不同产量水平下冬小麦生长发育和耗水特性研究

【目的】通过控制施肥量来模拟冬小麦不同产量水平,进而了解不同产量下冬小麦生长状况及耗水特性变化,为田间用水管理、区域农业高效用水发展战略的制定提供理论依据。【方法】试验设置4个产量水平7 500 kg/hm~2(C0),8 250 kg/hm~2(C5),9 000 kg/hm~2(C10),9 750 kg/hm~2(C15),以不施肥(CK)为对照,研究不同产量下冬小麦叶面积指数、干物质积累、耗水特性及水分利用效率差异变化。【结果】随目标产量的增加,冬小麦叶面积指数、花前及花后干物质累积量、生物量逐渐增加,干物质转移量、干物质转移率和转移干物质对籽粒的贡献率逐渐减少,产量结果基本达到预期目标。与CK相比,C15处理冬小麦叶面积指数、花前及花后干物质累积量、生物量分别平均增加52.6%、25.9%、112.6%、51.2%,而干物质转移量平均减少44.7%,说明冬小麦后期干物质的合成对籽粒高产的形成起主要作用。随目标产量的增加,冬小麦耗水量增加,土壤含水量减少,2016—2017年C0、C5、C10、C15处理冬小麦水分利用效率无显著差异,2017—2018年各处理冬小麦水分利用效率均有显著性差异,与CK相比,C15处理冬小麦耗水量和水分利用效率分别平均增加29.7%、28.5%。【结论】冬小麦随产量提升的叶面积指数、干物质累积量和耗水量显著增加,其中后期干物质的合成是产量形成的主要原因,同时高产条件下冬小麦水分利用效率显著提高。     

深松耕条件下调亏灌溉对冬小麦生长及产量的影响

为探明深松耕条件下调亏灌溉对冬小麦生长及产量的影响,采用完全随机试验设计,分别对不同水分调亏水平与深松耕深度下冬小麦的株高、叶面积等指标进行对比分析。结果表明:冬小麦株高与地上干物质质量随生育期的推进呈增加趋势,叶面积指数呈先增加后减小趋势。灌水下限在田间持水率的40%~70%范围内,随深松耕深度的增加,冬小麦株高、叶面积指数、地上干物质质量、穗长、穗粒数、千粒重、耗水量与产量均呈显著性增加趋势,灌溉水分利用效率呈显著性减小趋势(P0.05)。在深松耕土壤20~60 cm范围内,随灌水下限的增加,冬小麦株高、叶面积指数、地上干物质质量、穗长、茎粗、穗粒数、千粒重、耗水量与产量均呈显著性增加趋势,灌溉水分利用效率呈显著性减小趋势(P0.05)。从产量、水分利用效率与播前深松耕工程难易程度综合考虑,灌水下限为田间持水率的55%与播前深松耕40 cm组合处理可不显著性降低冬小麦产量,同时提高作物水分利用效率以灌溉水分利用效率,从而使冬小麦各项生理指标达最佳。该研究为深松耕条件下调亏灌溉技术的应用、冬小麦高产高效节水以及河南省水资源优化配置提供理论依据。     

不同土壤水分处理对马铃薯形态指标、耗水量及产量的影响

通过田间设置不同土壤水分控制下限,研究了不同土壤水分处理对马铃薯形态指标、耗水量及产量的影响,并分析比较各处理水分利用效率(WUE)。结果表明,不同土壤水分处理下,马铃薯株高和叶面积指数(LAI)变化趋势一致,中水分WM处理植株形态指标最高;耗水模数总体上呈现先增大后减小的趋势;受土壤水分的影响,各测定时期处理间的耗水模数均存在差异;马铃薯日耗水强度在整个生育期表现为先增后减的趋势,块茎形成期日平均耗水强度达到最高,为5.80 mm/d;高水分WH处理WUE最低,中水分WM处理WUE最高,达到6.05 kg/mm,其最高值与产量的最高值并不对应。研究结果可为马铃薯合理灌溉及增产节水提供参考依据。     

