全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2008, 34(8): 1450−1458 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

基金项目: 农业部农业结构调整重大技术研究专项(06-03-04B); 国家自然科学基金项目(30471026)
作者简介: 郑成岩(1982–), 男, 山东即墨人, 硕士研究生，研究方向为小麦生理生态研究。E-mail: juzc@sdau.edu.cn
*
通讯作者(Corresponding author): 于振文。Tel: 0538-8241484; E-mail: yuzw@sdau.edu.cn
Received(收稿日期): 2007-11-29; Accepted(接受日期): 2008-03-17.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2008.01450
高产小麦耗水特性及干物质的积累与分配
郑成岩1 于振文1,* 马兴华1 王西芝2 白洪立2
( 1山东农业大学农业部小麦栽培生理与遗传改良重点开放实验室 , 山东泰安 271018; 2山东省兖州市农业科学研究所 , 山东兖州
272000)
摘 要: 在 2005—2006年和 2006—2007年小麦生长季降水量分别为 128.0 mm和 246.4 mm条件下, 采用不同灌水量
处理, 研究了高产条件下冬小麦的耗水特性和小麦干物质的积累与分配。结果表明, 底水和拔节水分别灌溉 60 mm
处理(W2)在两个生长季获得了最高的籽粒产量, 2005—2006年生长季其水分利用效率和灌溉水的利用效率均显著高
于其他灌水处理; 2006—2007 年生长季, 其水分利用效率较高, 降水量、灌水量和土壤供水量分别占农田耗水量的
47.32%、23.04%和 29.64%; 与不灌水处理(W0)相比, 灌水处理显著提高开花后干物质的积累量和开花后干物质积累
量对籽粒的贡献率, 以W2处理最高, 分别达 8 241.59 kg hm−2和 84.18%。灌水量过多显著减少光合产物向籽粒的分
配, 使产量降低。随灌水量增加, 小麦全生育期耗水量显著增大, 灌水量占农田耗水量的比例增加, 降水量和土壤供
水量占农田耗水量的比例均降低, 以土壤供水量所占比例降低最大。综合考虑小麦的籽粒产量和水分利用效率, 在本
试验条件下, 以底水和拔节水各 60 mm的灌溉量为最优。在小麦生长季降雨量为 246.4 mm条件下, 仅灌 60 mm底水
亦可获得较高的籽粒产量, 其土壤供水量占农田耗水量的比例和灌溉水的利用效率高于底水和拔节水处理。
关键词: 小麦; 耗水特性; 干物质积累与分配; 籽粒产量
Water Consumption Characteristic and Dry Matter Accumulation and
Distribution in High-Yielding Wheat
ZHENG Cheng-Yan1, YU Zhen-Wen1,*, MA Xing-Hua1, WANG Xi-Zhi2, and BAI Hong-Li2
(1 Key Laboratory of Wheat Cultivation Physiology and Genetic Improvement, Ministry of Agriculture, Shandong Agricultural University, Tai’an
271018, Shandong; 2 Institute of Agricultural Sciences of Yanzhou City, Yanzhou 272000, Shandong, China)
Abstract: Water resource deficiency is one of major problems in wheat (Triticum aestivum L.) production in North Plain of
China. Irrigation plays an important role to obtain high grain yield and quality. Currently, many reports on the basis of different
experiments and cultivars have suggested several irrigation regimes in wheat, but no consistent conclusion is available due to in-
teractions between eco-environment and cultivar. In this study, two winter wheat cultivars were used under high-yielding cultiva-
tion in 2005–2007 growing seasons (with precipitations of 128.0 and 246.4 mm, respectively) to reveal the effects of irrigation
amount on water consumption characteristics and dry matter accumulations in various organs. The results showed that the yield of
treatment W2 (irrigated each 60 mm before sowing and at jointing) was the highest and the WUE of treatment W2 was signifi-
cantly higher than that of other irrigation treatments in 2005–2006 and 2006–2007 wheat growing seasons. And when the precipi-
tation was 246.4 mm from sowing to maturity in 2006–2007, the ratios of precipitation, irrigation amount and soil water amount
to water consumption amount in treatment W2 were 47.32%, 23.04%, and 29.64%, respectively. Compared with in treatment W0,
dry matter accumulation amount after anthesis and contribution of dry matter accumulation amount after anthesis to grains in irri-
gated treatments increased significantly with the highest of 8 241.59 kg ha−1 and 84.18% respectively in W2. However
over-irrigation significantly reduced the photosynthate and grain yield. Water consumption amount increased significantly with
increasing irrigation amount, and the ratio of irrigation amount to water consumption amount increased too, but the ratio of pre-
cipitation to water consumption amount and the ratio of soil water amount to water consumption amount both decreased. The
variation in the ratio of soil water amount to water consumption was larger than others. As far as grain yield, WUE and WUE of
第 8期 郑成岩等: 高产小麦耗水特性及干物质的积累与分配 1451

