河西绿洲菘蓝生长、光合特性及品质对膜下滴灌调亏的响应

通过菘蓝的水分控制试验(2016年),研究了不同生育期不同梯度调亏灌溉对河西绿洲菘蓝生长、光合特性及产量品质的影响。试验以河西走廊中部张掖市水务局国家重点灌溉试验站为平台,甘肃农业大学中草药系自繁菘蓝种子为供试材料,采用不同生育期和不同梯度调亏灌溉方式二因素随机区组试验设计,共9个处理。在每个生育期测定菘蓝光合参数,收获后测定新鲜板蓝根产量及品质,为河西绿洲灌区合理种植和提高菘蓝产量品质及可持续发展提供理论依据。结果表明:(1)营养生长和肉质根生长期水分亏缺显著降低了菘蓝叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度,且降幅随水分亏缺程度加大而增大。(2)水分亏缺造成菘蓝产量降低,调亏处理中肉质根成熟期轻度水分亏缺产量最高(7 342.05kg/hm~2),较充分灌溉降低5.32%(P0.05)。(3)苗期轻度水分亏缺水分利用效率最高(2.14kg/m~3),肉质根成熟期轻度水分亏缺次之。(4)肉质根成熟期轻度调亏处理的菘蓝综合品质最优,其菘蓝靛蓝、靛玉红、(R,S)-告依春含量比生育期充分灌溉提高了0.09,0.41,0.007 8mg/g,但多糖含量下降3.37mg/g。因此,综合考虑菘蓝产量、水分利用效率及品质等指标,肉质根成熟期进行轻度调亏,即该时期土壤相对含水率为60%~90%,可以作为河西走廊绿洲灌区菘蓝最优栽培灌溉的一种方式。     

调亏灌溉对菘蓝光合特性及品质的影响

于2016年在张掖市民乐县益民灌溉试验站开展了菘蓝不同生育期水分亏缺试验研究。在保持苗期和肉质根成熟期充分灌溉的情况下,对菘蓝的营养生长期和肉质根生长期分别进行轻度、中度和重度的水分亏缺处理,并测定菘蓝光合生理指标和品质。结果表明:营养生长期和肉质根生长期的中度和重度水分亏缺对菘蓝叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度降低程度最为显著,且随着水分亏缺程度越高,降幅越大。WD5处理的菘蓝综合品质最优,其靛蓝、靛玉红、(R,S)-告依春含量比对照组CK处理分别高出9.1%,5.3%,7.0%,其他处理随着连续生育期的中轻度水分亏缺程度的增加,菘蓝品质有所提高,但是重度水分亏缺(WD3、WD8和WD9)不利于有效成分的积累。因此,膜下滴灌水分调节降低菘蓝光合速率、蒸腾速率和气孔导度,提高了水分利用效率,并且在营养生长期和肉质根生长期的轻中度水分亏缺有助于改善菘蓝品质。     

调亏灌溉对膜下滴灌菘蓝生长发育和产量的影响

2019年在河西绿洲冷凉灌区民乐县益民灌溉试验站进行了调亏灌溉对膜下滴灌菘蓝生长动态、产量和水分利用效率影响的大田试验研究。在苗期充分供水条件下,以全生育期充分供水(75%～85%的田间持水量)为对照,在营养生长期进行轻度、中度和重度水分调亏,在肉质根生长期进行轻度和中度水分调亏,在肉质根成熟期进行轻度水分调亏,分别测定了水分调亏菘蓝农艺性状的阶段性改变、干物质积累和分配、产量及水分利用效率。结果表明,在营养生长期和肉质根生长期对菘蓝进行中度和重度水分调亏、成熟期进行轻度水分调亏均会显著降低其株高、主根长、主根直径和叶面积指数(P0.05),而营养生长期和肉质根生长期对菘蓝进行轻度调亏其株高、主根长、主根直径和叶面积指数与对照处理间无显著差异(P0.05)。营养生长期以及肉质根生长期进行中度水分调亏和重度水分调亏会降低菘蓝干物质积累量,降幅为3.11%～15.67%,而轻度水分调亏则不会显著影响其干物质积累量。WT1和WT4处理的经济产量与对照无显著差异,其值分别为8 554.18,8 398.70 kg/hm~2,其他各处理均导致菘蓝经济产量降低,降幅为6.89%～18.33%,WT4处理的水分利用效率和灌溉水利用效率最高,比对照提高7.91%和7.39%。因此,在营养生长期—肉质根生长期施加连续轻度水分调亏,其他生育期充分供水是实现河西绿洲冷凉灌区菘蓝节水高产高效灌溉制度。     

