返青期早灌头水对宁夏引黄灌区早熟冬小麦的影响

2022-02-15何进尚张维军王小亮亢玲陈东升

江苏农业科学 2022年2期

何进尚张维军王小亮亢玲陈东升

摘要：针对宁夏回族自治区引黄灌区冬小麦返青期缺水制约其发展问题，为生产中合理灌溉提供依据，通过早熟冬小麦返青期滴灌、漫灌2种方式探讨物质形成、产量和品质表现。结果表明，返青期早灌头水提高了早熟冬小麦分蘖成穗率、株高、穗长，有效促进了茎的生长、穗的形成以及干物质的积累;有利于早熟冬小麦粗蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、拉伸面积、吸水率、稳定时间和形成时间的增加;方差分析表明各处理千粒质量和产量较CK呈显著或极显著差异。综合分析认为滴灌好于漫灌，D2（4月6日，滴灌）处理农艺性状较好，物质积累、产量和品质表现最好。由此得出，宁夏引黄灌区早熟冬小麦返青期较适宜的灌头水时间为4月6日左右，较适宜的灌水方式为滴灌。

关键词：返青期;早灌头水;灌区;早熟冬小麦;滴灌;漫灌;物质形成;产量

中图分类号：S512.1+10.7 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2022）02-0078-07

收稿日期：2021-04-27

基金项目：宁夏自然科学基金（编号：2020AAC03311）;宁夏农业育种专项（编号：2013NYYZ02）。

作者简介：何进尚（1982—），男，宁夏西吉人，硕士，助理研究员，主要从事小麦育种及栽培技术研究。E-mail： he.jinshang@163.com。

小麦是重要的粮食作物和生态作物，对国家的粮食安全和环境保护影响重大。随着水资源的缺乏和灌溉模式的改变，节水灌溉技术的产业需求提升[1-3]，研究表明滴灌小麦具有节水增产效应[4-6]。推动了滴灌技术在小麦生产中的应用[7]，增加了小麦种植面积[8]。适宜的灌溉能够调控小麦根系，促进其生长与分布，有利于产量和水分利用效率[9-11]的提高，有助于干物质积累[12-13]，促进小麦分蘖，增加小麦穗数[14]。返青期是冬小麦生根、长叶、分蘖的关键期，也是促使晚弱苗升级、控制旺苗徒长、调节群体大小和决定成穗率高低的关键时期。宁夏灌区春季干旱少雨，黄河水不能及时到位，导致宁夏灌区小麦灌溉不能按时完成，严重影响到小麦生长发育，进而影响到其产量和品质，以及“一年两熟”高效种植模式。如何合理利用水资源，建立最优化节水配套栽培措施是宁夏灌区小麦生产面临的最大挑战和瓶颈。这不仅是当前宁夏灌区小麦生产的迫切需要，而且对推动宁夏灌区小麦的可持续发展具有重要意义。针对此类问题，对现有的早熟冬小麦新品系开展了节水配套栽培技术探索研究，从返青期滴灌和漫灌2种灌溉方式来探讨小麦物质形成、产量和品质表现等。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验点地貌类型为黄河冲积平原，地势平坦，以灌淤土为主，海拔1 100 m，温差大，热量丰富。灌区年均气温8～9 ℃，年均降水量200 mm左右，7—9月降水量占全年降水量的2/3，无霜期 157 d 左右。年均日照时间2 800～3 000 h，大于等于10 ℃的积温为3 200～3 400 ℃，有利于冬小麦生长。

1.2 供试材料

参试材料冬育5号新品系，该品系是宁夏农林科学院农作物研究所针对宁夏灌区冬麦区生态条件，科学选用烟农19号与S4055-6进行杂交选育而成。

1.3 试验方法

2019—2020年针对早熟冬小麦进行了返青期补灌试验。采用随机排列，灌水方式、补灌时期组合试验设置。灌水方式分为D（滴灌）、F（漫灌）;滴灌处理为D1（3月30日）、D2（4月6日）、D3（4月13日）、D4（4月20日）;漫灌处理为F1（3月30日）、F2（4月6日）、F3（4月13日）、F4（4月20日），CK（不补灌）。试验小区长12.5 m、宽4.0 m，小区面积50.0 m2，3次重复。CK按照传统漫灌，返青期到成熟期灌水3次，返青期后滴灌、漫灌与CK同期进行。

