刘 佳，袁宏伟，李雪凌，朱 梅

不同生长阶段水分亏缺对淮北平原冬小麦生长发育和产量的影响研究

刘 佳1，袁宏伟2，3，李雪凌1，朱 梅1

(1.安徽农业大学工学院，安徽 合肥 230036；2.安徽省水利部淮河水利委员会水利科学研究院，安徽 蚌埠 233000；3. 水利水资源安徽省重点实验室，安徽 蚌埠 233000)

为研究不同生育阶段不同程度受旱对淮北平原冬小麦各生育阶段生长发育和产量的影响。在遮雨棚测坑中开展了相关的试验，通过3种土壤水分控制设计即轻旱、中旱、重旱，分别占田间持水量的55%、45%、35%。对比分析了不同受旱程度对冬小麦分蘖数、株高、产量的影响。结果表明轻旱对分蘖数影响不大，中旱可以加快分蘖数的增长；一定程度的受旱反促进小麦株高的生长，但是受旱过度会有抑制作用；产量减产幅度0.53%～15.58%。本研究为科学实施小麦田间水分管理和节水灌溉提供了依据。

小麦；生长；需水规律；淮北平原

淮河流域人口密度大、耕地率高，是我国粮食主产区之一，在我国农业生产中占有重要的地位。但其水资源的分布与流域内的人口、耕地、矿产、能源等资源和生产力布局不相协调。水资源短缺、水污染严重，经济社会快速发展对水资源的有效供给形成巨大的压力，水资源供需矛盾日益突出，对流域的粮食生产和粮食安全已经构成威胁。

大量研究表明，水分亏缺直接影响小麦的生理生态指标和形态结构，进而影响其生长状况和产量[1-6]。不同生育时期受旱对作物物后期和产量的影响不同，最终的产量损失不仅与胁迫强度有关，还与作物的生长阶段有关[7-9]。与充分灌溉相比，连续受旱、早起受旱、雨养以及后期受旱4种不同处理下，小麦产量分别下降了65.5%、40.6%、30.5%和24.0%，降幅存在明显差异。而有些粮食作物在期营养生长阶段的早期和成熟阶段需水量相对较小，对水分胁迫的影响不敏感，对水分胁迫表现出一定的耐旱性[10]。本试验重点研究亏水灌溉对小麦产量的影响，旨在探求各生育阶段不同受旱程度对作物生长发育及产量要素的影响，分析在不同受旱程度条件下作物产量形成的水分生理特征，建立作物受旱损失率与缺水率之间的定量关系和灌溉定额与产量之间的数量关系，为灌溉水资源的合理配置、保障粮食生产安全提供指标依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

本项试验主要在安徽省·淮委水利科学研究院新马桥农水综合试验站进行。该站位于黄淮海平原南端、皖北平原中南部，海拔19.7 m，属暖温带半湿润季风气候区。多年平均降雨量911 mm、蒸发量916 mm；地下水埋深在1.0～2.0 m范围内变动，暴雨后往往升至地表。试验分别布置在面积为4～6.67 m2的有底测坑中，测坑区配置有移动遮雨棚。试验区土壤为典型的中低产田土壤—砂姜黑土，其理化性质均属不良，土质粘重，具有湿时泥泞、干时坚硬、胀缩率大，垂直和水平排水不良，易旱易涝等特点。该种土壤的田间持水量为28%，土壤容重1.36～1.50 g/cm3。试验站的地理环境、自然条件和作物种植等均具有较好的代表性。该地区季风明显，降雨时空分布不均衡，且与作物的需水规律不尽一致经常出现水旱灾害[11]。

1.2 试验设计

试验于2013～2014年在新马桥农水综合试验站进行。试验控制因素为土壤水分和生育阶段。根据试验地区的作物种植、气象、水文条件及受试作物的受旱敏感特性和需水规律，选定小麦的受旱时段为分蘖期、拔节期、抽穗灌浆期和乳熟期。土壤水分设计3个控制下限即轻旱、中旱、重旱三个受旱水平，另设全生育期各阶段供水充足的对照处理1个。根据试验实施情况，综合考虑各试验小区的土壤水分动态变化、实际耗水情况以及最终的产量等因素。具体试验设计方案见表1。

图1 小麦分蘖期受旱分蘖动态变化(分蘖数/株数)

1.3 试验测定项目与方法

(1)试验场地基础数据 试验基础数据包括试验区的经度、纬度和海拨；土壤类型；土壤养分状况，包括有机质含量，全N，全P，全K和有效N，有效P含量，在播种前测定。试验之前测定土壤的容重，饱和含水量，田间持水量，凋萎含水量，土壤盐分含量，灌溉水质等基本数据。试验过程中详细记录种植的作物及使用的品种；施肥时间、种类、数量；灌溉日期及灌水定额；降雨时间及降水量。