irrigation concerned in the experiment, the most appropriate treatment for recommendation was treatment W2, which was irri-
gated 60 mm before sowing and at jointing stage respectively. The ratio of soil water amount to water consumption amount and
the WUE of irrigation were higher in treatment W1 than in treatment W2, and the grain yield in treatment W1 was 8 797.73 kg
ha

−1 when the precipitation was 246.4 mm. The results can offer a useful reference for formulating water-saving cultivation tech-
niques in the areas with different water resources.
Keywords: Wheat; Water consumption characteristic; Dry matter accumulation and distribution; Grain yield
中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]。华北地区是我
国的主要农业区, 水资源缺乏是制约该地区农业生
产可持续发展的主要限制因子。Nielsen等[2]研究表明,
小麦产量与土壤含水量呈线性关系, 并且受土壤水
分胁迫的影响而变化。灌溉是小麦高产的重要保证,
赵广才等[3]研究表明, 在总降水量 47.9 mm下, 春季
灌 3次水产量最高; 有学者认为, 在一定范围内, 随
灌水量增大, 小麦生物产量提高, 但是总灌水定额
最大的处理并未获得最高籽粒产量, 因此提出了适
量灌水的观点[4]。适度的限量灌溉可以降低麦田耗
水量, 提高水分利用率[4-5]; 并且有利于干物质的积
累, 促进籽粒灌浆, 最终提高作物产量[6-9]。王志敏
等 [10]研究发现, 在节水栽培条件下, 小麦产量仍有
进一步提高的潜力。小麦籽粒灌浆物质主要来自花
后的光合作用和花前储存在营养器官中的碳水化合
物的再转运 [11]; 但是在不灌溉条件下, 自开花至成
熟期, 产量的增加与花前储存干物质的减少呈线性
关系[12]。这些研究都为探索小麦节水高产栽培技术
提供了参考, 但是目前尚少见通过系统测定不同层
次土壤含水量, 研究小麦不同生育时期土壤水分状
态与产量相关性的报道。本试验在高产条件下, 研
究了两年度不同灌溉处理对小麦各生育阶段 0~200
cm土层土壤含水量的动态变化、耗水特性、干物质
积累与分配、籽粒产量和水分利用率的影响, 以期
为制定冬小麦的节水高产栽培技术提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
2005—2006年在山东省兖州市小孟镇王海村大
田进行试验。试验田 0~20 cm土层土壤含有机质
1.42%、碱解氮 83.7 mg kg−1、速效磷 55.9 mg kg−1、
速效钾 90.6 mg kg−1。播种前 0~20、20~60、60~100、
100~140 和 140~200 cm土层的土壤含水量分别为
26.56%、23.53%、24.69%、23.18%和 26.03%。小麦
生育期间降水量为 128.0 mm, 其中, 播种至冬前期
10.4 mm, 冬前至拔节期 38.6 mm, 拔节至开花期
11.9 mm, 开花至成熟期 67.1 mm。
2006—2007年在兖州市小孟镇史王村大田进行
试验。试验田 0~20 cm土层土壤含有机质 1.5%、碱
解氮 77.13 mg kg−1、速效磷 29.7 mg kg−1、速效钾
121.58 mg kg−1。播种前 0~20、20~60、60~100、
100~140 和 140~200 cm土层的土壤含水量分别为
18.56%、18.84%、19.81%、21.41%和 23.51%。小麦
生育期间降水量为 246.4 mm, 其中, 播种至冬前期
46 mm, 冬前至返青期 73 mm, 返青至拔节期 0 mm,
拔节至开花期 19.9 mm, 开花至成熟期 107.5 mm。
1.2 试验设计
2005—2006年供试品种为泰山 22, 设全生育期
不灌水(W0)、底水+拔节水(W2)、底水+拔节水+开
花水(W3)、底水+拔节水+开花水+灌浆水(W4) 4 个
处理, 每次灌水量均为 60 mm。小区面积为 3 m×6 m=
18 m2, 不同灌水处理间设 1 m隔离带, 随机区组设
计, 3次重复。播前每公顷底施纯氮 105 kg、P2O5 105
kg和K2O 105 kg, 拔节期每公顷开沟追施 105 kg纯
氮。氮、磷、钾肥分别为尿素、过磷酸钙和硫酸钾。
2005年 10月 22日播种, 三叶期定苗, 基本苗为 225
株 m−2。其余管理措施同一般大田栽培。
2006—2007年生长季供试品种为济麦 22, 设全
生育期不灌水(W0)、底水(W1)、底水+拔节水(W2)、
底水+拔节水+开花水(W3)、底水+开花水 (W4) 5个
处理, 每次灌水量均为 60 mm。小区面积为 2 m×6
m=12 m2, 不同灌水处理间设置 1 m隔离带, 随机区
组设计, 3次重复。播前每公顷底施纯氮 135 kg、P2O5
150 kg和K2O 135 kg , 拔节期开沟每公顷追施纯氮
135 kg。氮、磷、钾肥分别为尿素、过磷酸钙和硫
酸钾。2006年 10月 8日播种, 三叶期定苗, 基本苗
为 180株 m−2。其余管理措施同一般大田栽培。
两个生长季试验结果趋势一致 , 本文主要以
2006—2007年的试验结果进行分析。
1.3 土壤含水量的测定及农田耗水量和水分利
用率的计算
用土钻自 0~200 cm分层取土, 20 cm为一层, 土
样立即装入铝盒, 110℃烘干至恒重, 计算土壤含水
1452 作 物 学 报 第 34卷

