全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2010, 36(3): 457465 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家自然科学基金项目(30871478)和农业部现代小麦产业技术体系项目(nycytx-03)资助。
*
通讯作者(Corresponding author): 于振文, E-mail: yuzw@sdau.edu.cn; Tel: 0538-8241484
第一作者联系方式: E-mail: hanzhanjiang@163.com
Received(收稿日期): 2009-09-05; Accepted(接受日期): 2009-12-08.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2010.00457
测墒补灌对冬小麦干物质积累与分配及水分利用效率的影响
韩占江1, 2 于振文1,* 王 东1 张永丽1
1 山东农业大学农业部作物生理生态与栽培重点开放实验室, 山东泰安 271018; 2 河南科技学院, 河南新乡 453003
摘 要: 于 2007—2008 和 2008—2009 年度小麦生长季, 以高产中筋冬小麦品种济麦 22 为材料, 在山东兖州小孟镇
史王村(35.41°N, 116.41°E)采用大田试验, 研究了 4种灌水处理对冬小麦干物质积累与分配及水分利用效率的影响。
结果表明, 不灌水的W0处理(土壤相对含水量为播种期 80% + 拔节期 65% + 开花期 65%)成熟期干物质积累量最低,
W1处理(土壤相对含水量为播种期 80% + 拔节期 70% + 开花期 70%)成熟期干物质积累量最高, 籽粒干物质分配量
显著高于 W2处理(土壤相对含水量为播种期 80% + 拔节期 80% + 开花期 80%)和 W3处理(土壤相对含水量为播种
期 90% + 拔节期 80% + 开花期 80%); 开花前贮藏在营养器官中的干物质开花后向籽粒的再分配量和再分配率均为
W0>W3>W2>W1, 开花后干物质积累量对籽粒的贡献率为 W1>W2>W3>W0; W1处理在灌浆末期保持较高灌浆速率
和净光合速率, 提高了开花后干物质的积累量和向籽粒的分配比例, 有利于增加粒重; W0 处理水分利用效率较高,
但产量最低; 灌水处理的籽粒产量、灌溉水利用效率、降水利用效率和灌溉效益两生长季均随测墒补灌量的增加而
显著降低。综合两年结果, W1是本试验条件下高产节水的最佳灌溉处理, 其播种期、拔节期和开花期设计 0~140 cm
土层土壤平均相对含水量分别为 80%、70%和 70%, 在两个小麦生长季中, 通过测墒, 分别补充灌水 43.8 mm和 13.8
mm, 灌溉水和降水的利用效率最高, 并获得了最高籽粒产量, 分别为 8 837.8 kg hm2和 9 040.9 kg hm2。
关键词: 冬小麦; 土壤含水量; 节水灌溉; 干物质积累与分配; 水分利用效率
Effects of Supplemental Irrigation Based on Testing Soil Moisture on Dry
Matter Accumulation and Distribution and Water Use Efficiency in Win-
ter Wheat
HAN Zhan-Jiang1,2, YU Zhen-Wen1,*, WANG Dong1, and ZHANG Yong-Li1
1 Key Laboratory of Crop Ecophysiology and Cultivation, Ministry of Agriculture, Shandong Agricultural University, Tai’an 271018, China; 2 Henan
Institute of Science and Technology, Xinxiang 453003, China
Abstract: Water shortage is a serious problem threatening sustainable agricultural development in the North China Plain (NCP),
where winter wheat (Triticum aestivum L.) is the largest water-consuming crop. Water-saving technique is one of the most impor-
tant components in wheat cultivation system in this area. The purpose of this study was to optimize irrigation scheduling for high
yield and water use efficiency (WUE) in wheat. Unlike earlier studies in which fixed irrigation amounts were given, we designed
a ladder of relative soil moisture content at critical growth stages of wheat. The results are expected to provide general and valu-
able guidelines to farmers and irrigation managers in high-yielding wheat production in the NCP. The field experiments was con-
ducted with the cultivar of Jimai 22 in Shiwang village (35.41°N, 116.41°E), Yanzhou, Shandong, China in 2007–2008 and
2008–2009 growing seasons. The irrigation treatments were designed based on the contents of relative soil moisture at sowing,
jointing, and anthesis stages which were 80%, 65%, and 65% for treatment W0; 80%, 70%, and 70% for treatment W1; 80%, 80%,
and 80% for treatment W2; 90%, 80%, and 80% for treatment W3, respectively. The accumulation and distribution of dry matter
and water use efficiency (WUE) in wheat plants were investigated subject to soil moisture and supplemental irrigation. The results
showed that dry matter accumulation amount in treatment W0 was the lowest whereas that in treatment W1 was the highest at
maturity stage. The grain dry matter ratio was significantly higher in treatment W1 than in treatments W2 and W3. After anthesis,
