韓 波， 張 明， 丁永輝， 秦越華， 王 鋒， 強(qiáng)承魁， 李文紅， 尹兆坤

(1.徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇徐州 221006； 2.江蘇省豐縣梁寨鎮(zhèn)農(nóng)技推廣中心，江蘇豐縣 221006)

保水劑是一種高吸水和高保水的高分子有機(jī)聚合物，含有大量的強(qiáng)吸水基團(tuán)，施入土壤后可以大量吸收土壤甚至空氣中的水分，吸水后在植物種子或根系周?chē)黾涌衫猛寥浪?，緩解水分脅迫對(duì)作物的不良影響，減少或推遲植物萎蔫，節(jié)約灌溉用水量[1]。合理使用保水劑是調(diào)節(jié)土壤水、熱、氣狀況，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力的有效手段，具有特殊的抗旱、保水、節(jié)水等作用[2]。本試驗(yàn)研究了不同用量保水劑對(duì)田間土壤含水量和徐麥33分蘗數(shù)、根冠比、單株葉面積、產(chǎn)量構(gòu)成因素和產(chǎn)量的影響，以期探索保水劑的合理施用范圍，為提高徐州地區(qū)小麥產(chǎn)量和保水劑的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2015年10月至2016年6月進(jìn)行，試驗(yàn)地點(diǎn)為徐州市豐縣梁寨鎮(zhèn)紅暗樓村，試驗(yàn)地土壤均為潮土，有機(jī)質(zhì)含量為9.8 g/kg，全氮含量為0.86 g/kg，水解氮含量為 49.17 mg/kg，速效磷含量為21.5 mg/kg，速效鉀含量為 71.2 mg/kg，前茬作物為夏玉米。該地區(qū)全年降水量 896.7 mm。播種前的土壤含水量為22.1%。

1.2 試驗(yàn)材料

多功能保水劑由任丘市華北化工有限公司生產(chǎn)，主要成分為聚丙烯酰胺、有機(jī)物質(zhì)和稀土，呈白色顆粒狀。

小麥品種為徐麥33，屬半冬性中晚熟品種，平均株高 76 cm 左右，莖稈粗壯，彈性較好，株型松緊適中，旗葉寬大上沖，葉黃綠色，穗下節(jié)間較短，穗層整齊，穗多穗勻，飽滿(mǎn)度較好，容重802 g/L，蛋白質(zhì)含量15.04%[3]。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)對(duì)保水劑的前期研究結(jié)果，從栽培成本、作物產(chǎn)量和水分利用率等方面出發(fā)，設(shè)置4個(gè)不同施用量保水劑處理，分別為0 kg/hm2(對(duì)照CK)、37.5 kg/hm2(T1)、75 kg/hm2(T2)、112.5 kg/hm2(T3)。試驗(yàn)采用單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，設(shè)3次重復(fù)。每個(gè)小區(qū)寬5 m，長(zhǎng)15 m。采用條播方式播種，行距20 cm，播種量為180 kg/hm2，保水劑的施用方法為前茬作物收獲后均勻撒施于地表，后旋耕入土，耕深20 cm。

1.4 栽培措施

2015年10月15日播種，肥料運(yùn)籌為：450 kg/hm2尿素、525 kg/hm2磷酸二銨、120 kg/hm2氯化鉀作底肥；150 kg/hm2尿素、120 kg/hm2氯化鉀作壯蘗肥和拔節(jié)肥；在孕穗期和齊穗后分別噴施磷酸二氫鉀3.75 kg/hm2。雨后播種。2016年6月8日收獲。

1.5 氣象條件

小麥全生育期日平均氣溫9.2 ℃，平均日照時(shí)數(shù) 1 710.3 h，降水量見(jiàn)圖1。除2015年10月和11月、2016年5月這3個(gè)月降水量高于近10年平均值外，其余各月份均低于平均值，尤其以2015年12月至2016年3月比同期少55%以上。由于此時(shí)間內(nèi)降水量較少，小麥生長(zhǎng)會(huì)遭受干旱脅迫。

1.6 測(cè)定項(xiàng)目與方法

土壤含水量：采集0～30 cm深土層土壤，采用503DR型中子水分儀(美國(guó)產(chǎn))測(cè)定。

葉面積：從分蘗期開(kāi)始，每小區(qū)取代表性植株5株，剪下小麥所有葉片，用經(jīng)驗(yàn)公式(葉面積=葉長(zhǎng)×葉寬×經(jīng)驗(yàn)系數(shù)0.75)計(jì)算葉面積。

根冠比：根干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量。將小麥地上生物量用剪刀剪斷裝袋，然后采用鉆口直徑9 cm、鉆深20 cm的根鉆，分別在麥行和麥間各取一鉆，取樣深度為0～60 cm，用水沖洗干凈后放入烘箱在105 ℃下殺青0.5 h，75 ℃恒溫烘干至恒質(zhì)量，計(jì)算根冠比。

