不同施肥水平下晉麥47小麥產量及水分利用效率研究

鄭愛泉，司發余，張 睿，張寶林，范學科

(1．楊凌職業技術學院 生物工程分院，陜西 楊凌 712100；2.陜西省長武縣農業技術推廣中心，陜西 長武 713600；3.西北農林科技大學 農學院，陜西 楊凌 712100；4.貴州農業職業學院，貴州 貴陽 551400)

小麥是世界上種植面積最大的糧食作物,也是我國人民的主要口糧來源[1～2]。我國農業用水占全國總用水量70%以上，由于灌溉用水過程中的浪費現象，導致利用率僅為發達國家的一半左右，利用達不到40%。Karasov[3]認為，要使農業高質量發展，首先得從提高水分利用率開始突破。大量研究[4～8]表明，通過施肥技術可以提高水分利用率，在農作物方面還具有增加產量的效果，在小麥增產效應中，基礎地力的貢獻占37.9%，肥料的貢獻占62.1%；在肥料對產量的貢獻份額中，化肥占75.8%。長期生產實踐證明，增施肥料是旱地小麥獲得更高產量的關鍵技術措施，但是，施用肥料的增產效果往往與土壤的水分狀況有著密切關系。提高旱地小麥土壤中水分利用效率，是提高小麥綠色生產能力的主要途徑。鐘兆站[9]等研究認為，通過施肥技術可顯著提高小麥對土壤中的貯水量，特別是對深層土壤貯水量的利用。劉一[10]研究認為NP化肥配合施用耗水系數降低49.7%，水分利用率提高158.4%。晉麥47從1998年在陜西審定推廣至今，一直是渭北旱薄地的主栽品種之一，其綜合性狀在不斷提純復壯的過程中，較原來品種有了較大的改善和提高。因此，有必要對其在不同施肥水平下產量和品質進行研究，豐富完善晉麥47的節水高效栽培技術。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在陜西省長武縣十里鋪村農技中心試驗基地進行。試驗地海拔1 200 m，年均降雨量為578.5 mm，年均氣溫9.1℃，無霜期171 d。試驗選用渭北旱原的主栽品種晉麥47，播種量330 kg·hm-2。試驗地耕層基礎土壤養分:有機質13.2 g·kg-1，速效氮41.8 mg·kg-1,速效磷18.8 mg·kg-1,速效鉀234.6 mg·kg-1，pH為7.6。

1.2 試驗設計及技術管理措施

試驗設A(氮0 kg·hm-2, P2O50 kg·hm-2, K2O 0 kg·hm-2)、B(氮75 kg·hm-2, P2O575 kg·hm-2, K2O 75 kg·hm-2)、C(氮225 kg·hm-2, P2O5180 kg·hm-2, K2O 150 kg·hm-2)、D=1.2 C(氮270 kg·hm-2, P2O5216 kg·hm-2, K2O 180 kg·hm-2)、E=1.4C(氮315 kg·hm-2, P2O5252 kg·hm-2, K2O 210 kg·hm-2)和F=1.6C(氮360 kg·hm-2, P2O5288 kg·hm-2,K2O 240·hm-2)6個不同施肥量，重復2次，小區隨機排列，每小區20 m2，播種16行，收中間8行，實收面積10 m2。田間主要管理措施：2017年8月25日深翻旋耕耱平，9月15日用3%克百威45 kg·hm-2拌75 kg·hm-2細土，撒施于土壤表面，并進行旋耕耱平來防治地下金針蟲和蠐螬危害，9月20日用小型精量播種機播種。2018年6月20日收獲。其它管理技術措施與大田相同。

1.3 測定指標和方法

出苗后每個小區定2 m三行長作為固定樣點，分別在越冬期、拔節期、開花期和成熟期調查樣段內總莖數，成熟前各小區調查3 m2成穗數和20穗穗粒數，收獲6行測定實產。采用烘干法于播種前和收獲后測定0～200 cm土層(每20 cm一層)土樣的含水量?？偤乃堪崔r田水分平衡方程計算[11～12]。

土壤貯水量：W=ρ×h×p×10，其中ρ(g·cm-3)為土壤容重，計算過程中為0～200 cm土壤的平均土壤容重；p(%)為土壤含水量百分比，在計算過程中，取200 cm土壤的平均值；h(cm)為土壤深度，試驗中測量深度為200 cm。水分利用效率(kg·hm-2·mm-1)=作物籽粒產量/作物生育期耗水量，即作物水分利用率(WUE，kg·hm-2·mm-1)=GY/ET，ET為耗水量，GY為小麥單產。

