灌水量对小麦氮素吸收、分配、利用及产量与品质的影响

以济麦20和泰山23为试验材料, 在大田条件下研究了灌水量对小麦氮素吸收、分配、利用和籽粒产量与品质及耗水量、水分利用率的影响。2004—2005年生长季, 小麦生育期间降水量为196.10 mm, 两品种的氮素吸收效率、籽粒的氮素积累量和氮肥生产效率均为不灌水处理低于灌水处理, 但籽粒氮素分配比例和氮素利用效率表现为不灌水处理高于灌水处理。拔节期前, 两品种的氮素吸收强度灌水180 mm处理高于灌水240 mm和300 mm两处理, 拔节期后反之; 成熟期, 植株氮素积累量和氮素吸收效率在各灌水处理间无显著差异。济麦20籽粒的氮素积累量和分配比例、氮素利用效率和氮肥生产效率, 均以灌水240 mm处理高于灌水180 mm和300 mm处理; 灌水180 mm和240 mm处理的籽粒产量分别达8 701.23 kg hm^-2和9 159.30 kg hm^-2, 耗水量为469.29 mm和534.48 mm, 两处理间籽粒品质无显著差异, 且均优于灌水300 mm处理。泰山23籽粒中氮素积累量及分配比例、氮素利用效率、氮肥生产效率和籽粒品质, 在各灌水处理间无显著差异; 灌水180 mm和240 mm处理籽粒产量显著高于其他处理, 分别达9 682.65 kg hm^-2和9 698.55 kg hm^-2, 其耗水量分别为468.54 mm和532.35 mm。两品种的水分利用率均随灌水量增加而降低。在2006—2007年生长季, 小麦生育期间降水量为171.30 mm, 济麦20和泰山23均以灌水240 mm处理的籽粒产量和水分利用率最高, 其耗水量分别为490.88 mm和474.88 mm。综合考虑产量、品质、氮素利用效率、氮肥生产效率和水分利用率, 生产中济麦20生育期灌水量以180~240 mm为宜; 泰山23在降水量达196 mm条件下, 灌水量以180 mm为宜, 在降水量为170 mm条件下, 灌水量以240 mm为宜。     

推迟拔节水及其灌水量对小麦耗水量和耗水来源及农田蒸散量的影响

于2007-2008和2008-2009小麦生长季, 以高产中筋冬小麦品种济麦22为材料, 采用测墒补灌的方法, 研究推迟拔节水及不同灌水水平对冬小麦耗水量、耗水来源、单位土地面积上旗叶叶面积和蒸腾速率、株间蒸发量、籽粒产量及水分利用效率的影响。结果表明, 测墒补灌后0~140 cm土层能够达到目标含水量。相同补灌时期, 随补灌水平的提高, 拔节至开花阶段日耗水量增大, 0~120 cm土层贮水消耗量减小, 生育期总灌水量和田间耗水量增加, 土壤贮水消耗量先增加后减小, 土壤贮水消耗量和降水量占田间耗水量的比例降低。相同补灌水平, 由拔节期推迟至拔节后10 d补灌则麦田日耗水量减小, 挑旗期日耗水量增大, 拔节至开花阶段80~120 cm土层土壤贮水消耗量增加, 生育期总灌水量和田间耗水量亦增加, 降水量、灌水量和土壤贮水消耗量占田间耗水量的比例不变; 灌浆初期单位土地面积上旗叶叶面积和蒸腾速率降低, 株间蒸发量增加; 公顷穗数降低, 穗粒数、千粒重、籽粒产量、水分利用效率和灌水生产效率增加。本试验条件下, 在拔节后10 d补灌至0~140 cm土层平均土壤相对含水量为75%, 开花期补灌至70% (2007-2008年度)是兼顾节水、高产的最优处理。     

