全 文 ：书不同水分处理对冬小麦产量和
水分利用效率的影响
黄彩霞１，柴守玺２，赵德明３，李志贤４，常磊２，王婷５
（１．甘肃农业大学工学院，甘肃 兰州７３００７０；２．甘肃农业大学农学院，甘肃 兰州７３００７０；３．甘肃省政府投资项目评审中心，
甘肃 兰州７３００３０；４．华南农业大学农学院，广东 广州５１０６４２；５．甘肃省农业科学院，甘肃 兰州７３００７０）
摘要：为探明甘肃河西走廊地区不同水分处理对冬小麦产量和水分利用效率的影响，以冬小麦临抗２号为试验材
料，在冬灌水（１８０ｍｍ）相同的条件下，其他生育期以灌水量和灌水次数不等共设置５个处理。结果表明，返青期各
层土壤有效含水量（ＡＷＣ）均较低（２．３７ｍｍ），至拔节期突增（９．８８ｍｍ），随着生育期的推进，逐渐降低，成熟期降
至２．５４ｍｍ，特别是处理 Ｗ１和 Ｗ２在成熟期０～６０ｃｍ层处于萎蔫点以下。处理间ＡＷＣ的差异在灌浆期表现最
为明显，尤其处理 Ｗ１和 Ｗ３，在０～６０ｃｍ层ＡＷＣ呈显著（犘＜０．０５）和极显著（犘＜０．０１）差异。冬小麦日耗水强
度最大的时期是抽穗～开花期，阶段耗水量最大的时期是播种～返青，冬灌水充足是保证出苗率和后期冬小麦的
正常生长基本条件。处理 Ｗ３具有最高籽粒产量（６２９６．５２ｋｇ／ｈｍ２）、千粒重（５３．１２ｇ）和单位面积穗数（６１．８３万
穗／ｈｍ２），但相对灌水较少的处理 Ｗ４（籽粒产量６２４０．３７ｋｇ／ｈｍ２）而言，其水分利用效率（ＷＵＥ）和灌溉水利用效
率（ＩＷＵＥ）均较低。相关分析表明，产量与千粒重（犚＝０．９９）、ＷＵＥ（犚＝０．９７）、开花期～成熟期耗水量
（ＣＡｍ）（犚＝０．８８）、全生育期耗水量（ＣＡｔ）（犚＝０．８８）呈极显著（犘＜０．０１）正相关，表明生育后期水分胁迫，加
速了冬小麦的衰老进程，灌浆期缩短，千粒重下降，最终表现为产量下降。综合考虑各种因素，处理 Ｗ４具有重要
的推广价值。
关键词：灌水量；水分利用效率；产量；冬小麦
中图分类号：Ｓ５１２．１＋１０．７　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００４５７５９（２０１０）０５０１９６０８
　 河西走廊绿洲农业区，光热条件好，昼夜温差较大，年降水量少，农业生产依赖于地下水和地表水，是作物优
质高产区和节水潜力区［１，２］，也是沙尘暴高频区。近年来受资源配置、生态环境、社会经济等许多问题的影响，提
出改种春小麦（犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿）为冬小麦的举措，同时，将高效开发和合理利用水资源作为该区实现农业可持
续发展的主要措施之一。为此研究冬小麦对不同供水的生理和产量效应，是建立节水型农业体系的重要基础。
水分利用效率是作物节水灌溉基础研究的中心问题。多年来关于不同水分处理对冬小麦产量及水分利用效
率的影响进行了大量的研究［３７］，由于试验方法和处理时期不同，所用土壤、品种和环境条件的差异，研究结果也
不尽一致［８１１］。许振柱和于振文［８］研究表明，冬小麦耗水强度最大的时期是拔节～开花期，耗水强度最小的是越
冬～返青期，生育后期过多灌水或土壤严重缺水均显著影响冬小麦对土壤水分的利用效率。房全孝和陈雨海［１０］
研究表明，在土壤水分状况较好条件下冬小麦农田耗水强度呈双峰曲线变化，不同灌溉处理的耗水高峰出现时期
及其峰值不同，而与灌水时期一致，同时灌溉能够明显降低冬小麦利用土壤底墒水能力。在拔节以前冬小麦农田
耗水与大气蒸发力呈显著直线相关；拔节后与其干物质积累以及土壤水分含量呈显著正相关，拔节期是冬小麦需
水的生理生态临界期。李建民等［１２］研究表明，起身期浇水主要增加穗数，拔节水可显著增加穗粒数，孕穗期或开
花期浇水对提高千粒重有重要作用，而在灌浆期浇水却使千粒重降低；张忠学和于贵瑞［１３］研究表明，籽粒产量与
灌水量之间呈抛物线关系，适度水分亏缺有益于提高作物产量。孙宏勇等［１４］研究还表明，各生育时期灌水量的
差异对作物的产量和 ＷＵＥ具有显著的影响。
在生态生理指标方面，刘增进等［１５］研究指出干旱胁迫导致光合速率，气孔导度显著下降，在营养生长期间由
１９６－２０３
２０１０年１０月
　　　草　业　学　报　　　
　　　ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ　　　
第１９卷　第５期
Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．５
 收稿日期：２００９０９０８；改回日期：２００９１１１９
基金项目：现代农业产业技术体系建设专项资金 （ｎｙｃｙｔｘ－０３）资助。