2019—2020年连续2年在宁夏农林科学院农作物研究所试验基地进行，灌溉便利（农业农村部作物基因资源与种质创制宁夏科学观测实验站田间滴灌设备）。播前晒种3～4 d，用筛子簸箕挑拣等措施剔除小粒、虫蛀粒、霉烂粒、破损粒等，用小麦数粒板按照播量进行数粒装袋。根据设计要求用三行播种机进行条播、石磙镇壓。播前施磷酸二铵150 kg/hm2 ，尿素150 kg/hm2，钾肥75 kg/hm2作种肥，返青后旱追肥施尿素150 kg/hm2，抽穗期结合灌水追施尿素150 kg/hm2。生育期间针对田间松土和防止杂草危害进行中耕锄草3～5次，防蚜虫、白粉病等病虫危害使用小型喷雾器人工喷洒叶面3～4次。

记载项目：播种期、出苗期、返青期、抽穗期、成熟期、生育天数;田间农艺性状调查（基本苗、分蘖茎、株高、单位穗数等）、病虫害、实验室考种（穗部性状及产量性状）。干物质测定：选取不同生育时期植株样品经烘箱烘干至恒质量后测定干物质量。每次每个处理选取10株，去掉根，按叶、茎、穗进行分样，并在105 ℃下杀青、80 ℃下烘干至恒质量，然后分别称质量。叶面积指数、叶长、叶宽测定：选取不同生育时期植株样品，采用便携式叶面积仪进行测定（每次每个处理选取10株，取下每株叶片分别进行测定;叶面积指数=叶总面积/单位土地面积）。品质测定采用近红外谷物品质分析仪和单籽粒谷物籽粒硬度测试仪测定。产量测定：人工收割、脱粒、称质量，测定含水率，按照籽粒含水量13%折算为产量。

1.4 数据分析

2019—2020年试验数据，采用Excel 和DPS数据处理软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同滴灌、漫灌处理对小麦生育时期的影响

由表1可以看出，返青期早灌水对早熟冬小麦抽穗期和成熟期均有影响，滴灌影响较大。各处理抽穗期均较CK推迟（D4处理与CK持平），晚抽穗1～2 d，表现为随着灌水时间的推迟抽穗期提前。D1和D4成熟期相同，晚于D2和D3;F1和F3成熟期相同，晚于F2而早于F4;成熟期均较CK早，且滴灌早于漫灌（滴灌、漫灌分别较CK早熟4～5 d、1～3 d）。结果表明，返青期冬小麦早灌水抽穗期推迟而成熟期提前，表明返青期早灌水有助于加快小麦灌浆速度，且滴灌灌浆速度较漫灌快。

2.2 不同滴灌、漫灌处理对小麦分蘖成穗率、株高及穗部性状的影响

由表2可以看出，返青期早灌水对早熟冬小麦分蘖成穗率、株高以及穗部性状均有影响，滴灌影响较大。滴灌、漫灌各处理分蘖成穗率均高于CK，且同期处理滴灌高于漫灌;表现为D2>D1>D3>D4、F2>F3>F4>F1，说明D3、F3之前灌水分蘖成穗率高，滴灌优于漫灌。各处理株高和穗长均明显高于CK，株高较CK高7～11 cm、穗长较CK长 0.6～1.7 cm;各处理的结实小穗均高于CK，滴灌增幅5.7%～15.7%，漫灌增幅2.1%～8.6%。表明返青期早灌水有利于提高分蘖成穗率、株高、穗长，有效促进了早熟冬小麦茎的生长和大穗的形成。

2.3 不同滴灌、漫灌处理下小麦产量构成因素及产量分析

由表3可以看出，返青期早灌头水对产量及其产量构成因素均有影响。滴灌、漫灌处理下产量变幅范围在10 462.5～11 783.3 kg/hm2，均较CK（9 517.2 kg/hm2）增产，增幅为9.93%～23.81%，均呈先升后降趋势。其中，滴灌条件下，D2表现最高，之后依次是D3、D4、D1、CK;漫灌条件下，F1产量表现最低（分析认为返青期较早进行大水漫灌，地温过低不利于生长）;滴灌与同期漫灌相比较，滴灌产量好于漫灌。产量方差分析表明，除F2较CK呈极显著差异外其他处理之间均呈显著差异，穗数D2、D3与CK呈极显著差异，F2与CK呈显著差异，穗粒数D1、F1与CK呈显著差异，千粒质量D1与CK呈显著差异，D2、D3、D4与CK呈极显著差异，漫灌处理均与CK呈极显著差异。表明返青期早灌头水显著提高了早熟冬小麦千粒质量和产量。

