河北省是我国强筋小麦的主产区之一，其产量和品质对保障区域粮食安全有重要意义。但区域内自然降水不能满足小麦正常生长需求，需要通过灌水满足小麦生产，地下水供应不足是限制该区域小麦生产的重要因素^[1]。因此，发展小麦节水高产栽培十分迫切。研究^[2-3]表明，小麦产量和品质受基因型、生态环境和栽培技术的共同影响，灌水则是影响小麦产量和品质的重要栽培措施之一。灌水可调节小麦光合特性，水分亏缺会降低叶片光合速率，水分过多则会加速叶片衰老^[4-5]。拔节期灌水能促进小麦干物质积累，花后适当减少灌水能提高干物质向籽粒中的转运效率，合理灌水可提高小麦产量和水分利用效率^[6⇓-8]。有研究^[9-10]指出，达到高产和优质最佳的灌水模式是在拔节期、开花期分别灌水60 mm，经济效益最优的灌水模式则是在小麦拔节期和孕穗期各灌水1次。有研究^[11]认为，适宜灌水可提高小麦湿面筋、蛋白质含量和沉降值等品质指标。总之，前人研究表明，灌水过多或过少都不利于小麦产量和品质的形成，要因地制宜，根据苗情合理灌溉，才能实现小麦高产优质。关于水分对小麦产量和品质影响的研究大部分是在正常播种期条件下进行的，对于晚播小麦生育期间的水分管理研究相对较少。

2021年河北省小麦播种期间降水偏多，9月份降水103~265 mm，10月上旬平均降水133 mm，造成小麦播期大幅推迟。研究^[12]表明，晚播使冬前积温和日照时数减少，幼苗生长缓慢，干物质积累量下降，根系发育不良，难以形成冬前壮苗。晚播小麦春季穗分化进程加快、时间缩短，穗粒数及分蘖成穗率降低^[13-14]。此外，植株叶面积系数和叶绿素含量下降，叶片早衰，灌浆期缩短，粒重稳定性变差^[15]。前人^[16]研究证明，晚播条件下，增加密度可弥补穗数不足造成的产量损失。但密度过大和肥水运筹不匹配不但不能提高产量，反而会导致个体不健壮，群体结构恶化，根系易早衰，抗倒能力降低。实际生产中，经常因多种外界因素造成小麦播种偏晚，导致冬前苗小苗弱，春季田间管理难度增大，小麦个体群体质量下降，丰产稳产性降低，品质稳定性变差，不利于优质高产高效生产。针对上述生产中存在或突发的问题，本试验在前人研究基础上，以稳定小麦产量及品质为目标，选用生产上推广的强筋小麦藁优2018和师栾02-1为材料，在控制春季灌水总量前提下，采用微喷灌水肥一体化及叶面调控技术，研究灌水和叶面施氮对晚播小麦产量和品质的调控效应，探讨如何合理利用有限的灌水资源及轻简叶面追肥技术，协同提高晚播小麦的籽粒产量和品质，为河北省节水条件下小麦稳产提质生产提供理论和技术参考。

试验于2021-2022年在石家庄市农林科学研究院赵县实验基地（113°49′ E，37°50′ N）进行，试验地所处黄淮冬麦区属大陆性季风气候区暖温带半湿润地区，年均气温12.0~13.5 ℃，年降水量500~750 mm，集中在6-8月份，年日照时数2500~ 2850 h，≥0 ℃积温4800~5000 ℃。试验地土壤肥力均匀、地势平坦，土壤类型为壤土，0~20 cm土层土壤基础养分含量分别为有机质20.0 g/kg、全氮1.7 g/kg、碱解氮112.6 mg/kg、速效磷40.1 mg/kg、速效钾140.2 mg/kg、pH 8.4。前茬作物为玉米。小麦生育期内降水量见图1。

试验采用裂区设计，主区为品种，选用2个强筋小麦品种“藁优2018”和“师栾02-1”；副区为春季微喷灌处理，设4个水平，分别为W₀（春季不灌水）、W₁（拔节期灌水900 m³/hm²）、W₂（拔节期、开花期各灌450 m³/hm²）、W₃（拔节期、开花期和灌浆期各灌300 m³/hm²）；副副区为开花后10 d叶面喷施氮肥处理，设3个水平，分别为N₀（不喷氮肥）、N₁（喷施1%纯氮）、N₂（喷施2%纯氮），未使用叶面肥助剂。

