摘 要：【目的】探究限量灌溉下不同滴灌量对新疆北疆滴灌冬小麦光合特性及产量的影响，为筛选新疆北疆滴灌冬小麦灌溉量提供理论依据。
【方法】以新冬41号为材料，在大田滴灌条件下，采用随机区组试验设计，设置3 000 m3 /hm2 （W1）、3 600 m3 /hm2（W2）和4 200 m3 /hm2（W3）共3个春季灌水量处理。研究限量灌溉下不同滴灌量对冬小麦叶片SPAD值、叶面积指数（LAI）、光合特性、产量及产量构成因素的影响。
【结果】不同处理的小麦叶片SPAD值均随生育进程呈先升后降的变化趋势，处理间以W3处理开花期叶片SPAD值最大为54.65。不同处理滴灌冬小麦LAI随着生育进程呈先升后降的变化趋势，均在开花期最高，其中以W2处理最高为7.41。滴灌冬小麦叶片蒸腾速率（Tr）随着灌水量的增加而增大，净光合速率（Pn）则呈先升高后降低的趋势，均在W3处理时最高表现为W3gt;W2gt;W1，叶片水分利用效率（WUE叶片）呈一直降低的趋势。不同处理冬小麦穗数、穗粒数和千粒重均表现为W2＞W3＞W1；产量以W2处理最高8 559.83 kg/hm2，较W3、W1处理分别高出24.80%、0.39%。
【结论】W2处理下冬小麦产量及其他方面均表现较佳。
关键词：限量灌溉；滴灌；冬小麦；光合特性；产量
中图分类号：S512 ""文献标志码：A
文章编号：1001-4330（2025）01-0045-08
收稿日期（Received）：
2024-07-15
基金项目：
新疆维吾尔自治区重点研发计划项目（2021B02002-1，2022B02001-3）；国家自然科学基金项目（31960379，51879267）；新疆维吾尔自治区“天山英才”人才培养项目（2023TSYCLJ0009，2023TSYCCX0013）；国家小麦产业技术体系乌鲁木齐综合试验站（CARS-03-88）；新疆维吾尔自治区小麦产业技术体系项目（XJARS-01）
作者简介：
海峰（2000-），男，宁夏西吉人，硕士，研究方向为作物栽培，（E-mail）1774538327@qq.com
通信作者：
王冀川（1968-），男，河北廊坊人，教授，硕士生导师，研究方向为作物高效栽培，（E-mail）wjcwzy@126.com
雷钧杰（1972-），男，甘肃古浪人，研究员，博士，硕士生导师，研究方向为小麦高产栽培生理，（E-mail）leijunjie@sohu.com
0 引 言
【研究意义】小麦是需水量大的农作物。干旱缺水是新疆小麦减产的主要原因［1］。滴灌可最大限度将水运送至小麦的根部，最大程度减少水资源的蒸发和浪费，可有效缓解新疆水资源的不足［2］。滴灌不仅提高了小麦的水分利用率，还在一定程度上协同提升了小麦产量和品质［3］。研究限量灌溉下不同滴灌量对北疆滴灌冬小麦光合特性及产量的影响，对指导新疆滴灌冬小麦合理用水具有重要意义。【前人研究进展】小麦是需水作物，对水分敏感，在冬小麦生育时期减少灌水量［4］会降低冬小麦茎秆的生长，使小麦株高降低，干物质积累［5］减少，有效穗数、千粒重减少且导致小麦产量降低。灌水可以提高小麦的产量和生物量，但是随着灌水量的过多亦会使小麦的产量和光合特性［6］显著降低。限量灌溉不仅可提高冬小麦的光合特性，还可以很大程度上提高冬小麦的产量和品质［7-8］。
限量灌溉对滴灌小麦光合特性［9］以及产量的研究均集中在滴灌春小麦滴灌量对小麦的生长、水分利用效率、产量及产量构成因素等方面［10］，适宜的灌水量可以促进LAI和光合作用从而有利于增产［11］。【本研究切入点】目前有关限量滴灌条件下对冬小麦的光合特性、LAI及产量等方面虽有一定的研究，但大部分集中在春小麦生长发育、干物质积累分配、水分利用效率的研究上，而对滴灌冬小麦研究较少，需就新疆北疆地区在限量灌溉条件下设置试验，确定冬小麦灌溉频次、滴灌量、滴灌时期，以提高冬小麦光合作用和产量。【拟解决的关键问题】在大田滴灌条件下，设置不同的限量滴灌量处理，研究不同处理对滴灌冬小麦光合特性、产量及产量构成因素的影响，为新疆北疆麦区滴灌冬小麦高产、优质、合理用水和优质栽培提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材 料
1.1.1 试验区概况
试验于2022～2023年在新疆农业科学院玛纳斯农业试验站（86°17′E，44°20′N）进行，该区属暖温带大陆性干旱半干旱气候区，年均日照时数2 600～2 800 h，年平均气温7.5℃，年平均降水量173.3 mm。蒸发量2 141 mm，极端最高气温39.6℃，极端最低气温-37.4℃，全年无霜期165～172 d。试验地土壤类型为沙壤土。