单位面积穗数、穗粒数、千粒质量三者的高效组合是冬小麦高产的基础。结果表明，单位面积穗数除F1低于CK外其他处理均高于CK（分析认为F1是由于基本苗低所造成）。滴灌、漫灌各处理穗粒数和千粒质量均较CK高，其中，穗粒数随灌水时间的推迟整体呈现降低趋势，千粒质量滴灌处理随灌水时间推迟总体呈现上升趋势，漫灌处理随灌水时间推迟总体呈现下降趋势。

2.4 不同滴灌、漫灌处理下小麦品质性状分析

2.4.1 小麦粗蛋白质含量和湿面筋含量分析由图1可知，粗蛋白质含量在所设置的范围内变幅为-0.12～1.11百分点。除F1处理粗蛋白质含量较CK低外，其他处理均较CK高，其中滴灌处理下D2漫灌处理下F2均表现最高;F1粗蛋白含量低，说明F1（3月30日漫灌）不利于粗蛋白质含量的增加，而同期D1处理滴灌有利于粗蛋白质含量的增加。湿面筋含量在所设置的范围内增幅为 -0.31～ 2.75百分点，除F1处理湿面筋含量较CK低外其他处理均较CK高，其中滴灌处理下D2、漫灌处理下F2均表现最高。滴灌处理间差异小，而漫灌处理间差异大，F1（3月30日漫灌）湿面筋含量最低。表明引黄灌区返青期早灌头水有利于冬小麦粗蛋白质、湿面筋含量的增加，滴灌处理好于漫灌处理，4月6日左右灌水表现较好。

2.4.2 小麦沉降值和拉伸面积分析由圖2可知，在所设置的范围内沉降值均较CK高，滴灌、漫灌分别较CK高3.91～4.46、1.83～4.13，差异幅度为0.55和2.30（说明滴灌好于漫灌），且4月6日灌水表现最好。在所设置的范围内拉伸面积均较CK高，D2>D1>D4>D3、F2>F1>F4>F3，（说明4月6日左右灌水冬小麦拉伸面积表现较好）。以上结论表明引黄灌区返青期早灌头水有利于早熟冬小麦沉降值和拉伸面积的增加，滴灌处理好于漫灌处理，4月6日左右灌水表现较好。

2.4.3 小麦出粉率和吸水率分析由图3可知，各处理对早熟冬小麦的出粉率均有影响，较CK增幅为-1.07～0.69百分点;其中D1、D2，F1、F2出粉率较CK低，D3、D4，F3、F4出粉率较CK高。说明4月13日至4月20日灌水出粉率较高。不同处理下吸水率均较CK高，最大高幅为1.38百分点;滴灌处理表现为D2>D1>D4>D3，相差0.36百分点，漫灌处理表现为F2>F4>F3>F1，相差1.34百分点。说明过早灌头水不利于早熟冬小麦出粉率的增加，有利于吸水率的提高;同时期的滴灌、漫灌出粉率差异较小，吸水率滴灌好于漫灌。

2.4.4 小麦稳定时间和形成时间分析由图4可以看出，不同滴灌、漫灌处理下稳定时间和形成时间均高于CK，其中稳定时间各处理较CK差异大，形成时间各处理较CK差异小。稳定时间变化范围内为4.46～5.58 min，较CK长1.92～3.04 min;处理间表现为D1>D4>D3>D2，F4>F3>F1>F2;除D2外同时期滴灌处理稳定时间较漫灌处理长。形成时间变化范围在2.86～3.35 min之间，较CK长0.29～0.78 min，除F1外同时期滴灌处理形成时间较漫灌处理短（说明早期漫灌不利于形成时间）。综上结论表明返青期早灌头水明显提高了早熟冬小麦稳定时间和形成时间，对稳定时间影响较大，对形成时间的影响较小。