全田采用立体匀播机精量播种，基本苗375万/hm²，统一施用纯氮240 kg/hm²、P₂O₅ 172.5 kg/hm²、K₂O 120 kg/hm²，其中磷钾肥全部底施，氮肥底、追各50%，于拔节期随水追施。全田播种后到越冬前不再浇水，其他管理措施同一般高产田。小区面积30 m²，3次重复。播种时间为2021年10月25日，收获时间2022年6月11日。

成熟期于田间准确调查各小区单位面积穗数和穗粒数，按全小区（30 m²）收获测定产量，收获后于室内测定千粒重，同时每个小区随机选取20株植株，采用烘干法测定生物产量。

参照国家标准食品中蛋白质的测定方法，采用海能K9840凯氏定氮仪测定籽粒面粉含氮量，再乘以5.70即为蛋白质含量（GB5009.5- 2016及AACC Method 46-19方法）；参照AACC38-12方法，用GM2200型面筋仪（Perten公司，瑞典）测定湿面筋含量；按AACC56-63ZELENY方法，用沉降值仪（Brabender公司，德国）测定沉淀值；按照GB/T 5498-2013采用容重器测定籽粒容重。

于拔节期、开花期和灌浆期，各小区选取10株代表性植株，采用标准叶烘干法测定叶面积，根据标叶面积计算叶面积指数（LAI）。于开花期和灌浆中期采用SPAD502叶绿素计测量旗叶相对叶绿素含量（SPAD值）、用LI6400光合仪测定旗叶净光合速率（P_n）。

采用Excel 2016整理数据和绘制图表，用DPS统计软件进行数据分析。

图2表明，藁优2018产量显著高于师栾02-1，主要是由于藁优2018具有较高的穗粒数和千粒重，但其单位面积穗数低于师栾02-1。分析灌水对晚播小麦产量及其构成因素的影响表明，与春季不灌水相比，灌水可以显著提高晚播小麦产量、穗数和穗粒数，千粒重受灌水影响表现不尽相同。

由图2a可知，在春季灌水总量相同时，3个灌水处理间的产量差异达到显著水平，其中，W₃的产量最高，为10 430.9 kg/hm²，显著高于W₂和W₁处理，后两者间产量分别为10 157.4和9680.5 kg/hm²；处理W₃、W₂、W₁的产量均显著高于W₀处理，增幅分别为15.27%、12.24%、6.97%；对于穗数（图2b），3个灌水处理间差异不显著，表明春季拔节后分次灌水对穗数影响较小。由图2c可知，W₁的穗粒数显著高于W₂和W₃处理，平均提高1.0，后两者间差异不显著。W₀处理的千粒重显著高于W₁处理，但显著低于W₂和W₃处理。与W₀相比，拔节期灌水过多不利于千粒重的提高，降低1.7 g，降幅为4.1%；3个分次灌水处理间的千粒重差异也均达到显著水平，千粒重随灌水平均次数增加而显著增高，即总灌水量相同时，在开花期和灌浆期适当灌水有利于千粒重的提高，W₃和W₂处理的千粒重较W₀和W₁处理平均提高5.9%。

由图2可知，与N₀相比，喷施氮肥可显著提高小麦产量，平均增幅为3.0%，主要是因为喷施氮肥显著提高了小麦千粒重（平均增幅2.1%），但灌浆期喷施氮肥对穗数和穗粒数没有显著影响。

由表1可以得出，灌水与叶面施氮对不同小麦品种产量及其构成因素的影响存在互作效应，不同处理组合间存在显著差异。藁优2018产量以W₃N₂处理最高，为10 900.8 kg/hm²，与W₃N₁、W₂N₂处理间差异不显著；师栾02-1产量最高的为W₃N₂处理（10 312.2 kg/hm²），与W₃N₁处理间差异不显著，但显著高于W₂N₂处理。以上表明在春季分2次浇水条件下，藁优2018可以通过增加喷施氮肥提高产量，达到与分3次浇水相近的产量水平。