the redistribution amount and the ratio of dry matter that stored in vegetative organs before anthesis were presented as
W0>W3>W2>W1, and the contribution of dry matter accumulation amount after anthesis to grains as W1>W2>W3>W0. Under
458 作 物 学 报 第 36卷

the W1 condition, the filling rate and net photosynthetic rate maintained a relative high level at the end of filling stage, which was
favorable for increasing the accumulation and distribution ratio of dry matter and the grain weight at maturity. The WUE in treat-
ment W0 was higher than that in other treatments. However, the grain yield was the lowest in treatment W0. In both growing sea-
sons, the grain yield, irrigation water use efficiency (WUEI), precipitation use efficiency (WUEP), and irrigation benefit (IB) in the
three irrigation treatments decreased significantly as more water was supplied. Under the experimental condition, the W1 regime
was considered as the optimal irrigation treatment, whose relative soil moisture contents in the 0–140 cm soil layer were 80% at
sowing, 70% at jointing, and 70% at anthesis stage. When 43.8 and 13.8 mm of water was supplied in the 2007–2008 and
2008–2009 growing seasons, the final grain yield reached the highest level of 8 837.8 kg ha1 for 2007–2008 and 9 040.9 kg ha1
for 2008–2009 with the highest WUEI and WUEP.
Keywords: Winter wheat; Soil moisture content; Water-saving irrigation; Dry matter accumulation and distribution; Water
use efficiency
水资源缺乏已成为全球性亟待解决的问题。我
国人均水资源拥有量为世界平均值的 1/4, 是世界上
13 个严重缺水的国家之一[1]。华北平原是我国的主
要农业区, 水资源短缺且分配不均是制约该地区农
业生产可持续发展的主要限制因子。研究表明, 小
麦籽粒产量大部分来自花后干物质的积累及花前营
养器官干物质的再分配, 土壤水分状况对小麦干物
质积累与分配有显著影响[2-3], 开花后土壤含水量过
高或过低均使小麦旗叶的光合速率降低 [4], 抑制植
株生长, 降低干物质积累量, 并使各器官间的干物
质分配比例发生变化, 导致籽粒产量减少[5]。亦有研
究认为 , 在一定范围内 , 随灌水量增大 , 小麦生物
产量增加, 显著提高开花后干物质的积累量及其对
籽粒的贡献率; 灌水量过多显著减少干物质向籽粒
的分配, 籽粒产量降低, 灌水量最多的处理未获得
最高籽粒产量[6]。适度的限量灌溉可以降低麦田耗
水量 , 提高水分利用效率 [7]; 并且有利于干物质的
积累, 促进籽粒灌浆, 提高小麦籽粒产量[8-11]。前人
研究多采用定量灌溉的方法, 本文以小麦主要生育
时期 0~140 cm 的土壤平均相对含水量为目标含水
量, 在各生育时期测定土壤墒情, 计算需补充的灌
水量, 进行测墒补灌, 研究其对冬小麦干物质积累
与分配及水分利用效率的影响, 为制定冬小麦高产
节水栽培技术提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 供试品种与试验设计
2007—2008和 2008—2009年度小麦生长季在山
东省兖州市小孟镇史王村大田(35.41°N, 116.41°E)进
行, 种植高产中筋冬小麦品种济麦 22。2007—2008
年度小麦生长季播种前试验田 0~20 cm 土层土壤含
有机质 1.5%、全氮 0.10%、碱解氮 62.6 mg kg1、速
效磷 25.0 mg kg1、速效钾 139.8 mg kg1。小麦生育
期间降水量为播种至拔节期 51.4 mm、拔节至开花期
88.4 mm、开花至成熟期 88.2 mm。播种前 0~20、
20~40、40~60、60~80、80~100、100~120和 120~140
cm土层的土壤田间持水量分别为 24.70%、25.27%、
24.73%、25.01%、24.63%、23.51%和 23.18%, 土壤
容重分别为 1.55、1.50、1.51、1.52、1.53、1.58 和
1.56 g cm3, 相对含水量为 62.42%、54.60%、75.44%、
89.36%、77.49%、77.00%和 82.73%。2008—2009年
度小麦生长季播种前试验田 0~20 cm 土层土壤含有
机质 1.42%、全氮 0.11%、碱解氮 125.1 mg kg1、速
效磷 31.8 mg kg1、速效钾 177.1 mg kg1。小麦生育
期间降水量为播种至拔节期 59.4 mm, 拔节至开花期
54.9 mm, 开花至成熟期 26.3 mm。播种前 0~20、
20~40、40~60、60~80、80~00、100~120和 120~140
cm土层的土壤田间持水量分别为 24.53%、24.49%、
23.38%、24.94%、25.52%、24.03%和 22.03%, 土壤
容重分别为 1.56、1.53、1.58、1.59、1.57、1.59 和
1.64 g cm3, 相对含水量分别为 74.32%、71.17%、
75.98%、87.48%、83.46%、85.94%和 91.84%。
两个生长季试验处理一致, 灌水组合均为底墒
水+拔节水+开花水, 底墒水设置 2个水平, 拔节水 3
个水平, 开花水 3个水平, 分别以 W0、W1、W2和
W3表示(表 1)。
灌水量(mm)由公式 m = 10ρbH(i −j)计算得出[12]。

表 1 各水分处理方案的土壤相对含水量
Table 1 Relative soil moisture contents in various treatments
of water supply (%)
设计相对含水量
Relative soil moisture content designed 处理
Treatment 播种期
Sowing
拔节期
Jointing
开花期
Anthesis
W0 80 65 65
W1 80 70 70
W2 80 80 80
W3 90 80 80
数据为 0~140 cm土层的平均值。
Data are the averages at 0–140 cm soil layer.