作者简介：黄彩霞（１９８０），女，甘肃靖远人，助教，硕士。Ｅｍａｉｌ：ｈｕａｎｇｃｘ＠ｇｓａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｃｈａｉｓｘ＠ｇｓａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
于干旱导致生理上的变化在后期复水也同样表现出与干旱胁迫相同的现象，光合速率伴随气孔导度一起下降，但
是二者没有表现出显著的相关性。Ｘｕｅ等［１６］指出在适度的水分胁迫下，由于气孔的关闭，ＣＯ２ 同化速率会逐渐
减弱。
本试验在不同灌水处理条件下，通过对各生育时期的土壤水分动态变化及不同水分对冬小麦生态生理指标、
产量及 ＷＵＥ的影响及机制的研究，旨在为当地建立高产、高效、节水的冬小麦生产体系提供理论依据，不仅可指
导当地生产实践，而且在农业生态领域具有重要的理论意义。
１　材料与方法
１．１　试验区基本概况
本试验于２００５－２００６年在甘肃省武威市凉州区黄羊镇甘肃农业大学教学试验场进行（北纬３７°２３′，东经
１０３°２３′），平均海拔１７７６ｍ，该区属于典型的内陆型干旱气候，年均降水量１６０ｍｍ左右，年蒸发量１９１９ｍｍ，干
燥度５．８５，年平均气温７．８℃，１月份最低气温－１１．８℃，７月份最高气温２４．０℃。≥０℃年积温为３５１３．４℃；≥
１０℃年积温为２９８５．４℃。年无霜期１５６ｄ，绝对无霜期１１８ｄ，年日照时数２９４５ｈ。年均大风日数１２ｄ，年均沙
尘暴日数为９ｄ，最多年沙尘暴日数为３４ｄ。
播种时间在９月１４日，基本苗为６００万株／ｈｍ２。供试材料是当地品种冬小麦临抗２号。每ｈｍ２ 施纯Ｎ１６５
ｋｇ／ｈｍ２，Ｐ２Ｏ５１０５ｋｇ／ｈｍ２ 作为底肥。
试验地土壤为灌淤土，播前０～３０ｃｍ土层的土壤基本理化性状：容重１．１２～１．３９ｇ／ｃｍ３，全氮０．７７ｇ／ｋｇ，
速效氮４９．２ｍｇ／ｋｇ，全磷０．１４１３ｇ／ｋｇ，速效磷９．１１ｍｇ／ｋｇ，速效钾９３．９５ｍｇ／ｋｇ，ｐＨ值为８．５。
１．２　试验设计
试验设５个处理（表１）。采用单因素随机区组试
验设计，３次重复，小区面积２７．５ｍ２。灌水方法采用
管灌，水表计量。
１．３　主要测定项目及方法
１．３．１　光合生理特性测定　冬小麦起身后在各处理
内选择生长整齐一致的植株３０株，单株挂牌标记，随
着生育进程连续测定。测定时间选择晴朗的早晨
１０：００－１２：００，在各生育期用美国ＣＩＤ公司生产的
ＣＩ３１０型光合测定仪测定，各处理选择长势均匀一致
的顶部完全展开叶３～５片，测定其净光合速率（Ｐｎ）、
气孔导度（Ｇｓ）、蒸腾速度（Ｔｒ）。
表１　试验设计方案
犜犪犫犾犲１　犈狓狆犲狉犻犿犲狀狋犪犾犱犲狊犻犵狀 ｍｍ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
冬灌水
Ｐｒｅｗｉｎｔｅｒ
ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ
拔节期
Ｊｏｉｎｔｉｎｇ
开花期
Ｆｌｏｗｅｒｉｎｇ
灌浆期
Ｍｉｌｋｉｎｇ
灌水总量
Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ
ｑｕｏｔａ
Ｗ１ １８０ １６５ ３４５
Ｗ２ １８０ １２０ １０５ ４０５
Ｗ３ １８０ １０５ １０５ １０５ ４９５
Ｗ４ １８０ ７５ ７５ ７５ ４０５
Ｗ５ １８０ １０５ ７５ ４５ ４０５
１．３．２　土壤含水量 （ＳＷＣ）、土壤有效含水量（ＡＷＣ）和土壤水分变化量（ＳＷＵ）的确定　本试验用烘干法测定
土壤含水量，全生育期每隔１０ｄ测定０～１０，１０～３０，３０～６０，６０～９０，９０～１２０和１２０～１５０ｃｍ土壤水分含量（每
小区选３点取土样），播前、收获后和降水后分别加测。土壤永久萎蔫水分含量（ＰＷＰ）为土壤水势在－１．５ＭＰａ
时的含水量，土壤水势由ＧＱＴ１ＷＰ４露点水势速测仪测定。并利用下列公式［１７］计算土壤有效含水量（ＡＷＣ），
土壤贮水量（ＴＳＷ）和土壤水分变化量（ＳＷＵ）。
犃犠犆＝犛犠犆－犘犠犘 （１）
犜犛犠＝犛犠犆×犎犜／１０ （２）
犛犠犝＝犜犛犠狊－犜犛犠犲 （３）
式中，犘犠犘为土壤永久萎蔫水分含量（体积％）；犜犛犠 为土壤贮水量（ｍｍ）；犜犛犠狊、犜犛犠犲 分别代表某个生育阶
段内１５０ｃｍ厚土层贮水量的变化（ｍｍ）；犎犜为土壤厚度（ｃｍ）。
本试验将１５０ｃｍ土壤剖面分成上层（０～１０ｃｍ）、中上层（１０～３０ｃｍ）、中间层（３０～６０ｃｍ）和下层（６０～１５０
ｃｍ）４层进行研究。
