楊 旸，王金龍，劉雙祿，王海偉

(河套學(xué)院農(nóng)學(xué)系，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000)

內(nèi)蒙古河套灌區(qū)是亞洲最大的“一首制”自流引水灌區(qū)，多年平均過境水流量為315億m3，年平均日照時(shí)數(shù)為3 110～3 300 h之間，是我國重要的商品糧生產(chǎn)基地，2000年被國家確定為全國優(yōu)質(zhì)小麥生產(chǎn)基地[1]。春小麥?zhǔn)窃搮^(qū)域主要的糧食作物，近年來，小麥播種面積為20×104hm2左右，年平均單產(chǎn)已達(dá)5 250 kg/hm2。水分和氮素是影響小麥產(chǎn)量的重要因素。而水分和氮肥對(duì)作物的增產(chǎn)作用是水氮各自因素效應(yīng)及二者互作效應(yīng)共同作用的結(jié)果[2-4]。因此合理的使用水氮對(duì)增加小麥產(chǎn)量具有重要的作用。但由于灌區(qū)長期形成大水漫灌的習(xí)慣，加上大量使用氮肥，導(dǎo)致大量的氮肥損失，引起環(huán)境污染等問題[5-8]。本試驗(yàn)以河套灌區(qū)春小麥為研究對(duì)象，探究不同水氮耦合模式對(duì)春小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響，以期為該地區(qū)春小麥高產(chǎn)高效、減氮節(jié)水水氮配比提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2019年在內(nèi)蒙古巴彥淖爾市氣象局試驗(yàn)基地進(jìn)行，地處東經(jīng)107°6′～107°44′，北緯40°34′～41°17′，海拔1 045～1 209 m，屬于中溫帶半干旱大陸性氣候，年均氣溫6.8 ℃，年平均降水量138.8 mm，無霜期平均130 d。試驗(yàn)地土壤為淤灌土，0～20 cm耕作層土壤有機(jī)質(zhì)含量10.50 g/kg，全氮含量0.68 g/kg，堿解氮含量45.02 mg/kg，有效磷含量14.03 mg/kg，速效鉀含量122.72 mg/kg，pH值7.9。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用二因素裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主處理為灌水量(W)，共設(shè)3個(gè)水平，分別為少水(W 1，1 500 m3/hm2)、中水(W 2，2 250 m3/hm2)、高水(W 3，3 375 m3/hm2)；副處理為氮肥因素，共設(shè)3個(gè)水平，分別為少氮(N 1，90 kg/hm2)、中氮(N 2，180 kg/hm2)、高氮(N 3，270 kg/hm2)，共9個(gè)處理，3次重復(fù)。小區(qū)面積為30 m2(5 m×6 m)，不同灌水量小區(qū)間用1 m深膜隔開。通過定時(shí)測量土壤墑情進(jìn)行灌水補(bǔ)墑，用水表控制所需灌水量。氮肥為尿素(含N 46%)，磷肥為重過磷酸鈣(含P2O544%)，鉀肥為硫酸鉀(含K2O 52%)，基肥按P2O5180 kg/hm2、K2O 60 kg/hm2以及50%的氮肥于耕前施入，剩余50%的氮肥按5∶4∶1的比例分別于分蘗期、抽穗期、灌漿期施入土壤。供試春小麥品種為永良4號(hào)，播種密度為400 000株/667 m2。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

分別于小麥分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期、成熟期每個(gè)小區(qū)選取10株植株，測定株高、葉面積，并采集植物樣地上部分帶回實(shí)驗(yàn)室，分器官稱鮮重，然后105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒重，測定干物質(zhì)重量。

收獲時(shí)，各小區(qū)選取35株代表性植株進(jìn)行室內(nèi)考種，測定1 m2面積的籽粒產(chǎn)量記為實(shí)際產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水氮處理對(duì)小麥株高的影響

由圖1可以看出，整個(gè)生育期，小麥株高呈逐漸增長趨勢，從分蘗期到灌漿期增長速度較快，灌漿期到成熟期小麥的株高變化較小。相同氮肥用量下的小麥株高表現(xiàn)為W 3>W 2>W 1，說明灌水量的增加可以加快小麥的生長速度。W 1、W 2灌溉水平下，從分蘗期到拔節(jié)期不同施氮量間的株高差異不明顯，從拔節(jié)期到成熟期則表現(xiàn)為N 3高于N 2、N 1處理。W 3灌溉水平下，從分蘗期到灌漿期，不同施氮量之間小麥的株高變化差異不明顯，而從灌漿期到成熟期這一階段則表現(xiàn)為N 3>N 2>N 1。

2.2 不同水氮處理對(duì)小麥葉面積指數(shù)的影響

小麥葉面積指數(shù)從分蘗期到成熟期表現(xiàn)為先升高后降低的變化趨勢，于抽穗期達(dá)到高峰。由圖2可以看出，W 1灌溉水平下，N 1、N 2、N 3之間的葉面積指數(shù)差異不明顯，這可能是因?yàn)橥寥篮康拖拗屏诵←溔~面積的生長。W 2灌溉水平下，分蘗期到拔節(jié)期不同施氮量間的差異不明顯，而從抽穗期到成熟期N 2葉面積指數(shù)明顯高于N 3、N 1，最高值為抽穗期的W 2 N 2，達(dá)到8.448，分別較W 2 N 1、W 2 N 3抽穗期提高了16.7%、19.9%，N 3和N 1之間的變化趨勢較一致。W 3灌溉水平下，小麥的葉面積指數(shù)隨著氮肥用量的增加而明顯增加，表現(xiàn)為N 3>N 2>N 1。同時(shí)，在相同施氮量下，W 3灌溉量下的葉面積指數(shù)明顯低于W 2灌溉量。

