吴海旭，闫博文，薛丽华，等．不同滴水量对冬播春小麦生长发育及水分利用效率的影响［Ｊ］．江苏农业科学，２０２３，５１（１）：７１－７７．
ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０２３．０１．０１０
不同滴水量对冬播春小麦生长发育
及水分利用效率的影响
吴海旭１，闫博文１，薛丽华２，章建新１
（１．新疆农业大学农学院，新疆乌鲁木齐８３００５２；２．新疆农业科学院粮食作物研究所，新疆乌鲁木齐８３００９１）
摘要：为确定北疆冬播春小麦适宜滴水量，田间设置Ｗ１（２６２５ｍ３／ｈｍ２）、Ｗ２（３１５０ｍ３／ｈｍ２）、Ｗ３（３６７５ｍ３／ｈｍ２
）、Ｗ４（４２００ｍ３／ｈｍ２）４个滴水处理，研究不同滴水量对冬播春小麦生长发育、产量及水分利用效率等的影响。结果表
明，０～６０ｃｍ土层的土壤含水量随滴水量增加而上升；持续增加滴水量，导致叶面积指数、总光合势和干物质积累量增加到一定值后降低，同时降低了灌溉水的利用效率；适宜的滴水量能提高小麦花前营养器官同化物向籽粒转运量，
Ｗ２、Ｗ３处理花前营养器官储存同化物向籽粒转运量较高，分别为１９４０．３２、１８２８．９５ｋｇ／ｈｍ２；增大滴水量会增加花后营养器官同化物对粒质量的贡献率，以Ｗ３、Ｗ４处理的产量较高，分别为７０７５．８３、６８２７．５０ｋｇ／ｈｍ２
，水分利用效率分别为１．３１、１．２０ｋｇ／ｍ３
。适宜的滴水量会增加叶面积指数、光合势和干物质积累量，增加花前营养器官储存同化物向籽粒转运量是增加产量的原因。北疆冬播春小麦适宜滴水量为３１５０～３６７５ｍ３／ｈｍ２。
关键词：滴水量；春麦冬播；水分利用效率；产量；干物质积累
中图分类号：Ｓ５１２．１＋２０．７ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２－１３０２（２０２３）０１－００７１－０６
收稿日期：２０２２－０３－０８
基金项目：国家自然科学基金（编号：３２０６０４３３）；新疆农业科学院科技创新重点培育专项（编号：ｋｊｋｃｐｙ－００３）。
作者简介：吴海旭（１９９４—），男，四川宜宾人，硕士，研究方向为小麦高产栽培研究。Ｅ－ｍａｉｌ：９７４９２２４３３＠ｑｑ．ｃｏｍ。
通信作者：章建新，博士，教授，主要从事作物高产栽培研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｊｘｉｎ４０１＠１２６．ｃｏｍ；薛丽华，博士，研究员，主要从事小麦节水高产生理研究，
Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｕｅｌｉｈｕａ５２１＠１２６．ｃｏｍ。 新疆维吾尔自治区位于我国西北部，气候干
旱，全年降水量少且蒸发量大［１］，农业生产不依靠
降水，完全依赖灌溉，灌溉水资源十分短缺。提高农业用水效率、减少灌溉用水的使用是新疆农业生
产的重大目标［２］
。在新疆地区小麦是最主要的粮
食作物，常年种植小麦导致灌溉用水供不应求，因此高效节水才能满足该地区的供水需求。前人对
