胶东半湿润区滴灌制度对冬小麦农田土壤水分、作物生长及水分利用的影响_王志军
中国农学通报 2021,37(27):6-15
Chinese Agricultural Science Bulletin
胶东半湿润区滴灌制度对冬小麦农田土壤水分、作物生长及水分利用的影响
王志军,王碧胜,孙筱璐,徐梦杰,杨晓慧,侯靳锦,房全孝
(青岛农业大学 耕作与生态实验室,山东青岛 266109)
摘 要:针对胶东地区冬小麦生育期内降雨和灌溉水资源明显不足问题,通过研究滴灌条件下灌溉制度对土壤水分、冬小麦生长及水分利用的影响,探究该地区冬小麦最优灌溉模式。试验实施从2016 到
2019 年,共3 季冬小麦,灌溉方式为滴灌,共设置4 种处理:T1:不灌水;T2:拔节期灌水40 mm;T3:开花期灌水40 mm;T4:拔节期和开花期分别灌水40 mm。结果表明:(1)拔节期灌溉(T2 和T4)在0~30、30~ 60、60~90 cm 土壤体积含水量分别为16.0%、25.5%、25.1%,比不灌水处理(T1)分别提高25.9%、5.5%、
4.7%,贮水量为 204.9 mm,比不灌水处理(T1)提高 6.5%,叶面积指数为 2.9,比不灌水处理(T1)提高
26.3%,生物量为6124.8 kg/hm2,比不灌水处理(T1)提高29.0%。(2)开花期灌溉(T3 和T4)在0~30、30~
60、60~90 cm 土壤体积含水量分别为 12.8%、22.7%、22.8%,与不灌水处理(T1)相比分别提高 36.6%、
11.2%、6.7%,贮水量为188.7 mm,比不灌水处理(T1)提高12.8%,叶面积指数为2.2,比不灌水处理(T1)提高24.3%,生物量为10781.0 kg/hm2,比不灌水处理(T1)提高24.2%;(3)与不灌水处理(T1)相比,3 年的试验结果表明拔节期灌溉(T2)可提高产量16.5%,耗水量增加13.0%,水分利用效率增加2.7%,开花期灌溉 (T3)产量增加26.4%,耗水量增加13.3%,水分利用效率增加11.0%,两次灌溉(T4)产量增加22.7%,耗水量增加23.9%,但是水分利用效率降低2.0%。不同灌水处理(T2、T3 和T4)3 年结果相比较,T3 比T2 的叶面积指数增加5.8%,生物量增加5.7%,产量增加9.0%,耗水量之间无显著差异,水分利用效率增加 8.7%,灌溉水利用效率增加138.5%。与T4 处理相比,T3 处理的生物量和产量接近,耗水量降低8.7%,但是水分利用效率增加13.4%,灌溉水利用效率平均增加160.4%。综合考虑不同灌溉制度对冬小麦生长发育、产量及水分利用的影响,滴灌条件下在开花期灌水(T3 处理)可作为胶东半岛砂姜黑土区冬小麦最优灌溉制度。
关键词:滴灌;灌溉制度;冬小麦;水份利用效率;土壤水分
中图分类号:S512.1 文献标志码:A 论文编号:casb2021-0360
Effects of Different Drip Irrigation Schedules on Soil Moisture, Wheat Growth and Water Use at Jiaodong Semi-humid Region
Wang Zhijun, Wang Bisheng, Sun Xiaolu, Xu Mengjie, Yang Xiaohui, Hou Jinjin, Fang Quanxiao
(Qingdao Agricultural University, Laboratory of Farming and Ecology, Qingdao Shandong 266109)
Abstract: To cope with the obvious shortage of rainfall and irrigation water resources in winter wheat season at Jiaodong area, the effects of different irrigation schedules on soil moisture, winter wheat growth and water use efficiency were studied to explore the optimal irrigation mode for winter wheat. The experiment was carried out from 2016 to 2019 using drip irrigation method, four treatments of T1 (no irrigation), T2 (jointing stage irrigation, 40 mm), T3 (flowering stage irrigation, 40 mm) and T4 (jointing stage and flowering stage irrigation,