產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素：成熟后調(diào)查小區(qū)單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量，分析產(chǎn)量構(gòu)成因子；每小區(qū)取2 m2小麥實(shí)收，脫粒晾干稱(chēng)重，計(jì)算實(shí)際產(chǎn)量。

1.7 數(shù)據(jù)整理和分析

試驗(yàn)采用單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)錄入和計(jì)算采用Microsoft Office Excel 2010進(jìn)行，統(tǒng)計(jì)分析采用DPS7.05進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 保水劑對(duì)麥田土壤含水量變化的影響

由圖2可知，由于雨后播種，小麥苗期各處理的土壤含水量基本相同。從小麥分蘗期開(kāi)始，隨著降水量比往年同期減少，施用保水劑各處理之間的土壤水分變化差異顯著，保水劑用量越多，土壤含水量越高，且均高于對(duì)照，表明保水劑對(duì)土壤水分的保水效果明顯。小麥拔節(jié)后，施用保水劑處理的土壤含水量與對(duì)照差異不明顯，這可能與小麥拔節(jié)后生長(zhǎng)速度加快，蒸騰耗水量大幅度增加，土壤水分迅速下降有關(guān)。在灌漿成熟期，雖然小麥生長(zhǎng)量大，需水較多，但隨著5月份本地有效降水的增加，各處理土壤含水量均有一定的提高。從整個(gè)生育期看，小麥田間土壤含水量從分蘗期開(kāi)始到灌漿成熟期隨降水量變化一致，都是先減后增，表明保水劑還應(yīng)該與播種時(shí)的土壤墑情、關(guān)鍵時(shí)期補(bǔ)充灌溉配合施用，才能滿(mǎn)足小麥更高產(chǎn)量對(duì)水分的需求。

2.2 保水劑對(duì)小麥植株生長(zhǎng)發(fā)育特性的影響

2.2.1 分蘗數(shù) 由圖3可知，從出苗到拔節(jié)期小麥分蘗數(shù)顯著增加，并在拔節(jié)期達(dá)到峰值，孕穗期群體分蘗數(shù)降低，以后基本保持穩(wěn)定。各處理間相比，在分蘗期差異不大，但從越冬期開(kāi)始，使用保水劑的處理的分蘗數(shù)顯著高于對(duì)照，且隨保水劑用量的增加而增加，以T3處理最多，越冬期、拔節(jié)期T3處理與T1、T2處理差異顯著，孕穗期T3、T2處理與T1、CK處理差異顯著。這表明，盡管2015年12月至2016年3月降水量較少，但保水劑固定了土壤中的水分，減少了水分漏失，為小麥持續(xù)生長(zhǎng)提供了水分，有效地促進(jìn)了小麥分蘗的發(fā)生，為有效穗數(shù)的形成奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.2.2 根冠比 根冠比是指植物地下部分與地上部分鮮質(zhì)量或干質(zhì)量的比值，反映了植物地下部分與地上部分的相關(guān)性。根冠比必須保持在適宜的范圍內(nèi)，生育前期根冠比過(guò)小和生育后期根冠比過(guò)大均不利于小麥生長(zhǎng)[4]。由圖4可知，根冠比隨著生育進(jìn)程均逐漸增大，拔節(jié)期達(dá)到峰值，而后下降。各處理間相比，分蘗期、越冬期根冠比T1>CK>T2、T3，表明少量保水劑可以提高小麥生長(zhǎng)前期的根冠比，并產(chǎn)生一定的脅迫作用刺激根系生長(zhǎng)，擴(kuò)大根系的吸收面積。從拔節(jié)期開(kāi)始，小麥地上部分的生長(zhǎng)逐漸旺盛，CK均顯著高于各保水劑處理，且隨著保水劑用量的增加，根冠比呈明顯下降趨勢(shì)，表明施用保水劑可以降低小麥生育后期的根冠比，改善小麥地上部分的生長(zhǎng)。

2.2.3 單株葉面積 植物綠葉面積關(guān)系到作物截取光能的多少和光合面積的大小，從而影響光合物質(zhì)生產(chǎn)。單株葉面積是群體光合作用的基礎(chǔ)， 在一定程度上可以反映光合面積的大小[5]。由圖5可知，小麥生育前期單株葉面積增長(zhǎng)緩慢，拔節(jié)期、孕穗期葉面積快速增長(zhǎng)，到孕穗期達(dá)到峰值，灌漿期逐漸下降。 各處理間相比， 分蘗期T1、T2、CK單株葉面積顯著高于T3處理；從越冬期開(kāi)始到灌漿期，對(duì)照處理的單株葉面積低于保水劑處理，這與其所受的水分脅迫有關(guān)，而保水劑施用后顯著提高了小麥的葉面積；從拔節(jié)期到灌漿期，T2處理單株葉面積均大于其他處理，且顯著高于對(duì)照，但是保水劑用量過(guò)大后，單株葉面積有所降低，表明75 kg/hm2保水劑用量更能有效提高小麥單株葉面積。