測定蛋白質含量、濕面筋含量、容重、籽粒硬度、吸水率、穩定時間、最大拉伸面積和最大拉伸阻力這幾項指標。

1.4 數據處理方法

利用Excel 和LNT數據處理軟件2種方法進行分析。

2 結果與分析

2.1 施肥對小麥產量的效應

晉麥47在6個不同施肥處理下的產量見表1。從表中可以看出C的產量最高，達到5 622.8 kg·hm-2，較對照增產27.4%，與處理D增產23.7%和處理E增產24.8%差異不顯著；處理F的產量顯著低于處理C到E，但較對照極顯著增產，增產16.7%；與處理B產量差異不顯著。這一方面表明，施肥可顯著提高晉麥47的產量，另一方面也表明，在處理C的基礎上，增加肥料20%～60%沒有顯著增產效果，即處理C的施肥量為晉麥47的最高施肥量。

表1 不同施肥水平對晉麥47產量的效應

隨著施肥量的不斷增加，晉麥47的產量先增加，到C處理時達到最大，隨后產量隨著施肥量的增加呈下降趨勢。增施肥料并未帶來產量的增加。這表明施肥可以顯著提高晉麥47的產量，但不宜過量施肥。

2.2 不同施肥量對產量結構的效應

不同施肥水平下，晉麥47的產量結構見表1。就成穗數而言，不同處理之間差異顯著。施肥可以顯著提高成穗數，成穗數增加10.2%～29.8%，但隨著施肥量的增加，成穗數呈先增加后降低的趨勢，C處理成穗數最高，較對照增加29.8%，較B處理增加17.8%，C到F成穗數降低，但處理之間差異并不顯著。這表明施肥可以提高成穗數。就穗粒數而言，其變化規律與成穗數基本一致，施肥可增加穗粒數2.7%～6.5%。這表明施肥可顯著提高穗粒數。就千粒重而言，隨著施肥量的增加，千粒重降低1.1%～8.3%。不施肥A的千粒重最大，施肥越多，籽粒反而越小。

2.3 不同施肥量對主要品質的效應

不同施肥對晉麥47的主要品質指標的效應見表2。從表中數據看，施肥對晉麥47主要品質指標有一定影響，籽粒容重、硬度和沉降值、穩定時間隨著施肥量的增加而增加，蛋白質含量先增加后降低。施肥對穩定時間影響最為顯著。不同指標變化規律不同。容重增加0.6%～2.2%，籽粒硬度增加0.9%～3.0%，沉降值增加0.0%～3.2%，但處理之間差異均不顯著。不同處理之間蛋白質含量和穩定時間差異顯著，分別增加0.0%～10.0%和3.7%～22.3%。

表2 不同施肥水平對晉麥47品質的效應

2.4 不同施肥量對水分利用效率的影響

在小麥播種前和小麥收獲后測定0～200 cm土壤的含水量結果見表3。試驗地土壤容重為1.35 g·cm-3。在小麥整個生育期(2017.9.20～2018.6.25)內，總降雨360mm。利用土壤貯水量、生育期耗水量及水分利用效率公式計算各個處理的水分利用效率見表3。

從表3可以看出，不同處理的土壤水分利用效率在8.97～10.54 kg·mm-1·hm-2，較對照提高19.2%～39.6%。不同處理之間差異不顯著，但均顯著高于對照。施肥可顯著提高土壤水分利用效率，在一定施肥量基礎上，持續提高施肥水平，其水分利用效率呈降低趨勢。

表3 不同施肥水平下晉麥47的水分利用效率

3 結果與討論

3.1 施肥與小麥產量的關系

試驗結果表明，在一定施肥量范圍類，隨著施肥量增加，小麥產量增加，超過一定范圍產量就會下降。C處理時產量達到最大值，隨后的處理肥量繼續增加，產量卻在降低。這一結果與王月福等[13～15]在灌區研究結果基本一致，施氮量240 kg·hm-2產量最高，達到300 kg·hm-2時產量下降。旱作條件下，施肥量增加超過一定量，水分成為產量的主要限制因素，可能會導致小麥植株生長特性發生變化，直接影響個體和群體的生長發育及產量。

3.2 不同施肥量與小麥水分利用效率的關系

試驗結果表明，不同處理的小麥水分利用效率隨著施肥量的增加而增加，小麥水分利用效率先增加，后減小。這與劉益望[16～18]等研究結果保持一致。但是，提高施肥量后，不同處理之間水分利用效率差異不顯著。因此，從節水角度看，旱地施肥水平不宜過高。

另外,不同施肥量對晉麥47的穩定時間和蛋白質含量有顯著影響，但對其它品質指標沒有顯著影響。這與張睿[14～15]等對灌區研究不盡一致。這可能是品種基因型差異和生態區域不同所致。