调亏灌溉下菘蓝耗水量变化特征

[目的]研究膜下滴灌调亏灌溉对河西地区菘蓝耗水量和产量的影响,为干旱、半干旱区菘蓝的高产种植提供理论依据。[方法]通过大田试验分析耗水量和产量变化。[结果]在营养生长期和肉质根生长期各处理的耗水量呈现出随着水分亏缺程度的加剧逐渐降低,与CK相比显著降低(4.11%～15.71%,p0.05)。耗水强度变化规律基本呈现出苗期最小(约0.90 mm/d),肉质根成熟期较大(约1.60 mm/d),营养生长期和肉质根生长期最大(约3.00 mm/d)。WD_4(营养生长期和肉质根生长期轻度亏水)处理的菘蓝产量与CK无显著(p0.05)差异,达到8 235.32 kg/hm~2,WD_1(营养生长期轻度亏水)处理的水分利用效率最高[23.62 kg/(hm~2·mm)],WD_4处理次之,且比CK提高6.74%,即WD_4处理为最优处理。[结论]轻度水分亏缺可以有效降低菘蓝各生育期的耗水量,提高菘蓝产量和水分利用效率。而重度水分亏缺则导致土壤水分显著降低,不利于菘蓝生长。     

板蓝根耗水特性和其产量及品质对膜下滴灌调亏的响应

研究旨在通过大田试验了解水分调亏对膜下滴灌板蓝根生长、耗水规律、产量、水分利用效率及品质的影响。于2018年在甘肃河西中部的民乐县益民灌溉试验站开展板蓝根水分控制试验,在板蓝根苗期和肉质根生长期保持充分灌水,营养生长期和肉质根生长期分别进行不同梯度(轻度、中度和重度)的水分调亏处理,并测定各项生长指标、产量、水分利用效率和品质。结果表明:(1)营养生长期和肉质根生长期中度和重度水分调亏显著降低了板蓝根株高、叶片数、主根长和主根直径,且降幅随调亏程度的加剧而增大,而轻度水分调亏与对照组无显著差异。(2)板蓝根在营养生长期和肉质根生长期各处理的耗水量呈现出随着水分调亏程度的加重而逐渐降低趋势,与对照相比降低显著(P<0.05);耗水强度变化次序为营养生长期和肉质根生长期(约3.0 mm/d)>肉质根成熟(约1.5 mm/d)>苗期(约1.0 mm/d)。(3)营养生长期轻度水分调亏处理的板蓝根产量与水分利用效率最高,分别达到8475.38 kg/hm^2和23.33 kg/(hm^2·mm),营养生长期和肉质根生长期连续轻度水分调亏处理次之,其余水分调亏处理产量和水分利用效率均有所下降,且与对照组之间差异显著(P<0.05)。(4)在营养生长期和肉质根生长期轻中度连续水分调亏有利于靛蓝、靛玉红、(R,S)-告依春、多糖含量的提高,且与对照组差异显著(P<0.05),重度水分调亏处理各项指标均最低。因此,综合分析板蓝根产量、水分利用效率和品质可知,最优控水处理为营养生长期和肉质根生长期连续轻度水分调亏,即该阶段土壤相对含水率为65%~75%,可作为河西冷凉灌区板蓝根种植的最佳灌水策略。     