第 3期 韩占江等: 测墒补灌对冬小麦干物质积累与分配及水分利用效率的影响 459


式中, H为该时段土壤计划湿润层的深度(cm), ρb为
计划湿润层内土壤容重(g cm–3), i为设计含水量(田
间持水量乘以设计相对含水量), j 为自然含水量 ,
即灌溉前土壤含水量。用水表计灌水量。
小区面积 4 m×4 m=16 m2, 小区间设置 1.0 m隔
离区, 随机区组排列, 3 次重复。小麦播种前, 前茬
玉米的秸秆全部粉碎翻压还田。2007—2008年度生
长季基肥用量为N 105.0 kg hm–2 , P2O5 112.5 kg hm–2,
K2O 112.5 kg hm–2; 拔节期追施 N 135.0 kg hm–2。
2008—2009年度生长季基肥用量为N 105.0 kg hm–2,
P2O5 150.0 kg hm–2, K2O 150.0 kg hm–2; 拔节期追施
N 135.0 kg hm–2。所施肥料为尿素(含 N 46.4%)、磷
酸二铵(含 P2O5 46%, 含 N 18%)和硫酸钾(含 K2O
52%)。2007年 10月 8日播种, 2008年 6月 11日收
获; 2008年 10月 10日播种, 2009年 6月 4日收获。
四叶期定苗, 基本苗为 180 株 m–2, 其他管理措施
同丰产田。两个生长季试验结果趋势一致。
1.2 测定项目与方法
1.2.1 土壤含水量 用土钻取 0~200 cm 土层土
样, 分层取土, 20 cm 为一层, 置于铝盒中, 采用烘
干法测定, 土壤含水量 = (土壤鲜重–土壤干重)/土
壤干重×100%。
1.2.2 农田耗水量 根据土壤含水量计算农田耗
水量[13]:
ET1−2 =
=1
10
n
i
γiHi(θi1–θi2)+M+P+K
式中, ET1–2为阶段耗水量(mm); i为土层编号; n为总
土层数; γi为第 i层土壤干容重(g cm–3); Hi为第 i层
土壤厚度(cm); θi1和 θi2分别为第 i 层土壤时段初和
时段末的含水率, 以占干土质量的百分数计; M 为
时段内的灌水量(mm); P为有效降水量(mm); K为时
段内的地下水补给量(mm), 当地下水埋深大于 2.5
m时, K值可以忽略不计。本试验中, 地下水埋深在
5 m以下, 故地下水补给量可视为 0。
1.2.3 干物质积累与分配 于开花期和成熟期 ,
按叶、茎+叶鞘、穗轴+颖壳和籽粒分别取样, 并称
取鲜重, 80℃烘至恒重, 称干重。相关计算公式 [14]
如下:
营养器官开花前贮藏干物质转运量 = 开花期
干重–成熟期干重;
营养器官开花前贮藏干物质转运率(%) = (开花
期干重–成熟期干重)/开花期干重×100;
开花后干物质输入籽粒量 = 成熟期籽粒干重–
营养器官花前贮藏干物质转运量;
对籽粒产量的贡献率(%) = 开花前营养器官贮
藏干物质转运量/成熟期籽粒干重×100。
1.2.4 光合特性 用英国产 CIRAS-2型光合作用
测定系统, 分别于开花期、开花后 10 d和 20 d上午
9:00~11:00, 于自然光照下测定旗叶光合特性 [15],
用叶片蒸腾消耗一定量的水所同化的 CO2量来表示
单叶水平的水分利用效率, 即 WUEL=Pn/Tr。式中,
WUEL为单叶水分利用效率(μmol CO2 mmol−1 H2O),
Pn和 Tr分别代表净光合速率(μmol CO2 m−2 s−1)和蒸
腾速率(mmol H2O m−2 s−1), 由光合作用测定系统直
接测出。
1.2.5 灌浆速率 于小麦开花期标记同一天开花
的单茎, 开花至成熟期每 7 d取标记的穗, 80℃烘至
恒重, 以其干重计算干物质积累和籽粒灌浆速率。
成熟后实收, 晾晒至籽粒含水率为 12.5%时计产。
1.2.6 水分利用效率和灌溉效益的计算 水分利
用效率(kg hm–2 mm−1) WUE =Y/ET [15]; 灌溉水利用
效率(WUEI)、降水利用效率(WUEP)和土壤水利用效
率 (WUES) 分 别 由 WUEI=Y/I 、 WUEP=Y/P 和
WUES=Y/ΔS计算[16-18], 单位均为 kg hm–2 mm–1; 灌
溉效益(kg hm–2 mm–1) IB=ΔY/I [19]。式中, Y为籽粒产
量(kg hm–2), P为有效降水量(mm), ΔS为土壤贮水消
耗量(mm), ΔY为灌溉后增加的产量(kg hm–2), ET为
小麦生育期间农田耗水量(mm), 是各阶段耗水量之
和, I为实际灌水量(mm)。
1.3 数据分析
采用 DPS 7.05和 SPSS 11.5统计分析软件分析
处理, 用 Microsoft Excel 2003软件进行数据计算和
绘图。
2 结果与分析
