1. 引言
水是保障农业生产正常进行的最重要的条件之一 [1]。有数据显示，全世界农业的灌溉用水量占比达到可用水量的65%至75% [2]，而我国农业用水量占比达到70%以上 [3]。农业是我国的水资源应用大户，农业年均用水量占国民经济总用水量的60%以上，其中，农业灌溉用水量占农业用水量的90%以上 [4]。有研究表明，我国由水分亏缺导致的粮食减产量超过其他因素引起的减产量总和 [5] [6]。因此，要想保障我国粮食安全和促进农业发展，必须做好农业节水灌溉，科学用水、提高作物水分利用效率 [7]。在本试验设计中，以冬小麦为研究对象，设定小麦关键生育时期需水量的目标土壤相对含水量，再根据目标土壤相对含水量和试验实测的土壤含水量，利用公式计算出需要补充的灌水量，可以达到保证产量和节约水资源的目的。
2. 材料与方法
试验时间为在2021年10月~2022年6月，试验地点选择在滨州惠民阡陌种业科技有限公司邢何试验农场，试验地块土地平整，交通便利，便于管理，土壤肥力中等，适耕性好，小麦常年产量水平在550 kg/亩以上。土壤基本特征为：PH为8.20，有机质13.76 g/Kg，全氮1.09 g/Kg，碱解氮78.9 mg/Kg，有效磷13.2 mg/Kg，速效钾115.8 mg/Kg，0~40 cm容重1.40 g/cm3。
供试材料小麦品种为济麦22，每亩播种量为12千克；供试肥料为尿素(氮46%)、重过磷酸钙(五氧化二磷46%)、氯化钾(氧化钾60%)。
施肥情况如下：每亩施用纯氮(N) 15 kg、磷(P20 s) 7 kg、钾(K20) 4 kg，磷钾肥底施，氮肥50%底施、50%拔节期追肥。
2020年4月15日和5月10日按不同处理补水量补灌2次，4月22日喷施啶虫脒、高效氯氰菊酯加磷酸二氢钾防治蚜虫，4月29日喷施三唑酮、戊唑咪鲜胺防治赤霉病及锈病等病害。成熟后每试验小区分两部分机械实收，现场测定籽粒含水量，实际产量按13%的标准含水量折算。
3. 试验设计
分为传统灌溉处理为W对照，W70、W75为按仪表出水量进行小麦测墒补灌处理，各测墒补灌处理的测墒方法、灌溉方法及补灌的目标土壤相对含水量见表1，补灌时期为播种期、拔节期和开花期，补灌量由各处理目标相对含水量和土壤墒情确定，传统灌溉量为50 m3/亩。小区之间留2 m宽的隔离区，种植与试验小区相同品种的小麦，隔离区浇水管理与试验小区相同。每个处理面积66.7 m2，为大区试验，共3个处理，不设重复。
Table 1. Moisture measurement method, irrigation method, supplementary irrigation time and target relative water content for each treatment
表1. 各处理测墒方法、灌溉方法及补灌时间和目标相对含水量
4. 试验过程
4.1. 播种前测定土壤田间持水量和土壤容重
根据试验要求，播种前需要测定各土层土壤田间持水量和土壤容重。田间取样于2021年10月10日进行，按试验要求测定田间持水量和土壤容重(表2)。
Table 2. Soil field water holding capacity and soil bulk density of each soil layer
表2. 各土层土壤田间持水量和土壤容重
4.2. 补灌前测墒
播种期补灌前于2021年10月10日用烘干法测定0~200 cm土层土壤含水量，由于7~9月份降雨量为706.9 mm，9月份降雨量为111.8 mm，降雨量较大，0~200 cm土壤含水量为19.76%；按试验要求分别在播种期、拔节期和开花期用烘干法测定0~40 cm土层土壤含水量，计算补灌水量，见表3。
Table 3. Soil water content during growth period
表3. 生育期土壤含水量
4.3. 成熟期土壤含水量
成熟期土壤含水量如下表4。
Table 4. Soil water content at maturity
表4. 成熟期土壤含水量