基金项目:国家自然科学基金面上项目“作物水分利用及产量形成对水分胁迫的响应模拟与亏缺灌溉精确调控”(662-31671627);青岛农业大学博士基金“玉米农田土壤团聚体有机碳及其增产机制分析”(663-1120069)。
第一作者简介:王志军,男,1995 年出生,山东聊城人,研究生,研究方向:冬小麦土壤水分。通信地址:266109 山东省青岛市城阳区长城路700 号 青岛农业大学作物生态学与耕作制度教研室,E-mail:1600400511@qq.com。
通讯作者:房全孝,男,1976 年出生,山东潍坊人,教授,研究生学历,研究方向:农业生态学。通信地址:266109 山东省青岛市城阳区长城路700 号 青岛农业大学作物生态学与耕作制度教研室,E-mail:fqx01@163.com。
收稿日期:2021-04-06,修回日期:2021-05-30。
王志军等:胶东半湿润区滴灌制度对冬小麦农田土壤水分、作物生长及水分利用的影响
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40 mm each) were designed with 3 replicates. The results showed that: (1) at jointing stage, the volume water content of 0-30, 30-60 and 60-90 cm soil in T2 and T4 was 16.0%, 25.5% and 25.1% respectively, which was higher than that of T1 by 25.9%, 5.5% and 4.7%, respectively; the soil water storage was 204.9 mm, which was 6.5% higher than that of T1, the leaf area index was 2.9, 26.3% higher than that of T1, and the biomass was 6124.8 kg/hm2, 29.0% higher than that of T1. (2) At flowering stage, the volume water content of 0-30, 30- 60 and 60-90 cm for T3 and T4 was 12.8%, 22.7% and 22.8%, which was 36.6%, 11.2% and 6.7% higher than that of T1, respectively; the soil water storage, leaf area index and biomass were 188.7 mm, 2.2 and 10781.0 kg/hm2, 12.8% , 24.3% and 24.2% higher than that of T1. (3) Compared with T1, T2 showed higher grain yield by 16.5%, water consumption increased by 13.0%, and water use efficiency increased by 2.7%, and T3 showed higher grain yield by 26.4%, higher water consumption by 13.3%, and higher water use efficiency by 11.0%. the yield of T4 increased by 22.7%, water consumption increased by 23.9%, but water use efficiency decreased by 2.0% . Comparison among T2, T3 and T4 showed that the leaf area index, biomass and yield of T3 were 5.8%, 5.7% and 9.0% higher than that of T2, respectively, water consumption had little difference, water use efficiency increased by 