2.1 补充灌溉后 0~140 cm土层土壤相对含水量
2007—2008 年度生长季, 底墒水调控所得相对
含水量和设计相对含水量的相对误差(以下简称“调
控误差”)分别为 0.7%和 0.5%, 拔节水W0、W1、W2、
W3处理的调控误差分别为 6.0%、4.4%、1.5%和 3.9%;
开花水 W0、W1、W2、W3 处理的调控误差分别为
0.2%、1.1%、7.7%和 6.0%; 各处理调控误差平均为
2.8%。2008—2009年度生长季, 底墒水的调控误差分
别为 1.8%和 0.8%, 拔节水W0、W1、W2、W3处理
的调控误差分别为 3.9%、1.7%、1.4%和 2.4%; 开花
水W0、W1、W2、W3处理的调控误差分别为 2.2%、
2.1%、1.0%和 0.6%; 各处理调控误差平均为 1.8% (表
2)。表明通过测定土壤墒情, 计算需补充的灌水量进
460 作 物 学 报 第 36卷

行灌溉, 能够达到预期设计的相对含水量。
2.2 不同处理对旗叶光合特性的影响
随着土壤相对含水量的提高, 旗叶净光合速率
在开花期为 W0>W1、W2>W3, 花后 10 d 为 W3>
W2>W1>W0, 花后 20 d为 W1>W2、W3>W0。W1
处理较高, 有利于干物质的积累, 奠定高产的基础
(图 1-A)。各处理旗叶蒸腾速率变化规律与净光合速
率一致, W1 处理较高, 有利于增加开花期的蒸散量
(图 1-B)。开花后 W0处理单叶水分利用效率均较高,
各灌水处理间单叶水分利用效率在开花期无显著差
异, 花后 10 d和 20 d随土壤相对含水量的提高而增
加(图 1-C), 说明在本试验节水栽培条件下, 增加土
壤相对含水量可提高单叶水分利用效率。
2.3 不同处理对小麦干物质积累与分配的影响
2.3.1 不同生育时期干物质积累量 越冬期和返
青期不同处理间干物质积累量无显著差异, 而在拔
节期, 播种期土壤相对含水量为 90%的 W3 处理显
著高于相对含水量为 80%的 W0、W1和 W2处理(图
2), 说明 W3 处理有利于返青至拔节阶段植株地上
部的生长。开花期和成熟期各处理干物质积累量为
W1>W2、W3>W0, W2和W3处理无显著差异(图 2)。
2.3.2 成熟期干物质在不同器官中的分配 成熟
期干物质的分配量和比例依次为籽粒>茎秆+叶鞘+
叶片>穗轴+颖壳(表3)。灌水处理与W0处理比较, 降
低了茎秆+叶鞘+叶片的干物质分配比例, 提高了籽
粒的干物质分配量和比例。各灌水处理之间比较 ,
W1处理籽粒干物质分配量显著高于W2和W3处理
(表 3), 说明播种期、拔节期和开花期土壤相对含水
量较低, 有利于干物质向籽粒分配, 提高籽粒产量;
土壤相对含水量增加时, 干物质向籽粒分配量和比

表 2 不同处理的灌水量和土壤相对含水量
Table 2 Irrigation amount and relative soil moisture content in different treatments
底墒水 Presowing water 拔节水 Water at jointing stage 开花水 Water at anthesis stage 处理
Treatment DRMC (%) RMC (%) RE (%) I (mm) DRMC (%) RMC (%) RE (%) I (mm) DRMC (%) RMC (%) RE (%) I (mm)
2007–2008
W0 80 79.43 0.7 0 65 61.07 6.0 0 65 65.10 0.2 0
W1 80 79.43 0.7 0 70 66.90 4.4 0 70 69.21 1.1 43.83
W2 80 79.43 0.7 0 80 81.16 1.5 37.78 80 73.86 7.7 45.25
W3 90 90.43 0.5 80.90 80 76.86 3.9 0 80 75.22 6.0 22.48
2008–2009
W0 80 81.45 1.8 0 65 67.51 3.9 0 65 66.40 2.2 0
W1 80 81.45 1.8 0 70 71.21 1.7 0 70 68.50 2.1 13.77
W2 80 81.45 1.8 0 80 81.10 1.4 46.92 80 79.24 1.0 16.01
W3 90 89.29 0.8 45.50 80 81.96 2.4 24.29 80 79.55 0.6 47.82
土壤相对含水量为 0~140 cm土层的平均值。DRMC: 设计相对含水量; RMC: 相对含水量; RE: 相对误差; I: 灌水量。