(2)土壤含水量及作物耗水量测定 防雨棚下的测坑土壤含水量采用定点测定(TRIME或中子水分仪)，每5～10 d测定一次。每个测坑或小区中的测定样点数应不少于两点，采用平均值确定土壤含水量。土壤含水量的测定深度测坑中为40～100 cm，大田中为40～150 cm。测定时0～20 cm土层的含水量最好用取土法测定，20 cm以下部分用TRIME或中子水分仪测定。测定时10～20 cm为一个测定段，最后用加权平均法计算整个土体的含水量。作物实际耗水量通过前后两次测定的土体含水量的差值，并考虑灌水、降水、渗漏等过程造成的水量变化，用水量平衡法计算确定。

(3)作物生长发育进程调查 对作物生长过程中一些重要特征的出现时间进行调查记录，以反映作物的生长发育进程。每周测定分蘖期不同受旱处理的3组处理(处理一对照、处理二轻旱、处理三中旱)的分蘖数。苗期和分蘖期不受旱处理，拔节期受旱的4组处理(处理一对照、处理四轻旱、处理五中旱、处理九重旱)的株高均每周测定记录一次。

(4)产量 小麦成熟后，统计有效穗数、穗长、千粒重、实粒数。脱粒后在105℃杀青，80℃烘至恒重后计算产量。

表1 小麦受旱试验实施情况 %

注：1、表中数值为试验控制的40cm土层的土壤水分下限，占田持的%，田持取28.0%，苗期各处理的土壤水分下限均为65%左右；2、X代表测坑(面积6.67 m2)；Z代表蒸渗仪(面积4.0 m2)；S代表新建砂姜黑土测坑(面积4.0 m2)。

表2 小麦受旱试验结果

表3 小麦各处理的耗水量与产量

2 结果与分析

2.1 不同处理对分蘖数的影响

本年度小麦试验从2013年11月3日～2014年3月16日共进行了14次基本苗数和分蘖调查。分蘖期不同受旱处理的3组处理(处理一不受旱对照、处理二轻旱、处理三中旱)的分蘖数动态变化见图1。

由图1可知，2013年11月3日～2014年3月16日，分蘖期中旱处理的分蘖数明显高于其它两组处理，不受旱处理与轻旱处理间无明显区别。中旱处理从开始分蘖数就明显快速增加，从分蘖期开始到结束均较大领先轻旱和不受旱，说明分蘖期一定程度的受旱可以使生育期提前。

2.2 不同处理对株高的影响

图2 小麦拔节期受旱株高动态变化

图2中四组处理在苗期和分蘖期都为不受旱处理，由图也可看出在拔节期之前四组处理间株高无明显差别。进入拔节期后各处理间株高出现差别，各处理间株高大小顺序为处理四(轻旱)>处理五(中旱)>处理九(重旱)>处理一(对照)。

2.3 小麦受旱试验结果

结合本年度受旱试验实施情况，试验结果表明，处理五拔节期中旱减产率最低为0.53%，处理十一乳熟期重旱其它生育期轻旱减产率最高为15.58%。小麦各生育期不同受旱程度的减产幅度为0.53%～15.58%。

2.4 水分亏缺对作物产量的影响

通过水量平衡计算，2013～2014试验年度各处理小麦的耗水量见表3。处理一对照的小麦需水量为467.18 mm，处理五拔节期中旱处理的耗水量为449.84 mm，相应的缺水率为3.71%，减产率为0.53%；处理九拔节期重旱处理的耗水量为412.53 mm，相应的缺水率为11.7%，减产率为11.05%；处理十乳熟期中旱处理的耗水量为466.43 mm，相应的缺水率为0.16%，减产率为1.87%；处理十一乳熟期重旱处理的耗水量为353.04 mm，相应的缺水率为24.43%，减产率为15.58%。

2.5 作物的需水率及需水规律

本年度测坑小麦全生育期共需耗水467.18 mm，平均需水强度为2.08 mm/d。阶段需水量以分蘖期最大，模比系数达28.55%；苗期最小，模比系数为5.99%。需水强度以拔节期最大，达4.97 mm/d；乳熟期次之，为4.20 mm/d；分蘖期最小，为0.85 mm/d。