4.4. 土壤贮水消耗量计算
小麦全生育期土壤贮水消耗量(mm) = 10 × r × h × (θ1 − θ2)。
其中：10位换算系数，r为土壤容重，h为土层深度，θ1为播种前土壤土壤质量含水量，θ2为成熟期土壤质量含水量。
将相关数据代入得：
传统灌溉(W对照) = 10 × 1.38 × 200 × (0.1976 − 0.0972) = 277.1 mm，
W70 = 10 × 1.38 × 200 × (0.1976 − 0.1235) = 204.52 mm，
W75 = 10 × 1.38 × 200 × (0.1976 − 0.1278) = 192.65 mm，
麦田耗水量mm = 小麦全生育期总灌水量(mm) + 小麦全生育期有效降水量(mm) + 小麦全生育期土壤贮水消耗量(mm)。
5. 试验结果
5.1. 不同补灌处理对小麦各生育期群体的影响
由表5看出，传统灌溉处理的越冬期、拔节期、开花期群体高于补灌处理的群体，但和W75处理相差不大，分别高出0.40%、1.50%和0.48%，但比W70处理的群体分别高4.29%、9.50%和3.99%，相差较大。
Table 5. The basic seedlings and the number of groups in different growth stages of wheat with different treatments (Unit: 10,000/mu)
表5. 不同处理小麦各生育期群体基本苗及群体数(单位：万/亩)
5.2. 不同补灌处理对小麦生物学性状的影响
由表6可以看出，传统灌溉处理的株高、叶面积指数和单株分蘖都是最高的，分别为65.8 cm、3.90和3.9个，其次是W75处理，分别对传统灌溉降低了2.74%、7.69%和5.13%，而W70处理则降低更多，分别比传统灌溉降低5.17%、10.77%和17.95%。
Table 6. Effects of different treatments on biological traits of wheat
表6. 不同处理对小麦生物学性状的影响
5.3. 不同补灌处理对小麦产量及构成的影响
由表7看出，传统灌溉处理的亩穗数最多，平均为41.7万穗/亩，其次是W75处理，为41.5万穗/亩，相差不大，但W70处理的亩穗数为40.1万穗/亩，比传统灌溉处理低3.84%，差别较大。传统灌溉处理的穗粒数和W70处理相差不大，分别为38.4和38.5，而W75处理最小，为38.1。传统灌溉处理的千粒重最小，分别比W70处理和W75处理低0.5g和0.4g。传统灌溉处理的产量最高，为555.6公斤/亩，但W75处理比传统灌溉处理低0.12%，而W70处理比传统灌溉处理低2.20%，差别不大。
Table 7. Effects of different treatments on wheat yield and composition
表7. 不同处理对小麦产量及构成的影响
5.4. 全生育期不同补灌处理的麦田耗水量和水分利用率
由表8看出，传统灌溉水分利用率为0.861 kg/(亩∙mm)，而W70和W75补灌处理的水分利用率都高于传统灌溉，分别为1.152 kg/(亩∙mm)和1.173 kg/(亩∙mm)，分别提高33.69%和36.24%。
Table 8. Precipitation, water consumption in wheat fields, harvested grain yield and water use efficiency
表8. 降水量、麦田耗水量、实收籽粒产量和水分利用效率
6. 结论
常规灌溉亩产555.6 kg，W70亩产543.4 kg，W75亩产555.0 kg，在产量基本稳定的情况下，W70、W75的水分利用率高于W对照常规，W75的水分利用率和W70的水分利用率持平。因此，测墒节水灌溉对于产量和水分利用率的提高有较大的推广价值。
基金项目
山东省重点研发计划(2021CXGC010804)。
NOTES
*通讯作者。