Relative soil moisture contents are the averages at 0–140 cm soil layer. DRMC: designed relative moisture content; RMC: relative
moisture content; RE: relative error; I: irrigation amount.



图 1 不同处理对冬小麦旗叶光合速率(A)、蒸腾速率(B)与水分利用效率(C)的影响(2007–2008)
Fig. 1 Effects of different treatments on photosynthetic rate (A), transpiration rate (B), and leaf water use efficiency (C) in winter
wheat (2007–2008)
第 3期 韩占江等: 测墒补灌对冬小麦干物质积累与分配及水分利用效率的影响 461


例降低, 亦即适当降低拔节期和开花期的土壤相对
含水量, 促进干物质向籽粒分配。
2.3.3 开花后营养器官干物质再分配及其对籽粒贡
献率 开花前贮藏在营养器官中的干物质开花后
向籽粒的再分配量和再分配率均为 W0>W3>W2>
W1, 处理间差异显著; 开花后干物质积累量对籽粒
的贡献率为 W1>W2>W3>W0, 处理间差异显著(表
4), 说明 W1 处理提高了开花后干物质的积累能力,
增加了籽粒中来自开花后干物质的比例, 这是 W1
处理获得高产的生理基础。
2.4 不同处理对冬小麦籽粒灌浆特性的影响
籽粒灌浆速率呈慢—快—慢的单峰变化趋势 ,
各处理均在花后 21 d 达峰值。W0 处理在达到峰值
前灌浆速率显著高于其他处理, 在达到峰值后迅速
下降; 灌水处理在达到峰值后下降较缓慢, 开花至


图 2 不同处理对冬小麦干物质积累量的影响(2007–2008)
Fig. 2 Effects of different treatments on dry matter accumula-
tion amount in winter wheat (2007–2008)

表 3 不同处理对冬小麦成熟期干物质在不同器官中的分配的影响
Table 3 Effects of different treatments on dry matter distribution in different organs at maturity in winter wheat
籽粒 Grain 穗轴+颖壳 Spike axis + glume 茎秆+叶鞘+叶片 Stem + sheath + leaf 处理
Treatment 数量 Amount (g) 比例 Ratio (%) 数量 Amount (g) 比例 Ratio (%) 数量 Amount (g) 比例 Ratio (%)
2007–2008
W0 1.48±0.04 c 50.51±1.02 c 0.39±0.02 a 13.17±0.73 a 1.06±0.02 c 36.31±0.84 a
W1 1.78±0.02 a 54.98±0.55 a 0.35±0.01 b 10.93±0.34 b 1.10±0.02 b 34.09±0.57 b
W2 1.67±0.01 b 52.88±0.32 b 0.35±0.02 b 10.99±0.60 b 1.14±0.01 a 36.13±0.23 a
W3 1.66±0.01 b 53.06±0.54 b 0.34±0.01 b 10.93±0.26 b 1.13±0.02 ab 36.01±0.41 a
2008–2009
W0 1.27±0.10 d 54.61±2.68 c 0.27±0.04 c 11.59±1.82 b 0.79±0.02 c 33.73±1.79 a
W1 1.72±0.03 a 57.70±1.06 a 0.34±0.02 b 11.47±0.73 b 0.92±0.04 a 30.83±1.19 c
W2 1.66±0.02 b 56.10±0.75 b 0.38±0.01 a 12.94±0.41 a 0.92±0.03 a 30.97±0.86 c
W3 1.49±0.05 c 55.47±1.36 c 0.34±0.02 b 12.58±0.84 a 0.86±0.03 b 31.94±1.22 b
各器官测定值均为单茎平均。各列数据后相同字母表示在 0.05水平差异不显著。
Data are the averages based on a single stalk. Values followed by the same letter within a column are not significantly different at P < 0.05.