量, 以土壤含水率计算作物耗水量[13]。
1 2 1 2 0
1
= 10 ( )i i i i
n
i
ET H M P Kγ θ θ−
=
− + + +∑
式中, ET1−2为阶段耗水量; i为土层编号; n为总土层
数; γi为第i层土壤干容重; Hi为第i层土壤厚度; θi1和
θi2为第i层土壤时段初和时段末的含水率, 以占干土
重的百分数计; M为时段内的灌水量; P0为有效降水
量; K为时段内的地下水补给量。当地下水埋深大于
2.5 m时, K值可以不计; 本试验的地下水埋深在 5 m
以下, 因此无地下水补给。
水分利用率WUE=Y/ETα [14]。式中, Y为籽粒产量,
ETα为小麦生育期间耗水量。
1.4 干物质测定
于开花期和成熟期, 按叶、茎+叶鞘、穗轴+颖
壳、籽粒等器官取样, 并称鲜重, 80℃烘至恒重, 称
干重。计算公式[15]如下。
营养器官开花前贮藏同化物运转量 = 开花期
干重－成熟期干重;
营养器官开花前贮藏同化物运转率(%) = (开花
期干重－成熟期干重)/开花期干重×100%;
开花后同化物输入籽粒量 = 成熟期籽粒干重
－营养器官花前贮藏物质运转量;
对籽粒产量的贡献率(%) = 开花前营养器官贮
藏物质转运量/成熟期籽粒干重×100%。
1.5 数据分析
用 Microsoft Excel和 Origin软件对数据进行绘
图, 采用 DPS 统计分析软件进行显著性检验(LSD
法)。
2 结果与分析
2.1 灌水量对麦田耗水特性的影响
2.1.1 不同生育时期 0~200 cm土层土壤水分动态
从图1可以看出, 冬前至返青期在自然降水73 mm
的条件下, W1处理返青期 0~20、20~60和 60~100 cm
土层的土壤含水量分别为 22.20%、20.90%和 21.10%,
显著低于冬前期, 而 100~200 cm土层的土壤含水量
与冬前相比差异不显著, 说明此阶段小麦主要消耗
了 0~100 cm土层的土壤水分。
拔节期, W1处理 0~20、20~60和 60~100 cm土
层的土壤含水量分别为 19.50%、19.40%和 18.95%,
显著高于 W0 处理 , 说明灌底水的处理在拔节期
0~100 cm土层的土壤水分含量仍然较高; W1处理拔
节期 0~140 cm 土层的土壤含水量均显著低于返青
期, 而 140~200 cm土层的土壤含水量与返青相比变
化不显著, 说明 0~140 cm土层是此阶段的主要供水
层。
拔节至开花期, 在自然降水 19.9 mm的条件下,
W2处理开花期 0~20、20~60、60~100和 100~140 cm
土层的土壤含水量分别为 19.00%、17.90%、17.60%
和 20.05%, 显著高于 W1 处理的, 说明拔节期灌水
有利于开花期 0~140 cm 土层保持较高的土壤水分
含量。W0和 W1处理开花期 100~140 cm土层的土
壤含水量显著低于拔节期, W2处理开花期与拔节期
相比差异不显著, 表明拔节期灌水能够稳定开花期
100~140 cm土层的土壤含水量。
开花至成熟期, 在自然降水 107.5 mm的条件下,
W3 和 W4 处理开花期灌水 60 mm。与开花期比较,
成熟期各处理 0~200 cm土层的土壤含水量均低, 其
中 140~200 cm土层的土壤含水量显著降低, 说明此
阶段小麦对深层土壤水分的利用能力提高; W2处理
0~20、20~60、60~100、100~140 和 140~200 cm土
层的土壤含水量分别为 15.77%、15.05%、14.33%、
13.38%和 15.89%, 低于开花期灌水的 W3 和 W4 处
理, 而高于 W1, 籽粒产量以 W2 处理最高, 说明开
花至成熟期过高或过低的土壤水分含量均不利于产
量的提高。
2.1.2 不同生育时期的耗水量和耗水模系数 由
图 2 可以看出, 开花至成熟期是各处理耗水量和耗
水模系数最大的时期。与 W0处理比较, 灌底水处理
的耗水量和耗水模系数显著高, 说明灌底水增加了
小麦播种至冬前期的水分消耗量。
冬前至返青期, 灌底水处理的耗水量和耗水模
系数与 W0处理相比差异不显著。返青至拔节期, 灌
底水处理的耗水量和耗水模系数显著低于W0处理。
拔节至开花期 W2 处理的耗水量显著高于其他处理,
耗水模系数亦显著高于 W0、W1和 W4处理, 与 W3
处理差异不显著。开花至成熟期W3耗水量为 256.33
mm, 显著高于其他处理。拔节至成熟阶段小麦耗水
量占总耗水量的 59.12%~63.55%, W2处理春季灌拔
节水, 增加了拔节至开花期的耗水量, 但是减少了
小麦冬前至拔节期的耗水量, 又在开花至成熟期间
保持了较低的耗水量, 表明在本试验条件下, 灌底
水和拔节水的 W2 处理符合小麦的需水规律, 有利
于籽粒产量和水分利用率的同步提高。
第 8期 郑成岩等: 高产小麦耗水特性及干物质的积累与分配 1453