秸秆复合管地下灌溉对冬小麦生长与水分利用效率的影响

为了推进秸秆复合管地下灌溉技术的应用,以冬小麦为供试作物,通过田间试验,研究了秸秆复合管地下灌溉对冬小麦生长及水分利用效率的影响。结果表明,与无灌溉对照相比,秸秆复合管地下灌溉、地表滴灌和地下滴灌对冬小麦的生长与产量的提升均有促进作用,其中秸秆复合管地下灌溉的提升效果最显著。与地表滴灌相比,秸秆复合管地下灌溉显著提升了冬小麦起身期至抽穗期的株高、开花期之后的叶面积指数及地上干物质量,冬小麦穗长和穗粒数分别增加了5.84%和9.23%,产量提升了15.55%,水分利用效率与灌溉水利用效率分别提高了21.88%与15.55%,净收益提高了77.95%。与地下滴灌相比,秸秆复合管地下灌溉提高了冬小麦返青期后的株高、叶面积指数与开花期后的地上干物质量,冬小麦穗长和穗粒数分别增加了5.15%和9.8%,产量提高了5.11%,水分利用效率与灌溉水利用效率分别提高了8.81%与5.11%,净收益提升了23.53%。秸秆复合管地下灌溉有助于促进拔节期以后冬小麦生长,提高冬小麦的产量与水分利用效率,经济效益较高,在补充灌溉区对大田密植作物具有较好的推广应用前景。     

推迟灌拔节水对宽幅麦田光合有效辐射的影响

为研究华北平原冬小麦节水高产种植模式,以“济麦22”为研究材料,于2015-2016年和2016-2017年冬小麦生育期间在山东农业大学农学试验站进行试验.该试验设置常规种植和宽幅精播2种种植模式,2种种植模式的冬小麦均进行拔节期灌溉60 mm和拔节后10 d灌溉60 mm²2种灌溉处理,共4种处理.在生育期内对冬小麦的叶面积、光合有效辐射(PAR)截获量、干物质积累量和产量进行观测,分析不同处理对冬小麦生理指标和产量的影响.结果显示,宽幅精播种植模式显著增加了冬小麦的叶面积指数和PAR截获率.推迟灌拔节水显著优化了宽幅精播麦田对PAR的有效利用,进而促进了干物质积累.同时,推迟灌拔节水显著增加了宽幅精播麦田的穗粒数,从而显著提高小麦产量.     

黔中地区不同水分处理对玉米形态指标、产量及水分利用效率的影响

干旱是制约玉米产量提高的主要影响因素。以防雨棚桶栽玉米为试验材料,通过设置不同的土壤水分处理方案,研究不同土壤水分处理对玉米植株形态指标、耗水量和水分利用效率的影响。结果表明,水分胁迫抑制了玉米的生长发育。高水分处理（T10）均具有较高的株高、叶面积;轻度胁迫对各项指标影响不大;随着胁迫的进一步加深,各个形态指标均呈下...     

不同土壤水分处理对冬小麦生理生化特性的影响

以防雨棚下盆栽和测坑种植冬小麦为试验材料,通过设置不同的灌水处理方案,研究了不同土壤水分处理对冬小麦植株含水量、细胞液浓度和植株N、P、K含量等生理生化特性的影响.结果表明,高水分处理冬小麦植株含水量日变化幅度较小,低水分处理冬小麦经复水后植株含水量日变化幅度相对较大;植株含水量随土壤水分的增大而增大,但当土壤水分增大到某一数值后,植株含水量开始趋于稳定,各生育阶段最高值不同;叶片细胞液浓度随土壤水分从低到高呈现出由高向低变化的幂函数关系;孕穗期冬小麦茎中N和P的含量与土壤水分相关显著.     