１．３．３　作物耗水量、水分利用效率（ＷＵＥ）及灌溉水利用效率（ＩＷＵＥ）的计算　根据澳大利亚学者Ｐｈｉｌｉｐ［１８］提
７９１第１９卷第５期 草业学报２０１０年
出的ＳＰＡＣ（ｓｏｉｌ－ｐｌａｎｔ－ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｃｏｎｔｉｎｕｕｍ，土壤－植物－大气连续体理论），作物耗水量用农田水分平衡
法计算。农田水量平衡方程为［１９］：
犜犛犠＝犘＋犝－犚－犉－犈犜犪＋犐 （４）
式中，犘为该时段降水量（ｍｍ）；犝 是地下水通过毛管作用上移补给作物水量（ｍｍ）；犚是地表径流量（ｍｍ）；犉为
补给地下水量（ｍｍ）；犈犜犪为作物生育期耗水量（ｍｍ），包括植株蒸腾量与植株间地表蒸发量；犐为灌溉用水量
（ｍｍ）。
根据试验地自然条件，地势平坦，可视地表径流为０；地下水埋深４ｍ 以下可视为地下水补给量为０；降水入
渗深度不超过２ｍ，可视深层渗漏为０，Ｒ、Ｕ、Ｆ可忽略不计。故（４）式简化为：
犈犜犪＝犘＋犐－犜犛犠 （５）
犠犝犈＝犢／犈犜 （６）
犐犠犝犈＝犢／犐犜 （７）
式中，犢 是实际产量（ｋｇ／ｈｍ２）；犐犜是在整个生长季节灌水总量（ｍｍ）。
１．３．４　产量构成因素测定　成熟期在每个小区各选２０株进行常规考种，并结合实收测产。
１．４　数据处理
方差分析和回归分析采用唐启义和冯明光［２０］的ＤＰＳ统计分析软件。
２　结果与分析
２．１　不同生育期冬小麦土壤有效含水量（ＡＷＣ）分析
土壤含水量（ＳＷＣ）和萎蔫系数（ＰＷＰ）常用来检测土壤水分状况和估计灌溉时间，而ＡＷＣ能够反应土壤水
分变化对植株的影响。返青期各土层ＡＷＣ都较低，尤其是０～６０ｃｍ层，ＡＷＣ最高仅为３．３６ｍｍ，作物受到水
分胁迫；进入拔节期后，不同灌水处理下各层ＡＷＣ逐渐降低，至成熟期达到最低，特别是处理 Ｗ１和 Ｗ２在成熟
期０～６０ｃｍ层的ＡＷＣ出现负值，此时土壤含水量处于萎蔫点以下 （表２）。
处理间ＡＷＣ的差异在灌浆期表现最为明显，尤其处理 Ｗ１和 Ｗ３，在０～６０ｃｍ层ＡＷＣ呈显著（犘＜０．０５）
和极显著（犘＜０．０１）差异。从生育期的差异来看，处理 Ｗ３和 Ｗ５在整个生育期基本无差异，其他处理有显著或
极显著差异，拔节期和灌浆期表现尤为明显。
从整个生育期各层ＡＷＣ的变化看，拔节期各处理ＡＷＣ最高的是１０～３０ｃｍ，开花期为３０～６０ｃｍ，灌浆期
后为６０～１８０ｃｍ，且随着植株的生长和灌水量的变化，深层土壤的ＡＷＣ与中上层相近，表明作物沿着土壤深度
梯度，逐层吸收和利用深层土壤水分。
２．２　不同生育期冬小麦的耗水特性分析
冬小麦日耗水强度最大的时期是抽穗～开花期，拔节～抽穗期次之，返青～拔节期最小，变幅为１．１～８．４
ｍｍ（表３）；而阶段耗水量最大的时期是播种～返青，此阶段耗水量占总耗水量的５０％以上，由于当地气候的特
殊性，冬灌水量大（１８０ｍｍ）才能保证较高的出苗率以及后期适当补充灌溉后冬小麦的正常生长，因此在当地不
仅冬灌水是必要的，且灌溉量要足。
从作物整个生育期耗水量情况来看，处理间耗水量最高的是 Ｗ３，最低的是 Ｗ５，变幅为７４３．９７～８３４．６９
ｍｍ。不同灌水处理在不同生育阶段耗水没有明显的规律，灌溉定额最高 Ｗ３除了在拔节～抽穗期日耗水量较
小外，其余生育阶段均高于其他处理，而灌水次数少、灌溉定额较小的处理 Ｗ１和 Ｗ２在拔节～抽穗期却高于其
他处理。这种差异主要是由于作物对深层土壤水分利用率不同造成，与居辉等［１１］研究结论一致。
２．３　不同灌水处理对冬小麦光合速率（Ｐｎ）、蒸腾速率（Ｔｒ）、气孔导度（Ｇｓ）的影响
各处理Ｐｎ随生育期的进程而逐渐下降。Ｇｓ的变化因处理不同而不同，Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５三处理的Ｇｓ随生育期
的进程而持续上升，至灌浆期达到最大，Ｗ１、Ｗ２两处理随生育期的进程而逐渐下降。处理间Ｔｒ与Ｇｓ的趋势基
本相同 （图１～３）。
不同灌水条件下，处理间光合速率（Ｐｎ）在灌浆前期存在显著性差异，Ｔｒ和Ｇｓ在各测定期均存在显著或极
显著差异，说明水分对蒸腾速率（Ｔｒ）、气孔导度（Ｇｓ）的影响较明显。处理间产量最高的 Ｗ３其各时期的Ｐｎ都没
有表现出明显的优势，但在开花期和灌浆前期具有较高的Ｇｓ和Ｔｒ，这可能是 Ｗ３高产的生理基础。
８９１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１０） Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．５
表２　不同生育时期土壤剖面土壤有效含水量的比较
