播前水分对谷类产量的影响

冬小麦是黄淮海平原最重要的谷类作物。黄淮海平原的降水受季风的影响，地区上分布不均匀，季节间和年际间变化剧烈，全年降水的60％～80％集中在6—9月。在冬小麦播种前，土壤中存贮了一定量的水分，了解这部分土壤水分对冬小麦生长发育和籽粒产量的影响，对于应对近2年连续出现的冬春干旱以及提高有限水资源的利用效率都具有重要的意义。

1　材料与方法

1．1　试验设计

试验于2009年10月—2011年6月在河南省新乡市中国农业科学院农田灌溉研究所的作物需水量试验场进行，多年平均降雨量为610mm，平均气温13．5 ℃，平均蒸发量为2　000mm。试验场土壤为粉砂壤土，0～200cm 土层平均土壤体积质量1．35g／cm3，田间持水率为24％（质量含水率），土壤有机质质量分数97％。试验设置9个处理，重复3次，设计方案见表1。供试冬小麦品种为“豫麦49－198”。播种日期分别为2009年10月10日和2010年10月24日，收获日期分别为2010年6月3日和2011年6月3日。种植行距为20cm，播种量为225kg／hm2。播种前整地时施复合肥525kg／hm2、尿素75kg／hm2作底肥。试验小区长10m，宽2．7m，畦埂宽40cm、高20cm。试验区周围设有保护行。灌水方式为地面灌溉，各处理其他田间管理措施均保持一致。

1．2　观测项目与方法

采用取土烘干法测定土壤含水率，测定深度为200cm，每20cm 一层，每7天进行一次。作物播前、收获后、灌水前后及降雨之后都进行测定。作物实际耗水量通过前后2次测定的土体含水率的差值，并考虑灌水、降水、渗漏等过程造成的水量变化，用水量平衡法确定［1－3］。定期观测冬小麦群体密度、株高和叶面积。叶面积测定采用量测法。每次测定均在小区内随机取20株样本，直尺量测叶片的长度和最大宽度，计算单株叶面积：叶面积＝长度×最大宽度×0．85。收获前每处理随机取样30穗测定有效穗数、穗粒数、千粒质量。同时每处理取3个2m2的样本，测定籽粒产量。气温、降雨量、辐射、风速等气象因子由试验场内的自动气象站测定。2009—2010年与2010—2011年冬小麦生育期内0℃以上积温分别为2　103℃和2　155．03℃，降雨量分别为104．20、91．80mm，冬小麦播种前1个月内的降雨量分别为50．00、103．60mm。

2　结果与分析

2．1　株高及叶面积指数

表2给出了冬小麦生育期内不同处理的株高。在冬小麦的生长前期各处理株高的差异很小；起身拔节后株高差异开始显现。株高最低的处理为 T1，其次为 T6和 T9处理，其余处理的株高差异不大。2010—2011年的试验结果与2009—2010年的相一致，故未给出2010—2011年的试验数据。　表3给出了冬小麦生长期间叶面积指数的变化过程。从表3可以看出，冬小麦返青前各处理的叶面积指数上升较慢，返青后叶面积指数的增加变快，直到抽穗时达到高峰，随后开始缓慢下降，5月下旬随着下部叶片的衰老死亡，叶面积指数下降速度加快；在冬小麦生长的前期和后期，不同水分处理的叶面积指数差异不大，但在生长中期各处理间的差异就大一些，特别是 T1、T6和 T9处理的叶面积指数与其他处理间的差异更大，说明土壤水分状况对叶面积的增长具有显著的影响。

2．2　产量及耗水量

表4给出了不同处理冬小麦的产量构成因素、籽粒产量、耗水量及水分利用效率。从表4可以看出，T1处理的有效穗数最少，与其他处理间的差异达到极显著水平。T2处理的有效穗数高于 T3处理，2009—2010年处理间的差异达到显著水平，2010—2011年达到极显著水平。结果表明，在播前不灌水的情况下，在越冬期灌水更有利于形成较高的有效穗数。T4和 T7处理的有效穗数显著高于 T5、T6、T8和 T9处理，且达到极显著水平；但 T4和 T7处理间的差异很小，未达到显著水平。T5和 T8处理的有效穗数高于 T6和 T9处理，差异达到极显著水平。表明在蓄墒灌溉条件下，返青期灌水有利于形成较高的有效穗数。