高产小麦耗水特性及干物质的积累与分配

在2005—2006年和2006—2007年小麦生长季降水量分别为128.0 mm和246.4 mm条件下, 采用不同灌水量处理, 研究了高产条件下冬小麦的耗水特性和小麦干物质的积累与分配。结果表明, 底水和拔节水分别灌溉60 mm处理(W2)在两个生长季获得了最高的籽粒产量, 2005—2006年生长季其水分利用效率和灌溉水的利用效率均显著高于其他灌水处理; 2006—2007年生长季, 其水分利用效率较高, 降水量、灌水量和土壤供水量分别占农田耗水量的47.32%、23.04%和29.64%; 与不灌水处理(W0)相比, 灌水处理显著提高开花后干物质的积累量和开花后干物质积累量对籽粒的贡献率, 以W2处理最高, 分别达8 241.59 kg hm-2和84.18%。灌水量过多显著减少光合产物向籽粒的分配, 使产量降低。随灌水量增加, 小麦全生育期耗水量显著增大, 灌水量占农田耗水量的比例增加, 降水量和土壤供水量占农田耗水量的比例均降低, 以土壤供水量所占比例降低最大。综合考虑小麦的籽粒产量和水分利用效率, 在本试验条件下, 以底水和拔节水各60 mm的灌溉量为最优。在小麦生长季降雨量为246.4 mm条件下, 仅灌60 mm底水亦可获得较高的籽粒产量, 其土壤供水量占农田耗水量的比例和灌溉水的利用效率高于底水和拔节水处理。     

灌水及化控对不同粒色小麦籽粒灌浆及叶绿素含量的影响

为了研究灌水和化控处理对不同粒色小麦籽粒灌浆和叶绿素含量的影响,以3个不同粒色小麦为材料,采用不同灌水及化控处理,研究花后小麦颖壳、籽粒、旗叶叶绿素含量、千粒重以及籽粒蛋白质含量的变化情况.结果表明,花后5～30 d,灌2水比灌3水处理的干物质积累速度快,花后15 d和25 d时,灌2水与灌3水处理的千粒重差异显著.灌水对灌浆速率的影响与千粒重相似.籽粒、颖壳、旗叶叶绿素含量及籽粒蛋白质含量、千粒重、灌浆速率在不同粒色小麦中存在显著或极显著的差异.本试验中化控处理对籽粒灌浆和叶绿素含量均无显著影响.     

灌水次数对中强筋小麦品种产量及水分利用效应探讨

为探究灌水次数对优质小麦品种产量及水分利用效应的影响,选用两个中、强筋小麦品种(中筋麦:中麦122;强筋麦:津农7号),在大田条件下设置3种灌水处理(W2:冬水+拔节水+开花水;W1:冬水+拔节水;W0:冬水),研究了不同的灌水次数对中、强筋小麦品种籽粒产量及其构成因素、蛋白质产量的影响,并探讨了协调中强筋小麦籽粒蛋白质含量及产量的适宜灌水次数。试验结果表明,减少灌水次数籽粒产量显著下降,差异达极显著水平,减少灌水同时,能够提高水分利用效率和籽粒蛋白质含量。     

灌水模式对夏玉米耗水特性和干物质积累及分配的影响

为明确夏玉米的耗水特性,于2009年度在人工遮雨棚内进行盆栽试验,研究了土壤含水量对玉米生长发育的影响。在2010年玉米生长季降水量为446.2 mm的条件下,采用不同灌水量处理（试验共设3个处理,雨养：W0,全生育期不灌水;调亏灌溉：W1,保持田间土壤相对含水量为80%;大水漫灌：W2）,研究了夏玉米的田间耗水特性和干物质积累与分配规律。结果表明,2009年盆栽条件下,80%的土壤含水量有利于干物质的积累和籽粒产量的形成,可获得170.76 g/株的籽粒产量。2010年田间试验表明,W0、W1、W2处理干物质积累量分别为：310.83、321.5、325.59 g/株,产量分别为：9255.85、9747.29、9635.72 kg/hm2。与W0相比,灌水处理显著提高了夏玉米的干物质积累量和籽粒产量。2灌水处理间比较发现,W1处理获得了高的籽粒产量,水分利用效率显著亦高于W2处理,其水分利用效率分别为21.47、19.39 kg/(hm2?mm)。随灌水量的增加,夏玉米的干物质积累量显著提高,但是灌水量过多显著减少光合产物向籽粒的分配,使产量降低。夏玉米全生育期耗水量显著随灌水量增加增大,耗水强度提高。在自然降雨量为446.2 mm条件下,雨养处理耗水量最低,水分利用效率高于灌水处理,但其穗粒数和千粒重较低,最终获得籽粒产量低于2灌水处理。综合考虑夏玉米的籽粒产量和水分利用效率,在本试验条件下,以保持田间含水量为80%的灌溉量为最优。     