图 1 不同处理不同生育时期 0~200cm土层土壤水分含量(2006—2007)
Fig. 1 Water content in 0–200 cm soil of different treatments at different growth stages in 2006–2007
W0: no irrigation; W1: irrigated before sowing; W2: irrigated before sowing and at jointing stage, respectively; W3: irrigated before sowing and at
jointing and anthesis stages, respectively; W4: irrigated before sowing and at anthesis stage, respectively. Each irrigation received 60 mm water.



图 2 灌水量对不同生育阶段的耗水量和耗水模系数的影响(2006—2007)
Fig. 2 Effects of irrigation amount on total consumption and consumption percentage during different growth stages in 2006−2007
PTP: planting to pre-wintering; PTR: pre-wintering to revival; RTJ: revival to jointing. JTA: jointing to anthesis; ATM: anthesis to maturity.
W0 to W4 described as in Fig. 1.

2.1.3 农田耗水量的水分来源及其占农田耗水量的
百分率 由表 1 可以看出, 两个生长季中两品种
农田耗水量均随灌水量的增加而增加。2005—2006
年生长季降水量占耗水量的比例, W0处理显著高于
其他灌水处理; 土壤供水量和土壤供水量占耗水量
的比例为 W4＜W3＜W2＜W0, 处理间差异显著。
1454 作 物 学 报 第 34卷

2006—2007 年生长季, 降水量占耗水量的比例表现
为 W3＜W2、W4＜W1＜W0, W2与 W4处理间差异
不显著; 土壤供水量占耗水量的比例为 W3＜W4、
W2＜W1＜W0, W2与 W4处理间差异不显著。并且
随着灌水量的增加, 灌水量占农田耗水量的比例提
高, 降水量和土壤供水量占农田耗水量的比例均下
降, 尤以后者降低最大。
从表 1 还可以看出, 2005—2006 年生长季 W2
处理农田耗水量为 427.31 mm, 降水量、灌水量和土
壤供水量分别占农田耗水量的 29.95%、28.32%和
41.96%; 2006—2007 年生长季 W2 处理的农田耗水
量为 520.73 mm, 降水量、灌水量和土壤供水量分别
占农田耗水量的 47.32%、23.04%和 29.64%; 表明在
两个生长季中只灌底水和拔节水的处理(W2)灌水量
较低, 灌溉水的消耗较少, 充分利用了降水和土壤
贮水, 是本试验条件下的最佳节水灌溉模式。2006
—2007 年生长季的 W1 处理农田耗水量为 489.87
mm, 土壤供水量占农田耗水量的 37.45%, 显著高
于 W2处理。两个生长季中, W0处理土壤供水量占
农田耗水量的比例均显著高于其他处理, 说明在减
少灌水量的条件下 , 小麦可以充分利用土壤贮水 ,
提高水分利用效率。