小麦节水高产理论和技术做了大量研究［３－４］
，虽然已经大幅度提高了小麦产量和水分利用效率［５－６］，
但是小麦产量和水分利用效率的提高仍有较大潜力。春麦冬播是将春小麦品种临冬前播种，以发芽（或种子萌动）状态在积雪覆盖土壤中越冬，俗称
“包蛋麦”［７］
，用于棉花、玉米、复播大豆和油葵晚收
地倒茬小麦
［８］
。与冬小麦相比，春麦冬播在次年早
春利用冬季积雪融水早出苗，可节约出苗水和越冬
水；比春小麦节约出苗水和最后１水，
早成熟７～９ｄ左右［９］，降低后期出现干热风危害的风险［１０］
，有利
于高产稳产。在北疆地区冬播春小麦是小麦节水高产的新方式，有着巨大的节水增产潜力，目前仅
对适宜品种［１１］、播期播量［１２］以及生育规律［９］
等方
面存在少量研究。滴灌小麦灌水研究都是冬小麦
和春小麦的研究结果［
１３－１９］
。北疆冬播春小麦高产耗水规律和节水灌溉定额不清楚，制约了春麦冬播技术的节水增产潜力的发挥。本试验在田间系统地研究了不同滴水量下春麦冬播土壤含水量、干物质积累与分配、产量及水分利用效率的变化规律，为春麦冬播节水高产栽培提供理论依据。１ 材料与方法１．１ 试验地概况
试验于２０２０—２０２１年在新疆乌鲁木齐市头屯河区三坪农场（４３°５６′Ｎ，８７°２０′Ｅ）进行，试验地为壤土，前茬作物是玉米，０～２０ｃｍ土层理化性质：有机质含量１０．９１ｇ／ｋｇ，
碱解氮含量５９ｍｇ／ｋｇ，速效磷含量１８．２ｍｇ／ｋｇ，速效钾含量２１９．３ｍｇ／ｋｇ，ｐＨ值８．２６。１．２ 试验设计
试验品种为新春４８号，翻地一并施入磷酸氢二
铵３００ｋｇ／ｈｍ２
，于２０２０年１０月２８日播种前耙地整
地，进行人工播种，播种量为７５０万粒／ｈｍ２
，行距２０ｃｍ，播种深度３～４ｃｍ。冬前不浇水。各小区设
置３次重复，长６ｍ，宽４ｍ，面积２４ｍ２。各处理采
用水肥一体化，在拔节期和孕穗期施入尿素，累积
尿素３７５ｋｇ／ｈｍ２，生育期降水量见表１，总滴水量和
时间见表２。滴灌带间距为６０ｃｍ，１管４行铺设。各小区间避免渗水设置１．５ｍ宽的隔离带，试验地措施与田间管理相同。１．３ 测定指标与方法
１．３．１ 土壤含水量的测定 用烘干法测定，每层取２０ｃｍ，分为５层，用铝盒装土样。播种前取土，之后
表１ 生育期内降水量
月份降水量
（ｍｍ）１１１４．８１２２．５１６．１２１５．８３２２．２４７．８５１６．３６１９．２合计
１０４．７
表２ 滴水日期及其相应滴水量
ｍ３／ｈｍ２
处理不同日期（月－日）滴水量
０４－２１０５－０１０５－１００５－２１０６－０２０６－１２０６－２３总滴水量Ｗ１３７５３７５３７５３７５３７５３７５３７５２６２５Ｗ２４５０４５０４５０４５０４５０４５０４５０３１５０Ｗ３５２５５２５５２５５２５５２５５２５５２５３６７５Ｗ４
６００
６００
６００
６００
６００
６００
６００
４２００
每次滴水前后１２ｈ内取土，每隔１０ｄ左右取土１次，重复２次，计算各处理各层土壤含水量。１．３．２ 叶面积指数（ＬＡＩ）及光合势（ＬＡＤ）、干物质积累量的测定 每１