畦田补灌对冬小麦产量形成及水分利用效率的影响

为明确畦灌条件下不同灌水时期和灌水次数对冬小麦产量形成及水分利用的调控效应,于2018—2019年,2019—2020年开展大田试验,设置4个补灌处理：出苗后整个生育期间不灌水（W0）、拔节水（W1）、拔节水+开花水（W2）、返青水+拔节水+开花水（W3）。结果表明,在播种期水分管理一致的条件下,2个年度冬小麦单位面积穗数、穗粒数均随着补灌次数的增加而增加,处理间差异达到了显著水平;千粒质量年度间差异较大,且与花前同化物输入籽粒量呈显著正相关。2018—2019年,W3处理的籽粒产量达到了10 100.05 kg/hm²,与W2处理之间差异不显著,但均显著高于其他处理;2019—2020年,W3处理的籽粒产量为9 604.00 kg/hm²,显著高于其他补灌处理,水分利用效率和灌溉水效益则显著低于其他补灌处理。W1与W2处理水分利用效率差异不显著,但均高于其他处理。相关分析表明,籽粒产量与花后同化物输入籽粒量及花后同化物对籽粒的贡献率均呈显著正相关。综上所述,小麦生育期灌水时期和次数应结合播种期的土壤墒情和关键生育时期的降水量综合考虑,在播种...     

土壤水分和种植密度对小麦旗叶光合性能和干物质积累与分配的影响

2008—2010年连续2个小麦生长季,选用高产小麦品种济麦22,采用测墒补灌的方法,研究土壤水分对不同密度小麦旗叶光合性能、干物质积累与分配、籽粒产量及水分利用效率的影响。第一年在150株 m⁻² (M1)和225株 m⁻² (M2)两个密度下设置3个土壤含水量处理,即拔节期65%+开花期60%(W0)、拔节期75%+开花期75%(W1)和拔节后7 d 75%+开花后7 d 75%(W2);第二年选用第一年的节水高产密度处理M1,但土壤含水量调整为拔节期75%+开花期60% (W’0)、拔节期85%+开花期75%(W’1)和拔节后7 d 85%+开花后7 d 75%(W’2)。两种基本苗密度相比较,M1处理灌浆中后期的旗叶最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Φ_PSII)和开花后干物质积累量和干物质向籽粒转运量显著高于M2处理。W2处理灌浆中后期的旗叶F_v/F_m和Φ_PSII显著高于W1处理,而W’2处理灌浆中后期的旗叶光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、单叶水分利用效率(WUE_L)和气孔导度(G_s)均显著高于W’1处理。在M1密度下,W2处理的干物质向籽粒的转运量,开花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率显著高于W1处理,获得了较高的籽粒产量和水分利用效率,且干物质积累与分配、籽粒产量和水分利用效率在两年中结果趋势一致。在150株m⁻²密度下,0~140 cm土层平均土壤相对含水量拔节后7 d和开花后7 d均为75%和75%,是本试验条件下节水高产的最佳处理。     

春季灌水对晋南晚播冬小麦产量和水分利用的影响

为明确灌水模式对运城盆地晚播冬小麦产量和水分利用的影响,以济麦22为供试材料,以传统播期灌2水为对照（CK）,在晚播增密条件下,设置全生育期不灌水、返青起身期1水、拔节期1水、返青起身期+开花期2水、拔节期+开花期2水共5个灌水处理,分别记为W1、W2、W3、W4和W5。结果表明,与CK相比,W1、W2和W3处理产量降低;干旱年W4和W5处理冬小麦产量显著高于CK,平水年冬小麦产量则以CK最高。晚播增密灌2水条件下,2个试验年度均以W5处理产量最高,W4处理次之,但2个处理产量差异不显著,W4处理冬小麦的成穗数、成穗率、花前营养器官干物质运转量、运转率以及对籽粒的贡献率均高于W5处理。水分利用效率以W2和W3处理最高;W4和W5处理的水分利用效率相当。综合产量、抗寒性和水分利用等方面表现,晋南冬小麦适度晚播增密未浇冬水条件下,返青起身期+开花期2水能够维持产量稳定,同时延缓冬小麦穗分化进程,提高春季抗霜冻能力。     