犜犪犫犾犲２　犆狅犿狆犪狉犻狊狅狀狊狅犳犪狏犪犻犾犪犫犾犲狑犪狋犲狉犮狅狀狋犲狀狋狊犪犿狅狀犵犱犻犳犳犲狉犲狀狋犵狉狅狑狋犺狊狋犪犵犲狊犪狀犱狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊 ｍｍ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
土层
Ｓｏｉｌｌａｙｅｒ（ｃｍ）
生育时期 Ｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅｓ
播前Ｓｏｗｉｎｇ 返青期Ｒａｉｓｉｎｇ 拔节期Ｊｏｉｎｔｉｎｇ 开花期Ｆｌｏｗｅｒｉｎｇ 灌浆期 Ｍｉｌｋｉｎｇ 成熟期 Ｍａｔｕｒｉｔｙ
Ｗ１ ０～１０ １８．０１ ０．６９ １３．１７ａＡ ４．４４ｂＡ －０．３７ｃＢ －１．２５ｃＢ
Ｗ２ １０．３５ｂＡＢ ７．６３ａＡ ０．５６ｃＢ －０．０３ｃＢ
Ｗ３ ８．４０ｂｃＢ ７．２４ａＡ ５．２１ａＡ ４．１９ａＡ
Ｗ４ ７．８５ｃＢ ５．１６ａｂＡ ４．３３ａｂＡ ２．２５ａｂＡＢ
Ｗ５ ９．９６ｂＡＢ ６．９０ａｂＡ ２．６９ｂＡＢ １．９０ｂｃＡＢ
Ｗ１ １０～３０ １６．１０ ０．１５ １４．１３ａＡ ５．７５ａＡ －０．１９ｂＢ －０．２９ｂＢ
Ｗ２ １３．５２ａＡ ８．２９ａＡ ０．６８ｂＢ １．８４ａｂＡＢ
Ｗ３ １１．９０ａＡ ８．９５ａＡ ６．４０ａＡ ５．３８ａＡ
Ｗ４ １１．７９ａＡ ５．１１ａＡ ４．３２ａｂＡＢ ２．４５ａｂＡＢ
Ｗ５ １１．３３ａＡ ８．０２ａＡ ２．９５ａｂＡＢ ５．４９ａＡ
Ｗ１ ３０～６０ １５．２１ ３．３６ １３．６７ａＡ ７．３７ａＡ －０．６１ｂＢ １．４０ａＡ
Ｗ２ ９．５４ａｂＡＢ ９．３５ａＡ ０．８４ｂＢ ２．６５ａＡ
Ｗ３ ８．５２ａｂＡＢ ９．００ａＡ ７．７２ａＡ ２．７７ａＡ
Ｗ４ ５．４３ｂＢ ４．６０ａＡ ３．５７ａｂＡＢ １．１３ａＡ
Ｗ５ ８．５１ａｂＡＢ ８．２８ａＡ ２．１８ａｂＡＢ ４．３６ａＡ
Ｗ１ ６０～１５０ １５．０８ ５．２７ １１．９３ａＡ ４．９６ａＡ １．６１ｂＡ ０．２６ｂＢ
Ｗ２ ８．３３ａｂＡ ８．０９ａＡ ４．９９ａｂＡ ３．８４ａｂＡＢ
Ｗ３ ６．７３ａｂＡ ７．５６ａＡ ７．９１ａＡ ５．０２ａＡ
Ｗ４ ５．３１ｂＡ ４．５４ａＡ ５．３９ａＡ １．７３ｂＢ
Ｗ５ ７．２４ａｂＡ ７．５２ａＡ ５．７２ａＡ ５．７７ａＡ
　注：数值后不同大、小写字母分别表示同列不同处理间差异达１％和５％显著性水平（ＬＳＤ检验法）。下同。
　Ｎｏｔｅ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｐｉｔａｌａｎｄｓｍａｌｌｅｔｔｅｒｓｆｏｌｏｗｅｄｔｈｅｖａｌｕｅｓｍｅａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｍｏｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔ０．０１ａｎｄ０．０５ｌｅｖｅｌｓ，ｒｅｓｐｅｃ
ｔｉｖｅｌｙ（ｉｎｓｐｅｃｔｅｄｂｙＬＳＤ）．Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
表３　不同灌水处理下全生育期总耗水量、阶段耗水量及日耗水量分析
犜犪犫犾犲３　犃狀犪犾狔狊犻狊狅犳狋狅狋犪犾犮狅狀狊狌犿狆狋犻狅狀，狊狋犪犵犲犮狅狀狊狌犿狆狋犻狅狀犪狀犱犱犪犻犾狔犮狅狀狊狌犿狆狋犻狅狀狅犳狑犪狋犲狉
狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋狊狅犻犾犿狅犻狊狋狌狉犲犮狅狀犱犻狋犻狅狀狊 ｍｍ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
播种～返青
Ｓｏｗｉｎｇ－ｒｅｖｉｖｉｎｇ
ＣＡｒ ＣＤｒ
返青～拔节
Ｒｅｖｉｖｉｎｇ－ｊｏｉｎｔｉｎｇ
ＣＡｊ ＣＤｊ
拔节～抽穗
Ｊｏｉｎｔｉｎｇ－ｈｅａｄｉｎｇ
ＣＡｈ ＣＤｈ
抽穗～开花
Ｈｅａｄｉｎｇ－ｆｌｏｗｅｒｉｎｇ
ＣＡｆ ＣＤｆ
开花～成熟
Ｆｌｏｗｅｒｉｎｇ－ｍａｔｕｒｉｔｙ
ＣＡｍ ＣＤｍ
全生育期
Ｔｏｔａｌｇｒｏｗｔｈ
ＣＡｔ ＣＤｔ
Ｗ１ ４２７．２ ２．３ ３４．６ ０．８ １４６．７ ６．４ １０４．４ ６．５ ４９．４ ２．３ ７６２．３ ２．６
Ｗ２ ４２７．２ ２．３ ３９．８ ０．９ １５２．７ ６．６ １１７．０ ７．３ ４８．８ ２．２ ７８５．４ ２．７