T4处理的穗粒数最高，T1处理的穗粒数最低，差异达到极显著水平。T2和 T3处理的穗粒数高于 T1处理，差异达到极显著水平；T2处理的穗粒数高于 T3处理，差异未达到显著水平。表明在播前不灌水的情况下，在越冬期灌水有利于形成较高的穗粒数。T4处理的穗粒数高于 T7处理，差异未达到显著水平；T4和 T7处理的穗粒数高于 T5、T6、T8和 T9处理。表明在蓄墒灌溉条件下，返青期灌水有利于形成较高的穗粒数。T6和 T9处理穗粒数低于 T5和 T8处理，表明在蓄墒灌溉条件下，灌浆期灌水不利于小麦产量的形成。

T2处理的千粒质量略高于T3处理，未达到显著水平。T2和T3处理的千粒质量显著高于T1处理，未达到极显著水平。结果表明，在播前不灌水的情况下，在越冬期与返青期灌水对千粒质量的影响不大。T4处理的千粒质量略高于 T7处理，未达到显著水平。T4和 T7处理的千粒质量高于 T5、T6、T8和 T9处理。2009—2010年的 T4处理的千粒质量显著高于 T5、T6、T8和 T9处理，但只与 T6和 T9处理的差异达到极显著水平；2010—2011年的 T4处理的千粒质量与 T5和 T8处理的差异达到显著水平，与 T6和 T9处理的差异达到极显著水平。2009—2010年的 T7处理的千粒质量与 T5处理的没有显著差异，但显著高于 T6、T8和 T9处理，且达到极显著水平；2009—2010年的 T7处理的千粒质量与 T5和 T8处理间没有显著差异，但显著高于 T6和 T9处理，且达到极显著水平。表明在蓄墒灌溉条件下，返青期灌水有利于形成较高的千粒质量，而灌浆期灌水不利于小麦产量的形成。

T4处理冬小麦的产量最高，T7处理的冬小麦产量略低于 T4处理，但均显著高于其他处理，且差异达到极显著水平（2009—2010年的 T5处理除外）。结果表明，虽然播前灌水量不同，但返青期灌水都能使这2个处理获得较高的产量，播前灌水量大的处理（T4）的产量较高。T4和 T7处理、T5和 T8处理以及 T6和T9处理间的冬小麦产量的差异未达到显著水平，表明在灌水时间与灌水量相同的条件下，播前灌水量对冬小麦产量的影响很小。T5和 T8处理的冬小麦产量显著高于 T6和 T9处理（2009—2010年，T8与 T6处理的产量未达到显著水平），表明在蓄墒灌溉条件下，拔节期灌水比灌浆期灌水更有利于产量形成。T2处理与T3处理间的差异未达到显著水平，但均高于 T1处理，且达到极显著水平。结果表明，在常规播种条件下，生育期内灌2水即可满足冬小麦对水分的需求；越冬水＋拔节水（灌水定额675m3／hm2）与返青水＋灌浆水（灌水定额675m3／hm2）均为较适宜的灌水方案。

在常规播种条件下，T2处理的冬小麦产量、耗水量与水分利用效率与 T3处理间的差异很小，表明在越冬期或返青期灌第一水对冬小麦产量和水分利用效率的影响很小；同时表明，在近2年连续出现冬春连旱条件下，播前土壤贮存的水分可以满足冬小麦返青以前对水分的需求。T4和 T7处理冬小麦的耗水量和水分利用效率均高于 T2和 T3处理。在返青之前，冬小麦对地面的覆盖度较低，蓄墒灌溉处理的棵间土壤蒸发较大，这是蓄墒灌溉处理冬小麦耗水量较大的主要原因。播前储水灌溉后，增加了深层土壤储水量，冬小麦根系下扎，增加了深层水的利用，提高了水分利用效率［4］。T5和 T8处理冬小麦的水分利用效率与 T2和T3处理的相近，但 T6和 T9处理的水分利用效率低于 T2和 T3处理，表明在蓄墒灌溉条件下，适宜的灌水时间对获取较高的水分利用效率是至关重要的。

3　结　论

1）在播前不灌水条件下，在越冬期或返青期灌水都可以获得较高的籽粒产量和水分利用效率，表明播前土壤贮存的水分可以满足冬小麦返青以前对水分的需求。在常规播种条件下，冬小麦适宜的灌溉方案为；越冬水＋拔节水（灌水定额675m3／hm2）或返青水＋灌浆水（灌水定额675m3／hm2）。2）播前储水灌溉增加了深层土壤储水量，减少了灌水次数，适宜的灌水时间对于获得较高的籽粒产量和水分利用效率是至关重要的。在播前储水灌溉条件下，越冬期可以不进行灌溉，返青期灌水是适宜的灌水时间；在拔节期或灌浆期灌水都会降低冬小麦的产量和水分利用效率。