2.3 不同水氮處理對(duì)小麥干物質(zhì)的影響

由圖3可以看出，小麥干物質(zhì)從分蘗期到拔節(jié)期積累相對(duì)較慢，拔節(jié)期到成熟期干物質(zhì)積累加快，成熟期達(dá)到最大值。W 1灌溉水平下，分蘗期到拔節(jié)期不同施氮量間小麥干物質(zhì)積累的趨勢較一致，從抽穗期到成熟期表現(xiàn)為N 3略高于N 1、N 2，差異較小，以W 1 N 3成熟期的干物質(zhì)量較高，達(dá)到23 456.4 kg/hm2。W 2灌溉水平下，小麥分蘗期到成熟期干物質(zhì)積累均表現(xiàn)為N 2>N 3>N 1，以W 2 N 2成熟期干物質(zhì)積累最高，為27 540.8 kg/hm2。W 3灌溉水平下，分蘗期到抽穗期干物質(zhì)積累在N 1、N 2、N 3之間的差異不明顯，而從抽穗期到成熟期則逐漸表現(xiàn)為N 3>N 2>N 1，以W 3 N 3成熟期的干物質(zhì)量最高，達(dá)到26 000.6 kg/hm2。

2.4 不同水氮處理對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表1可以看出，各處理之間的穗長均無明顯差異，說明不同的水氮耦合對(duì)小麥穗長的影響較小。穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重及產(chǎn)量的最高值均出現(xiàn)于W 2 N 2處理。W 1灌溉水平下，不同施氮量間的穗數(shù)、千粒重之間無顯著差異，N 2穗粒數(shù)較高，顯著高于N 1、N 3，N 2和N 3間的產(chǎn)量無明顯差異，但均顯著高于N 1。W 2灌溉水平下，N 2和N 3間的穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重?zé)o顯著差異，但均顯著高于N 1，分別較N 1提高36.3%、23.7%、17.1%、11.4%、38.1%、35.4%，產(chǎn)量以N 2最高，分別較N 1、N 3分別提高25.7%、15.1%。W 3灌溉水平下，穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重及產(chǎn)量均隨著施氮量的增加而增加，N 3的穗數(shù)、穗粒數(shù)顯著高于N 1、N 2，N 1、N 2、N 3間千粒重?zé)o明顯差異，N 2、N 3間的產(chǎn)量無顯著差異，但均明顯高于N 1。

表1 不同水氮處理對(duì)春小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

3 討 論

本研究中小麥的株高隨著灌溉量和施氮量的增加而升高，特別是生育中后期這種升高現(xiàn)象更加明顯，這是因?yàn)榇罅克?、氮肥的投入使作物生育期營養(yǎng)生長過旺,出現(xiàn)延長作物營養(yǎng)生長期,可能會(huì)導(dǎo)致貪青晚熟,作物不能正常成熟,營養(yǎng)物質(zhì)不能及時(shí)轉(zhuǎn)移到生殖器官中出現(xiàn)減產(chǎn)現(xiàn)象[9,10]。本研究發(fā)現(xiàn)，W 1灌溉水平下，不同施氮量間的葉面積指數(shù)、干物質(zhì)差異較小，這可能是因?yàn)橥寥篮枯^低從而制約了氮肥肥效。W 2灌溉水平下，增加施氮量可以提高小麥葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量，但施氮量過高時(shí)反而降低，葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量均以W 2 N 2處理最高，這可能是因?yàn)檫^量的氮肥會(huì)造成后期麥田中下部冠層郁閉、通風(fēng)透光差，中下部葉片衰老迅速，有效葉面積減少的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致干物質(zhì)量降低，這與其他學(xué)者研究結(jié)果一致[11]。W 3灌溉水平下，葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量均隨施氮量的增加而增加，表現(xiàn)為N 3>N 2>N 1,這說明較高的灌溉量會(huì)導(dǎo)致氮素淋洗損失，降低了肥料利用率，而相同施氮量下，W 3下的葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累量均低于W 2也證實(shí)了這一點(diǎn)。孫旭生等[12]認(rèn)為，施氮量在0～300 kg/hm2范圍內(nèi)，籽粒產(chǎn)量隨施氮量的增加而增加，施氮量在300～375 kg/hm2范圍內(nèi)，籽粒產(chǎn)量隨施氮量增加而降低。李廷亮等[13]報(bào)道，施氮量180 kg/hm2可顯著提高冬小麥產(chǎn)量，當(dāng)施氮量超過180 kg/hm2時(shí)，主要促進(jìn)了莖葉的生長，對(duì)籽粒形成無顯著貢獻(xiàn)。本研究同樣發(fā)現(xiàn)，穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重及產(chǎn)量均隨灌溉量、施氮量增加先提高而后降低，穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重及產(chǎn)量最高值均出現(xiàn)于W 2 N 2處理。

4 結(jié) 論

水和氮素對(duì)小麥生長發(fā)育的影響表現(xiàn)出相互制約和促進(jìn)作用。在適宜的水氮條件下，小麥的葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累量以及產(chǎn)量均表現(xiàn)為隨灌水施氮量的增加而增加，但超過一定灌水施氮量(W 2 N 2)時(shí)明顯下降。因此，W 2 N 2是適宜的水氮耦合模式，既節(jié)約水肥用量，又增加小麥葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累量，最終獲得較高的產(chǎn)量。