限量补灌对旱地冬小麦灌浆期旗叶光响应及产量的影响

在大田条件下,以青麦6号为试验材料,研究了5个灌水处理下旱地冬小麦灌浆期旗叶的光合参数、水分利用效率和产量的变化.采用开放式气路测定了小麦旗叶的净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率等相关指标,并通过非直角双曲线模型对小麦旗叶的净光合速率进行模拟,得出了旗叶光响应曲线的特征参数.结果表明,在补灌小于两水的情况下,旗叶的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率都随着补灌量的增加呈上升趋势,均以拔节水60 mm+灌浆水60 mm(W3)的处理最高,而胞间CO2浓度、水分利用效率随着补灌量的增加呈下降趋势;而在补灌三水的情况下,在拔节水60 mm+孕穗水60 mm+灌浆水60 mm(W4)的处理的净光合速率、气孔导度都明显小于补灌一水和两水的处理,而胞间CO2浓度、蒸腾速率却明显大于补灌一水和两水的处理,同时水分利用效率也是所有处理中最低的,表明过量的补灌对旱地小麦灌浆期旗叶的光合作用有消极作用.产量虽然以W3处理的产量为最高,但是除去对照处理,其他4个处理之间产量差异不显著.综合考虑产量、水分利用效率等因素,以拔节水60 mm(W1)的处理为达到旱地冬小麦高产的最佳补灌模式.     

灌水量对小麦籽粒粉含量和相关酶活性及水分利用效率的影响

在2004-2005年和2005-2006年小麦生长季,设置不同的灌水时期和灌水量处理,研究了小麦籽粒产量、籽粒淀粉含量、淀粉合成相关酶活性和水分利用效率。结果表明,全生育期不灌水条件下,籽粒中的可溶性淀粉合酶(SSS)和淀粉粒结合态淀粉合酶(GBSS)活性在灌浆初期显著升高,在灌浆中后期显著降低,同时灌浆后期支链淀粉、直链淀粉和总淀粉含量亦显著降低。拔节期和开花期每次灌水60 mm有利于小麦在灌浆中后期保持较高的SSS和GBSS活性,提高灌浆后期籽粒中的支链淀粉、直链淀粉和总淀粉含量;灌水量进一步增加时,灌浆中后期的SSS活性显著降低,GBSS活性升高,灌浆后期的支链淀粉含量降低,直链淀粉含量升高。在两个生长季中拔节期和开花期每次灌水60 mm处理的土壤贮水消耗量较高,水分利用效率最高和籽粒产量较高。在此基础上增加灌水量时,开花至成熟阶段0~60 cm土层的土壤含水量显著升高,土壤贮水消耗量降低,籽粒产量无显著变化,水分利用效率和灌溉水利用效率降低。     

测墒补灌条件下高产小麦品种水分利用特性及干物质积累和分配

2007-2009年连续2个小麦生长季,利用测墒补灌技术,设置0~140 cm土壤相对含水量低(拔节期65%, 开花期55%~60%)、中(拔节期75%, 开花期65%~70%)、高(拔节期75%, 开花期75%) 3个处理,比较了14个小麦生产品种的水分利用特性及干物质积累和分配的差异。以小麦籽粒产量和水分利用率为指标的聚类分析,将14个小麦品种分为3组,分别是超高产高水分利用率组(I组)、超高产中水分利用率组(II组)和高产低水分利用率组(III组)。比较各组代表品种的耗水量、耗水模系数及日耗水量,播种至拔节期山农15 (I组)显著低于济麦22 (II组)和烟农21 (III组),拔节至开花期山农15显著高于济麦22和烟农21,开花至成熟期品种间无显著差异。在中水分条件下,山农15的土壤贮水消耗量及其占总耗水量的比例显著高于济麦22和烟农21,而在低和高水分条件下,3个品种无显著差异。在中、高水分条件下,山农15开花期的干物质积累量显著高于济麦22和烟农21,成熟期与济麦22无显著差异,但显著高于烟农21;营养器官开花前贮藏同化物向籽粒的转运量和转运率及对籽粒的贡献率均显著高于济麦22和烟农21;3品种的经济系数以山农15最大,济麦22次之,烟农21最小。     