1.1.2 冬小麦品种
供试材料为新冬41号，于2022年9月28日采用机械播种，播量300kg/hm2，行距15cm；滴灌带采用1管4行的铺设方式。播前结合整地，施纯氮94.5 kg/hm2、P2O5 172.5 kg/hm2和K2O 45 kg/hm2。春季不同时期滴灌量及比例：春季灌水时期、拔节期、
孕穗期、开花期、灌浆期（前期）和灌浆期（中期）灌水比例分别为100%、30%、25%、20%、15%和10%，基肥94.5 kg/hm2，追氮总量145.5 kg/hm2，小麦拔节期、孕穗期和开花期施氮比例分别为60%、20%和20%。
1.2 方 法
1.2.1 试验设计
在大田滴灌条件下，采用单因素随机区组试验设计，设置3个春季灌水量：3 000 m3 /hm2（W1）、3 600 m3 /hm2（W2）、4 200 m3 /hm2（W3），小区面积50 m2（5 m×10 m），每个处理重复3次，各小区均用水表控制进水量。
1.2.2 测定指标
1.2.2.1 叶绿素相对含量（SPAD值）
于冬小麦拔节期、孕穗期、开花期、花后10 d和花后20 d采用SPAD-502叶绿素仪（日本）测定不同处理滴灌冬小麦叶片SPAD值。于拔节期、孕穗期测定冬小麦旗叶，开花期、花后10 d、花后20 d测定冬小麦倒二叶从叶基部、中部和业尖端测量3个点，每处理测定10片叶，取平均值并记录。
1.2.2.2 叶面积指数
于冬小麦拔节期、孕穗期、开花期、花后10 d、花后20 d和花后30 d取样并调查单位面积总茎数，每处理每重复连续取10个单茎，测定每个单茎的绿色叶片的长（cm）和宽（cm），叶面积=长×宽×0.83÷10 000（m2），再根据公式计算叶面积指数LAI。
LAI＝平均单株总叶面积×每公顷总茎数÷10 000。
1.2.2.3 光合参数
于冬小麦开花期、灌浆期，使用Li-6800型便携式光合仪于晴天11：00～13：00测定小麦旗叶净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、胞间CO2浓度（Ci）、气孔导度（Gs），气孔限制值（Ls）、叶片瞬时水分利用效率（WUE叶片）。每次测定采用随机选取方式，每个小区测定5片叶，每处理共计15片叶。
1.2.3 产量及产量构成因素
于冬小麦成熟期，从每小区选取具有代表性的样段1 m×2行，用于调查有效穗数，然后从中随机选取20个单穗用于调查穗粒数等性状。各小区选取9 m2（0.9 m×10 m）样用于实收测产和测量千粒重，利用谷物水分测定仪对籽粒含水量进行测定，换算为含水量为13%的籽粒重量。
1.3 数据处理
采用Origin2021处理数据并绘图，SPSS 22.0统计软件对数据进行显著性比较分析。
2 结果与分析
2.1 限量灌溉对滴灌冬小麦叶绿素含量（SPAD值）的影响
研究表明，随着灌水量的增大各处理冬小麦旗叶SPAD值均呈先升后降的趋势，W3处理和W1处理在花后10 d与花后20 d存在显著差异，各处理间冬小麦旗叶SPAD值均在开花期为最高，处理间表现为W3＞W2＞W1处理，其中以W3处理最高为54.65，分别比W1处理、W2处理高出5.41%和4.42%。各处理冬小麦叶片SPAD值在花后20 d最低，处理间亦表现为W3＞W2＞W1处理，其中W3最高为41.64，分别比W1处理、W2处理高出16.12%、12.20%。图1
2.2 限量灌溉对滴灌冬小麦叶面积指数（LAI）的影响
研究表明，随着灌水量的增加冬小麦LAI呈先上升后下降的趋势，且W1处理与W3处理在拔节期、开花期、花后20 d、花后30 d存在显著差异，各处理间的LAI均在开花期达到峰值，表现出W3gt;W2gt;W1处理，其中以W3处理达到峰值为7.41，分别比W1处理、W2处理高出7.82%、3.22%。在花后30 d各处理均为最低，表现为W3gt;W2gt;W1处理，其中以W3处理达到最大值为3.09，分别比W1处理、W2处理高出10.56%、6.83%，增加灌水量能够增加冬小麦LAI，对冬小麦生育后期光合产物的积累有显著影响。图2
2.3 限量灌溉对滴灌冬小麦光合特性的影响
研究表明，随着滴灌量的增加各生育时期冬小麦旗叶的净光合速率（Pn）呈先上升后降低的