2.3 保水劑對(duì)小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素和產(chǎn)量的影響

施用保水劑的處理對(duì)小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響不同，各處理之間產(chǎn)量構(gòu)成因素有一定區(qū)別。在小麥生長(zhǎng)前期，株高伸長(zhǎng)，功能葉片抽出，地上部快速生長(zhǎng)，小麥植株體為生殖生長(zhǎng)進(jìn)行準(zhǔn)備，在拔節(jié)期結(jié)束后，小麥開(kāi)始抽出麥穗，充足的水分供應(yīng)能促進(jìn)小麥在抽穗期更好地生長(zhǎng)，提高小麥成穗率，從而保證后期產(chǎn)量的形成[6]。由表1可知，各保水劑處理單位面積總穗數(shù)表現(xiàn)為T(mén)3>T2>T1>CK，T3、T2處理顯著高于T1和CK處理，其中T3處理的總穗數(shù)達(dá)678.21萬(wàn)/hm2，這與T3處理小麥分蘗能力強(qiáng)、分蘗數(shù)最大有關(guān)，表明隨著保水劑用量的增加，可以有效地提高小麥單位面積總穗數(shù)。對(duì)比穗粒數(shù)，各保水劑處理均高于對(duì)照，以T2處理最高，并顯著高于對(duì)照。各處理小麥千粒質(zhì)量的大小順序?yàn)門(mén)1>T2>CK>T3，T1、T2、CK處理顯著高于T3處理，表明保水劑用量過(guò)大會(huì)抑制小麥籽粒干物質(zhì)的積累。各保水劑處理的小麥產(chǎn)量均高于對(duì)照，順序依次為T(mén)2>T1>T3>CK，各處理間差異顯著， 最高的T2處理實(shí)收產(chǎn)量為9 186.27 kg/hm2， 較CK、T1、T3處理分別高25.23%、9.21%和18.34%。

表1 保水劑用量和產(chǎn)量構(gòu)成的影響

3 結(jié)論與討論

徐州地區(qū)小麥生長(zhǎng)季降水量偏少、水資源利用率低、土壤水分流失等問(wèn)題日益突出，嚴(yán)重影響了該地區(qū)小麥的高產(chǎn)、高效生產(chǎn)。保水劑的使用在一定程度上可緩解這一難題，但據(jù)筆者調(diào)查，徐州地區(qū)廣大農(nóng)戶(hù)甚至很多農(nóng)技干部對(duì)保水劑的了解相對(duì)較少。因此，如何合理施用和推廣保水劑，更有效提高小麥的抗旱能力，保障干旱條件下小麥持續(xù)高產(chǎn)，已成為亟需解決的問(wèn)題。本試驗(yàn)結(jié)果表明，與CK相比，保水劑處理能有效提高田間土壤含水量，增加徐麥33的分蘗數(shù)、單株葉面積、穗數(shù)、穗粒數(shù)和產(chǎn)量。在各處理中，以保水劑用量 112.5 kg/hm2的處理(T3)對(duì)土壤含水量、分蘗數(shù)、總穗數(shù)效果最為顯著；保水劑用量75 kg/hm2的處理(T2)對(duì)單株葉面積、穗粒數(shù)、產(chǎn)量效果最為顯著；保水劑用量37.5 kg/hm2的處理(T1)對(duì)小麥生育前期的根冠比和千粒質(zhì)量的提高作用明顯。保水劑用量過(guò)大千粒質(zhì)量下降，這與楊永輝等的研究結(jié)果有所不同[7]，這可能因?yàn)樾←溒贩N和地區(qū)間氣候條件差異所致。綜合徐麥33生育和產(chǎn)量指標(biāo)，施用保水劑能明顯提高麥田土壤水分含量，促進(jìn)小麥的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)，有效增加小麥的分蘗數(shù)、單株葉面積、總穗數(shù)、穗粒數(shù)和產(chǎn)量，尤其以保水劑用量75 kg/hm2處理(T2)效果最佳。

需要說(shuō)明的是，保水劑不是造水劑，使用效果受保水劑特性、氣候條件、土壤質(zhì)地和土壤水分條件等多種因素的影響[8-9]，必須對(duì)這些因素進(jìn)行更為細(xì)致、系統(tǒng)的研究，才能獲得適合地區(qū)特點(diǎn)的使用方法，保障使用效果。

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