测墒补灌深度对济麦22冠层光截获和荧光特性及籽粒产量的影响

测墒补灌是近年开发的一种小麦节水栽培新技术,水分管理的土层深度是该技术的关键因素之一。本研究以济麦22为试验品种,于2013—2014和2014—2015年度在山东兖州进行大田试验,设置4个测墒补灌土层深度,补灌至目标土层拔节期相对含水量70%和开花期相对含水量75%,以定量灌溉(拔节期和开花期各灌水60 mm)和全生育期不灌水处理为对照,通过测定花后0~30 d灌浆阶段小麦冠层光截获特性、群体光合速率、旗叶荧光特性,以及最终籽粒产量和水分利用效率,以明确测墒补灌达到增产的光合基础及最佳土层。当补灌土层为0~20 cm时,灌水量为50.1~51.2 mm,小麦叶面积指数、冠层光合有效辐射截获量、冠层光截获率和群体光合速率,以及旗叶实际光化学效率(ΦPSII)和最大光化学效率(Fv/Fm)在各灌水处理中最低;补灌土层为0~40 cm时,灌水量为73.1~93.1 mm,上述前4项指标比补灌深度20 cm时依次提高6.0%~42.4%、8.5%~27.9%、6.7%~14.5%、11.0%~14.6%,同时旗叶ΦPSII和Fv/Fm亦显著提高;补灌深度加大至60 cm(灌水量87.5~105.4 cm)和80 cm(灌水量101.8~115.0 cm)时,这些指标无显著增加。与光合特性相关指标一致,籽粒产量也表现为补灌深度大于40 cm的3个处理间无显著差异,且与定量灌溉对照无显著差异,但都显著高于补灌深度20 cm处理。在本试验条件下,对0~40 cm土层实施测墒补灌,较定量灌溉减少用水26.9~46.9 mm,水分利用效率提高16.2%~16.7%,灌溉效益增加34.0%~68.1%,说明在类似生态条件下,中穗型小麦品种济麦22测墒补灌节水栽培技术的目标土层为0~40 cm。     

拔节期补灌对两种土壤质地上冬小麦旗叶衰老特性和籽粒产量的影响

为明确不同质地土壤条件下,拔节期补灌对冬小麦旗叶衰老特性、光合速率、籽粒产量和水分利用效率的影响,2013-2014和2014-2015冬小麦生长季,在粉壤土和沙壤土地块进行补灌试验,以全生育期不灌水处理(D0)为对照,设4个灌水处理,分别是拔节期目标湿润层为0~10 (D1)、0~20 (D2)、0~30 (D3)和0~40 cm (D4),目标相对含水量均为100%,4个灌水处理开花期补灌水量均以0~20 cm土层相对含水量达100%为目标。结果显示,随目标湿润层深度增加,两种质地土壤地块小麦拔节期补灌水量均明显增加,开花期补灌水量变化较小。随拔节期灌水量的增大,开花后小麦旗叶可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶活性、旗叶光合速率均呈升高趋势,丙二醛含量呈下降趋势;粉壤土条件下D3与D4无显著差异,沙壤土条件下D2、D3和D4处理间无显著差异。随着拔节期目标湿润层深度的增加,两种土壤质地的麦田耗水量和籽粒产量均呈增加趋势,D4与D3处理间籽粒产量无显著差异;而水分利用效率则呈先升后降趋势,D4显著低于D3或D2处理。在本试验条件下,根据某一深度土层土壤饱和水亏缺量进行补灌,无论是粉壤土还是沙壤土,拔节期均以补灌至0~30 cm土层相对含水量达100%为最佳,有利于延缓旗叶衰老,提高光合速率,并可获得较高的籽粒产量和水分利用效率。     