8.7% , irrigation water use efficiency increase by 138.5% . Compared with T4, the biomass and yield of T3 had little difference, the water consumption decreased by 8.7%, but showed higher water use efficiency by 13.4%, and irrigation water use efficiency increased by 160.4%. Based on the three- year results, drip irrigation at flowering stage (T3 treatment) with 40 mm could be considered as the optimal irrigation schedule for winter wheat at the area.
Keywords: drip irrigation; irrigation schedule; winter wheat; water use efficiency; soil water
0 引言
水分是影响中国北方冬小麦产量的关键因素之一[1]。滴灌技术在作物节水管理中表现出明显优势[2],逐渐成为作物精确灌溉提高水分利用效率的重要措施[3]。20 世纪90 年代末期,在大田作物上的推广使得滴灌技术有了更广阔的应用空间[4]。如何有效地把滴灌技术和农学节水灌溉制度相结合是进一步提高作物水分利用效率和缓解水资源日益短缺的重要课题。
目前滴灌技术在经济作物生产(如蔬菜、果园等) 应用较多[5-6] ,在粮食生产中应用相对较少,主要集中在玉米等作物,如在玉米膜下滴灌比地面灌水分利用效率提高18%[7] ,滴灌能够增加夏玉米吐丝后干物质积累量,从而提高产量[8]。滴灌技术在冬小麦中应用较少,主要集中在水资源匮乏地区[9-11]。如在内蒙古河套灌区冬小麦全生育期最优灌水制度为灌水5 次,灌水
定额为365 mm[12],而在陕西省泾惠渠灌区最优灌溉制度是冬小麦全生育期灌水2次(冬灌+返青灌)255 mm[13]。在黄淮海平原地区冬小麦采用测墒补灌和滴灌施肥相结合的方法较常规对照水分利用效率显著提高57.46%,小麦籽粒产量显著提高21.13%[14]。张娜[15]研究表明在新疆干旱区冬小麦滴灌定额为375 mm 时, 产量最高,同样在该地区,雷钧杰[16]认为冬小麦滴灌量在465 mm 时可达到高产和优质的统一。
针对农业水资源短缺,传统的灌溉方式(如大水漫灌、畦灌等)节水潜力有限,滴灌具有明显的节水优势,
通过与作物节水灌溉制度相结合,进一步提高作物水分利用效率[17-18]。前人对于节水灌溉研究多集中于干旱地区[19-20] ,而胶东半岛年降雨量在650~850 mm,降雨较多,但是季节分布明显不均,超过 60% 集中在夏季[21] ,冬小麦整个生育期需水量在450 mm 左右[22] ,有效降水无法满足冬小麦各生育时期需水量。因此本研究在滴灌条件下设计冬小麦节水灌溉制度,分析不同灌溉时期和灌溉量对土壤水分、冬小麦生长及水分利用效率的影响,为该地区筛选滴灌条件下冬小麦最优灌溉制度提供理论依据。
通过深入分析不同灌溉时期与灌溉量对土壤水分动态、作物水分利用及产量形成的影响,探寻滴灌条件下冬小麦最佳灌溉时期和灌溉量,为该区冬小麦高产高效栽培提供理论与技术依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料与试验方法
试验于2016—2019 年在青岛农业大学胶州试验基地进行,该地区位于山东半岛,属温带季风性气候区,全年平均气温 11~14℃[23] ,雨热同季,属于半湿润区。试验区土壤类型为砂姜黑土,土壤基础理化性质为全氮1.1 g/kg,碱解氮128.2 mg/kg,速效磷5.3 mg/kg,
速效钾 134.9 mg/kg。有机质 16.8 g/kg,pH 7.5。在试验实施3 年内(图1),2016—2017 年降雨量为265.3 mm,主要集中在10 月和6 月,分别占总降雨量的31.13%、27.74% ,2017—2018 年降雨量为275.9 mm,降雨量较
其他2 年多,主要集中在5 月和6 月,分别占总降雨量的29.87%、32.55%,2018—2019 年降雨量为190.5 mm,