与W₀相比，灌水可以显著提高2个品种的成穗数，但灌水处理间差异不显著。灌水可以提高小麦穗粒数，但2个品种对灌水的响应不完全相同，藁优2018穗粒数在W₁和W₂、W₂和W₃之间差异显著，但师栾02-1在W₂和W₃之间差异显著，W₁和W₂间差异不显著。灌水对藁优2018千粒重的影响大于师栾02-1，前者变幅为7.06 g，后者为3.85 g，表明藁优2018的千粒重对开花期和灌浆期灌水响应较大；灌浆初期叶面喷施氮肥对2个品种穗数和穗粒数没有显著影响，但可以显著提高2个品种的千粒重。

不同灌水处理下，喷施氮肥均可提高2个品种的千粒重，但2个品种的响应也不完全相同。与N₀相比，N₂处理对不灌水条件下藁优2018千粒重的影响最大，变幅为1.33 g，W₁、W₂和W₃时变幅分别为0.22、0.72、1.20 g，4个水分管理条件下，叶面喷施氮肥对藁优2018千粒重影响的平均变幅为0.87 g；相应的师栾02-1在W₀、W₁、W₂和W₃时变幅分别为0.90、1.10、1.25和2.52 g，平均为1.44 g。

藁优2018的生物产量基本表现为随着生育后期（开花期和灌浆期）灌水量的增加呈增加趋势，以W₃N₀最高，达到23 680.2 kg/hm²，但与W₁和W₂条件下各处理间差异不显著，显著高于不灌水处理；收获指数则随着开花期和灌浆期灌水量增加和喷施氮肥量呈增高趋势，相邻灌水处理间差异不显著，喷施氮肥则显著提高收获指数，以W₃N₂最高，为0.466，与W₃N₁、W₂N₂之间差异不显著，显著高于其他处理组合。师栾02-1在W₃和W₂条件下的生物产量差异不显著，显著高于W₁和W₀的生物产量，以W₃N₁最高，为22 547.6 kg/hm²；收获指数则以W₂N₂最高，为0.464，与W₃N₂、W₁N₂、W₂N₁和W₀N₂之间差异不显著，显著高于其他处理。

总体而言，开花期和灌浆期灌水不一定提高小麦生物产量，但喷施氮肥可提高小麦收获指数。比较2个品种可得出，藁优2018的生物产量高于师栾02-1，收获指数差异较小。

通过比较小麦群体LAI、SPAD及P_n，可以在一定程度上解释产量差异产生的原因。图3表明，2个品种开花期和灌浆期的LAI和旗叶P_n之间差异均达到显著水平；灌水和喷施氮肥均可以显著提高小麦LAI、旗叶SPAD值和旗叶P_n，也是产量产生显著差异的根本原因。

比较各处理不同生育时期LAI可得出，增加灌水量可以显著提高小麦LAI，其中拔节期W₁灌水量最多（900 m³/hm²），其LAI也最高，为7.55，显著高于W₂、W₃和W₀；开花期灌水量W₂处理LAI也显著高于W₃、W₁和W₀，增幅分别为1.26%、8.01%、14.38%；灌浆期LAI以W₃最高，显著高于其他3个处理，因为这个时期只有W₃处理进行了灌水，表明灌浆期灌水可以延缓LAI下降速度，延长叶片功能期。

灌水有利于提高开花期和灌浆期旗叶SPAD值，开花期W₂处理的SPAD值显著高于其他水分处理，比W₀、W₁、W₃分别增加5.47%、3.27%、1.81%；灌浆期W₃处理的SPAD值显著高于其他水分处理，较W₀、W₁、W₂增幅分别为5.60%、2.77%和1.46%。灌浆期叶面喷施氮肥可以显著提高灌浆后期旗叶SPAD值，较不喷施氮肥平均提高2.10%。

灌水及叶面施氮对旗叶P_n的影响规律与SPAD相近。开花期W₂处理的旗叶P_n相比W₀、W₁、W₃增幅分别为24.71%、8.25%、3.00%，差异均达到显著水平；灌浆期W₃处理的旗叶P_n相比W₀、W₁、W₂增幅分别为25.61%、16.38%、3.82%，差异也均达到显著水平。叶面喷施氮肥可显著提高灌浆期旗叶P_n，2个施氮处理平均较N₀处理P_n提高3.19%。