膜下滴灌调亏在提升河西绿洲洋葱产量及品质的应用

为探究膜下滴灌调亏对河西绿洲洋葱品质和产量的影响,以"红宝903"洋葱为试验材料,采用不同生育期和不同梯度调亏灌溉方式二因素随机区组试验设计,共9个处理。在每个生育期测定洋葱光合参数,收获后测定洋葱产量及品质。结果表明:(1)发叶和鳞茎膨大期水分亏缺显著降低了洋葱叶片净光合速率、蒸腾速率和胞间CO_2浓度,且降幅随水分亏缺程度加大而增大。(2)水分亏缺造成洋葱产量不同幅度降低,调亏处理中成熟期轻度水分亏缺产量最高(47 940 kg/hm~2),其次为苗期轻度水分亏缺(46 521 kg/hm~2),分别较充分灌溉降低5.93%和8.71%(P0.05)。(3)苗期轻度水分亏缺灌溉水利用效率最高(58.84 kg/m~3),成熟期轻度水分亏缺次之(52.60 kg/m~3),分别较充分灌溉显著提高36.14%和21.70%(P0.05)。(4)苗期轻度水分调亏处理的洋葱综合品质最佳,其紧实度、洋葱油、可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C和丙酮酸含量较生育期充分灌溉提高3.06%,2.50%,10.40%,17.57%,4.35%和6.06%。因此,综合考虑产量、水分生产效率、产值及果实品质等指标,通过运用主成分分析法进行综合评价,表明洋葱最佳水分调控处理为苗期轻度水分胁迫,即在苗期保持土壤相对含水率70%～75%、其余生育期土壤相对含水率为80%～85%。该研究可为实现河西走廊绿洲灌区洋葱高效节水栽培和产业化发展提供理论与技术参考。     

河西绿洲膜下滴灌板蓝根生长、耗水特性和品质对水分调亏的响应

通过大田试验研究了水分调亏对膜下滴灌板蓝根生长、耗水规律、产量、水分利用效率及品质的影响。于2018年在甘肃河西中部的民乐县益民灌溉试验站开展板蓝根水分控制试验,板蓝根苗期和肉质根生长期保持充分灌水,在营养生长期和肉质根生长期分别进行不同梯度(轻度、中度和重度)的水分调亏处理,并测定各项生长指标、产量、水分利用效率和品质。结果表明：(1)营养生长和肉质根生长期中度和重度水分调亏显著降低了板蓝根株高、叶片数、主根长和主根直径,且降幅随调亏程度的加剧而增大,而轻度水分调亏与对照组无显著差异。(2)板蓝根在营养生长期和肉质根生长期各处理的耗水量呈现出随着水分调亏程度的加重逐渐降低,与对照相比显著降低(P<0.05)；耗水强度变化次序为营养生长期和肉质根生长期(约3.0mm/d)>肉质根成熟(约1.5mm/d)>苗期(约1.0mm/d)。(3)营养生长期轻度水分调亏处理(RD1)的板蓝根产量与水分利用效率最高,分别达到8475.38kg/hm_²和23.33kg/hm_².mm,处理RD4次之,其余水分调亏处理产量和水分利用效率均有所下降,与对照组之间差异显著(P<0.05)。(4)在营养生长期和肉质根生长期轻中度连续水分调亏有利于靛蓝、靛玉红、(R,S)-告依春、多糖含量的提高,与对照组差异显著(P<0.05),重度水分调亏处理各项指标均最低。因此,综合分析板蓝根产量、水分利用效率和品质可知,最优控水处理为营养生长期和肉质根生长期连续轻度水分调亏(RD4),即该阶段土壤相对含水率为65%~75%,可作为河西冷凉灌区板蓝根种植的最佳灌水策略。     