０ｄ左右测定１次，取３０茎，将植株洗净除去根系后，按叶、茎、鞘、穗分别装袋，放入烘箱中，１０５℃杀青后８０℃烘干至恒质量，称量各部分器官干物质量，重复３次。采用比重法测定各处理
小麦植株叶面积，并计算叶面积指数及光合势。叶面积指数＝单位面积内总茎数×单茎叶面积／土地面积；
光合势（ｍ２·ｄ／ｈｍ２
）＝０．５×（Ｌ１＋Ｌ２）×（ｔ１＋ｔ２
）×１０４
。式中：Ｌ１、Ｌ２为相邻２次检测叶面积指数；ｔ１、ｔ２为相邻２次取样时间（
ｄ）。１．３．３ 花前花后干物质转运与分配的测定 开花期各处理标记２００茎长势相同的主茎，在开花当天和成熟期各处理分别取挂牌标记的主茎２０茎，洗净，除去根系后装袋，放入恒温烘箱中，温度先调至１０５℃杀青３０ｍｉｎ，再降至８０℃下烘至恒质量，烘干称总质量和籽粒质量，重复５次。
花前营养器官同化物向籽粒转运量＝开花期
干质量－成熟期营养器官干质量，ｋｇ／ｈｍ２
；
花前营养器官同化物转运率＝花前营养器官同化物向籽粒转运量／开花期干质量×１００％；
花前营养器官同化物对籽粒贡献率＝开花前同化物转运量／成熟期籽粒干质量×１００％；
花后营养器官同化物对籽粒贡献率＝１００％－花前营养器官同化物对籽粒贡献率。
１．３．４ 成熟期籽粒产量和水分利用效率测定 成
熟后在各处理去边行，取１
２ｍ２
（３ｍ×４ｍ）面积实收测产；选取１ｍ长单行考种，３次重复，并记录穗粒数、穗数和千粒质量。
生育期总耗水量（
ｍ３／ｈｍ２）＝生育期土壤贮水消耗量＋生育期总降水量＋生育期总滴水量；
全生育期土壤贮水量（
ｍ３／ｈｍ２
）
＝播种前土层贮水量－收获时土层贮水量；
灌溉水利用效率（ｋｇ／ｈｍ２
）＝成熟收获的小麦
籽粒产量／
全生育期内总滴水量；水分利用效率（
ｋｇ／ｈｍ２
）＝成熟收获的小麦籽粒产量／
全生育期内总耗水量。１．３．５ 数据分析 采用Ｅｘｃｅｌ２０１９和ＳＰＳＳ２５．０软件进行数据分析与作图。２ 结果与分析
２．１ 不同滴水量对冬播春小麦０～１００ｃｍ土层土壤含水量的影响
由图１可知，各处理在０～１００ｃｍ土层的土壤含水量差异明显。０～６０ｃｍ土层土壤含水量在小
麦滴水前后出现高—低变化，因滴水量的增加而上升，表现为Ｗ４＞Ｗ３＞Ｗ２＞Ｗ１，每次灌水后的增幅表现为０～２
０ｃｍ土层＞２０～４０ｃｍ土层＞４０～６０ｃｍ土层；各滴灌处理６０～８０、８０～１００ｃｍ土层含水量均随着生育期逐渐降低，多数表现为Ｗ４＞
Ｗ３＞Ｗ２＞Ｗ１。这说明滴水量的增加直接影响０～６０ｃｍ土层，该土层的土壤含水量直接上升；６０～１００ｃｍ土层受滴水量的影响不大，主要减少该土层
的贮水消耗量。
２．２ 不同滴水量对冬播春小麦叶面积指数及光合势的影响
由图２－ａ可知，各滴水处理的ＬＡＩ随着生育时期推进呈先升高后降低趋势。Ｌ
ＡＩ峰值出现在５月２４日（孕穗—抽穗期），其中Ｗ３处理ＬＡＩ最大，为４．２４，较Ｗ４、Ｗ２、Ｗ１处理分别提高了１５．１９％、２１．６６％、４９．８１％。随着滴水量的增加和生育时期的推进，