趋势，W1处理与W3处理在开花期与灌浆期存在显著差异，处理间均表现为W3gt;W2gt;W1处理，在开花期W1处理达到最大值为28.15 mmol/（m2·s），分别比W2处理、W3处理高出15.37%、5.92%。冬小麦旗叶的气孔限制值（Ls）各处理间无显著差异，呈先上升后降低的趋势，在开花期W1处理最大为0.53 mmol/（m2·s），分别比W2处理、W3处理高出19.56%、10.06%。冬小麦叶片的气孔导度（Gs）随着灌水量的增加呈降低的趋势，在拔节期W1处理与W3处理存在显著差异，其中W3处理最高为0.42 mmol/（m2·s），分别比W1处理W2处理高31.23%、19.87%。叶片瞬时水分利用效率（WUE叶片）各处理间均无显著差异，且随灌水量的增大均表现降低的规律，在拔节期W2处理到达了最高值为5.45 μmol/mmol H2O，分别比W1处理W3处理高出4.77%、2.20%。冬小麦处理间旗叶蒸腾速率（Tr）随着滴灌量的增加呈上升的趋势，W1处理、W3处理间在拔节期与开花期存在显著差异，处理间表现为W3gt;W2gt;W1处理，在灌浆期W3处理最高为6.71 mmol/（m2·s），分别比W1处理、W2处理高出14.75%、14.31%。冬小麦旗叶胞间CO2浓度（Ci）各处理间无显著差异，随着滴灌量的增加呈先降低后上升的趋势，处理间表现为W1gt;W2gt;W3处理，在灌浆期W1最高为260.63 μmol/mol，分别比W2处理、W3处理高出10.82%、16.04%。图3
2.4 限量灌溉对滴灌冬小麦产量及产量构成因素的影响
研究表明，冬小麦穗数W2gt;W3gt;W1，其中W2处理穗数最高为650.19×104穗/hm2，分别较W3、W1高出4.3%、10.7%。在穗粒数中W3处理最多为44.17粒/穗，W1处理最小41.37粒/穗，W3比W2、W1处理分别高出3.7%、6.3%。千粒重以W2处理最大，表现为W2gt;W3gt;W1。冬小麦不同处理间比较，随着滴灌量的增加产量呈先高后低的趋势，其中W2处理产量8 559.83 kg/hm2最高，分别比W3、W1处理分别高出0.3%、19.8%。冬小麦生物量随灌水量的增加呈逐渐增加的特点，W3处理达到最大值14 014 kg/hm2，分别比W2、W1处理高出9.8%、20.9%，增加灌水量对冬小麦生物量促进作用。冬小麦产量、灌溉水利用效率和收获指数均在试验W2处理达到最大，适宜增加灌水量有利于冬小麦增产，持续的增加灌水量不会增产反而会导致穗数、千粒重降低。表1
3 讨 论
水分是影响冬小麦产量的重要因素之一，冬小麦各个生育阶段缺水均会影响其生长发育和产量形成，适量增加灌水量有利于促进小麦的生长发育和产量的提升［12］。小麦的主要受光部位是叶片也是光合作用发生的主要器官，因而较长时间保持小麦叶片绿色和适宜的LAI是十分重要的。滴灌冬小麦LAI大小和灌水量的大小关系显著，研究发现滴灌小麦的LAI大小与土壤水分大小关系密切。王冀川等［13］研究表明，较高的灌水量虽可以使小麦群体生长旺盛形成较大的LAI，但后期LAI下降迅速不利于冬小麦同化物的合成和积累。试验也发现，在限量灌溉模式下滴灌冬小麦的LAI随着灌水量的增加冬小麦LAI也随之增加，W3处理在冬小麦全生育期LAI均最高，随着灌水量的减小冬小麦的LAI也呈降低的趋势与吴海旭等［14］研究结果大致相同。不同的灌水量对滴灌冬小麦SPAD值影响显著。许振柱等［15］研究表明，土壤水分对冬小麦生长发育有很大影响，随着土壤水分的下降冬小麦的SPAD值也相继降低，这可能是土壤水分下降破环了叶片的光合器官导致了冬小麦生理代谢功能的紊乱。也有研究发现，小麦叶片的SPAD值随着灌水量的增加呈现下降的趋势［16］，可能是灌水量的增加从而增加了冬小麦叶片的含水率，使得冬小麦的SPAD值降低。试验也发现，灌水量的冬小麦SPAD值影响显著，W1处理下的冬小麦SPAD值显著低于W3处理并且在开花期后迅速降低，可能是后期灌水量减少，蒸发加剧破坏了小麦的光合器官。小麦籽粒产量受到很多因素其中影响较大的是光合作用。位国峰等［17］和薛丽华等［18］研究表明，光合特性受到灌水量影响较大，在灌水量减少或不灌水的情况下小麦旗叶光合速率快速下降。试验也表明，冬小麦光合特性受灌水量影响较大，在W1处理下光合特性显著低于其他处理，可能因为土壤含水量下降破坏了小麦光合作用的器官。灌水可以增加小麦光合作用，使小麦光合作用延长，持续增加灌水量可以延缓叶片衰老但是对冬小麦产量的提升作用不显著［19］。随着灌水量的增加冬小麦净光合速率也随之增大，继续增加灌水量、灌水次数净光合速率有所下降［20］。试验也发现，随着灌水量的增加冬小麦净光合速率呈先升高后降低的趋势，在灌浆期W3处理的净光合速率仍处于较高的水平，但产量并无相应的提高，表明过多的灌水量对产量的提升不显著反而造成冬小麦减产，还会造成水资源的浪费。