河西绿洲膜下滴灌调亏对食用向日葵耗水特征、光合特性及品质的影响

于2019年在张掖市益民灌溉试验站进行食用向日葵膜下滴灌调亏大田试验,探究在现蕾期、开花期和灌浆期充分灌溉条件下,苗期轻度—成熟期(轻度、中度)水分调亏、苗期中度—成熟期(轻度、中度)水分调亏、苗期重度—成熟期(轻度、中度)水分调亏处理分别对食用向日葵耗水、光合特性、品质及产量的影响,为河西绿洲冷凉灌区优质高产高效种植食用向日葵提供理论依据。结果表明:(1)苗期和成熟期食用向日葵的阶段耗水量、耗水模数、日耗水强度均随水分调亏程度增加而降低,与充分灌溉相比,苗期水分调亏处理阶段耗水量、耗水模数、日耗水强度降幅分别为10.10%～46.08%,7.57%～34.58%,10.68%～46.60%,成熟期水分调亏处理阶段耗水量、耗水模数、日耗水强度降幅分别为5.50%～30.29%,2.93%～16.72%,5.56%～30.34%,苗期重度水分调亏经后期复水补偿作用有限;(2)苗期重度和成熟期中度水分调亏显著降低食用向日葵叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率(P0.05),与充分灌溉相比,苗期重度水分调亏的降幅分别为40.30%～45.98%,43.99%～47.37%,38.20%～42.10%,成熟期中度水分调亏的降幅分别为14.23%～32.07%,15.98%～51.23%,10.02%～28.45%;(3)苗期中度—成熟期轻度处理品质最优,其粗脂肪含量与粗蛋白含量较充分灌溉分别显著提高10.84%,14.90%(P0.05)。(4)苗期中度—成熟期轻度水分调亏处理产量为4 145 kg/hm~2,与对照CK处于同一水平,产量无明显降低情况,具有节水、调质作用。综合考虑食用向日葵耗水量、光合特性、品质及产量等指标,在其他生育期充分灌溉条件下,进行苗期中度—成熟期轻度水分调亏,作为当地食用向日葵节水优质最优调亏灌溉模式。     

不同生育期调亏灌溉对酿酒葡萄耗水及果实品质的影响

不同程度的土壤干旱对酿酒葡萄的果实品质、产量和水分利用效率具有显著影响。明晰不同生育阶段干旱胁迫效应对酿酒葡萄土壤水分精准化管理和节水灌溉方案的制定具有重要的意义。本文于2014年在河西走廊中东部武威市凉州区清源镇威龙葡萄园产区开展了酿酒葡萄不同生育期、不同干旱胁迫程度的试验研究。在保持其他生育期土壤水分为正常灌溉(土壤水分阈值70%~75%)的情况下,在葡萄的萌芽期、抽蔓期、开花期、浆果膨大期和着色成熟期分别进行中度(土壤水分阈值60%~65%)和重度(土壤水分阈值50%~55%)的干旱处理,同时增设浆果膨大期的充分灌溉(土壤水分阈值80%~85%)处理,以全生育期的正常灌溉(土壤水分阈值70%~75%)作为对照,进行葡萄耗水特征和产量品质的测定。试验结果表明:不同处理土壤含水量垂直变化趋势一致,随土壤深度增加土壤含水量呈持续递增趋势;随着土壤深度递增,调亏灌溉对土壤含水量的影响越来越弱;40~60 cm土壤剖面,调亏处理含水量较对照减少幅度最大;浆果膨大期土壤剖面内含水量均低于其他生育期。不同处理酿酒葡萄耗水强度随时间变化趋势一致,萌芽期日耗水强度最小,为0.13~0.33 mm·d-1,而浆果膨大期耗水强度最大,为2.30~4.09 mm·d-1。萌芽期中度胁迫处理酿酒葡萄产量和水分利用效率最高,分别达到15 228 kg·hm-2和3.62 kg·m-3;浆果膨大期充分灌溉处理次之,而浆果膨大期重度胁迫处理最低,仅分别为7 128 kg·hm-2和2.26 kg·m-3。着色成熟期中度胁迫下,酿酒葡萄花青苷、还原糖、单宁、总酚含量比生育期正常供水处理高2.7%、6.56%、17.91%和23.23%,且有效抑制可滴定酸积累(P0.05),而其他处理与对照之间品质指标差异不显著。综合考虑产量、水分生产效率及果实品质等指标,最佳酿酒葡萄水分调控处理为着色成熟期中度胁迫,即着色成熟期土壤相对含水率为60%~65%、其余生育期土壤相对含水率为70%~75%。由此可见,在酿酒葡萄栽培时适时、适度的调亏灌溉既能显著提高水分生产效率,实现节水、高效用水的目的,又能提高果实品质,对河西走廊地区酿酒葡萄种植具有重要的意义。     