主要集中在 4 月和 6 月,分别占总降雨量的 20.47%、22.89%。根据该地区冬小麦生育期内降雨量及其分布状况(图1),试验共设置4 个处理(表1),各处理设置 3次重复,共12个小区,每个小区面积7 m×20 m=140 m2,相邻小区之间设置1 m宽的保护行,冬小麦行距20 cm, 每个小区种植35 行,滴灌带每隔1 行进行铺设(一带两行模式),每个小区都安装一个水表来控制灌水量。小麦品种为‘济麦21 号’。在冬小麦播种时间为10 月15 日,播种前一天(10 月14 日)施用氮磷钾复合肥(15-15- 15),施肥量为562 kg/hm2。
表1 冬小麦滴灌条件下节水灌溉制度设计 mm
灌溉时期及灌溉量
每7~10 天取一次样烘干后来测定冬小麦各生育时期生物量。
1.3 农田蒸散量计算
根据土壤水量平衡方程(不考虑地表径流及地下水影响)可得到公式(1)[24-25]。
ET=I+P-ΔS.....................................................(1)
式中,ET 是冬小麦生育期耗水总量(mm);I 是冬小麦生育期内灌水量(mm);P 是冬小麦生育期内降水量 (mm);ΔS 是冬小麦生育期开始和结束时的土壤贮水量变化量(mm)。
1.4 水分利用效率计算
水分利用效率定义为消耗单位土壤水分所产生的经济产量,表达如公式(2)所示[26]。
WUE=Y/ET......................................................(2)
式中,WUE 表示水分利用效率[kg/(mm · hm2)],Y 表示籽粒产量(kg/hm2),ET 为作物生育期耗水量(mm)。
灌溉水利用效率计算公式如公式(3)[27]。
WUE =(GY-GY )/I..........................................(3)
式中,WUE 表示灌溉水利用效率[kg/(mm·hm2)],GY 表
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月份
图1 冬小麦生育期内月平均降雨量(2016—2019 年)
1.2 测定内容及方法
土壤水分:用德国IMKOTRIME-PICOTD 便携式土壤水分测量仪测定土壤体积含水量。每个小区中部安装中子管,深度为80 cm,测定时每层间隔10 cm,每 7~10 天观测一次,降水和灌水后各加测一次。
作物叶面积:每隔7~10 天测定一次,同时调查小麦群体密度和作物生育时期。
作物产量:成熟期选取代表性样点收获地上部植株测定作物产量和生物量。
作物生物量:在冬小麦出苗期开始取样,返青期后
示灌水后籽粒产量(kg/hm2),GYd 表示无灌水籽粒产量
(kg/hm2),Ii 表示灌溉水量(mm)。
2 结果与分析
2.1 不同灌溉制度对不同层次土壤体积含水量的影响
2.1.1 不同灌溉制度对0~30 cm 土壤体积含水量的影响 由图2a 可以看出,2017 年土壤水分含量整体上呈先下降后升高的趋势,其中以T4 处理含水量最高,T1处理含量最低;拔节期灌水后(4 月26 日)T2 和T4 处理土壤含水量显著增加 ,分别比 T1 处理高 26.6% 和43.8% ;开花期灌水后(5 月 14 日)T3、T4 处理分别比 T1 处理提高69.7%和68.5%。
2018 年土壤水分含量总体变化较小(图2b),以T2处理含水量最高,T1 处理含量最低。拔节期灌水后 T2、T4 处理土壤含水量分别较T1 提高41.2%、35.0%; 开花期灌水后T3、T4 土壤含水量分别较T1 处理提高11.5%、28.4%。
2019 年土壤水分含量整体上呈先升高后下降的趋势(图2c),其中以T2 处理含水量最高,T1 处理含量最低;拔节期灌水后T2、T4 处理土壤含水量分别较T1 提高18.4%、4.9%;开花期灌水后T3、T4 土壤含水量分别较T1 处理提高28.6%、14.8%。
3 年结果表明0~30 cm 土壤体积含水量整体上呈下降的趋势,2018 年由于冬小麦生育期内降雨较多
(图1),0~30 cm 土壤体积含水量总体变化较平缓。T2处理在2018 年和2019 年中土壤含水量都比较高,而在
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2017 年中T2 处理含水量总体低于T4 处理,原因为
2017 年T4 处理初始含水量高于T2 处理。2017 年第1 次测量(3 月10 日)的0~30 cm 的土壤含水量显著高于其他两年该时间的土壤含水量,原因为2017 年1 月份和2 月份降雨量较多(图1)。
3.1.1 不同灌溉制度对30~60 cm 土壤体积含水量的影响 由图3a 可以看出,2017 年土壤水分含量整体上呈下降的趋势,其中以T4 处理含水量最高;拔节期灌水后T2 和T4 处理土壤含水量分别比T1 处理高10.0%和1.2% ;开花期灌水后 T3、T4 处理分别比T1 处理高