表 4 不同处理对冬小麦开花后营养器官干物质积累量和干物质再分配量的影响
Table 4 Effects of different treatments on dry matter accumulation and translocation amount of vegetative organ after anthesis in
winter wheat
处理
Treatment
营养器官开花前贮藏干
物质转运量
DMTAA (kg hm–2)
营养器官开花前贮藏
干物质转运率
DMTRA (%)
开花前贮藏干物质转运
量对籽粒的贡献率
CDMTAATG (%)
开花后干物质积累量
DMAAA (kg hm–2)
开花后干物质积累
量对籽粒的贡献率
CDMAAATG (%)
2007–2008
W0 3589.02±77.74 a 26.34±2.41 a 50.76±1.71 a 3481.93±56.61 d 49.24±1.71 d
W1 1143.29±30.86 d 11.06±3.03 d 12.94±0.99 d 7694.48±49.29 a 87.06±0.99 a
W2 1625.71±71.98 c 15.42±0.63 c 19.20±0.94 c 6840.25±107.97 b 80.80±0.94 b
W3 2426.84±85.98 b 20.19±0.65 b 29.75±1.21 b 5729.61±128.97 c 70.25±1.21 c
2008–2009
W0 2474.69±21.96 a 27.61±0.21 a 39.74±0.43 a 3752.09±32.94 d 60.26±0.43 d
W1 1560.41±26.26 d 14.72±0.23 d 17.26±0.32 d 7480.47±39.39 a 82.74±0.32 a
W2 1652.41±41.62 c 18.39±1.77 c 20.87±1.59 c 6266.34±77.43 c 79.13±1.59 b
W3 2288.60±49.50 b 24.74±1.67 b 25.57±1.21 b 6662.83±73.75 b 74.43±1.21 c
各列数据后相同字母表示在 0.05水平差异不显著。
DMTAA: dry matter translocation amount after anthesis; DMTRA: dry matter translocation ratio after anthesis; CDMTAATG: contri-
bution of dry matter translocation amount after anthesis to grains; DMAAA: dry matter accumulation amount after anthesis; CDMAAATG:
contribution of dry matter accumulation amount after anthesis to grains. Values followed by the same letter within a column are not signifi-
cantly different at P < 0.05.
462 作 物 学 报 第 36卷

花后 28 d, 灌水处理间灌浆速率无显著差异, 开花
28 d 后 W1 处理籽粒灌浆速率显著高于 W2 和 W3
处理(图 3), 说明 W1 处理在灌浆末期仍保持较高灌
浆速率, 有利于粒重的提高。
2.5 不同处理对籽粒产量和水分利用效率的影响
2007—2008 年度生长季籽粒产量为 W1>W2>
W3>W0, 2008—2009 年度生长季为 W1、W2>W3>
W0, W1和 W2处理间无显著差异(表 5)。W0处理水
分利用效率较高 , 但产量最低; 随灌溉量增加 , 灌



图 3 不同处理对籽粒灌浆速率的影响(2007–2008)
Fig. 3 Effects of different treatments on grain filling rate in
winter wheat in 2007–2008 growing season
溉水利用效率、降水利用效率和灌溉效益降低, 两年
均为 W1>W2>W3; 土壤水利用效率, 2007—2008 年
度生长季为W1季为W1< W2利用效率和灌溉效益, W1 处理是本试验条件下高产
节水的最佳灌溉处理。W1处理在 2007—2008年度和
2008— 2009年度生长季根据测墒结果分别补充灌水
43.8 mm 和 13.8 mm, 籽粒产量分别为 8 837.8 kg