调亏灌溉对干旱环境下春小麦产量与水分利用效率的影响

试验研究调亏灌溉对干旱环境下春小麦产量与水分利用效率的影响结果表明,干旱环境下调亏灌溉春小麦拔节~孕穗后土壤水势低于未进行水分调亏的对照,且全生育期比对照多利用土壤水分14.3~66.5mm。调亏处理小麦产量、穗粒数、水分利用效率与充分供水对照间差异显著,并未因土壤水分亏缺而降低,甚至有较大幅度提高。试验条件下春小麦调亏的适宜土壤水分亏缺水平为营养生长期(拔节)重度水分亏缺(45%~50%田间持水量),其他生育期(孕穗、抽穗、灌浆期/生理成熟前)充分供水(65%~70%田间持水量),而最佳调亏灌溉定额为330~350mm。干旱环境下调亏灌溉春小麦产量和水分利用效率与全生育期耗水量间均呈二次抛物线关系。     

交替隔沟灌溉制度对制种玉米耗水规律和产量的影响

该文研究交替隔沟灌溉下不同灌溉制度对制种玉米耗水规律和产量的影响。以制种玉米"金西北22号"为供试材料,2014年在大田条件下采用垄植沟灌技术,设置7种灌溉制度:全生育期充分供水(CK)、仅苗期中度亏水(T1)、仅苗期重度亏水(T2)、仅穗期中度亏水(T3)、仅穗期重度亏水(T4)、仅花粒期中度亏水(T5)和仅花粒期重度亏水(T6),分析灌溉制度对玉米耗水强度、作物系数、籽粒产量和水分利用效率(wateruseefficiency,WUE)的影响。结果表明:CK下制种玉米生长期内的耗水量、平均作物系数和籽粒产量均最大,分别是494mm、0.86和6478kg/hm~2。与CK相比,任一亏水处理均降低制种玉米全生育期的平均耗水强度,且T6处理下全生育期的平均耗水强度较T5处理的相应值明显减少(P0.05);任一生育期亏水均降低该生育阶段的作物系数。T2、T3、T4、T5和T6处理的籽粒产量较CK明显降低,降幅分别是13.29%、15.48%、28.13%、14.06%和19.87%(P0.05);而T1处理的籽粒产量较CK差异不显著(P0.05),与此同时,T1处理下玉米的耗水量较CK下降20.44%,使其WUE最大(1.55 kg/m~3)、灌溉水WUE最大(2.54kg/m~3)。可见,交替隔沟灌溉下采用苗期中度亏水、其他生育期内充分供水的灌溉制度可明显提高制种玉米的水分利用效率,同时不显著降低产量。该研究结果对河西走廊地区制种玉米灌溉管理具有重要指导意义。     