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T1:不灌水,T2:拔节期灌水,T3:开花期灌水,T4:拔节和开花期灌水。下同
图2 滴灌条件下不同灌溉制度下对0~30 cm 土壤体积含水量的影响(2017—2019 年)
13.6%、30.1%。
2018 年土壤水分含量总体变化较平缓(图3b),以 T4 处理含水量最高,T1 处理含量最低;拔节期灌水后 T2、T4 处理土壤含水量比T1 提高14.1%、23.3%;开花期灌水后 T3、T4 土壤含水量分别较 T1 处理提高12.6%、17.4%。
2019 年土壤水分含量整体呈下降趋势(图3c),其中以T4 处理含水量最高。拔节期灌水后T3 处理土壤含水量比T1 提高5.6%;开花期灌水后T3 土壤含水量较T1 处理提高7.5%。
3 年结果表明30~60 cm 土壤体积含水量普遍高于
0~30 cm 土壤体积含水量,2018 年冬小麦生育期内降雨比较多(图1),30~60 cm 土壤体积含水量总体变化趋势较其他两年平缓。3 年结果表明在 30~60 cm 中T1 处理土壤含水量最低,T4 处理土壤含水量在2017年和2018 年中最高,而在2019 年T3 处理土壤含水量高于T4 原因为T3 处理初始含水量较高。
3.1.2 不同灌溉制度对60~90 cm 土壤体积含水量的影响 由图4 中可以看出,冬小麦田60~90 cm 土壤水分含量整体上呈下降趋势,与30~60 cm 土壤水分含量变化趋势一致(图 3),但是各处理之间的差异变小(如 2017 和2019;图4a、c)。2018 年土壤各处理之间差异
明显:拔节期灌水后T2、T4 处理土壤含水量比T1 提高16.7%、23.0% ;开花期灌水后T3、T4 土壤含水量分别较T1 处理提高17.6%、18.6%。3 年结果表明60~90 cm 土壤体积含水量整体变化量低于0~30 cm 和30~60 cm 土壤体积含水量变化
2.2 不同灌溉制度对土壤贮水量的影响
由图5 可以看出,3 年冬小麦生育期内0~90 cm 土壤贮水量呈现下降的趋势。2017 年T4 处理在冬小麦生育期内土壤贮水量最高,T1 贮水量最低,拔节期灌水后T2 和T4 处理土壤贮水量显著高于T1,分别提高
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图3 滴灌条件下不同灌溉制度对30~60 cm 土壤体积含水量的影响(2017—2019 年)
9.0%和 11.3% ;开花期灌水后 T3 和T4 处理显著高于T1,分别提高15.1%和31.2%。2018 年T4 处理在冬小麦生育期内土壤贮水量最高,T1 贮水量最低,拔节期灌水后T2、T4 处理显著提高土壤贮水量,分别比T1 提高12.5%、17.7% ;开花期灌水后T3、T4 土壤贮水量分别较T1 处理提高23.2%、26.7%,达到显著水平。2019年拔节期灌水后T2、T4 处理土壤贮水量与T1 之间无显著性差异;开花期灌水后T4 土壤贮水量显著高于T1 处理,提高8.8% ;土壤贮水量在2017 年和2018 年T4 最高,T1 最低,而这一结果在2019 年表现并不明显。
2.3 不同灌溉制度对冬小麦叶面积指数的影响
图6 可以看出,2017 年拔节和开花期灌水处理灌
水后叶面积指数相比于未灌水的处理有所增加;拔节期灌水后,T2、T4 叶面积指数分别较T1 处理提高 11.9%和13.3%,开花期灌水后T3 叶面积指数较T1 提高 26.6% ;至收获期 ,T2、T3、T4 处理分别比 T1 高 47.3%、145.4%和 112.0%。2018 年拔节期灌水后T2、T4 叶面积指数分别较T1 处理提高37.5%和25.1%,开花期灌水后T3 叶面积指数较T1 提高38.9%。2019 年拔节期灌水后,T2、T4 叶面积指数显著高于T1,分别较T1 处理提高 29.4%和 27.5% ;开花期灌水后,T3 处理叶面积指数较T1 提高7.5%;至收获期,T3、T4 处理分别比T1 高34.1%、24.7%,T2 比T1 下降11.2%。3 年试验结果表明,与不灌水处理相比,灌水处理更能显著
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图4 滴灌条件下不同灌溉制度下对60~90 cm 土壤体积含水量的影响(2017—2019 年)
增加冬小麦叶面积,其中以T3 处理影响最大。