表 1 灌水量对小麦耗水的来源及其比例的影响
Table 1 Effects of irrigation amount on the ratio of different water resource on water consumption amount
灌水 Irrigation

降水量 Precipitation

土壤供水 Soil water supply

生长季
Growing
season
处理
Treatment
农田耗水量
Water consumption
amount (mm)
数量
Amount (mm)
比例
Ratio (%)
数量
Amount (mm)
比例
Ratio (%)
数量
Amount (mm)
比例
Ratio (%)
2005–2006 W0 334.48±5.39 d 0.00 0 128.00 38.27±0.62 a 206.48±5.39 a 61.73±0.62 a
W2 427.31±10.39 c 120.00 28.32±0.68 c 128.00 29.95±0.73 b 179.31±10.39 b 41.96±1.41 b
W3 455.86±8.50 b 180.00 39.84±0.74 b 128.00 28.08±0.52 bc 147.86±8.50 c 32.44±1.26 c
W4 482.90±7.75 a 240.00 52.06±0.80 a 128.00 26.51±0.43 c 114.90±7.75 d 23.79±1.22 d

2006–2007 W0 436.60±2.16 d 0.00 0 246.40 56.44±0.28 a 190.20±2.16 a 43.56±0.28 a
W1 489.87±11.91 c 60.00 12.25±0.30 c 246.40 50.30±1.22 b 183.47±11.91 a 37.45±1.52 b
W2 520.73±3.71 b 120.00 23.04±0.16 b 246.40 47.32±0.34 c 154.33±3.71 b 29.64±0.50 c
W3 549.58±7.54 a 180.00 32.75±0.45 a 246.40 44.83±0.61 d 123.18±7.54 c 22.41±1.06 d
W4 512.36±2.06 b 120.00 23.42±0.09 b 246.40 48.09±0.19 c 145.96±2.06 b 28.49±0.29 c
Cultivars used in the 2 growing seasons are Taishan 22 and Jimai 22, respectively. In each growing season, values followed by the same
letter within columns are not significantly different at P<0.05. W0 to W4 described as in Fig. 1.

2.2 灌水量对小麦干物质积累与分配的影响
2.2.1 不同生育时期干物质积累量 由图 3 可以
看出, 返青期之前不同处理间干物质积累量差异不



图 3 不同灌水处理对干物质积累的影响(2006—2007)
Fig. 3 Effects of different irrigation treatments on dry matter
accumulation in 2006–2007 growing season
W0 to W4 described as in Fig. 1.
显著。拔节期灌水处理的干物质积累量显著高于 W0
处理。成熟期干物质积累量为 W2＞W3＞W4、W1
＞W0, W2 处理干物质积累量显著高于其他灌水处
理。说明在本试验条件下, 灌底水和拔节水的 W2
处理有利于提高拔节期之后的干物质积累量和总的
干物质积累量, 过量灌溉不利于拔节至成熟阶段的
干物质积累。
2.2.2 成熟期干物质在不同器官中的分配 从表
2 可以看出, 成熟期干物质在不同器官中的分配量
和比例依次为籽粒＞茎秆+叶鞘+叶片＞穗轴+颖壳。
灌水处理与 W0 处理比较, 降低了茎秆+叶鞘+叶片
的干物质分配量和比例 , 提高了籽粒和穗轴+颖壳
的干物质分配量和比例。各灌水处理之间比较, W2
处理籽粒和穗轴+颖壳的干物质分配量显著高于
W3、W4处理, W3、W4处理显著高于 W1处理; W2
处理的茎秆+叶鞘+叶片的干物质分配比例显著低于
第 8期 郑成岩等: 高产小麦耗水特性及干物质的积累与分配 1455


表 2 不同处理对成熟期干物质在不同器官中的分配的影响(2006—2007)
Table 2 Effects of different treatments on dry matter distribution in different organs at maturity in 2006–2007 growing season
籽粒 Grain