５月１５日孕穗前不同滴水处理的叶面积指数随滴水量的增加而增大，表现为Ｗ４＞Ｗ３＞Ｗ２＞Ｗ１，但孕穗后Ｗ３处理最大，多数为Ｗ３＞Ｗ４＞Ｗ２＞
Ｗ１。这说明增大滴水量有助于拔节—孕穗前ＬＡＩ的增长，但对孕穗—成熟的ＬＡＩ存在抑制作用，并不能随滴水量增大而一直增加。
由图２
－ｂ可知，随着生育期的推进，光合势呈先增大再减少的趋势，在抽穗—开花阶段（５月２４日至６月５日）达到峰值。增加滴水量，Ｗ３处理的总光合
势明显高于其他处理，为１
９０．０４万ｍ２·ｄ／ｈｍ２
，较Ｗ４、Ｗ２、Ｗ１处理分别提高了８．５５％，２９ ２６％，５７ ０２％。这说明增加滴水量能提高小麦各阶段光合势，从而增加总光合势，但滴水量到达一定程度
后，增加滴水量反而会降低光合势。
２．３ 不同滴水量对冬播春小麦干物质积累量与分配、转运的影响
从表３可以看出，不同滴水处理间７月６日（成熟期）总干物质积累量存在显著差异（Ｐ＜０．０５）。干物质积累量在５月２日（拔节期）前后增长较快，在５月１
５日（孕穗期）前后开始快速增加，在６月１５日（花后１５ｄ）开始缓慢增加，７月６日以Ｗ３处理的总干物质积累量最高，比Ｗ４、Ｗ２、Ｗ１处理分别
增加６
０９％、１２．４０％、２４．７４％。７月６日Ｗ１处理的茎干物质积累量与Ｗ３和Ｗ４处理差异显著，与Ｗ２处理差异不显著；不同处理的穗部位干物质积累量于６月１
５日出现显著差异，在７月６日（成熟期）Ｗ１处理显著低于Ｗ３和Ｗ４处理，但与Ｗ２处理无显著差异；不同时期各处理间鞘部位干物质积累量均差异不显著。这表明滴水量的变化和生育时期的推进，主要影响茎、叶、穗３个部位的干物质积累。从表４可以看出，不同滴水量下花前同化物转
表３ 不同滴水量下冬播春小麦干物质积累量动态变化
器官处理不同时期各处理干物质积累量（ｋｇ／ｈｍ２
）
５月２日５月１５日５月２４日６月５日６月１５日６月２５日７月６日占总质量
比例（％）
总质量
Ｗ１３９４．２７ａ１９７２．５３ａ３１４０．０８ｂ６３７１．５４ｂ９４３２．３３ｂ１１３８１．３４ｂ１１８１７．６０ｃＷ２５３１．６８ａ２１１５．６２ａ３７３８．１５ａｂ７２５９．３３ａｂ１００７６．３０ａｂ１２４８０．７１ａｂ１３１１５．１２ｂｃＷ３６１５．７７ａ２１４９．４１ａ４２７３．６２ａ７４７９．７５ａ１１３２１．２３ａ１４１６６．４６ａ１４７４１．１３ａＷ４
５９８．９５ａ２５９８．６１ａ３９９２．７６ａｂ７３５８．７２ａｂ１１３３１．０２ａ１３１８８．７０ａｂ１３８９４．５８ａｂ茎
Ｗ１１８４．５０ａ９９１．１３ｂ１０８５．９７ｂ１９１４．３８ｂ２９１５．５２ａ２３２１．０９ｂ２２６６．８９ｂ
１９．１８
Ｗ２２１１．９０ａ１０７７．６１ａｂ１２４０．８５ａｂ２２３１．３２ａｂ３０７４．９４ａ２７０８．９１ａｂ２４７１．５０ａｂ１８．８４Ｗ３２５５．６５ａ１１１３．８２ａｂ１４０４．１５ａｂ２３５２．７０ａ３１８３．０６ａ２９３３．７５ａ２６２１．６８ａ１７．７８Ｗ４
２３５．９９ａ
１３６８．２２ａ