2.4 不同灌溉制度对冬小麦地上部生物量影响
由图7 中可以看出,2017 年拔节期灌水后T2、T4处理生物量显著高于T1,分别提高 42.7%、45.1% ;开花期灌水后T3、T4 处理分别较T1 提高18.7%、7.8% ; 小麦收获生物量 T3、T4 分别较 T1 处理高 17.1% 、20.3%,达到显著水平,T2 较T1 仅高1.6%。2018 年拔
节期灌水后T2、T4 处理显著提高小麦生物量,分别比T1 提高21.1%、36.5%;开花期灌水后T3、T4 处理生物量分别比T1 提高31.7%和24.0%,达到显著水平;小麦收获生物量T2、T3、T4 分别较T1 处理高10.4%、25.6% 和18.6%。2019 年拔节期灌水后T2、T4 处理生物量分别较T1 提高20.6%、16.1%;开花期灌水后T3、T4 处理生物量分别较T1 提高18.4%和32.1% ;小麦收获生物
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图5 滴灌条件下不同灌溉制度下对0~90 cm 土壤贮水量的影响(2017—2019 年)
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图6 滴灌条件下不同灌溉制度下对叶面积指数的影响(2017—2019 年)
量T2、T3、T4 处理分别较T1 高6.6%、33.4%和27.3%。3 年试验结果表明,与不灌水处理相比,灌水处理能显著提高小麦生物量,其中以T3 处理影响最大。
2.5 不同灌溉制度对冬小麦产量及其构成要素的影响
2017—2019 年小麦产量均表现为灌水处理显著高于不灌水处理,T2、T3、T4 处理3 年平均产量分别较
T1 提高16.5%、26.4%和25.2%(表2)。产量构成要素中T2、T3、T4 处理每平方米穗数3 年平均值分别较T1 提高0.6%、10.5%和4.5%,以T3 处理最高;穗粒数T2、 T3、T4 处理3 年平均值分别较T1 提高12.1%、10.1%和18.0%,以T4 处理最高;千粒重T3、T4 处理3 年平均值分别较 T1 提高 7.0% 和 8.0% ,T2 处理较 T1 降低
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图7 滴灌条件下不同灌溉制度下对生物量的影响(2017—2019 年)
0.5%。2017 年冬小麦生育期降雨量为265.3 mm,要高于2019 年的190.5 mm,但主要分布在10 月(出苗期)和 6 月( 收获期),分 别占总降雨量的 31.13% 和27.74% ,在其他冬小麦生育期降雨趋势与 2019 年相似,因此产量变化趋势与2019 年一致:T2、T3、T4 处理产量显著高于T1,T3、T4 处理产量显著高于T2。2018年冬小麦生育期降雨量为275.9 mm,在冬小麦生育后
期分布较多,如5 月和6 月降雨占总降雨量的29.87% 和32.55%,因此2018 年T2、T3、T4 处理产量显著高于 T1,而T2、T3、T4 之间产量无显著差异。综上可知,灌水能够显著提高小麦产量,当冬小麦生育期内降雨量较少时,拔节期灌水处理对产量增加要低于开花期灌水处理和2 次灌水处理,当冬小麦生育期内降雨量较多时,对产量的影响灌水处理之间差异并不显著。相同灌水量下开花期灌水对成穗数和千粒重的提高效果强于拔节期灌水,灌2 次水对穗粒数和千粒重的影响大于开花期灌水。
2.6 不同灌溉制度对作物水分利用的影响
3 年结果表明不同灌溉处理下土壤供水占总耗水量 的 比 例 不 同 ,表 现 为 T1 (26.14% ) >T2 处 理(23.74%)>T3 处理(24.14%)>T4 处理(20.92%),说明
随着灌水量的增加,土壤供水占总耗水量的比例下降。不同年份降水量影响土壤供水量的多少,2019 年降雨量较少,土壤供水量占总耗水量的34.13%,高于 2017 年的15.18%和2018 年的20.79% ,说明降雨量少
时冬小麦对土壤水分的消耗增加。冬小麦耗水量3 年平均以T4 处理最高,T2、T3 次之,T1 最低;T2、T3、T4耗水量分别较T1 提高13.5%、14.3%和25.3%。
不同处理作物水分利用效率相比,2017 年T4 处理水分利用效率最低,主要是因为产量与T3 无显著差异但耗水量显著高于T3;2018 年T2 和T3 处理最高,T4处理次之,T1 处理最低;2019 年T3 水分利用效率最高,T2 处理水分利用效率最低(表3)。3 年结果表明 T3 处理水分利用效率高于其他处理,较T1 处理提高