穗轴+颖壳 Spike axis + grain husk

茎秆+叶鞘+叶片 Stem + sheath + leaf
处理
Treatment 数量 Amount
(g stalk−1)
比例 Ratio
(%)
数量 Amount
(g stalk−1)
比例 Ratio
(%)
数量 Amount
(g stalk−1)
比例 Ratio
(%)
W0 1.136±0.010 d 47.33±0.15 c 0.302±0.001 b 12.58±0.09 a 0.962±0.017 ab 40.08±0.23 a
W1 1.160±0.009 cd 47.93±0.49 c 0.302±0.001 b 12.46±0.04 ab 0.958±0.016 b 39.60±0.53 a
W2 1.609±0.067 a 54.60±0.87 a 0.345±0.013 a 11.72±0.34 b 0.992±0.011 a 33.68±1.21 c
W3 1.289±0.048 b 50.75±1.45 b 0.313±0.006 b 12.30±0.52 ab 0.939±0.002 b 36.95±0.52 b
W4 1.258±0.057 bc 51.27±1.01 b 0.312±0.010 b 12.70±0.26 a 0.884±0.009 c 36.03±1.27 b
Values followed by the same letter with columns are not significantly different at P<0.05. W0 to W4 described as in Fig. 1.

其他灌水处理。说明在本试验条件下, 拔节期灌水、
而开花期不灌水的 W2 处理有利于干物质向籽粒的
分配, 提高了籽粒产量; 开花期再增加灌水的 W3
处理减少了光合产物向籽粒的分配, 不利于籽粒产
量的提高。
2.2.3 开花后营养器官干物质再分配及其对籽粒贡
献率 由表 3 可以看出, 开花前贮存在营养器官
中的同化物开花后向籽粒的再分配量为 W2＜W3＜
W4＜W1＜W0; 再分配率为 W2＜W3＜W4＜W1＜
W0; 说明干旱处理(W0)促进了开花前营养器官贮
存同化物向籽粒再分配。
开花后干物质同化量对籽粒的贡献率为 W2＞
W3＞W4＞W1＞W0, W2 处理的开花后干物质积累
量和开花后干物质积累量对籽粒的贡献率均显著高
于其他处理; 说明在本试验条件下, 灌底水和拔节
水的 W2 处理提高了开花后干物质积累能力, 提高
了籽粒中来自花后积累干物质的比例, 这是 W2 处
理获得高产的生理基础。
2.3 灌水量对籽粒产量和水分利用率的影响
由表 4 可以看出, 两品种在两个生长季均随灌
水量的增加, 耗水量显著增加, 灌溉水的利用效率
逐渐降低, 土壤供水量显著降低, 两生长季试验均
以W2 处理获得最高产量和较高的水分利用效率。
2005— 2006 年生长季W2 处理的土壤供水量为
179.31 mm, 水分利用效率为 19.28 kg hm−2 mm−1,
显著高于W3和W4; 2006—2007年生长季W2处理的
土壤供水量为 154.33 mm, 水分利用效率为 18.80 kg
hm−2 mm−1, 亦显著高于W3和W4; 说明充分利用土
壤供水量可以提高水分利用效率。在本试验条件下,
灌底水和拔节水的W2 处理提高了灌水效率, 增加
了籽粒产量 , 提高了水分利用率 , 再增加灌水 , 产
量和水分利用率降低。2006—2007 年生长季W1 处
理亦获得较高产量, 其灌溉水的利用效率为 146.63
kg hm−2 mm−1, 土壤供水量为 183.47 mm, 均显著高
于其他灌水处理, 说明减少灌溉水量可以提高灌溉
水利用率。

表 3 灌水量对开花后营养器官干物质再分配量和开花后积累量的影响(2006—2007)
Table 3 Effects of irrigation amount on dry matter translocation amount from vegetative organ to grain and accumulation amount
after anthesis in 2006–2007 growing season
处理
Treatment
营养器官开花前
贮藏同化物运转量
DMTAA (kg hm−2)
营养器官开花前
贮藏同化物运转率
DMTRA (%)
开花前贮藏同化物运
转量对籽粒的贡献率
CDMTAATG (%)
开花后干物质
积累量
DMAAA (kg hm−2)
开花后干物质同化
量对籽粒的贡献率
CDMAAATG (%)
W0 3416.60±127.67 a 22.28±0.74 a 40.38±1.28 a 5045.36±80.15 e 59.62±1.28 e
W1 2936.77±87.47 b 18.45±0.59 b 33.38±0.91 b 5860.96±66.05 d 66.62±0.91 d
W2 1548.79±65.81 e 9.53±0.43 e 15.82±0.51 e 8241.59±35.59 a 84.18±0.51 a
W3 1958.39±76.97 d 12.05±0.53 d 20.43±0.67 d 7627.48±16.76 b 79.57±0.67 b
W4 2622.15±124.91 c 16.46±0.80 c 29.26±1.58 c 6340.20±181.73 c 70.74±1.58 c
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 assimilation amount after anthesis to grains. W0 to W4 described as in Fig. 1. Values followed by the same letter
are not significantly different at P<0.05.