2.5 不同滴灌、漫灌处理下小麦单株干物质的变化规律

2.5.1 小麦单株干物质动态变化规律由图5可以看出，不同处理下单株干物质动态变化呈“S”形增长趋势，返青期至拔节期缓慢增长，拔节期至灌浆期增长较快，灌浆期至成熟期增长减缓。拔节期后各处理单株干物质均高于CK，其中滴灌处理下，D2处理单株干物质从拔节期后一直表现较高，其次是D3处理，D1和D4处理在整个生育期内表现比较一致，最终单株干物质呈现D2>D3>D1>D4>CK;漫灌处理下，F2从返青期后一直表现较好，其次是F3，各处理在抽穗前表现较为一致，抽穗期至成熟期F1、F4积累减缓，灌浆期后与CK相近，最终单株干物质呈现F2>F3>F1>F4>CK。表明返青期后早灌头水有利于干物质积累，最佳的灌水时期干物质积累较快，过早或过迟灌水干物质积累较慢，滴灌表现好于漫灌。

2.5.2 小麦单株叶干物质动态变化规律由图6可以看出，单株叶干物质总体变化趋势呈现返青期至拔节期缓慢增长，拔节期至抽穗期快速增长，抽穗期至灌浆期缓慢下降，灌浆期至成熟期快速下降。滴灌处理下，抽穗、灌浆期明显高于CK，抽穗期呈现D2>D3>D4>D1>CK，灌浆期呈现D2>D3>D1>D4>CK，表明D4处理灌浆后叶片衰退较D1处理快。漫灌处理下，返青期至抽穗期叶干物质积累较快，其中F4处理拔节期低于CK，抽穗期相近，抽穗期至灌浆期高于CK，且下降速度变缓;F2返青期至抽穗期单株叶干物质表现最高，抽穗期后快速下降至成熟期，抽穗期呈现F2>F3>F1>F4>CK，灌浆期呈现F1>F4>F3>CK>F2，说明F2处理抽穗后叶衰退较快，而F4处理叶片衰退较慢，表明F2处理拔节期至抽穗期明显促进了单株叶干物质增加。

2.5.3 小麦单株茎干物质动态变化规律由图7可以看出，小麦单株茎干物质总体变化趋势呈现越冬后至返青期逐渐降低，返青期至拔节期缓慢增加，拔节期至抽穗期快速增长达最大值，抽穗期后缓慢下降。其中，滴灌各处理在抽穗期后明显高于CK，处理间差异较小，最终单株茎干物质变化为 D2>D3>D4>D1>CK，表明滴灌处理抽穗期明显促进了单株茎干物质增加;漫灌处理抽穗期F2处理表现较高，最终单株干物质表现为F2>F3>F1>F4>CK，表明过早或过晚漫灌单株茎干物质增加较慢，说明适宜的漫灌时期有利于单株茎干物质的增加。

2.6 滴灌、漫灌处理下小麦产量与其他性状的相关性分析

由表4可以看出，滴灌处理下产量与穗数呈极显著正相关，与株高呈显著正相关，与其他性状呈不显著正相关，表明滴灌处理下产量构成因素主要贡献是穗数，其次是千粒质量（相关系数绝对值高）。漫灌处理下产量与穗数、株高呈显著正相关，与其他性状呈不显著正相关，表明漫灌处理下产量构成因素主要贡献是穗数，其次是穗粒数。

3 结论与讨论

3.1 结论

宁夏引黄灌区早熟冬小麦返青期较适宜的灌头水时期为4月6日左右，灌水方式为滴灌。

（1）返青期早灌头水对生育期的影响表现为滴灌处理影响较大，漫灌处理影响较小;适时早灌明显提高了早熟冬小麦分蘖成穗率、株高、穗长。

（2）返青期早灌头水对单株总干物质、叶干物质、茎干物质积累的影响不同，但“S”趋势是一致的，适时灌水干物质积累较快，过早或过晚灌水干物质积累较慢。

（3）返青期早灌头水产量较CK呈显著或极显著差异，滴灌、漫灌处理均呈现先升后降趋势，滴灌比同期漫灌产量高;产量主要贡献是穗数，其次是千粒质量（滴灌）和穗粒数（漫灌）。适期早灌头水有利于早熟冬小麦粗蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、拉伸面积的增加和吸水率提高。

