咸水浇灌对小麦的影响
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1 材料与方法
1．1 试验布置
试验在中国农业大学石羊河流域农业与生态节水试验站进行。该试验站位于甘肃省武威市，地处腾格里沙漠边缘，为典型的干旱荒漠区，多年平均降水量164．4mm，多年平均蒸发量达2 000mm左右。试验站所在地地下水位埋深达40～50m。平均土壤密度为1．43g／cm3，田间持水率为25％。
试验包括水分、盐分2种因素，共设置3种水分水平W1、W2、W3，分别代表作物需水量ETc的100％、80％、60％；3种盐分水平S1、S2、S3，分别代表灌溉水矿化度为0．71g／L（当地地下水矿化度）、3g／L、6g／L。试验共设9个 处 理，分 别 为W1S1（对 照）、W1S2、W1S3、W2S1、W2S2、W2S3、W3S1、W3S2和W3S3。每个处理设3个重复，共27个试验小区，每个小区面积为4m×3m，小区之间设置保护区，宽度为1．5m。供试作物为当地春小麦品种永良4号，播量为525kg／hm2，小麦行距为15cm，于2010年3月19日播种，7月15日收获。灌溉用淡水直接抽取当地地下水，灌溉用咸水采用NaCl、MgSO4和CaSO4混合当地地下水配制而成（NaCl、MgSO4和CaSO4质量比为2∶2∶1）。
1．2 灌溉制度的确定
充分灌溉条件下春小麦各生育期阶段需水量和总需水量（ETc）由参考作物需水量（ET0）乘以作物系数（Kc）确定。
ET0采用FAO推荐的Penman－Menteith公式计算，春小麦各生育阶段内Kc值参考文献［5］选取，计算得到当地春小麦总需水量（ETc）为375mm。根据春小麦不同生育阶段，结合当地灌溉经验，设置灌溉制度如表1所示。
1．3 监测项目
试验中通过田间取土烘干法进行土壤水分测定，除生育期初始、结束外，每次灌水前后取土样（降雨前后加测），整个生育期共取土10次。测定深度分别为0～10、10～20、20～40、40～60、60～90、90～110、110～130cm，每次取后回填钻孔并做标记。
采用卷尺测量春小麦株高，测定间隔为10～15d；每个小区麦穗脱粒后随机取1 000粒测定千粒质量，每个小区3次重复，取其均值；将每个小区取20株小麦从地表处割断，对小麦茎秆和麦穗分离将地上部分（茎、叶、麦穗）在105℃下烘15～20min，再降至80 ℃烘至恒质量，测得地上部干物质质量；每个小区选取均匀具有代表性的1m2脱粒后自然风干，测得实际产量。
2 结果与分析
2．1 咸水非充分灌溉对春小麦生长及产量的影响
表2表明，相同水量不同水质处理条件下，随着咸水浓度的增大，春小麦出现不同程度的减产，减幅为1％～16％。3种水分水平处理下，不同浓度的咸水灌溉处理表现出相似规律。以轻度缺水处理为例，3g／L的咸水灌溉处理仅比淡水灌溉处理减产1％，而6g／L的咸水灌溉处理比淡水灌溉处理减产幅度高达16％。
说明在该地区适度的咸水灌溉春小麦产量能够接近淡水灌溉时的产量，但若咸水浓度过大会造成春小麦的大幅减产。因此，控制灌溉水浓度是制定咸水灌溉制度的关键因素之一。另外，随着灌溉缺水程度的增加，3种盐分水平下的春小麦出现不同程度的减产，减幅在3％～9％之间。淡水灌溉处理下，轻度缺水和重度缺水处理分别比充分灌溉处理的产量减少6％和7％；而3、6g／L的咸水灌溉处理下，重度缺水造成的减产比轻度缺水严重的多，重度缺水造成的减产高达9％。水盐联合胁迫下，W2S2、W3S2、W2S3、W3S3分别比W1S1减产7％、13％、19％、22％。综上所述，若灌溉水矿化度控制在3g／L以下，灌溉水量不低于80％ETc，不会造成春小麦大幅减产。
通过SPSS17．0软件对春小麦产量及生理指标进行二因素方差分析及显著性检验，以不同灌溉水量显著性检验为例（表2）。结果表明，除千粒质量和产量受灌水量影响显著外，其余各项生理指标均不显著。
2．2 春小麦耗水规律
咸水非充分灌溉条件下春小麦的耗水量受供水水量和供水水质的双重影响（表2）。随着供水水量的减少，春小麦的耗水呈下降趋势。以淡水灌溉处理为例，轻度缺水和重度缺水处理下春小麦耗水量分别比充分灌溉处理减少了13％和16％。耗水量的减少量与灌溉水的减少量并不完全一致，这是因为非充分灌溉条件下，春小麦增加了对土壤水的吸收以弥补灌溉水量的不足。因此，充分利用土壤贮水是春小麦提高水分利用效率，达到节水目的的重要手段之一。灌水水质也是影响春小麦耗水量的重要原因，随着灌溉水盐分浓度的增加，春小麦耗水相应减少。以充分灌溉处理为例，3、6g／L的咸水灌溉处理下春小麦耗水量分别减少了2％和6％。这是因为盐分胁迫使土壤溶质势增高，造成春小麦根系吸水困难，虽然水分充足却没有进入作物体内而贮存在土体中。咸水灌溉和非充分灌溉都造成春小麦耗水量的减少，但是二者作用机理完全不同，如何合理调控二者关系，达到目标最优化，是今后研究的重点。
2．3 咸水非充分灌溉对春小麦水分利用效率的影响
咸水非充分灌溉条件下春小麦水分利用效率（WUE）如表2所示。在轻度亏水条件下，3g／L的咸水灌溉处理春小麦的水分利用效率最高。充分灌溉、重度亏水灌溉条件下，春小麦的水分利用效率随着灌溉水矿化度的增大而降低。以充分灌溉为例，3、6g／L的咸水灌溉处理下，春小麦的水分利用效率分别为淡水灌溉条件下的97％和90％。这是因为灌溉水矿化度越高，带入土壤中的盐分越多，对春小麦根系吸水的抑制作用越强烈，春小麦减产的幅度大于耗水减少的幅度。相同灌溉水质处理下，轻度亏水条件有利于提高春小麦的水分利用效率，但是，在重度亏水条件下，矿化度为3、6g／L咸水灌溉处理的春小麦水分利用效率要低于相应轻度亏水处理的水分利用效率，分别降低了17％和3％。这可能是因为重度亏水条件再加上盐分的胁迫造成春小麦产量急剧降低，在耗水量减少有限的情况下，春小麦的水分利用效率也降低。因此，在制定灌溉制度时，灌溉水量应尽量不小于80％ETc。
3 结 论
相对充分淡水灌溉而言，水分胁迫和盐分胁迫都造成春小麦不同程度的减产，但轻度的水分胁迫或盐分胁迫不会造成春小麦产量的明显减产。水盐联合胁迫条件下W2S2处理春小麦只减产了7％，所以若灌溉水矿化度控制在3g／L以下，灌溉水量不低于80％ETc，不会造成春小麦大幅减产。灌溉水量的减少使春小麦的耗水量也减少，由于非充分灌溉迫使春小麦增加了对土壤水的吸收，导致灌溉水量减少量与耗水减少量并不相等。因此，增加春小麦耗水中土壤水的比例是实现节水灌溉的一种有效手段。当灌溉水量不低于80％ETc时，即轻度缺水有利于提高春小麦的水分利用效率。