鄉(xiāng)市原陽(yáng)縣河南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究開(kāi)發(fā)基地（33°33′ N，114°37′ E，海拔69 m）進(jìn)行。該區(qū)域地處暖溫帶南部，為季風(fēng)半濕潤(rùn)氣候，全年溫度適宜，四季分明。年平均氣溫14.3℃，年平均日照時(shí)數(shù)2125 h，年均降雨量556 mm，年平均無(wú)霜期227天，試驗(yàn)地土壤為潮土。

（二）試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組裂區(qū)設(shè)計(jì)，參試品種2個(gè)，為周麥36和鄭麥136。主區(qū)為4個(gè)灌水頻次，分別為W0（雨養(yǎng)）、W1（虧缺灌溉，田間持水量50%～60%）、W2（限量灌溉，田間持水量65%～75%）、W3（充分灌溉，田間持水量75%～85%）等。灌溉時(shí)期分別為小麥拔節(jié)期、孕穗期、開(kāi)花期、灌漿期等。灌溉方式為噴灌。副區(qū)為4個(gè)氮肥施用梯度，分別為N0（0 kg·hm-2）、N1（180 kg·hm-2）、N2（240 kg·hm-2）、N3（320 kg·hm-2）。氮肥施用方式：50%為播種前基肥，50%為拔節(jié)期追肥。各處理施用P2O5 和K2O均為90 kg·hm-2，全部一次性基施。試驗(yàn)小區(qū)面積為36 m2，行間距為20 cm，重復(fù)3次。管理措施同一般高產(chǎn)田。

（三）測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.土壤含水量。 冬小麥播種前、收獲后及重要生育期，用土鉆取土測(cè)量土壤含水量，測(cè)量深度為 1 m，間隔為20 cm，灌溉前后加測(cè)1次。

2. 冬小麥生物量及產(chǎn)量。小麥進(jìn)入返青期后，每隔10～15 天按照1 m雙行的方法取地上部分生物量，105℃下殺青 0.5 h，75℃烘至恒定質(zhì)量，測(cè)其干物質(zhì)量，乘以種植密度即為地上部生物量。小麥成熟后，收獲1 m2樣方小麥地上部分，統(tǒng)計(jì)有效穗數(shù)，并取 20 株統(tǒng)計(jì)平均穗粒數(shù)，最后所有麥穗經(jīng)人工脫粒后，在 105℃下殺青 0.5 h，75℃烘至恒定質(zhì)量后計(jì)算產(chǎn)量，并用精度0.01 g 的天平稱取千粒質(zhì)量。

3.水分利用效率計(jì)算公式為：

式中：Y為籽粒產(chǎn)量（kg·hm-2）；EN為AquaCrop

模型模擬的作物耗水量（mm）。

4.氮肥利用效率計(jì)算公式：

式中：N 為施氮量（kg·hm-2）。

二、結(jié)果與分析

（一）不同水氮處理對(duì)冬小麥生物量和產(chǎn)量的影響

圖1 表明，隨著灌溉量的增加，不同灌溉水平的生物量呈先增加后降低的趨勢(shì)，鄭麥136的W1、W2、W3與W0相比產(chǎn)量分別增加9.34%、18.83%和17.61%； 周麥36的W1、W2、W3與W0相比產(chǎn)量分別增加11.62%、19.94%和18.98%。不同施氮水平的生物量隨著施氮量的升高而升高，各施氮處理均明顯高于不施氮處理。與其他水平相比，W2灌溉水平下N2和N3施氮水平下冬小麥的產(chǎn)量增產(chǎn)效果明顯。

對(duì)不同處理小麥生物量和產(chǎn)量的顯著性檢驗(yàn)表明（見(jiàn)表1），灌溉水平和施氮水平均對(duì)生物量和產(chǎn)量有極顯著影響（Plt;0.001），整體看施氮的顯著性水平要高于灌溉（施氮水平的F值＞灌溉水平的F值），表明增加施氮量和灌水量均可以顯著增加冬小麥生物量和產(chǎn)量。品種之間差異不顯著，品種與灌溉的交互作用顯著（Plt;0.05），品種×施氮、灌溉×施氮、品種×灌溉×

施氮之間的交互作用表現(xiàn)顯著（Plt;0.01）。

（二）不同水氮處理對(duì)冬小麥水分利用效率的影響

由表2可知， 鄭麥136的水分利用效率隨著灌溉量的增加而降低，而周麥36的水分利用效率隨著灌溉量的增加，呈波動(dòng)性變化，其中W2處理的水分利用效率最高，較未灌溉處理W0提高了18.44%。隨著施氮量的增加，鄭麥136的水分利用效率為N2最高，周麥36的水分利用效率則是隨著施氮量的增加而增加。

通過(guò)表3的顯著性分析可見(jiàn)，不同小麥品種對(duì)水分利用效率的影響不顯著，灌溉水平對(duì)水分利用效率的影響極為顯著（Plt;0.001），施氮水平對(duì)水分利用效率的影響也達(dá)到極顯著水平（Plt;0.001），水氮互作對(duì)水分利用效率的影響顯著（Plt;0.01），品種、灌溉與施氮三者互作對(duì)水分利用效率的影響顯著（Plt;0.05）；不同品種隨著灌溉量的增加，水分利用效率的變化不一致；不同灌溉水平下不同施氮水平的水分利用效率變化趨勢(shì)也不盡一致。

（三）不同水氮處理對(duì)冬小麥氮肥利用效率的影響

由表4可知，不同水氮處理中施氮的影響大于灌水，不同施氮水平下，氮肥利用率隨著氮肥水平的增加而降低；在相同氮肥水平下，氮肥利用率隨著灌溉量的增加呈現(xiàn)增加后降低的趨勢(shì)，鄭麥136的W1、W2和W3處理較不灌溉處理的氮肥利用效率增長(zhǎng)8.95%、17.66%和11.52%；周麥36的 W1、W2和W3處理較不灌溉處理的氮肥利用效率增長(zhǎng)26.48%、33.17%和31.85%。

三、結(jié)論

上述研究結(jié)果表明，氮肥對(duì)冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育的影響大于灌溉。施氮水平、灌溉水平和水氮互作對(duì)作物生物量、產(chǎn)量和水氮利用效率均有顯著影響。同一灌溉處理中，冬小麥的生物量和產(chǎn)量會(huì)隨著施氮量的增加而增加，但施氮量320 kg·hm-2的小麥生物量和產(chǎn)量較施氮量240 kg·hm-2處理增加不明顯。因此，綜合考慮冬小麥產(chǎn)量和水分利用效率，施氮量240 kg·hm-2和限量灌溉（田間持水量65%～75%）表現(xiàn)最佳。

作者簡(jiǎn)介：張杰（1979 — ），女，黑龍江雙鴨山人，博士，副研究員，主要從事作物水肥與信息化研究。

通信作者：李國(guó)強(qiáng)（1984— ），男，河南林州人，博士，研究員。

基金項(xiàng)目：河南省重點(diǎn)研發(fā)與推廣專項(xiàng)（232102110051）；河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院自主創(chuàng)新項(xiàng)目（2023ZC065）。

（責(zé)任編輯" " 程麗紅）