1456 作 物 学 报 第 34卷

表 4 不同处理对籽粒产量、耗水量、土壤供水量、灌水效率和产量水分利用率的影响
Table 4 Effects of different treatments on grain yield, water consumption amount, soil water amount, irrigation efficiency,
and water-use efficiency of yield
生长季
Growing
season
处理
Treatment
籽粒产量
Grain yield
(kg hm−2)
耗水量
WCA
(mm)
土壤供水量
Soil water amount
(mm)
水分利用效率
WUE
(kg hm−2 mm−1)
灌溉水利用效率
WUE of irrigation
(kg hm−2 mm−1)
2005–2006 W0 7228.00±125.90 c 334.48±5.39 d 206.48±5.39 a 21.61±0.03 a
W2 8238.50±95.71 a 427.31±10.39 c 179.31±10.39 b 19.28±0.69 b 68.65±0.80 a
W3 7990.49±194.12 ab 455.86±8.50 b 147.86±8.50 c 17.53±0.10 c 44.39±1.08 b
W4 7663.40±20.42 bc 482.90±7.75 a 114.90±7.75 d 15.87±0.30 d 31.93±0.09 c

2006–2007 W0 8461.96±151.33 d 436.60±2.16 d 190.20±2.16 a 19.38±0.03 a
W1 8797.73±123.86 c 489.87±11.91 c 183.47±11.91 a 17.96±0.15 c 146.63±4.78 a
W2 9790.38±109.13 a 520.73±3.71 b 154.33±3.71 b 18.80±0.03 b 81.59±0.70 b
W3 9485.87±81.97 b 549.58±7.54 a 123.18±7.54 c 17.26±0.24 d 52.70±0.01 c
W4 8962.35±145.04 c 512.36±2.06 b 145.96±2.06 b 17.49±0.29 cd 74.69±0.92 b
Cultivars used in the 2 growing seasons are Taishan 22 and Jimai 22, respectively. WCA: water consumption amount; WUE: water use
efficiency. W0 to W4 described as in Fig. 1. Values followed by the same letter are not significantly different at P<0.05.

3 讨论
关于小麦产量和耗水量的关系, 有研究表明灌
水次数越多, 灌水总量越大, 生物产量越高[4]。产量
与耗水量间具有显著的回归关系 , 当耗水量高于
148.80 mm时 , 小麦才可形成经济产量 [16]; 在产量
水平较低时, 产量随耗水的增加近似线性上升, 当
产量达到最高水平后, 随耗水量的增加, 产量反而
下降, 呈抛物线关系[5,17]。还有研究指出, 在全生育
期的总耗水量相同 , 各生长阶段的分配比例不同 ,
产量亦不相同[18]。本试验结果表明, 2005—2006 年
在小麦全生育期降水量为 128.00 mm, 灌底水和拔
节水的W2处理籽粒产量为 8 238.50 kg hm−2, 其耗
水量为 427.31 mm; 2006—2007 年在小麦全生育期
降水量为 246.40 mm, 灌底水和拔节水的W2 处理,
耗水量为 520.73 mm, 产量为 9 790.38 kg hm−2; 再
增加开花水, 耗水量增加至 549.58 mm, 产量降到 9
485.87 kg hm−2。说明在高产条件下, 冬小麦的产量
和耗水量之间呈非线性关系, 即在产量水平较低时,
产量随耗水量的增加而提高, 当耗水量达到一定数
值后 , 产量增加不显著; 若耗水量继续增加 , 则产
量出现下降趋势, 保持小麦生育时期适宜的土壤含
水量有利于节水和高产。应该说明的是, 在本试验
条件下, 2005—2006年开花至成熟期降水 67.1 mm ;
2006—2007年降水 107.5 mm, 有效地补充了小麦灌
浆期的需水量。在花后降水量少的年型, 适宜的灌
水量和时期有待于进一步研究。
麦田耗水量由降水量、灌溉水量和土壤供水量
3 部分组成。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[19]; 随着灌水次数的增
加, 灌水量的增多, 灌溉水的利用效率逐渐减小[4]。
Panda等[20]研究表明, 在一定的水分胁迫下, 小麦可
以获得较高的水分利用率, 本研究结果与前人的结
果一致。有研究表明, 灌溉水所占的比例在不同年
份保持相对稳定[21]。而本试验表明, 不同降水年型
条件下, 灌溉水量所占农田耗水量的比例不同; 随
着灌溉水量的增加 , 消耗降水量和土壤贮水量减
少。因此, 节水高产栽培应在减少灌溉水量的同时,
采取栽培措施, 努力提高降水和土壤水分的利用率,
降低总耗水量。
小麦为须根系作物, 根系入土层次深, 不同生
育时期根系发展的深度和广度不同, 最深可达到 2 m,
具有利用不同深度土层水分和深层土壤贮水的能
力。有研究指出, 冬小麦返青时各处理 100~200 cm
土层的土壤水分含量与播前相比无变化[22]; 拔节至
成熟期麦田 1 m以下深层土壤水分有很高的生物有
效性[23]。本试验结果表明, 播种至拔节期主要消耗
0~140 cm土层土壤水分 , 拔节至开花期开始利用
140~160 cm土层土壤水分, 开花至成熟期 140~200
cm土层土壤含水量显著降低, 说明小麦生育后期深
层土壤贮水为主要供水层 , 生产中应采取栽培措
施促进小麦根系深扎 , 以充分利用这部分土壤贮
水[24]。
在小麦拔节之前需水量较少的生育时期适度水
分亏缺, 有利于调整小麦合理动态指标、控制营养
生长过旺、加快分蘖两极分化, 这是限量灌溉小麦
增产的生物学基础[25]。前人对限量灌溉的研究表明,
在小麦某些生育时期进行干旱处理 ,有利于同化物
第 8期 郑成岩等: 高产小麦耗水特性及干物质的积累与分配 1457