Ｗ３ ４２７．２ ２．３ ５２．６ １．２ １２７．７ ５．６ １３４．８ ８．４ ９２．４ ４．２ ８３４．７ ２．８
Ｗ４ ４２７．２ ２．３ ４５．９ １．０ １３４．３ ５．８ ８８．１ ５．５ ９３．３ ４．２ ７８８．８ ２．７
Ｗ５ ４２７．２ ２．３ ４５．９ １．０ １１３．５ ４．９ １２７．３ ８．０ ３０．１ １．４ ７４４．０ ２．５
　注：ＣＡ和ＣＤ分别代表阶段耗水量和平均日耗水量；ｒ，ｊ，ｈ，ｆ，ｍ，ｔ分别代表播种～返青、返青～拔节、拔节～抽穗、抽穗～开花、开花～成熟和
全生育期。下同。
　Ｎｏｔｅ：ＣＡａｎｄＣＤｓｔａｎｄｆｏｒｓｔａｇｅｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｄａｉｌｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ；ｒ，ｊ，ｈ，ｆ，ｍ，ｔｍｅａｎｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅｓｏｆｓｏｗｉｎｇ－ｒｅｖｉｖｉｎｇ，ｒｅｖｉ
ｖｉｎｇ－ｊｏｉｎｔｉｎｇ，ｊｏｉｎｔｉｎｇ－ｈｅａｄｉｎｇ，ｈｅａｄｉｎｇ－ｆｌｏｗｅｒｉｎｇ，ｆｌｏｗｅｒｉｎｇ－ｍａｔｕｒｉｔｙａｎｄｔｏｔａｌｇｒｏｗｔｈ．Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
９９１第１９卷第５期 草业学报２０１０年
图１　不同灌水处理光合速率的差异
犉犻犵．１　犜犺犲犱犻犳犳犲狉犲狀犮犲狅犳狆犺狅狋狅狊狔狀狋犺犲狋犻犮狉犪狋犲狌狀犱犲狉
犱犻犳犳犲狉犲狀狋犻狉狉犻犵犪狋犻狅狀狋狉犲犪狋犿犲狀狋
图２　不同灌水处理蒸腾速率的差异
犉犻犵．２　犜犺犲犱犻犳犳犲狉犲狀犮犲狅犳狋狉犪狀狊狆犻狉犪狋犻狅狀狉犪狋犲狌狀犱犲狉
犱犻犳犳犲狉犲狀狋犻狉狉犻犵犪狋犻狅狀狋狉犲犪狋犿犲狀狋
图３　不同灌水处理气孔导度的差异
犉犻犵．３　犜犺犲犱犻犳犳犲狉犲狀犮犲狅犳狊狋狅犿犪狋犪犾犮狅狀犱狌犮狋犪狀犮犲狌狀犱犲狉
犱犻犳犳犲狉犲狀狋犻狉狉犻犵犪狋犻狅狀狋狉犲犪狋犿犲狀狋
２．４　不同灌水处理对 ＷＵＥ、ＩＷＵＥ、产量和产量构
成因素的影响
处理间籽粒产量、单位面积穗数、穗粒数、千粒重
均存在显著（犘＜０．０５）或极显著（犘＜０．０１）差异。处
理 Ｗ３具有最高籽粒产量（６２９６．５２ｋｇ／ｈｍ２）、千粒重
（５３．１２ｇ）、单位面积穗数（６１．８３万穗／ｈｍ２）；Ｗ５的
籽粒产量（４６７４．６５ｋｇ／ｈｍ２）、千粒重（４７．６５ｇ）、穗粒
数（１８．７７个／穗）均低于其他处理。相关分析表明（表
５），产量与千粒重（犚＝０．９９）和穗粒数（犚＝０．８７）
呈显著或极显著（犘＜０．０１）正相关，而千粒重与ＣＡｍ
（犚＝０．８０）、ＣＡｔ（犚＝０．８９）呈显著（犘＜０．０５）正相
关，表明生育后期水分胁迫，导致千粒重和穗粒数下
降，最终表现为产量下降（表４）。
ＷＵＥ和ＩＷＵＥ是衡量作物高效用水的重要指
标。通过分析发现（表４），灌溉总量、灌水次数相同的
处理 Ｗ４和 Ｗ５对 ＷＵＥ和ＩＷＵＥ的影响不同。Ｗ４具有最高的 ＷＵＥ和ＩＷＵＥ，分别为７．９１和１５．４１ｋｇ／
（ｈｍ２·ｍｍ），Ｗ５的 ＷＵＥ和ＩＷＵＥ却最低。相关分析还表明（表５），产量与 ＷＵＥ（犚＝０．９７）、ＣＡｍ（犚＝
０．８８）、ＣＡｔ（犚＝０．８８）呈显著（犘＜０．０５）或极显著（犘＜０．０１）正相关，说明后期过多灌溉和土壤严重缺水都显
著影响了冬小麦对土壤水分的利用效率。
３　讨论
河西绿洲区年降水量少、蒸发量大，气候干燥，特殊的土壤和气候条件要求较高的灌水定额。张步罛和黄高
宝［２１］在春小麦调亏灌溉研究中表明，河西地区春小麦生育期最佳灌溉定额为４４０ｍｍ／ｈｍ２。而本试验结果表
明，河西走廊农业区冬小麦要达到５３０５～６２９６ｋｇ／ｈｍ２ 的产量水平，生育期灌水量可减少到３４５ｍｍ／ｈｍ２，节水
效果明显。
在本试验条件下，Ｗ３具有最高的产量、千粒重和耗水量，但灌溉水利用效率和水分利用效率以 Ｗ４最高，说
明，适量减少灌水量可以提高水分利用效率，但后期的水分胁迫，不利于千粒重的提高，相关分析表明，千粒重是
影响产量的最主要因素。Ｊｅｎｓｅｎ［２２］认为适度的水分胁迫能使作物的水分利用效率显著提高。张秋英等［２３］研究
００２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１０） Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．５