水氮互作对温室黄瓜光合特征与产量的影响

在日光温室内研究了水氮互作对黄瓜叶片不同生育期光合特征与产量的影响,分析了各生育期黄瓜光合速率与产量的关系。结果表明:光合速率、蒸腾速率在盛瓜期最高,而水分利用效率则在初瓜期达最高。习惯灌水条件下,施氮量的增加有助于光合速率和蒸腾速率的提高,其中以灌水7470m3·hm-2、施氮1200kg·hm-2时(W1N1200)最高,但与灌水5190m3·hm-2、施氮600kg·hm-2时(W2N600)无显著差异;叶片水分利用效率以减量灌水、减施氮50%处理(W2N600)为最高,是习惯水氮处理(W1N1200)的1.08倍,对照(W1N0)的1.24倍。水氮互作对黄瓜产量及产量构成因素具有显著影响,其中以减量灌水30%左右、减施氮50%的处理组合(W2N600)最优,黄瓜产量最高可达17.06×104kg·hm-2。黄瓜的光合速率与产量、瓜条数、单果重之间呈二次曲线关系,其中盛瓜期的拟合方程最好。     

肥水调控对冬小麦产量及籽粒蛋白质组分的影响

为探明干旱处理与氮磷肥合用后小麦产量和养分积累及分配的变化,在盆栽条件下,以中麦8为试材,在设置3个氮磷肥施用量的基础上,每施肥处理下于开花期再利用称重法设置水分适宜(W1,SRWC=75%)、轻度亏水(W2,SRWC=60%)和重度亏水(W3,SRWC=45%)3个土壤水分水平,研究了肥水调控对冬小麦产量、养分积累及籽粒蛋白质组分的影响。结果表明,与花后土壤水分适宜相比,花后轻度亏水与重度亏水产量分别降低9.73%和15.55%,籽粒氮素积累量降低了3.41%和13.64%,醇溶蛋白含量降低了0.1%和1.1%,穗粒数、千粒重、籽粒磷素积累量、养分收获指数、氮素利用效率、清蛋白含量亦有不同程度的降低,但磷素利用效率、球蛋白含量及谷/醇比呈相反的趋势变化,其中,磷素利用效率以W3最高,达81.76 g·g~(-1),显著高于W1和W2。增施氮磷肥,穗数、千粒重降低,籽粒养分积累量及其蛋白质组分含量增加,但养分利用效率及氮素收获指数降低,其中,与F1(N 120kg·hm~(-2),P_2O_596 kg·hm~(-2))相比,F2(N 180 kg·hm~(-2),P_2O_5144 kg·hm~(-2))和F3(N 240 kg·hm~(-2),P_2O_5192 kg·hm~(-2))产量分别降低了7.23%和7.69%。土壤适度亏水,增施氮磷肥降低了产量、籽粒氮素分配比例及养分利用效率和氮素收获指数,籽粒蛋白质组分含量及谷/醇比提高;土壤重度亏水,增施氮磷肥降低了磷素利用效率、氮素收获指数和清蛋白含量及谷/醇比,提高了产量、籽粒磷素分配比例及球蛋白和醇溶蛋白含量。本研究结果为小麦产量和品质领域研究奠定了一定的理论基础。     

调亏灌溉对棉花生长、生理及产量的影响

通过盆栽试验在棉花不同生育时期进行不同程度的调亏灌溉试验。结果表明,调亏灌溉对棉花株高、蕾铃脱落、成桃数等影响较显著;苗期和吐絮期重度水分亏缺、蕾铃期中度水分亏缺均有利于棉花产量的形成。棉花的光合速率和气孔阻力随土壤含水量变化的阈值约在14％土壤含水量水平,该阈值相当于田间持水量的60％～65％。合理的棉花调亏灌溉制度是苗期控制水分供应,土壤含水量维持在田间持水量的55％～60％;蕾期和花铃期是棉花的需水关键期,土壤含水量应分别保持在田间持水量的65％和70％左右;吐絮期应控制水分供应,土壤含水量维持在田间持水量的50％～55％。