试验于2015-2016年和2016-2017年,在山东省泰安市岱岳区玄庄村大田(36.20°N,116.92°E)进行。选用冬小麦品种山农29为试验材料。两个小麦生长季,种植密度分别为1.35×10~6·株/hm~2和1.80×10~6·株/hm~2。试验在播种期水分管理一致的基础上,设置4个水分处理:W0为不灌水处理,W1为灌3水处理(越冬水+拔节水+开花水),W2为灌2水处理(拔节水+开花水),W3为灌1水处理(开花水)。灌水时期的确定依据如下:越冬期时间为日平均气温降至2℃左右,小麦植株基本停止生长时;拔节期在幼穗分化进入药隔形成期时;开花期在小麦花期结束时。小麦播种前1日测定0~20 cm土层土壤含水量,如果土壤相对含水量低于70%时,播种后各处理均统一灌水1次,以保证出苗一致。畦田灌水时,以水流前锋到达畦长长度的90%位置时停止灌水,利用水表记录实际灌水量。1不同处理对冬小麦产量和水分利用效率的影响W2灌水处理的穗数、穗粒数和籽粒产量与W1处理无显著差异,均显著高于W3和W0处理;W1和W2处理的粒重与W3处理无显著差异,显著高于W0处理。W3处理的水分利用效率显著高于W2,以W1处理最低。说明拔节期和开花期灌水有利于增加成熟期穗数和穗粒数,最终获得较高的籽粒产量。与不灌水处理相比,开花期灌水对成熟期穗数无显著影响,成熟期粒重和穗粒数提高,最终产量大幅度增加。结合关键生育时期土壤相对含水量得出,冬小麦越冬期0~20 cm和0~40 cm土层土壤相对含水量分别高于65%和66.8%时,灌溉越冬水对籽粒产量无明显增益作用。拔节期0~20 cm土层土壤相对含水量降至50.6%,即使0~200 cm土层土壤含水量接近80%,仍不能满足拔节后冬小麦对水分的需求,应及时灌溉拔节水。开花期0~20 cm和0~200 cm土层土壤相对含水量分别在24.8%~41.0%和57.9%~66.0%,及时灌水增产幅度较大。2不同处理对冬小麦耗水特性的影响W2灌水处理对60-200cm土层土壤贮水的消耗量与W3灌水处理差异性较小,但相比于W1处理,对土壤贮水的消耗量显著提高。W2处理在播种至拔节期耗水量占总耗水量的比例为33.09%~34.09%,拔节期至成熟期为65.91%~66.90%,与W1处理相比,小麦生长发育前期所消耗的水分占比明显降低。说明在拔节期和开花期灌水,可促进对60cm以下土层土壤贮水的利用,降低小麦生长发育前期生长发育所消耗的水分。前期耗水占比过多,后期耗水占比较少不利于产量提高和水分高效利用。3不同处理小麦群体生长的动态变化W1处理在返青期和拔节期的群体分蘖数显著高于越冬期未灌水的处理。W2处理的群体在开花期和成熟期与W1处理无显著差异,显著高于W3和W0处理。以上结果说明,越冬期灌水能显著促进冬小麦群体分蘖,尤其在返青和拔节期处于较高水平,开花期灌水会使群体大幅度下降,并与拔节期和开花期灌水处理保持相同水平。因此利用畦田灌水,于越冬期灌水会增加春季无效分蘖,致使冬小麦生育前期蒸腾耗散较多水分,使水分利用效率低下。拔节期和开花期灌2水会使小麦群体在开花和成熟期维持较高水平,为成熟期获得较高穗数奠定基础,提高产量和水分利用效率。4冬小麦花后旗叶衰老特性和根系活力的变化W2处理开花后旗叶衰老酶活性、PSⅡ实际光化学量子产量、以及根系活力均显著高于W3处理。在开花后0天和10天旗叶净光合速率表现为W2与W3处理无显著差异,但在开花后20天和30天,W2处理显著高于W3。仅在开花期灌水的W3处理衰老酶活性、净光合速率和根系活力均显著高于W0处理。说明在畦灌条件下,仅在开花期灌水,灌浆中后期旗叶光合同化能力降低,不利于花后同化物干物质积累。进一步在拔节期灌水,花后根系活力、衰老酶活性均较高,有利于延缓小麦旗叶衰老,延长高光合持续期,促进花后干物质积累。5不同处理对小麦光合碳同化及干物质积累与分配的影响与W3处理相比,W2处理能在冬小麦灌浆中后期保持较高的叶面积指数,进一步在W1条件下实施畦灌,对叶面积指数的增加无明显促进作用。相比于其他处理,W2处理在开花后获得较高的SPAD值和旗叶净光合速率并显著增加开花后干物质同化量,提高了地上部干物质积累。W1处理SPAD值和旗叶净光合速率未显著增加,但旗叶瞬时水分利用效率显著下降。W2处理的开花后旗叶SPAD值、净光合速率、干物质同化量及其对籽粒的贡献率显著高于W3处理。说明在畦灌条件下,拔节期和开花期灌水,能增加开花后叶面积指数,有利于开花后小麦群体对光能的截获,提高小麦植株花后光合碳同化能力。6不同处理对冬小麦氮素利用的影响W1处理和W2处理在成熟期氮素积累量和籽粒含氮量显著高于W3处理。与W2处理相比,W3处理的氮素向营养器官的分配量增大,使氮素过多地滞留于营养器官中,不利于氮素向籽粒的转移。W2处理会降低由营养器官转移进入籽粒的氮素量,但开花后同化的氮素量以及花后同化氮素对子粒的贡献率显著高于其他处理,弥补了因营养器官转移到子粒中的氮素量偏低造成的影响。相比于W1处理,W2处理能在相同的地上部氮素总积累量基础上,显著提高籽粒氮素量,增加氮素收获指数。对0~200cm土层土壤硝态氮含量分析表明,W2处理能显著促进小麦开花后0~80cm土层土壤氮素的吸收利用,灌水较多的W1处理则会使硝态氮淋溶,30~80cm土层土壤中残留的硝态氮较多。说明于拔节期和开花期实施畦灌,可促进对土壤硝态氮的吸收,提高开花后植株对氮素的利用,有利于提高成熟期氮素积累量。综上所述,冬小麦产量和水分利用效率显著受畦灌水次数影响。在播种期水分适宜条件下,于拔节期和开花期各灌1水可保持较高的产量水平,可同时提高对水分的高效利用。