表明，冬小麦以拔节～抽穗期的２次灌水效果最好，随着灌水总量的增加，水分利用效率先于产量达到最大值。
王俊儒等［９］研究表明，后期中度干旱对穗粒数、千粒重无影响，对籽粒产量的影响较小，提高了收获指数和水分利
用效率。严重干旱显著降低了株高、有效穗数、穗粒数和千粒重，显著降低了产量，同时收获指数和水分利用效率
也降低。陈晓远和罗培元［２４］认为在小麦孕穗、抽穗、开花和灌浆的需水高峰期，充足的水分对增加穗粒数、提高
粒重都有明显的效应。
表４　不同灌水处理下冬小麦水分利用效率、灌溉水利用效率、产量和产量构成因素的比较
犜犪犫犾犲４　犆狅犿狆犪狉犻狊狅狀狊狅犳犠犝犈，犐犠犝犈，犵狉犪犻狀狔犻犲犾犱犪狀犱狔犻犲犾犱犮狅犿狆狅狀犲狀狋狊犪犿狅狀犵犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
籽粒产量
ＧＹ（ｋｇ／ｈｍ２）
水分利用效率
ＷＵＥ（ｋｇ／ｈｍ２·ｍｍ）
灌溉水利用效率
ＩＷＵＥ（ｋｇ／ｈｍ２·ｍｍ）
单位面积穗数
ＳＰＮ（万穗×１０４Ｓｐｉｋｅ／ｈｍ２）
穗粒数
ＧＮＳ（个Ｎｏ．／穗Ｓｐｉｋｅ）
千粒重
ＴＧＷ （ｇ）
Ｗ１ ５３０５．３３ａｂＡＢ ６．９６ａｂＡＢ １５．３８ａＡ ８３８．８０ａＡ ２１．７２５ａＡ ４９．９４７ａｂＡ
Ｗ２ ５８０３．２８ａＡＢ ７．３９ａｂＡ １４．３３ａＡ ８６０．４０ａＡ ２１．９５０ａＡ ５２．０４７ａｂＡ
Ｗ３ ６２９６．５２ａＡ ７．５４ａＡ １２．７２ｂＢ ９２７．４５ａＡ ２１．８１７ａＡ ５３．１２３ａＡ
Ｗ４ ６２４０．３７ａＡ ７．９１ａＡ １５．４１ａＡ ８７８．４０ａＡ ２３．１２５ａＡ ５２．４５３ａｂＡ
Ｗ５ ４６７４．６５ｂＢ ６．２８ｂＢ １１．５４ｂＢ ８９４．７５ａＡ １８．７７５ｂＢ ４７．６５０ｂＡ
　ＳＰＮ：单位面积穗数Ｓｐｉｋｅｓｎｕｍｂｅｒｐｅｒａｒｅａ；ＧＮＳ：穗粒数 Ｎｕｍｂｅｒｏｆｇｒａｉｎｓ；ＴＷＧ：千粒重 Ｗｅｉｇｈｔｏｆ１０００ｇｒａｉｎｓ；ＧＹ：籽粒产量Ｇｒａｉｎｙｉｅｌｄ；
ＷＵＥ：水分利用效率 Ｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ；ＩＷＵＥ：灌溉水利用效率Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．下同Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ。
表５　犠犝犈、犐犠犝犈、耗水量、产量及产量构成因素之间的相关系数
犜犪犫犾犲５　犜犺犲犮狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀狊犪犿狅狀犵犠犝犈，犐犠犝犈，狑犪狋犲狉犮狅狀狊狌犿狆狋犻狅狀，狔犻犲犾犱犪狀犱狔犻犲犾犱犮狅犿狆狅狀犲狀狋狊
项目
Ｉｔｅｍ
籽粒产量
ＧＹ
水分利用效率
ＷＵＥ
灌溉水利用效率
ＩＷＵＥ
单位面积穗数
ＳＰＮ
穗粒数
ＧＮＳ
千粒重
ＴＧＷ
返青～拔节期耗水量ＣＡｊ ０．４０ ０．２４ －０．５９ ０．９８ －０．０８ ０．３３
拔节～抽穗期耗水量ＣＡｈ ０．３４ ０．４５ ０．７９ －０．７１ ０．６６ ０．４４
抽穗～开花耗水量ＣＡｆ －０．２０ －０．４１ －０．８１ ０．５６ －０．５７ －０．１１
开花～成熟期耗水量ＣＡｍ ０．８８ ０．８３ ０．３０ ０．４６ ０．７１ ０．８０
全生育期耗水量ＣＡｔ ０．８８ ０．７３ ０．０３ ０．５９ ０．５７ ０．８９
籽粒产量ＧＹ ０．９７ ０．４３ ０．２９ ０．８７ ０．９９
水分利用效率 ＷＵＥ ０．９７ ０．６０ ０．０９ ０．９４ ０．９５
灌溉水利用效率ＩＷＵＥ ０．４３ ０．６０ －０．７１ ０．８２ ０．４３
穗粒数ＧＮＳ ０．８７ ０．９４ ０．８２ －０．２１ ０．８６
千粒重ＴＧＷ ０．９９ ０．９５ ０．４３ ０．２４ ０．８６
　注：表示显著相关（犘＜０．０５）；表示极显著相关（犘＜０．０１）。
　Ｎｏｔｅ：ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｔｔｈｅ０．０５ｌｅｖｅｌ（１ｔａｉｌｅｄ）；ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｔｔｈｅ０．０１ｌｅｖｅｌ（１ｔａｉｌｅｄ）．
从冬小麦各生育时期耗水特点来看，播种～拔节期日耗水强度最小，拔节～开花期日耗水强度大，但前期耗
水量大于后期。这是可以理解的，抽穗期～开花期作物生长旺盛，叶面积指数（ＬＡＩ）达到最大，温度升高，作物