由图4可得出，师栾02-1的整体品质优于藁优2018，其蛋白质含量、湿面筋含量及沉降值均显著高于藁优2018。

与春季不灌水相比，灌水可以显著提高籽粒容重，但蛋白质、湿面筋含量和沉降值均显著降低，且3个灌水处理间差异均达到显著水平。结果表明，灌水总量相同时，灌水分次越多，与不灌水处理之间的差异越大。与W₀相比，W₁提高籽粒容重1.25%，分别降低蛋白质、湿面筋含量和沉降值1.16%、1.13%和2.70%；W₂提高籽粒容重2.90%，分别降低蛋白质、湿面筋含量和沉降值2.87%、3.24%和5.90%；W₃提高籽粒容重3.98%，分别降低蛋白质、湿面筋含量和沉降值6.33%、6.94%和10.75%。以上表明生育后期（开花期和灌浆期）灌水不利于籽粒加工品质的改善。

分析灌浆期叶面施氮的调控效应，结果表明，叶面施氮对籽粒品质的影响与灌水相反，即开花期和灌浆期叶面施氮降低籽粒容重，提高籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值，促进品质提升，且施氮越多，效应越大，各处理间均达到显著差异水平。与N₀相比，N₁处理蛋白质、湿面筋含量和沉降值显著提高，增幅分别为2.86%、2.89%和3.54%；N₂处理的蛋白质、湿面筋含量和沉降值则分别提高4.50%、4.33%和5.44%，差异均达显著水平。表明灌浆期通过叶面施氮可以弥补灌水对品质的不利影响。

由表2得出，灌水与叶面施氮对不同小麦品种品质的影响存在互作效应，不同处理组合间存在显著差异。藁优2018容重以W₃N₀处理最高，为843.0 g，与W₃N₁、W₃N₂、W₂N₂间差异不显著，显著高于其他处理组合；师栾02-1容重以W₃N₀处理最高，为847.7 g，显著高于其他处理。藁优2018蛋白质含量以W₀N₂处理最高，为15.57%，显著高于其他处理，较最低值W₃N₀高1.47个百分点；师栾02-1蛋白质含量则以W₁N₂处理最高，为16.54%，与W₀N₂差异不显著，显著高于其他各处理，较最低的W₃N₀处理高2.05个百分点。

相同灌水处理条件下，叶面喷施氮肥对师栾02-1蛋白质含量的影响大于藁优2018。藁优2018的湿面筋含量及沉降值均以W₀N₂最高，分别为33.4%和54.3 mL，以W₃N₀为最低，分别为30.5%和46.5 mL；师栾02-1湿面筋含量及沉降值同样以W₀N₂最高，分别为35.8%和61.9 mL，以W₃N₀为最低，分别为31.2%和51.7 mL，变幅均高于藁优2018。表明灌水和叶面施氮对师栾02-1品质的调节效应更明显。

小麦的产量和品质受品种、环境和栽培因素的共同影响，其中水、肥是重要的影响因子^[17-18]。张珂珂等^[5]研究发现，补水处理产量高于自然水处理，施氮对补水有一定的补偿作用，适宜补水结合减氮处理可获得较高的千粒重和穗粒数，获得高产。有研究^[19-20]表明，适量灌溉可以提高小麦产量、改善加工品质，而适度干旱可提高籽粒蛋白质含量，改善与面包品质有关的性状。郭天财等^[21]认为，在一定范围内增加灌水可以提高小麦产量，但随着灌水量和灌水次数的增加，产量不再有明显变化。王月福等^[22]则认为，在我国北方麦区，无论是欠水年还是平水年，在小麦生育中后期适当灌溉均可使小麦籽粒产量、蛋白质和赖氨酸含量同步提高。本研究也得出相似结论，春季灌水有利于提高晚播小麦产量。在控制春季灌溉总量（900 m³/hm²）条件下，将拔节期灌全部水量的处理，改为拔节期和开花期各灌50%水量，或改为拔节期、开花期和灌浆期各灌三分之一水量，可显著提高小麦产量，即增加开花期和灌浆期灌水量可保证晚播小麦产量稳定。