亏缺灌溉下小麦水分利用效率与光合产物积累运转的相关研究

在大田栽培条件下,以小麦旱地品种晋麦47和西峰20、水旱兼用型品种石家庄8号和水地品种4185为材料,分别进行0水(T0)、一水(T1)和二水灌溉(T2)处理(每次灌水量60mm),研究了光合速率、叶面积指数、干物质积累与分配、根系分布、耗水量、产量因子与水分利用效率(WUE)的关系。结果表明,在拔节前不灌溉,拔节到开花期亏缺灌溉,促进干物质积累和深根发育。随着灌溉水的增加,耗水量显著增加,产量和WUE与耗水量呈二次曲线关系。T0处理显著减少了干物质积累和成穗数,产量、经济系数(HI)和WUE最低。T1和T2产量的提高主要是增加了穗数和穗粒数。灌浆期水分亏缺降低了光合速率(Pn)和气孔导度(Gs),加速了功能叶片的衰老,但诱导了花前储存碳库的再转运,显著提高了HI和产量。因此,在拔节和开花期亏缺灌溉促进根系生长,提高了土壤水分的利用效率。而产量和产量WUE的提高主要是由于增加了灌浆期叶片的Pn和光合功能持续期,促进花前储存碳库的再转运,显著提高了HI。     

亏缺灌溉下小麦水分利用效率与光合产物积累运转的相关研究

在大田栽培条件下,以小麦旱地品种晋麦47和西峰20、水旱兼用型品种石家庄8号和水地品种4185为材料,分别进行0水（T0）、一水（T1）和二水灌溉（T2）处理（每次灌水量60 mm）,研究了光合速率、叶面积指数、干物质积累与分配、根系分布、耗水量、产量因子与水分利用效率（WUE）的关系。结果表明,在拔节前不灌溉,拔节到开花期亏缺灌溉,促进干物质积累和深根发育。随着灌溉水的增加,耗水量显著增加,产量和WUE与耗水量呈二次曲线关系。T0处理显著减少了干物质积累和成穗数,产量、经济系数（HI）和WUE最低。T1和T2产量的提高主要是增加了穗数和穗粒数。灌浆期水分亏缺降低了光合速率（P_n）和气孔导度（G_s）,加速了功能叶片的衰老,但诱导了花前储存碳库的再转运,显著提高了HI和产量。因此,在拔节和开花期亏缺灌溉促进根系生长,提高了土壤水分的利用效率。而产量和产量WUE的提高主要是由于增加了灌浆期叶片的P_n和光合功能持续期,促进花前储存碳库的再转运,显著提高了HI。     

不同底墒条件下补灌对冬小麦耗水特性、产量和水分利用效率的影响

我国黄淮平原水资源紧缺,而且年际间降水量及其时间分布存在较大差异,探明不同底墒条件下补充灌溉对冬小麦产量和水分利用效率的调节效应及其生理基础,可为该地区冬小麦节水高产栽培提供理论和技术支持。2013—2014和2014—2015年冬小麦生长季,在播种期0~100 cm土层土壤贮水量分别为201.5(A)、266.3(B)和317.0mm(C)3种底墒条件下,各设置4个补灌水处理,包括不灌水、拔节期+开花期补灌、越冬期+拔节期+开花期补灌、播种期+拔节期+开花期补灌,研究不同处理冬小麦耗水特性、旗叶光合、干物质积累与分配、产量及水分利用效率的差异。结果表明,冬小麦生育期总耗水量和土壤水消耗量均随播种期底墒的提高而增加。在底墒A和B条件下,冬小麦主要消耗降水和灌溉水。提高播种期补灌水平或于越冬期补灌,冬小麦在底墒A条件下对土壤水的消耗量显著增加,在底墒B条件下对土壤水的消耗量显著减少。在底墒C条件下,冬小麦耗水以土壤水为主,其次为降水,再次为灌溉水;播种期或越冬期补灌显著增加生育期总耗水量,对土壤水消耗量则无显著影响。于播种期、拔节期和开花期补灌,冬小麦在底墒A条件下可获得较高的籽粒产量,但水分利用效率较低;在底墒B条件下籽粒产量和水分利用效率均较高;在底墒C条件下,仅于拔节期和开花期补灌即可获得高产和高水分利用效率,播种期和越冬期无需补灌。综上所述,播前底墒是实施冬小麦合理补灌的重要依据。