肥沙混施对盐碱地冬小麦耗水特性与生长的影响

为解析春限一水条件下盐碱地改良措施对小麦耗水和产量调控作用,于2015—2018年连续3个冬小麦生长季,设置耕层掺黄河泥沙(SS)、配施生物有机肥(FF)和掺黄河泥沙配施生物有机肥(SF) 3个处理,以不作处理为对照(CK),研究不同处理下农田土壤水分变化和冬小麦干物质积累规律。结果表明:连续3年产量水平为3 317. 77～5 449. 52 kg/hm~2,各处理间以SF处理的籽粒产量最高,该处理与CK相比,籽粒产量提高35%～51%;总耗水量变幅为352. 85～394. 89 mm,不同处理间总耗水量均以CK最低,以SF处理最高(361. 81～394. 89 mm);农田水分利用效率变幅为9. 01～13. 96 kg/(hm~2·mm),以SF处理最高(12. 02～13. 96 kg/(hm~2·mm)),比CK高33%～48%,其次为FF处理和SS处理,分别比CK高9%～32%、9%～18%。SS或FF处理可增加冬小麦拔节前0～200 cm土层贮水量,增大拔节至成熟阶段的耗水量及其占总耗水量的比例,促进冬小麦对土壤贮水和深层土壤水分的利用,最终提高冬小麦的生物量和籽粒产量。冬小麦籽粒产量与干物质积累量、总穗粒数呈显著正相关;水分利用效率与冬小麦耗水量、产量呈二次曲线关系。在本研究条件下,随着籽粒产量提高,水分利用效率快速增加;而随耗水量增加,各处理间水分利用效率增减表现不同。综合考虑产量、收获指数和水分利用效率,确定掺黄河泥沙配施生物有机肥处理(SF)是本研究条件下的最佳处理。     

水分亏缺对冬小麦生长发育及产量影响的试验研究

研究了不同水分亏缺处理条件下冬小麦的生长发育及产量.结果表明,苗期水分亏缺不利于绿叶面积的生长;拔节期水分亏缺不利于株高和叶面积的增长,抽穗和灌浆期的水分亏缺加速后期叶面积指数的下降;拔节-抽穗期和抽穗-灌浆期冬小麦的日耗水量较大;冬小麦各生育阶段水分亏缺均降低产量,但轻度的水分亏缺有利于提高冬小麦的水分利用效率.适宜的水分亏缺既可以获得较高产量,又可以降低耗水量.     

不同水分和覆盖处理对冬小麦生长及水分利用的影响

通过防雨棚下测坑试验,研究了4种水分条件下(全生育期控制灌水下限分别为田间持水率的80%FC、70%FC、60%FC和50%FC)无覆盖、地膜覆盖和秸秆覆盖(覆盖量4 500kg/hm2)对土壤温度及冬小麦叶面积指数、产量构成性状、耗水量和水分利用效率的影响。结果表明,地膜和秸秆覆盖改变了冬小麦不同生育阶段的土壤热状况。地膜覆盖加快了冬小麦叶面积指数的增长进程,秸秆覆盖则减缓了叶面积指数的增长。4种水分条件下地膜和秸秆覆盖降低了冬小麦有效穗数,但增加了穗粒数和千粒质量等,促使地膜覆盖处理增产6.53%~23.23%,秸秆覆盖处理增产-0.04%~4.96%;地膜和秸秆覆盖都降低了冬小麦耗水量,提高了水分利用效率。地膜覆盖和秸秆覆盖的增产率及水分利用效率提升率均随着灌水下限的降低而增大,同一水分条件下地膜覆盖的节水增产效果大于秸秆覆盖。建议研究区域冬小麦灌水控制下限为田间持水率的60%~70%,优先选用地膜覆盖模式。     

黄淮平原节水高效灌溉技术综合评价分析

以黄淮平原种植区为研究对象,综合种植区的自然地理、生态环境和农业发展状况等因素,借助层次分析和模糊数学方法,建立了黄淮平原灌水技术选择模型。利用单因素、多因素法提出了节水灌溉技术选择的方法,优选出最适宜灌溉技术。在喷灌、滴灌、微喷灌、低压管灌和畦灌5种方案中,运用所建立模型选择最优的灌水技术,综合因子大小为微喷灌>喷灌>低压管灌>滴灌>畦灌。黄淮平原种植区适宜灌溉技术为微喷带灌溉技术。     