表2 滴灌条件下不同灌溉制度下冬小麦产量构成要素及产量(2017—2019 年)
11.0% ,T2 处理较T1 提高 2.7% ,T4 处理较T1 降低
2.0%。不同处理灌溉水利用效率相比较,变化趋势与作物水分利用效率一致,T3 处理最高,而T4 处理最低
年份 处理
成穗数/(穗/m2)
穗粒数/粒
千粒重/g
产量/(kg/hm2)
(表3)。3 年结果表明T3 处理较T2 处理提高138.5%,
T1 T2 2017 T3 T4 |
318.06c 376.39ab 365.74b 390.27a |
32.92a 33.02a 32.33b 34.49a |
47.62b 48.29b 50.87a 51.03a |
5564c 6338b 7024a 6728a |
较T4 处理提高160.4%。 3 讨论 土壤含水量受降水、灌水等因素影响明显。有研究表明,滴灌条件下0~100 cm 土层水分较高[28]或明显 |
T1 |
473.61b |
30.62c |
51.18c |
6681b |
增加根部0~80 cm 土层土壤含水量[29-30] ,而本研究中在 |
T2 |
445.83c |
42.06b |
52.36c |
8578a |
0~30 cm 和30~60 cm 土层中土壤含水量在灌水后的反 |
2018 T3 |
513.88a |
42.59b |
56.27b |
8482a |
应证实了这种观点,但对60~90 cm 土壤含水量的影响 |
T4 |
477.77b |
44.9a |
59.19a |
8883a |
较小。不同灌溉制度综合影响冬小麦产量和耗水量, |
T1 |
686.25b |
35.67a |
43.03a |
7027c |
随着灌溉定额的增加,土壤贮水消耗比例减小,水分利 |
T2 |
613.75c |
35.13a |
40.73b |
7540b |
用效率呈先增大后减小的趋势,这与聂紫瑾等[11]研究 |
2019 T3 |
741.25a |
33.17b |
44.86a |
8846a |
是一致的。 |
T4 |
617.75c |
36.63a |
43.52a |
8519a |
3 年试验结果表明开花期是该地区冬小麦的水 |
注:不同字母表示在0.05 水平上差异显著,相同字母表示差异不显著(LSD 方法比较)。
分敏感期,这与王敏和梁硕硕的研究结果一致[31-32] ,
但不同于栗丽和张洁梅的研究结果[33-34]。这可能与不同地区的降雨量季节分布有关[20,23]。滴灌条件下
表3 滴灌条件下不同灌溉制度冬小麦耗水组成和水分利用效率(2017—2019 年)
年份 处理
冬小麦水分效率在 18.39~25.59 kg/(mm · hm2) 之间,略高于聂紫瑾等[10] 研究结果中水分利用效率在17.55~20.42 kg/(mm·hm2)之间(黑龙港流域)和陈静等[35]研究结果中水分利用效率在15.1~22.8 kg/(mm· hm2)之 间(黄淮海平原),一个重要的原因是本试验条件下估算土壤供水在0~90 cm 的土壤水分变化,由于试验地区地下水位较低在2 m 左右,可能存在地下水补充的显现[36] ,从而导致土壤供水和作物用水量估算偏低,水
分利用效率偏高。本试验灌溉水利用效率在 12.83~
47.4.3 kg/(mm · hm2)之间,这与武继承等[37]研究结果中相似。
4 结论
灌水可以显著增加土壤含水量和贮水量。在不同层次土壤中30~60 cm 和60~90 cm 的土壤含水量要高于 0~30 cm 的土壤含水量,灌水后 0~30 cm 土壤含水量增加最多,30~60 cm土壤含水量增加次之,60~90 cm
王志军等:胶东半湿润区滴灌制度对冬小麦农田土壤水分、作物生长及水分利用的影响
·15·
土壤含水量增加最低。与不灌水处理相比灌水处理能显著增加冬小麦叶面积和生物量,其中以开花期灌水处理增加叶面积和生物量最多。与不灌水处理相比, 灌水处理显著提高冬小麦产量,但在不同降雨量或分布情况下存在较大差异:当降雨量较多时,灌水处理之间产量无显著差异,当降雨量较少时,开花期灌水处理和灌水两次处理产量显著高于拔节期灌水处理。不同灌水时期和灌水量对小麦产量构成要素的影响不同, 相同灌水量下开花期灌水对千粒重的提高效果高于拔节期灌水,灌两水对穗粒数和千粒重的影响大于开花期灌水。开花期灌水处理水分利用效率和灌溉水利用效率高于其他3 个处理。因此综合考虑3 年的试验结果,滴灌条件下开花期灌水1 次(40 mm)可作为胶东半岛砂姜黑土区在冬小麦最优灌溉制度。
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