3.2 讨论

研究发现，返青期早灌头水各处理抽穗期均较CK推迟，晚抽穗1～2 d，表现为随着灌水时间的推迟抽穗期提前，分析认为过早进行大水漫灌由于地温低不利于前期生长。抽穗后滴灌、漫灌分别较CK早熟4～5 d、1～3 d，随抽穗期推迟而成熟期提前，表明早灌头水有助于加快小麦灌浆速度，且滴灌灌浆速度较漫灌快，说明滴灌能够合理控制水分，而漫灌水分过于饱和进而影响灌浆速度。研究发现早灌水明显提高了早熟冬小麦分蘖成穗率、株高、穗长。马文礼等研究认为，早灌头水提高了春小麦分蘖成穗率，对株高无影响[14]。

滴灌、漫灌对单株总干物质、叶干物质、茎干物质积累的影响不同，但“S”趋势是一致的。返青后适期早灌头水有利于干物质增加（促进干物质积累[12]），过早或过迟灌水不利于干物质增加。最终单株干物质、叶干物质、茎干物质D2、F2处理整体较高，D1、D4、F1、F4处理整体表现较低，表明适时灌水干物质积累较快，过早或过晚灌水干物质积累较慢。

研究认为，返青期早灌水对产量及其产量构成因素均有影响，产量表现为各处理均呈现先升后降趋势，滴灌比同期漫灌产量高。各处理穗粒数和千粒质量均较CK高，滴灌处理千粒质量随灌水时间推迟呈现上升趋势，漫灌处理随灌水时间推迟整体呈现下降趋势。产量各处理与CK呈显著或极显著差异，千粒质量与CK均呈显著或极显著差异，说明返青期早灌头水显著提高了早熟冬小麦千粒质量和产量。通过相关性分析发现产量的第1贡献是穗数，第2贡献是千粒质量（滴灌）、穗粒数（漫灌）。

返青期早灌头水对早熟冬小麦品质性状影响不同，分析认为，适期早灌头水有利于早熟冬小麦粗蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、拉伸面积的增加和吸水率提高，不利于早熟冬小麦出粉率的增加（同期滴灌、漫灌出粉率差异较小），明显提高了早熟冬小麦稳定时间和形成时间，对稳定时间影响较大，对形成时间的影响较小。

参考文献：

[1]谢小清，章建新，段丽娜，等. 滴灌量对冬小麦根系时空分布及水分利用效率的影响[J]. 麦类作物学报，2015，35（7）：971-979.

[2]聂紫瑾，陈源泉，张建省，等. 黑龙港流域不同滴灌制度下的冬小麦产量和水分利用效率[J]. 作物学报，2013，39（9）：1687-1692.

[3]位国峰，刘义国，姜雯，等. 不同滴灌制度对冬小麦光合特性及水分利用效率的影响[J]. 华北农学报，2013，28（5）：149-156.

[4]段丽娜，章建新，薛丽华，等. 施氮量对新疆滴灌冬小麦根系生长及产量的影响[J]. 麦类作物学报，2016，36（6）：773-778.

[5]张彦群，王建东，龚时宏，等. 滴灌条件下冬小麦施氮增产的光合生理响应[J]. 农业工程学报，2015，31（6）：170-177.

[6]刘刚. 石河子市滴灌小麦高产栽培管理技术研究[J]. 石河子科技，2019（2）：8-9，7.

[7]程子梦，王荣荣，罗雪梅，等. 新疆滴灌小麦高产技术与效益分析[J]. 新疆农垦科技，2019，42（3）：3-6.

[8]彭婷，蒋桂英，段瑞萍，等. 滴灌春小麦群体质量与产量的关系[J]. 麦类作物学报，2014，34（5）：655-661.

[9]王冀川，徐雅丽，高山，等. 滴灌条件下根区水分对春小麦根系分布特征及产量的影響[J]. 干旱地区农业研究，2011，29（2）：21-26.

[10]侯恩珍. 新疆小麦滴灌技术研究[J]. 农业开发与装备，2020（10）：165-166.