基于Landsat8和Sentinel-1A数据的焦作广利灌区夏玉米土壤墒情监测方法研究

土壤水分是影响农业生产活动的重要因素,在旱情监测、农作物估产等方面有重要意义。研究采用水云模型来消除研究区域植被对后向散射的影响。建立植被含水量和归一化水指数的关系提取模型中所需的植被含水量参数。利用AIEM模型结合粗糙度参数Zs建立研究区土壤墒情反演模型,将模型应用于河南省焦作广利灌区,反演结果和实测值相关性达0.7。将水云模型与AIEM模型联合反演土壤墒情,取得了较为满意的结果,该方法具有较高的适用性。     

基于不同环境下的河南省典型区域土壤田间持水量研究

土壤田间持水量是衡量土壤墒情和干旱程度的一个重要指标。由于田间持水量的测定环境不同,如季节、环境等因素,可能导致相同区域的土壤其测定结果也不相同。通过颗粒分析实验,确定了全省122处人工墒情站的土壤类型,并从中选取了3个不同土壤类型的站点开展不同季节不同环境下的田间持水量试验。结果表明:①从全省范围来看,河南省的土壤以壤土类型为主,在防汛抗旱时要充分考虑该种土壤类型的蓄水特性;②通过分析试验数据可以得到,其田间持水量与干容重呈现线性反比关系;③3种土壤在不同的季节及实验室温度环境下,田间持水量测定结果差别不大,因此可以得出田间持水量基本不受温度季节的影响的结论。     

深层灌水条件下基于BP人工神经网络方法的冬小麦根系分布预测模型

对冬小麦实施深层灌水是一种高效的节水灌溉方式,为了简化深层灌水条件下冬小麦根系研究工作,建立了以土层深度、发育时间、土层根系日均吸水量、土层日均温度、地上部干重、株高为输入因子,土层根系密度为输出因子的BP人工神经网络预测模型。研究结果表明:在所建立的预测模型下,训练样本各土层根系密度预测值与实测值之间平均相对误差为5.92%,检验样本的平均相对误差为7.30%,训练样本和检验样本都具有较高的精度,因此以该模型对深层灌水条件下冬小麦根系分布情况进行预测是可行的,可为深层灌水条件下冬小麦的根系研究提供新方法。     

淮北平原基于ARIMA模型的冬小麦日土壤水分预测

准确预测土壤水分动态变化对农作物生长以及节水灌溉至关重要。为反映逐日土壤水分动态变化,利用五道沟水文实验站蒸渗仪2017-2018年土壤水实测资料,采用时间序列分析方法,分别建立了冬小麦全生育期10、30、50 cm土层的土壤水分计算模型。结果表明:10、30、50 cm土壤含水量变异系数有明显差异,随土层深度增加逐渐减小,分别为0.190、0.103、0.040。利用ARIMA模型对土壤水分进行拟合,10、30、50 cm土层土壤水分计算模型分别为ARIMA(4,1,7)、ARIMA(1,1,2)、ARIMA(2,1,3),拟合优度R^2均大于0.95;不同土层土壤水分计算模型均具有较好的预测能力,且随深度增加预测精度提高,由10 cm增至50 cm最大相对误差从15.6%降至5.1%。研究成果为进一步制定淮北平原节水灌溉制度,提高田间水利用率具有重要意义。     

蓄水坑灌不同灌水上下限对苹果树叶片蒸腾日变化的影响

在田间试验条件下,以10a生矮化型红富士长富二号苹果树为材料,对不同灌水上下限条件(蓄水坑灌处理T1:田间持水量的80%与60%、T2:田间持水量的90%与70%、T3:田间持水量的100%与80%;地面灌溉对照处理CK:田间持水量的80%与60%)叶片蒸腾及其影响因素的日变化进行研究,并分析叶片水分利用效率对不同灌水上下限的响应。结果表明:不同处理苹果树叶片蒸腾速率日变化特征基本一致,均为单峰曲线且峰值都出现在13∶00,日平均叶片蒸腾速率大小排序为T3>T2>CK>T1;叶片蒸腾速率主要受土壤含水率、气孔导度、胞间CO2浓度、大气温度、叶面温度的影响。叶片水分利用效率日变化呈先降低后升高的趋势,日平均叶片水分利用效率大小排序为T1>T2>T3>CK,且T1与T2、T3、CK都有显著性差异。综合对比知,T1的节水效果最显著。     