蒸腾量大，但历时仅３９ｄ，而冬小麦从播种～拔节期历时时间长达１８５ｄ，而且春季多风、干燥，土壤蒸发量大。因
此增大冬灌量，确保冬小麦过冬、返青是必要的。拔节期灌水量对冬小麦后期生长影响较大，Ｗ１、Ｗ２由于及早
的消耗了土壤水分，使得灌浆期０～６０ｃｍ土壤含水量在萎蔫点以下。刘增进等［１５］研究表明，６０～１６０ｃｍ土层是
水浇地冬小麦深层根系的主要分布层，是土壤水分消耗与蓄积的源和库。因此，在灌溉水短缺的条件下，小麦的
水分调控应集中在提高土壤贮水利用率和水分利用效率上，尤其是提高深层土壤水分的利用程度［１６，２５］，但开花
后的持续干旱不利于产量的形成［１４］。
１０２第１９卷第５期 草业学报２０１０年
在生理指标上，灌水量最多的 Ｗ３各时期的光合速率并不是最高，但在开花期和灌浆前期具有较高的气孔导
度和蒸腾速率。研究表明不同的灌水量和灌水时期，引起各生育时期不同程度的水分亏缺，而这些生理指标对亏
缺程度的反应不一［２６］。但应该考虑到土壤含水量的有限性，土壤储水的透支会造成干旱化趋势的加剧，影响作
物生理功能［２７３０］。Ａｂｂａｔｅ等［３１］也指出限水灌溉下由于中午气孔的关闭限制了蒸腾速率，提高了蒸腾效率，因此
ＷＵＥ较高。房全孝和陈雨海［１０］研究表明灌溉使蒸腾速率线性增加而光合速率并没有同步增加，导致了叶片水
分利用效率下降，这是群体与产量水平水分利用效率降低的生理基础。蒸腾耗水在一定范围内是必需的或者是
高效的，而当土壤水分含量过高时，光合速率不再增加，而蒸腾速率持续增长必然导致作物耗水过多，所以作物蒸
腾也存在无效水分的消耗，这是灌溉导致水分利用效率下降的重要原因之一。Ｋｕｍａｒ等［３２］与 ＭｃＭｕｒｔｒｉｅ和
Ｗａｎｇ［３３］研究表明当土壤体积含水率在２２％左右时，光合速率几乎不再增加，继续增加土壤水分对提高光合生产
作用不大，而蒸腾速率显著提高使无效蒸腾耗水增加。
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ａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ［Ｊ］．ＰｌａｎｔＣｅｌＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，１９９３，１６：１１３．
犈犳犳犲犮狋狊狅犳犻狉狉犻犵犪狋犻狅狀狅狀犵狉犪犻狀狔犻犲犾犱犪狀犱狑犪狋犲狉狌狊犲犲犳犳犻犮犻犲狀犮狔狅犳狑犻狀狋犲狉狑犺犲犪狋
ＨＵＡＮＧＣａｉｘｉａ１，ＣＨＡＩＳｈｏｕｘｉ２，ＺＨＡＯＤｅｍｉｎｇ３，ＬＩＺｈｉｘｉａｎ４，ＣＨＡＮＧＬｅｉ２，ＷＡＮＧＴｉｎｇ５
（１．ＣｏｌｅｇｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧａｎｓｕＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ；２．ＡｇｒｏｎｏｍｙＣｏｌｅｇｅ，
ＧａｎｓｕＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ；３．ＧａｎｓｕＣｏｎｓｕｌｔｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｓ，Ｌａｎｚｈｏｕ
７３００７０，Ｃｈｉｎａ；４．ＡｇｒｏｎｏｍｙＣｏｌｅｇｅ，ＨｕａｎａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６４２，
Ｃｈｉｎａ；５．ＧａｎｓｕＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｏｎｇｒａｉｎｙｉｅｌｄａｎｄｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔ，Ｌｉｎｇｋａｎｇ２ｗｅｒｅ
ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｆｉｖｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｒｒｉｇａｔｉｏｎａｍｏｕｎｔｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅ
ｗｈｏｌｅｇｒｏｗｉｎｇｐｅｒｉｏｄ．Ｔｈｅｓｏｉｌａｖａｉｌａｂｌｅｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ（ＡＷＣ）ｃｈａｎｇｅｄｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅｓ，ｗｉｔｈａ
