小麦是新疆第一大粮食作物，该区大部分水资源都用于小麦的生产灌溉(Li, Inanaga et al. 2005)。新疆地处西北内陆，是典型的干旱、半干旱灌溉农业区，全年的平均降水量仅有100~200 mm，而年平均蒸发量却达到了1500~3400 mm，水资源非常缺乏。前人的研究表明水分胁迫会通过光合作用等生理过程的影响小麦的生物量的积累，进而降低产量(Chaves, Pereira et al. 2002)。提高水资源的利用效率是我国边疆地区小麦安全生产的重要保证。

滴灌是世界上公认的高效节水的灌溉方式，它能有效控制灌水量，使土壤含水率保持在最佳状态，在减少用水量的同时提高水分利用效率。滴灌技术既能促进作物的生长，提高作物产量，又能保持土壤养分的供给充足，保持作物行间干燥，为田间作业带来便利(Rao, Smith et al. 1993)。

肥料在农业生产中具有重要作用，肥料的施可以有效促进农业的增产。目前，我国每年的化肥施用量占全球化肥总施用量的1/3，但是我国的肥料利用率却远远低于世界平均水平。肥水调控是一种传统而有效地提高肥料利用率的关键措施[1]。滴灌技术可以使水肥通过滴管准确均匀的补充在作物根系附近,提高水、肥利用率，减少了肥料的随水流失，降低了地下水的污染风险。在节水的前提下，滴灌技术对小麦产量和品质都有较好的提高。

滴灌技术同样也存在一定的缺陷。滴灌系统所需要的配置较为复杂，造价较高。滴管系统的管路配置方式主要分为1管4行、1管5行、1管6行三种，其横向间距在60 cm~90 cm之间。不同的滴灌带配置方式会对滴灌小麦造成行位效应，尤其是在新疆干旱地区。陈锐(陈锐, 马富裕 et al. 2013)对不同滴灌带配置下小麦产量的调查结果表明：在半干旱地区，不同滴灌带配置模式下不同行位间小麦的产量无显著性差异；在干旱地区，在不同滴灌带配置模式下均表现出行位效应，即随着小麦所在行位与滴管带之间距离的增加，小麦产量呈现出下降趋势。半干旱地区因灌溉较为充足，在关键时期适量灌水可消除小麦行位效应，而干旱区则可以通过减少毛管间距和加大灌水量来减小行位效应。陈锐(Chen, Cheng et al. 2015)的研究结果表明：小麦的产量随着毛管间距的增加而呈现出下降趋势；在低水水分处理下，不同行位间表现出明显的行位效应；在高水水分处理下，不同行位之间差异不显著。

小麦籽粒的主要成分是淀粉和蛋白质,其含量及组成成分对小麦籽粒品质起决定性作用。籽粒中淀粉积累主要受碳代谢的调控,而蛋白质积累主要受氮代谢的调控,两者既相互关联又彼此独立[4]。小麦籽粒蛋白质含量与产量间存在极强的负相关性,但是可以通过一定的栽培措施消除这种负相关性，从而培育出高产优质的小麦[5]。因此,在筛选适宜的小麦基因型基础上,通过栽培措施加以调控,实现小麦优质、高产、高效协同发展是切实可行的[6]。

过设置不同的滴灌带配置模式，研究了不同氮素水平下滴灌带配置方式对土壤水分含量、小麦产量形成和淀粉含量的影响，旨在探究一种适合新疆干旱、半干旱地区经济有效的小麦灌溉栽培模式。

1  材料与方法

1．1  试验材料

本试验选用北疆地区主栽品种新春6号，该品种由新疆农科院核生所选育，属中早熟春小麦品种，千粒重50 g，蛋白质含量15.3％，中抗条、叶锈病和白粉病、耐干热风。

1．2  试验设计

试验地设置在中国，新疆维吾尔自治区，石河子大学农学试验站(43°31′N , 86°07′E)。供试土壤为中壤土，土层含有机质24.3 g/kg，全氮1.1 g/kg，碱解氮64.8 mg/kg，速效磷19.1 mg/kg，速效钾164 mg/kg。近几年来，年平均气温在6.6～7.1℃之间，最高气温出现在7月～8月初，最低气温出现在1月；年均降雨量在189.1～200.3 mm，年蒸发量在1517.5～1563.8 mm，相对湿度在65%左右，最多日照时间为3264.9小时。

本试验采用随机区组设计，设置0、300 kg·hm－２两个施氮水平，分别用Ｎ0、Ｎ20表示，氮肥为含氮量46%的普通尿素。小区面积18ｍ２，重复3次，各小区之间埋置50 cm深的防渗膜，防止养分侧移。