蓄水坑灌下不同氮素水平对苹果叶片光合作用的影响

研究蓄水坑灌下不同氮素水平对苹果树叶片光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)、叶片全氮含量、叶绿素含量的影响,同时分析Pn与后4者的相关性,为探索蓄水坑灌苹果的合理施氮范围提供参考,为阐释施氮对光合速率的影响机理提供依据。设置4个蓄水坑灌施氮水平(0、150、300、600kg/hm^2),同时与地面撒施对比,测定施肥前、后果树叶片的Pn、Gs、Ci、全氮含量及叶绿素含量。结果表明:同等施氮量条件下,与地面撒施相比蓄水坑灌苹果树叶片光合作用的提高效果更显著;随施氮量的增加,叶片全氮含量、Gs先增大后趋于稳定,叶绿素含量、Pn先增后减,Ci无明显变化;施氮后Pn与Gs、全氮含量、叶绿素含量相关性较强,与Ci相关性较弱,说明施氮对Pn的提高作用与全氮含量、叶绿素含量有关。本实验条件下T3处理(300kg/hm^2)更利于蓄水坑灌苹果树叶片光合作用。     

蓄水坑灌下苹果树根系生长对不同氮素水平的响应

研究蓄水坑灌下不同氮素水平对苹果树根长密度和根表面积密度的影响,为确定蓄水坑灌条件下苹果树合理的施氮范围提供了依据。以7a生矮砧密植红富士苹果树为研究对象,设置了4个蓄水坑灌施氮水平(0、10、20、40kg/hm^2)对应T1、T2、T3、T4处理,以地面施肥作为对照组CK(施氮水平为10kg/hm^2),利用微根管法对施肥前后不同土层深度的苹果树根长密度和根表面积密度进行了测定。结果表明:施氮可以有效促进苹果树根系生长,各处理根长密度和根表面积密度的生长速率随施氮量的增加先增大后减小。CK处理和同等施氮水平的T2处理相比,其根系在表层土壤生长状况更好,而T2处理苹果树根系在中深层土壤中发育更好。综合各个处理苹果树根系生长发育情况,本试验中T3处理最适合苹果树根系的生长发育。     

基于氢氧稳定同位素的矮砧苹果树根系吸水深度研究

为了研究矮砧苹果树根系吸水深度,利用氢氧稳定同位素技术,测定了7年生矮砧苹果树在萌芽花期、新梢旺长期和果实膨大期不同深度土壤水的稳定同位素值,并应用IsoSource多元线性模型分析水源的水分贡献率。结果表明:矮砧苹果树在萌芽花期主要利用0~20 cm(59.5%)处的土壤水;在新梢旺长期6月主要吸水深度为0~20 cm(42.9%)和20~40 cm(11.1%);新梢旺长期7月根系的主要吸水深度为0~20 cm(24.3%)和20~40 cm(29.1%);果实膨大期8月为0~20 cm(23.6%)、20~40 cm(37.1%)和40~60 cm(11.6%);果实膨大期9月为0~20 cm(26.3%)、20~40 cm(27.3%)和40~60 cm(13.8%)。     

院基寺水库新设取水口工程运行对溢洪道影响研究

武汉市北部黄陂区前川城区因城市发展需要,拟在院基寺水库增设取水口。由于工程选址在水库溢洪道附近,为分析取水口建成运行对溢洪道的影响,分别从工程建设前后溢洪道泄流能力变化和工程运行时溢洪道边坡渗流稳定两个方面进行研究,采用Flow3D软件对工程建设前后不同泄流工况的流场进行建模并对比分析,应用Geostudio软件选取2处不利断面进行了边坡渗流稳定分析,结果表明工程建设前后溢洪道泄流流量变化小于1%且工程对泄流流场影响可忽略不计;若发生管道渗漏,溢洪道边坡最大水力坡降在规范允许范围内,且工程建设对溢洪道边坡渗流稳定影响较小,研究成果可供类似工程应用参考。