3 结语

不同生育期不同程度受旱处理对淮河流域冬小麦分蘖数、株高、产量均有较大影响。分蘖期中旱处理的分蘖数明显大于其它两组处理，不受旱处理与轻旱处理间无明显区别。这说明分蘖期中度的水分亏缺能促进小麦的生长发育，轻旱对生长发育基本没影响。小麦在分蘖期株高呈缓慢增长趋势，株高没有明显差别，在拔节期整体呈逐渐升高的趋势，不同处理株高差别较大，各处理间株高大小顺序为轻旱>中旱>重旱>对照，拔节期后期轻旱处理与对照处理间株高差6.34 cm，说明在这个阶段水分亏缺对株高会产生影响，一定程度的水分亏缺反而可促进小麦植株的营养生长，但是水分亏缺过度会有抑制作用。

在作物生长过程中，不同阶段不同耗水对最终产量的形成作用是不同的，总体趋势呈水分亏缺越大产量越小。分蘖期和拔节期少量水分亏缺能促进小麦的营养生长，但是会使产量稍微减小，拔节期中度和重度缺水会抑制小麦生长发育，即使后期补水也不能弥补产量的损失。抽穗灌浆期和乳熟期是小麦生长关键期，缺水会直接导致小麦大幅度减产。在这两个生育阶段灌水满足小麦需水量，不仅可以保证小麦的正常生长，还能增加有效穗粒和千粒数，最终还能达到节水稳产的目的。

表4 小麦全生育期需水量和需水规律

[1]姚宁，宋利兵，刘建，等. 不同生长阶段水分胁迫对旱区冬小麦生长发育和产量的影响[J]. 中国农业科学.2015.48(12):2379-2389.

[2]程宪国，汪得水，张美容，等.不同土壤水分条件对冬小麦生长及养分吸收的影响[J].中国农业科学.1996.29(4):67-74.

[3]王俊儒，李生秀. 不同生育时期水分有限亏缺对冬小麦产量及其构成因素的影响[J].西北植物学报.2000.20(2)：193-200.

[4]申孝军，孙景生，刘祖贵，等.灌水控制下陷对冬小麦产量和品质的影响[J].农业工程学报.2011.26(12)：58-65.

[5]胡梦云，张正斌，徐萍，等.亏缺灌溉下小麦水分利用效率与光合产物积累运转的相关研究[J].作物学报.2007.33(10)：1711-1719.

[6]刘晓英，罗远培，石元春.水分胁迫后复水对冬小麦叶面积的激发作用[J].中国农业科学.2001.34(4)：422-428.

[7]王晨阳，郭天财，鹏羽，等.花后灌水对冬小麦籽粒品质性状及产量的影响[J].作物学报.2004.30(10)：1031-1035.

[8]胡继超，曹卫星，姜东，等.小麦水分胁迫影响因子的定量研究[J].作物学报.2004.30(4)：315-320.

[9]陈晓远，罗远培.复水对受旱冬小麦的补偿效应研究[J].作物学报.2001.27(4)：512-516.

[10]Doorenbos J,Kassam A H.Yield Response to Water.Rome:Food and Agriculture Organization of the United Nations.1979.

[11]许晓彤，王友贞. 小麦受旱对产量及生育性状影响研究[J]. 安徽农业科学.2009.37(10):4465-4467.

[12]安徽省．水利部淮河水利委员会水利科学研究院.2013～2014年粮食作物受旱试验报告[R].2014.

Effects of Water Deficit at Different Growth Stages on Growth and Yield of Winter Wheat in Huaibei Plain

LIU Jia1，YUAN Hong-wei2,3，LI Xue-ling1，ZHU Mei1

(1.School of Engineering, Anhui Agriculture University, Anhui Hefei 230036;2. Institute of Water Conservancy Science ,Water Resources Committee of Huaihe River in Anhui Province, Anhui Bengbu 233000;3. Anhui Key Laboratory of Water Resources and Water Resources, Anhui Bengbu 233000)

In order to study the effects of different drought degree on the growth and yield of winter wheat in Huaibei Plain during different growth stages, relevant experiments are carried out in the shelter bank.55%, 45% and 35% of the soil water holding capacity are calculated by three kinds of soil moisture control design, namely, light drought, middle drought and heavy drought, the effects of different drought degree on tiller number, plant height and yield of winter wheat are compared and analyzed. The results show that light drought have little effect on the tiller number, and middle drought can accelerate the growth of tiller number. The growth of plant height is affected by drought at some degree, but the number of the yield is decreased ranging from 0.53% to 15.58%. This study provides the basis for the scientific implementation of water management in wheat field and water saving irrigation.

wheat; growth; regularity for water; Huaibei Plain

2017-03-27

刘佳(1992-)，男，安徽灵璧人，在读硕士研究生，主攻方向：水文水资源及农田水利。

S152.7+1

A

1004-1184(2017)04-0124-04