１６５０．８３ａ２５１２．２６ａ３０５３．６６ａ３１５３．３１ａ２６８３．１８ａ１９．３１鞘
Ｗ１６９８．７７ａ１１１３．５０ａ１２６４．３３ａ１０６５．４５ａ１０４９．５９ａ８．８８Ｗ２７６０．０７ａ１１７７．１８ａ１２６２．２９ａ１０６８．３９ａ１０７８．４９ａ８．２２Ｗ３８７７．７９ａ１２２３．６５ａ１３１９．０３ａ１１８９．５３ａ１２２１．２１ａ８．２８Ｗ４
６９４．００ａ１０９０．２８ａ１３９６．７１ａ１３２０．５３ａ１０８０．１７ａ７．７７叶
Ｗ１２０９．７６ａ９８１．４０ａ１２２２．０３ｃ１３６２．６３ｃ１２４９．３７ｂ１１０８
．６５ｂ１０９１．６４ｂ９．２４Ｗ２３１９．７８ａ１０３８．０１ａ１５１２．４４ｂ１５５３．４０ｂ１３５９．９８ｂ１１７８．６４ａｂ１１８３．８７ａｂ９．０３Ｗ３３６０．１２ａ１０３５．６ａ１８０２．０６ａ１７６３．１１ａ１６２２．０１ａ１３８４．７５ａ１３７０．１１ａ９．２９Ｗ４
３６２．９６ａ
１２３０．３８ａ
１４５３．４０ｂｃ１５８６．７７ａｂ１４２５．１４ｂ１３６２．１７ａ１２２４．４９ａｂ８．８１穗
Ｗ１１３３．４７ａ１９８１．０４ａ４００３．１１ｂ６８８６．１４ｂ７４０９．４７ｂ
６２．７０
Ｗ２２２４．７６ａ２２９７．４２ａ４３７９．０８ａｂ７５２４．７７ａｂ８３８１．２６ａｂ６３．９１Ｗ３１８９．６２ａ２１４０．２９ａ５１９７．１２ａｂ８６５８．４３ａ９５２８．１２ａ６４．６４Ｗ４
１９４．５３ａ
２１６９．４１ａ
５４５５．５１ａ
７３５２．６９ａｂ
８９０６．７５ａ
６４．１０
注：同一部位同列数据后标有不同小写字母表示处理间差异显著（Ｐ＜０．０５）。下表同。
运量、转运率、对籽粒贡献率存在显著差异。各处理花前同化物转运量随着滴水量增加呈现先增加后减少的变化趋势，
Ｗ２处理花前同化物转运量最高，为１９４０．３２ｋｇ／ｈｍ２
，比Ｗ１、Ｗ３、Ｗ４处理分别增
加２
２．６５％、６．０９％、３５．１８％，显著高于Ｗ１、Ｗ４处理，与Ｗ３处理差异不显著。这说明适宜的滴水量对小麦花前同化物的转运有促进作用，有利于增加干物质积累量及花后同化物对粒质量的贡献率，有利于籽粒生长和产量增加。
表４ 不同滴水量下冬播春小麦花前同化物转运
处理花前同化物
转运量
（ｋｇ／ｈｍ２
）转运率
（％）贡献率
（％）花后同化物
贡献率（％）Ｗ１１５８２．０３ｂ２５．７１ａｂ３９．８９ａ６０．１１ｂＷ２１９４０．３２ａ２６．６９ａ３４．１２ａ６５．８８ｂＷ３１８２８．９５ａ２２．９４ｂ２７．６３ｂ７２．３７ａＷ４
１４３５．４１ｂ
１９．５１ｃ
２３．４７ｂ
７６．５３ａ
２．４ 不同滴水量对冬播春小麦产量的影响
从表５可以看出，不同滴水量处理的穗数、千粒质量、产量存在显著差异，但穗粒数差异不显著。增加滴水量会引起各处理穗数、穗粒数出现先增再降的变化，其中Ｗ３处理的穗数显著高于Ｗ１处理，表现为Ｗ３＞Ｗ４＞Ｗ２＞Ｗ１；各处理的千粒质量与滴水量呈正相关，随滴水量的增加而增加。Ｗ４、Ｗ２、Ｗ３处理的千粒质量显著高于Ｗ１处理。Ｗ３、Ｗ４处