随着灌水量的增加冬小麦的产量随着灌水量的增加而降低，当灌水量达到一定程度时冬小麦的产量反而随着灌水量的增加而下降，在适宜的灌水量条件下能够有利于冬小麦产量的提升［21］，而灌水量过少，则会影响冬小麦的植株的生长发育，进而使得各项生长指标降低，最终影响小麦籽粒产量，与赛力汗·赛等［22］研究结果大致相同，说明由于不同的灌水量使得冬小麦产量有差异性［23］。也有研究表明，随着增加灌水量冬小麦的穗数、千粒重先升高后降低的变化趋势［24-25］，试验研究发现，当灌水量一直增加时，穗粒数、千粒重会先升高，持续增加灌水量时冬小麦穗数、千粒重和产量则会降低。过多灌水量不会使冬小麦增产，适宜增加灌水量则有利于提高冬小麦的产量和灌溉水利用效率［26］。试验中，冬小麦生育期适宜灌水量是3 600 m3/hm2左右。试验仅对冬小麦不同的滴灌量尚需要继续优化灌水量试验，以确定最适宜北疆地区冬小麦的灌水量。
4 结 论
在新疆北疆限量滴灌条件下冬小麦产量随灌水量增加而增加，冬小麦滴灌量在3 600m3 /hm2左右时冬小麦的生长发育较好，W2处理可以达到增产节水的效果。冬小麦有效穗数、千粒重和产量均比较高，达到节水高产的效果，在此灌溉条件下籽粒产量和收获指数较高。
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Effects of different drip irrigation rates on photosynthetic characteristics
and yield of drip irrigated winter wheat under limited irrigation
HAI Feng1，2，ZHANG Yongqiang2，3，XIE Xiurong1，2，LYU Xiaoqing4，
CHEN Chuanxin2，3，XU Qijiang2，3，NIE Shihui2，3，WANG Jichuan1， LEI Junjie2，3
（1." College of Agronomy， Tarim University， Aral Xinjiang 843300 ， China;2. Research Institute of Food Crops， Xinjiang Academy of Agricultural Science， Urumqi 830091，China;3.Key Laboratory of Desert － Oasis Crop Physiology，Ecology and Cultivation，MOARA，Urumqi 830091， China; 4. Xinjiang Manas Agricultural Technology Extension Center，Manas Xinjiang 832200，China）
Abstract：【Objective】 The objective of this study is to explore the effects of different drip irrigation rates on the photosynthetic characteristics and yield of drip irrigation winter wheat in northern Xinjiang， and to provide a theoretical basis for drip irrigation winter wheat irrigation in northern Xinjiang.
【Methods】 Xindong 41 was used as experimental material， and three spring irrigation treatments of 3，000 m3 /hm2（W1）， 3，600 m3 /hm2（W2） and 4，200 m3 /hm2（W3） were set in a randomized block design under field drip irrigation. The effects of different drip irrigation on SPAD value， leaf area index （LAI）， photosynthetic characteristics， yield and yield components of winter wheat under limited irrigation were studied.