hm2和 9 040.9 kg hm2, 并获得了最高的灌溉水和降
水利用效率。
3 讨论
采用定量灌溉的方法, 前人开展了很多小麦灌
溉试验。Li 等[20]认为, 在华北平原有 3 种适宜的灌
溉制度, 分别是播前灌水 75 mm; 播前和拔节期各
灌水 75 mm; 播前、拔节期和开花期各灌水 75 mm,
全生育期灌溉量为 75~225 mm, 最高产量可达 7 423
kg hm2; 房全孝等[21]和董宝娣等[22]提出, 在底墒充
足的条件下, 分别在拔节期、挑旗期(或开花期)各灌
水 60 mm, 总灌溉量为 120 mm, 籽粒产量可达
7 000~7 500 kg hm2, 而采用高产高水分利用效率型
小麦, 在不降低产量和水分利用效率的情况下, 可
减少灌溉量 60~120 mm [22]。王淑芬等[23]研究发现,
在华北地区冬小麦最佳灌水方式是丰水年不灌水、
平水年灌1次拔节水、枯水年灌拔节水和抽穗水, 每

表 5 不同处理对籽粒产量、耗水量和水分利用效率的影响
Table 5 Effects of different treatments on grain yield, water consumption amount, and water use efficiency in winter wheat
耗水量 Water consumption amount (mm) 水分利用效率Water use efficiency (kg hm−2 mm1) 处理
Treatment
籽粒产量
Yield (kg hm2) 总计 Total I P SWCA WUE WUEI WUEP WUES IB
2007–2008
W0 7071.0±188.9 d 329.3±8.0 d 0 d 228.0 101.3±8.0 b 21.5±0.6 c — 31.0±0.8 d 69.8±3.4 c —
W1 8837.8±165.4 a 425.5±10.1 a 43.8 c 228.0 153.6±10.1 a 20.8±0.5 d 201.6±3.8 a 38.8±0.7 a 57.5±2.3 d 40.3±0.5 a
W2 8466.0±36.0 b 374.3±9.6 b 83.0 b 228.0 63.3±9.6 c 22.6±0.5 b 102.0±0.4 b 37.1±0.2 b 133.8±13.9 b 16.8±1.8 b
W3 8156.5±43.0 c 352.5±3.8 c 103.4 a 228.0 21.1±3.8 d 23.1±0.4 a 78.9±0.4 c 35.8±0.2 c 386.6±49.5 a 10.5±1.4 c
2008–2009
W0 6226.8±11.0 c 237.7±11.4 c 0 d 140.6 97.3±11.4 c 26.2±1.1 ab — 44.4±0.1 d 64.0±4.9 b —
W1 9040.9±13.1 a 331.0±10.6 b 13.8 c 140.6 176.8±10.6 a 27.3±0.8 a 656.5±1.0 a 64.4±1.0 a 51.2±1.9 d 204.4±0.2 a
W2 8951.4±235.8 a 358.2±3.9 a 62.9 b 140.6 154.9±3.9 b 25.0±0.7 b 142.2±3.8 b 63.8±1.7 b 57.8±0.9 c 43.3±3.8 b
W3 7918.8±246.3 b 315.2±9.5 b 117.6 a 140.6 57.2±9.5 d 22.5±0.6 c 67.3±2.1 c 56.4±1.8 c 138.5±15.9 a 14.4±2.0 c
I: 灌水量; P: 降水量; SWCA: 土壤水消耗量; WUE: 水分利用效率; WUEI: 灌溉水利用效率; WUEP: 降水利用效率; WUES: 土
壤水利用效率; IB: 灌溉效益。各列数据后相同字母表示在 0.05水平差异不显著。
I: irrigation amount; P: precipitation; SWCA: soil water consumption amount; WUE: water use efficiency; WUEI: irrigation water use
efficiency; WUEP: precipitation use efficiency; WUES: soil water use efficiency; IB: irrigation benefit. Values followed by the same letter
with a column are not significantly different at P < 0.05.