ｓｍａｌｅｒｖａｌｕｅ（２．３７ｍｍ）ａｔｔｈｅｒａｉｓｉｎｇｓｔａｇｅａｎｄｌａｒｇｅｒｏｎｅ（９．８８ｍｍ）ａｔｔｈｅｊｏｉｎｔｉｎｇｓｔａｇｅ，ａｎｄｗｉｔｈｔｈｅｍａ
ｔｕｒｉｔｙｓｔａｇｅ（２．５４ｍｍ）ｉｎｂｅｔｗｅｅｎ．Ｔｈｅｌａｔｔｅｒｓｔａｇｅｅｖｅｎｈａｄｎｅｇａｔｉｖｅｖａｌｕｅｓｉｎｔｈｅ０－６０ｃｍｓｏｉｌｌａｙｅｒｓａｔｍａ
ｔｕｒｉｔｙｆｏｒＷ１ａｎｄＷ２．Ｔｈｅｍｉｌｋｉｎｇｓｔａｇｅｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｏｒａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｄａｉｌｙ
ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒｗａｓａｔｈｅａｄｉｎｇｆｌｏｗｅｒｉｎｇａｎｄｓｏｗｉｎｇｒｅｖｉｖｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｐｒｅｗｉｎｔｅｒｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ
ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｄｅｍｅｒｇｅｎｃｅｒａｔｅｓａｎｄｐｒｏｍｏｔｅｓｇｒｏｗｔｈｏｆｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔ．Ｗ３ｈａｄｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｇｒａｉｎｙｉｅｌｄ
（６２９６．５２ｋｇ／ｈａ），ｇｒａｉｎｗｅｉｇｈｔ（５３．１２ｇ）ａｎｄｅａｒｓｐｅｒｕｎｉｔａｒｅａ（６１．８３Ｓｐｉｋｅ×１０４／ｈａ）ｗｈｉｌｅｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉ
ｃｉｅｎｃｙ（ＷＵＥ）ａｎｄｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ（ＩＷＵＥ）ｗｅｒｅｌｏｗｅｒ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈＷ３，Ｗ４ｈａｄ
ｔｈｅｈｉｇｈｅｒＷＵＥａｎｄＩＷＵＥ，ａｎｄｉｔｓｇｒａｉｎｙｉｅｌｄｗａｓａｌｉｔｔｌｅｌｏｗｅｒ，ａｔ６２４０．３７ｋｇ／ｈａ．Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ
ｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｗｅｒｅｈｉｇｈｌｙｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｐｏｓｉｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｙｉｅｌｄａｎｄｇｒａｉｎｗｅｉｇｈｔ（犚＝０．９９），
ＷＵＥ（犚＝０．９７），ａｔｆｌｏｗｅｒｉｎｇｍａｔｕｒｉｔｙ（ＣＡｍ）（犚＝０．８８），ａｎｄｔｏｔａｌｇｒｏｗｔｈ（ＣＡｔ）（犚＝０．８８），ｉｎｄｉｃａ
ｔｉｎｇｔｈａｔｗａｔｅｒｓｔｒｅｓｓａｔｔｈｅｌａｔｅｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｔｈｅａｇｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔ，ｓｈｏｒｔｅｎｅｄｔｈｅ
ｇｒａｉｎｆｉｌｉｎｇｐｅｒｉｏｄ，ｒｅｄｕｃｅｄｇｒａｉｎｗｅｉｇｈｔ，ａｎｄｅｖｅｎｔｕａｌｙｌｅｄｔｏｄｅｃｌｉｎｅｏｆｇｒａｉｎｙｉｅｌｄ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｉｍｐａｃｔ
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犓犲狔狑狅狉犱狊：ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎａｍｏｕｎｔ；ｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ；ｇｒａｉｎｙｉｅｌｄ；ｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔ
３０２第１９卷第５期 草业学报２０１０年