【Results】"" The results showed that the SPAD value of wheat leaves under different treatments showed a trend of \"first decreasing， then increasing and then decreasing\" with the growth process， and the maximum SPAD value of leaves at flowering stage under W3 treatment was 54.65. The LAI of winter wheat under different drip irrigation treatments showed a trend of \"first increasing and then decreasing\" with the growth process， and the highest LAI was reached at the flowering stage， among which the highest LAI was 6.54 under W2 treatment. Leaf transpiration rate （Tr） and stomatal conductivity （Gs） of winter wheat under drip irrigation increased with the increase of irrigation amount， while net photosynthetic rate （Pn） showed a trend of first increasing and then decreasing， and W3gt;W2gt;W1 was the highest in all W3 treatments， and leaf water use efficiency （WUELeaf） showed a downward trend. Panicle number， kernel number per spike and 1000-grain weight of different treatments were W2 gt; W3 gt; W1; The maximum yield of W2 treatment was 8，559.83 kg/hm2， which was 0.3% and 19.8% higher than those of W3 and W1 treatment， respectively.
【Conclusion】 W2 treatment has better performance in winter wheat yield and other aspects.
Key words：limited irrigation; drip irrigation;winter wheat; photosynthetic properties; yield
Fund projects：Xinjiang Uygur Autonomous Region Key Ramp;D Program Projects（2021B02002-1，2022B02001-3）；Natural Science Foundation of China project（31960379，51879267）；Xinjiang Uygur Autonomous Region \"Tianshan Talent\" Training Program（2023TSYCLJ0009；2023TSYCCX0013）；National Wheat Industry Technology System Urumqi Comprehensive Experimental Station（CARS-03-88）；Xinjiang Uygur Autonomous Region wheat industry technology system project（XJARS-01）
Correspondence author：WANG Jichuan （1968-）， male， from Langfang， Hebei， professor， masters supervisor， research direction：efficient crop production， （E-mail）wjcwzy@126.com
LEI Junjie （1972-）， male， from Gulang， Gansu， professor， Ph.D.researcher， research direction： wheat high-yield cultivation， （E-mail）leijunjie@sohu.com