供试品种于2015年3月27日人工条播，播量330 kg·hm－２，保苗550万株/公顷。播种前耕翻和全层施肥，耕翻深度在28-30 cm，做到耕深一致、翻垡均匀、不重不漏、到头到边。播种前晒种3天以上，晒后过筛并用种子重量0.2%的50%多茵灵粉剂及种子重量0.3%的三十烷醇兑水2kg进行拌种。

小麦全生育期灌水4500 m３·hm－２，分6次灌溉，全部氮肥中的20%用做基肥，其余80%做追肥随水施入，详细水氮运筹方式见表1，磷（P２O５）、钾（K２O）肥均做基肥一次性施入，施用量均为135 kg·hm－２。

	播种前	两叶一心	拔节	孕穗	开花	灌浆前期	灌浆后期
灌溉 Irrigation	—	20%	20%	20%	15%	15%	10%
氮肥 Nitrogen	20%	12%	32%	16%	12%	8%	—

表1  不同生育时期氮肥和水分的施用比例

 

图1  不同滴灌带田间间距模式图

灌溉系统采用1管4行(S1:60 cm)和1管6行(S2:90 cm)的田间配置模式，滴灌带为贴片内嵌式，滴头流量2.6 L·h－１，滴头间距30 cm。近行小麦距离滴灌带为7.5 cm，远行小麦距离滴灌带为22.5 cm，小麦行距15 cm。在距离滴管不同位置处预置土壤水势仪插入孔，用来监测在滴灌过程中土壤水势的动态变化。其他田间管理按当地高产田进行。

1．3  测定项目及方法

1．3．1  小麦产量构成因素的测定

在出苗期选择出苗均匀，生长一致的区域标定一米四行，每小区两个，作为测产区。成熟期时收获测产区内小麦，脱粒晒干后测定实产，同时调查穗数、穗粒数和千粒重。

1．3．2  小麦生长及干物质量的测定

在开花期选择开花一致的植株，每小区挂牌150株。每5天取一次穗子的鲜样。花后7天取20穗,花后14天15穗,花后21天15穗,花后28天10穗,此后直到成熟期为止，取样均为10穗。成熟期收获籽粒2 kg左右用于品质测定。

在开花期选取具有代表性的小麦植株20株，连根挖出，保证叶片不萎蔫。带回实验室，测定叶面积，计算叶面积指数。

1．3．3  小麦籽粒中淀粉组分含量的测定

采用双波长法测定小麦籽粒中的直链淀粉和支链淀粉的含量，具体方法如下：取100 mg小麦全麦粉置于25 ml干燥洁净的刻度试管中，用0.5 ml无水乙醇湿润后再加入2.5 ml氢氧化钠溶液（1mol/L），沸水浴20分钟。沸水浴结束后迅速冷却，定容，涡旋。取2 ml涡旋后溶液于50 ml容量瓶中，加入20~30 ml去离子水、0.5 ml醋酸溶液（1mol/L）以及0.5 ml碘溶液。定容，摇匀，静置20分钟，以碘试剂做空白对比，根据标定波长比色。

2  结果与分析

2．1  小麦生育期内石河子地区温度及降雨情况

图2  小麦两叶一心期后石河子地区温度及降雨量变化情况

观测记录小麦两叶一心期后的温度及降雨量，如图2所示。小麦两叶一心期后，石河子地区的温度保持在20℃以上，并随着时间的推移，呈现出逐步上升的趋势。在此期间，降雨量较少，基本保持在5~10 mm左右，气候较为干燥。小麦开花期后石河子地区的温度基本保持在30℃左右，由于此时降水不足，气候干燥，高温会在石河子地区产生干热效果，不利于小麦产量和品质的形成。

2．2  不同滴灌带配置对土壤水分含量的影响

小麦两叶一心期后，利用水势仪测定该土层土壤体积含水量，结果如图3所示。测试结果表明，灌水能够显著增加土层土壤体积含水量，中上层土壤灌水前后波动最为明显。前期灌水，1管6行模式比1管4行模式对于土壤土层体积含水量的影响更大。后期灌水，不同滴灌带配置模式对于土层土壤体积含水量均没有显著影响，尤其是R3后期，灌水基本不会影响下层的土壤体积含水量，该层的土壤体积含水量在灌水前后无明显变化。

图3  施氮和不同滴灌带配置对土壤水分含量的影响

注：SLU=soil layer up 上层土壤（0-20 cm）；SLM=soil layer middle 中层土壤（20-40 cm）；SLB=soil layer bottom 下层土壤（40-60 cm）

2．3  施氮和不同滴灌带配置对小麦生长及物质积累的影响

2．3．1  施氮和不同滴灌带配置对叶面积指数的影响

从图4中可以看出，在同一氮素水平下，1管6行模式下，小麦叶面积指数随小麦所在行位与滴灌带间距的增加，表现出明显的下降趋势；1管4行模式下，不同行位中的小麦叶面积指数无明显差异。同一氮素水平下，不同滴灌带配置模式对小麦叶面积指数没有显著影响。同一滴灌带配置下，N20模式相较于N0模式能够显著增加小麦的叶面积指数，氮肥对小麦的生长发育产生了促进作用。