的转运, 可适当提高收获指数[26-27]。小麦籽粒产量
大部分来自花后光合生产的同化物及花前贮藏在营
养器官光合产物的再分配。张永平等 [28]试验表明 ,
不同灌水处理下开花后群体光合速率与产量呈正相
关, 但春灌 2 水处理与春灌 4 水处理其群体光合速
率没有明显差异; 并且拔节前控水使单茎上部叶面
积较小 , 群体结构改善 , 群体呼吸较小 , 提高了开
花前群体光合速率, 有利于改善花前群体结构和维
持开花后较高的群体光合功能。谭维娜等[29]研究表
明, 渍水降低了营养器官花前贮藏物质运转和花后
光合产物积累。本试验对耗水强度较大的 2个时期,
即拔节至开花期、开花至成熟期的各土层土壤含水
量进行调节 , 在拔节期 , 0~20、20~60、60~100、
100~140 和 140~200 cm土层的土壤含水量分别为
19.50%、19.40%、18.95%、19.45%和 21.93%, 此时
补充 60 mm灌水, 拔节至开花期降水 19.9 mm; 开花
期分别为 19.00%、17.90%、17.60%、20.05%和 21.90%,
开花至成熟期降水 107.5 mm, 成熟期上述各土层的土
壤含水量分别为 15.77%、15.05%、14.33%、13.38%
和 15.89%, 保证了W2 处理拔节至成熟期各土层适
宜的土壤含水量, 有利于开花后生物产量的积累和
光合产物向籽粒的转运, 获得高产(W2 处理), 提高
产量水分利用率, 为进行小麦节水调亏灌溉的研究
提供了理论依据。
在本试验条件下 , 两个生长季均以底水+拔节
水处理获得高产, 明确了这一处理的小麦耗水特性
及干物质积累与分配特点。在上述结果的启示下 ,
如何根据小麦生育期间降水量及其在不同生育阶段
的分布进行调亏灌溉, 探索提高水分利用效率, 获
得高产和节水效果的共性机理 , 还有待进一步
研究。
4 结论
在降水量为 128.0~246.4 mm条件下, 底水和拔
节水分别灌溉 60 mm处理的开花后干物质的积累量
和开花后干物质积累量对籽粒的贡献率显著高于其
他处理, 其降水量和土壤供水量在农田耗水量的比
例亦较高, 获得较高的水分利用效率。灌水量过多
显著减少了光合产物向籽粒的分配, 产量降低。在
降水量 246.4 mm时, 仅灌 60 mm底水处理亦获得较
高的籽粒产量, 其土壤供水量占农田耗水量的比例
和灌溉水的利用效率高于底水+拔节水处理 , 为不
同的水资源地区制定节水栽培技术提供参考。
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