光合作用是一系列代谢反应的总和，而水、肥又是影响光合作用的主要因素。谭念童等^[23]研究表明，小麦拔节期、孕穗期和灌浆期各灌水一次（60 mm），灌浆中期的P_n显著高于拔节期和孕穗期各灌1次水的处理。也有研究^[24]认为，灌水量均匀分配在拔节期和开花期，有利于旗叶光合性能稳定，延长叶片功能期，进而增加生物产量。朱娟娟^[25]认为，叶面肥可以显著提高小麦在灌浆期叶片的叶面积。董瑞^[26]研究表明，叶面喷施氮肥能显著影响小麦叶片内的SPAD值，在喷施浓度为2.5%以下时，随着喷施氮肥浓度的提高，小麦叶片的SPAD值会随之升高；当喷施氮肥浓度超过2.5%时，小麦叶片的SPAD值会下降。研究^[27]表明，叶面追施氮肥能够延长小麦籽粒灌浆时间，促进干物质转运积累，提高粒重，进而提高产量。本研究也得出相同结论，开花期和灌浆期灌水以及叶面施氮均可通过稳定叶面积，维持较高的叶绿素含量及P_n，从而合成较多的光合产物，较W₀N₀干物质量平均增加2160.5 kg/hm²，增幅为10.5%，利于促进籽粒灌浆，通过提高籽粒千粒重而提高产量。

王育红等^[28]认为，强筋小麦生产关键要浇好越冬水和拔节水，不提倡花后灌水。同时有研究^[29-30]证实，小麦生育后期灌水不利于籽粒品质的提高，灌水量与籽粒蛋白质含量呈显著负相关，其中开花水和灌浆水对品质的影响显著。张向前等^[31]研究发现，在全生育期人工控制灌水条件下，与未灌水处理相比，拔节期灌水和灌浆初期灌水的处理，其蛋白质含量均有所降低，但差异不显著。本试验在自然降水条件下，也得到了相似的变化趋势，即与春季不灌水相比，灌水可以使蛋白质、湿面筋含量和沉降值显著降低，且拔节期、开花期和灌浆期3次灌入全部水量的不利影响更大。但毛凤梧等^[32]研究认为，浇灌浆水可使面粉的沉淀值和干湿面筋含量增加，本研究结果与其不完全一致，可能与有无自然降水及试验地点、试验品种有关，需要进一步扩大试验区域和品种范围深入比较研究。另有研究^[33]表明，叶面追施氮肥可延缓小麦生育后期功能叶片衰老，延长灌浆时间，提高籽粒蛋白质含量，改善加工品质。小麦籽粒容重、蛋白质和湿面筋含量均在喷施浓度为2.0%时达到最大，沉降值则在浓度低于1.5%时，随着喷施氮肥浓度的增加而增加。本试验则表明，与没有叶面施氮相比，花后10 d叶面追施氮肥可提高籽粒蛋白质、湿面筋含量和沉降值，平均增幅分别为3.68%、3.61%和4.49%，一定程度上改善了小麦加工品质，降低灌水对品质造成的不利影响。

受试验环境及生产条件制约，关于春季灌水和叶面施氮对晚播小麦产量及品质的影响的研究相对较少，研究结果也不完全一致。因此，应结合生产实际，扩大试验范围，在不同生态区选择适当的品种进行多点试验，补充完善本研究结果，为小麦防灾减灾提供理论与技术参考。

本试验表明，晚播条件下开花期和灌浆期灌水及叶面施氮有利于稳定小麦叶面积，相对延缓旗叶叶绿素及光合速率下降，维持叶片功能期，提高小麦千粒重及产量。尽管在生育后期（开花后）灌水不利于小麦品质改善，但叶面施氮可以补偿因灌水而导致的品质下降，实现品质稳定。对于晚播强筋小麦在春季灌水总量为900 m³/hm²情况下，藁优2018于拔节期、开花期各灌水450 m³/hm²，于灌浆初期叶面喷施2%纯氮；师栾02-1于拔节期、开花期和灌浆期各灌水300 m³/hm²，同时于灌浆初期叶面喷施1%纯氮，可以实现小麦产量和品质的协同稳定。