图4  施氮和不同滴灌带配置对小麦叶面积指数的影响

2．3．2  施氮和不同滴灌带配置对干物质积累和转运的影响

表2  施氮和不同滴灌带配置对小麦开花期、成熟期干物质积累及转运的影响（单位：g/m2）

		开花期干物质积累	成熟期总干物质积累	成熟期营养器官 干物质积累	干物质转移量
N0-S1	R1	737.37 e	1148.60 f	556.46 e	180.90 b
	R2	733.73 e	1098.91 h	555.44 e	178.29 b
N0-S2	R1	736.04 e	1116.73 g	555.59 e	180.45 b
	R2	684.73 f	1044.33 i	505.78 f	178.95 b
	R3	550.55 g	867.97 j	402.12 g	148.43 c
N20-S1	R1	1046.58 a	1606.56 a	831.78 a	214.81 a
	R2	1019.52 b	1569.66 b	808.17 b	211.35 a
N20-S2	R1	1022.36 b	1557.41 c	803.1 b	219.26 a
	R2	947.53 c	1455.95 d	738.9 c	208.63 a
	R3	793.57 d	1228.86 e	618.52 d	175.05 b
F-value	N	3307.15**	33424.85**	3038.1**	50.32**
	R	288.18**	2538.97**	236.07**	9.52**

由表2所示结果可知，施氮能够增加小麦开花期的干物质积累量。同一氮素水平下，1管4行模式中小麦开花期干物质积累量高于1管6行模式。在1管4行模式中，小麦行间差异不显著，但在1管6行中小麦行间差异显著，随小麦行位与滴灌带间距的增加呈现下降趋势。

N20模式下小麦成熟期总干物质积累量高于N0模式下小麦成熟期总干物质的积累量。同一氮素水平下，1管4行模式中小麦成熟期总干物质积累量高于1管6行模式。在1管4行模式中，小麦行间差异不显著，但在1管6行中小麦行间差异显著，随小麦行位与滴灌带间距的增加呈现下降趋势。

N20模式下小麦成熟期营养器官干物质积累量同样高于N0模式下的积累量。同一氮素水平下，1管4行模式中小麦成熟期营养器官干物质积累量高于1管6行模式。仅在1管6行模式下，不同行位中的小麦在成熟期营养器官干物质的积累量上存在行位效应。

增施氮肥同样能够增加干物质的转移量，但是在同一氮素水平下，不同的滴灌带配置模式对于干物质转移量并未产生显著影响,，只有1管6行模式中R3小麦的干物质转移量明显低于R1和R2两行的干物质转移量。

2．4  施氮和不同滴灌带配置对小麦产量构成因素的影响

图5  施氮和不同滴灌带配置对小麦产量构成因素的影响

图5所示结果表明，N0模式下，1管4行模式中不同行位小麦穗数没有差异，1管6行模式下，不同行位间的小麦穗数存在行位效应，随小麦行位与滴灌带间距的增加呈现下降趋势。N20模式能够显著增加小麦穗数，但是同一灌带配置模式下的小麦行位间差异不受氮素水平的影响。同一氮素水平下，小麦穗数在两种滴灌带配置模式之间没有明显差异。

在N0模式下，1管4行模式下，不同行位小麦穗粒数没有差异，1管6行模式下，不同行位间的小麦穗粒数存在行位效应，随小麦行位与滴灌带间距的增加呈现下降趋势。N20模式能够显著增加小麦穗粒数，但是同一滴灌带配置模式下的小麦行位间差异不受氮素水平的影响。同一氮素水平下，小麦穗粒数在两种滴灌带配置模式之间没有明显差异。

在1管4行模式下，不同氮素水平对于小麦千粒重没有显著影响，不同行位间的小麦千粒重也没有明显差异。在N0-S2模式下，不同行位间的小麦穗粒数随小麦行位与滴灌带间距的增加呈现下降趋势，但是N20-S2模式能够有效减轻小麦行位间差异。同一氮素水平下，1管4行模式中的小麦千粒重高于1管6行模式。

增施氮肥能够显著增加小麦产量，N20模式下，1管4行滴灌带配置模式中小麦产量最高。该氮素水平下，1管4行模式中不同行位间的小麦产量存在差异但是差异并不明显，1管6行模式下不同行位间的小麦产量随小麦行位与滴灌带间距的增加呈现下降趋势。在N0模式下，1管4行模式中不同行位间的小麦产量不存在明显差异，1管6行模式下不同行位间的小麦产量随小麦行位与滴灌带间距的增加呈现下降趋势。该氮素水平下，不同的滴灌带配置模式对于小麦产量没有显著影响。