第 3期 韩占江等: 测墒补灌对冬小麦干物质积累与分配及水分利用效率的影响 463


次灌水量为 60~75 mm。本文改进确定灌溉量的方法,
通过测定土壤墒情来计算小麦主要生育时期需要补
充灌溉的水量。结果表明, W1、W2 和 W3 处理在
2007—2008生长季分别灌水 43.8 mm、80.0 mm和
103.4 mm, 产量达到 8 837.8 kg hm2、8 466.0 kg
hm2和 8 156.5 kg hm2; 在 2008—2009生长季分别
灌水 13.8 mm、62.9 mm 和 117.6 mm, 产量达到
9 040.9 kg hm2、8 951.4 kg hm2和 7 918.8 kg hm2。
两生长季总灌溉量均低于 120 mm, 籽粒产量均高于
7 500 kg hm2, 说明测墒补灌能够实现节水高产。
小麦在某些生育时期水分相对不足或有限度亏
缺, 有利于同化物向籽粒转运, 提高收获指数[24-25]。
王家仁等[26]研究发现, 在小麦拔节前适度水分亏缺,
有利于协调小麦群体与个体关系、控制营养生长过
旺、加快分蘖两极分化, 提高光能利用率, 促使个体
发育健壮抗倒伏, 最终实现节水高产高效。拔节期
和开花期亏缺灌溉, 促进干物质积累; 灌浆期水分
亏缺促进营养器官开花前贮藏干物质向籽粒的再转
运[24,27], 降低净光合速率, 加速功能叶片的衰老[27];
随着灌水量和灌水次数的增加, 开花前干物质向籽
粒的转化率、转化量和对籽粒产量的贡献率均减
少[28-29]。张永平等[30]认为, 每次灌水 75 mm, 不同灌
水处理下开花后群体光合速率与籽粒产量呈正相关,
但春灌 2 水处理其群体光合速率与春灌 4 水处理无
显著差异; 春灌 2 水处理在拔节前控水, 单茎上部
叶面积较小, 有利于改善花前群体结构、降低群体
呼吸和维持开花后较高的群体光合功能。马东辉等[4]
指出, 开花后土壤含水量过高或过低均使小麦旗叶
的光合特性降低, 导致减产; 开花后土壤相对含水
量在 60%~70%时, 小麦旗叶的净光合速率、叶绿素
含量和叶面积系数最大, 籽粒产量最高。本试验对
小麦需水的关键时期, 即播种期、拔节期和开花期
的 0~140 cm土层土壤相对含水量进行调节, 按照设
计相对含水量测墒补灌, 随着灌水量增加, 开花前
贮藏在营养器官中的干物质开花后向籽粒的再分配
量和再分配率增加, 开花后干物质积累量对籽粒的
贡献率降低, 与其他灌水处理相比较, W1 处理在各
主要生育时期土壤含水量适宜, 在灌浆末期仍保持
较高灌浆速率和净光合速率, 提高了开花后干物质
的积累量和向籽粒的分配比例 , 有利于增加粒重 ,
这是 W1处理获得高产的生理基础。
节水农业要解决的关键问题是提高自然降水和
灌溉水的利用效率[31], 小麦节水栽培是节水农业的
重要内容, 麦田耗水量由降水量、灌溉水量和土壤
供水量 3 部分组成。充足的底墒能够促进小麦根系
对土壤水分和养分的吸收, 提高土壤水分利用效率,
使收获时土壤残留水分减少, 扩充了土壤水库的库
容, 使其能够在汛期到来时, 接纳蓄存更多的降水,
充分发挥土壤水库的调控功能[32]。在拔节和开花期
亏缺灌溉促进根系生长, 提高了土壤水分的利用效
率[27]。在干旱条件下, 增施氮肥等栽培措施可显著
提高土壤水分利用效率[33]和降水利用效率[34]。亏缺
灌溉有利于提高经济系数和水分利用效率, 在有的
试验中会造成产量降低[35], 但适度水分亏缺可以同
时提高作物产量和水分利用效率[27]。张喜英等[36]认
为, 在常年降水条件下, 冬小麦灌溉制度是在返青
至起身期控制水分, 拔节期和抽穗至开花期各灌水
60~70 mm, 灌浆后期进行水分控制, 可保证较高产
量, 提高水分利用效率。在本试验条件下, 灌水处理
籽粒产量、灌溉水利用效率、降水利用效率和灌溉
效益两生长季均随测墒补灌量的增加而显著降低。
综合两年结果表明, W1 处理通过测墒补灌, 显著降
低了灌溉水用量, 提高了降水利用效率和土壤贮水
消耗量, 水分利用效率也较高, 达到了节水高产的
目的。
本试验是用水表计量水管灌溉实施的, 如何在
生产中进行测墒补灌, 使这一灌溉方法具有可操作
性, 有待于进一步研究。
4 结论
在 2007—2008和 2008—2009年度小麦生长季,
分别补充灌水 43.8 mm和 13.8 mm, 播种期、拔节期
和开花期土壤相对含水量分别达到 80%、70%和 70%,
提高了开花后干物质的积累量和向籽粒的分配比例,
在灌浆末期保持较高灌浆速率和净光合速率, 获得
了最高的籽粒产量、灌溉水利用效率、降水利用效
率、灌溉效益和较高的水分利用效率, 是本试验条
件下高产节水的最佳灌溉处理。测墒补灌较常规定
量灌溉显著降低了用水量, 为小麦高产节水栽培技
术制定提供参考。
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