理的产量较高，与Ｗ１、
Ｗ２处理差异显著，其中Ｗ３处理产量为７０７５．８３ｋｇ／ｈｍ２
，较Ｗ１、Ｗ２、Ｗ４处理
分别提高２６．６５％、９．３７％、３ ６４％。这说明增大滴水量主要对穗数和千粒质量有显著影响，对穗粒数影响并不显著。适宜的滴水量能促进产量的增加，滴水过量产量不会持续增长，反而会引起穗数和穗粒数下降，导致产量降低。
表５ 不同滴水量下冬播春小麦产量及产量构成处理穗数
（万穗／ｈｍ２）穗粒数
（粒／穗）千粒质量
（ｇ）产量
（ｋｇ／ｈｍ２
）Ｗ１
３５６．６７ｂ３４．７６ａ４５．２２ｂ５５８６．９４ｃＷ２３９６．６７ａｂ３５．５０ａ４６．１４ａ６４６９．７２ｂＷ３４２５．００ａ３６．１２ａ４６．４７ａ７０７５．８３ａＷ４
４１０．００ａｂ
３５．８６ａ
４６．５５ａ
６８２７．５０ａ
２．５ 不同滴水量对冬播春小麦水分利用效率的影响
从表６可以看出，随着滴水量的增加，土壤耗水量减少，总耗水量增加，水分利用效率先增后降，灌溉水利用效率持续下降。Ｗ２、
Ｗ３处理的水分利用效率较高，其中Ｗ３处理的水分利用效率最高，为
１．３１ｋｇ／ｍ３
，分别比Ｗ１、Ｗ２和Ｗ４处理高１０．０８％、
３．１５％和９．１７％。Ｗ１、Ｗ２处理的灌溉水利用效率较高，其中Ｗ１处理的灌溉水利用效率最高，为
２．１３ｋｇ／ｍ３。适宜的滴水量下小麦的水分利用效率
和灌溉水利用效率均较高，过量滴水则两者均下降。
表６ 不同滴水量对冬播春小麦耗水构成及水分利用效率的影响
处理总滴水量
（ｍ３／ｈｍ２）土壤耗水量
（ｍ３／ｈｍ２）降水量
（ｍ３／ｈｍ２）总耗水量
（ｍ３／ｈｍ２）水分利用效率
（ｋｇ／ｍ３
）
灌溉水利用效率
（ｋｇ／ｍ３
）
Ｗ１２６２５９９１．１１ａ１０４７４６６３．１１ｄ１．１９ｂ２．１３ａＷ２３１５０８９３．９１ａ１０４７５０９０．９１ｃ１．２７ａｂ２．０５ａＷ３３６７５６６３．１１ｂ１０４７５３８５．１１ｂ１．３１ａ１．９３ｂＷ４
４２００
４３２．３７ｃ
１０４７
５６７９．３７ａ
１．２０ｂ
１．６３ｃ
３ 讨论与结论
增加滴水量能使土壤水分保持在较高的状态，
有利于小麦植株生长［２０］
。在本试验条件下，全生育期共７次滴水，每次滴水量在３７５～６００ｍ３／ｈｍ２之
间，会提高各处理间０～６０ｃｍ土层土壤水分，其中０～２０ｃｍ土层土壤水分增幅最大，６０～８０ｃｍ土层提升幅度不明显，消耗了该土层的土壤贮水量，这
与孙乾坤等的研究结果［２１］
基本一致。小麦营养生长阶段水分亏缺，会影响植株的正常生长［２２］，充足
的水分供应是高产的基础［２３］
。本试验发现，增大滴
水量后冬播春小麦叶面积指数、光合势、干物质积累分配以及产量并没有随着滴水量的增大而持续增加，当滴水量达到一定程度时，各项生长指标随着滴水量的增加开始下降，这说明在合理的灌水条件下能有效增加叶面积指数、光合势以及干物质积累量，最终提高产量，灌水过少会影响小麦植株正常生长发育，而过量灌水使小麦植株生长过程受到抑制，从而使各项生长指标降低，最终导致产量减少。这与有关春、冬小麦耗水规律的相关研究结
