鲁东地区冬小麦水分利用效率及品质的研究

[目的] 研究旨在探究品种、灌水模式、播期、播量、氮肥用量对小麦水分利用及品质的影响,进一步明确内外部条件对小麦水分利用及品质的作用,为实现水肥高效奠定研究基础。[方法]试验在大田条件下采用5因素4水平正交优化设计研究了品种、灌水模式、播期、播量、氮肥用量对不同冬小麦水分利用效率及品质的影响。[结果]结果表明： 1）影响冬小麦水分利用效率的因素从大到小依次为：灌水模式、播量、品种、播期、纯氮用量。灌1水时可获得较高的水分利用效率。2）品种是影响小麦籽粒蛋白质含量的关键因素,其次为氮肥用量和灌水模式,播期和播量影响不明显。3）品种是决定湿面筋含量的主要因素,烟农19的湿面筋含量最高;随氮肥施用量和灌水次数的增加,湿面筋含量增加。[结论]试验得到灌水模式对水分利用效率影响程度最大,品种是影响品质的主要因素,为水肥高效利用模式的选择奠定基础。     

不同灌水次数对冬小麦产量构成因素及水分利用效率的影响

冬小麦全生育期设计人工灌溉1～6次水的6种处理和对照（不灌水）进行对比试验，结果表明：有效穗数和株高与灌水次数成正相关，而小穗数、穗粒数、穗粒重以灌4水处理最多（大），凸显出穗大粒多的产量优势；处理间产量呈“s”型曲线变化，灌水效率、水分利用效率呈抛物线型变化。分析不同灌水次数冬小麦的灌水效率和水分利用效率认为，华北平原冬小麦全生育期合理调配灌水期，推行3～4水的灌溉制度，亦即在自然降水偏多年份灌3水，正常偏少年份灌4水，就可实现高产高效的生产目的。     

膜下滴灌棉花关键生育期不同灌水量、灌水次数对其生长、产量及水分利用效率的影响

通过2004年棉花生长季田间试验,我们研究了膜下滴灌棉花关键生育期不同灌水量和灌水次数对其生长、产量及水分利用效率（WUE）的影响,旨在建立河北南部棉区滴灌条件下的优化灌溉模式,提高作物水分利用效率,达到节水增产目的。试验结果表明：不同灌水方式对棉花产量和水分利用效率的影响具有显著差异,棉花需水关键期花铃期分2次少量灌水处理,每次灌水量10．42mm,明显优于两次多量灌水和集中一次灌溉等其他处理,产量和WUE最高,分别高达4929．0kg／hm^2和0．98kg／m^3,具有明显的节水增产效益。     

匀播、滴灌对春小麦幼穗分化进程及产量的影响

为进一步挖掘宁夏春小麦增产节本潜力,针对宁夏水资源匮乏、春小麦产量不高、水分管理不合理和灌水量较大等突出问题,以优化水分管理和提高水分利用效率为目标,开展了春小麦滴灌、匀播试验。以宁春50为试验材料,采用二因素完全随机区组设计,分析匀播、滴灌技术对春小麦幼穗分化进程及产量的影响。结果表明：匀播、滴灌技术均增加了小麦幼穗分化持续时间;产量表现为匀播滴灌（YD）处理较匀播漫灌（YM）处理增产17.3%,YD、条播滴灌（TD）处理较条播漫灌（对照）分别增产17.1%和14.1%。     

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。     

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。     

灌水量对不同年代宁夏春小麦光合特性及产量构成因素的影响

为揭示不同灌水量对不同年代春小麦光合特性及产量的影响，以5 个不同年代宁夏春小麦品种（系）为试验材料，在宁夏灌区4 种水分处理条件下，研究了灌水时期对不同年代宁夏春小麦品种光合生理指标及产量因子的影响。结果表明，不同时期灌水对春小麦叶绿素含量、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用率(WUE)等生理指标均产生明显影响；T1、T2 处理，‘毛火麦’和‘宁春27 号’的叶绿素含量、Pn、WUE较高，在T1、T2 和T3 处理下其产量与其他品种（系）差异不显著。随着灌水量的增加，灌区品种（系）‘宁春4 号’、‘宁春50 号’和‘J63’的叶绿素含量、Pn、WUE高于‘毛火麦’和‘宁春27 号’且产量正常灌水条件下显著高于其他处理。因此，宁夏灌区在保证分蘖期和拔节期灌水，增加抽穗期灌水，各品种（系）既保持较高水分利用效率，又可以获得较高的产量。     

灌水对黄淮海地区冬小麦碳氮代谢、产量及水分利用效率的影响

为了研究灌水对黄淮海地区冬小麦碳氮代谢、产量及水分利用效率的影响,以5个黄淮海主栽冬小麦品种为材料,在田间进行试验,分析了灌水次数对冬小麦可溶性蛋白含量、硝酸还原酶活性、可溶性糖含量及全氮含量的调控效应。结果表明：随着灌水次数的减少,硝酸还原酶活性、可溶性糖和全氮含量、可溶性糖转运率均降低,碳氮比增加,穗粒数、千粒质量和单位面积穗数降低,花后14 d之后可溶性蛋白含量呈降低趋势;与正常灌水（ W3）相比,灌2次水（W2）和灌1次水（W1）分别减产11．37％和30．80％,其中周麦18减产最大为14．69％和37．44％,矮抗58减产最少为9．19％和26．97％;W3、W2处理下周麦18的水分利用效率最大,分别为27．6,28．9 kg/（hm2· mm）,豫农202最小,分别为21．8,23．9 kg/（hm2· mm）,在W1处理下矮抗58的水分利用效率最大（26．1 kg/（hm2· mm））,豫农202最小（21．5 kg/（hm2· mm））。5个冬小麦抗旱指数表现为矮抗58＞郑麦366＞豫麦49＞豫农202＞周麦18。     

不同灌溉处理对杂交谷子生长特性、产量及水分利用的影响

旨在为‘张杂谷’的节水高效提供理论依据。本试验于2014 年在张家口农科院宣化试验站(115°3′N,40°63′E)进行,以‘张杂谷3 号’为材料,设置4 个灌水处理：①杂交谷子全生育期不灌水(T0);②于拔节期灌水(T1);③分别于拔节、抽穗期灌水(T2);④分别于拔节、抽穗、灌浆期灌水(T3),探讨了不同灌溉条件下‘张杂谷’生长、产量、水分利用效率的变化规律。结果表明：（1）灌溉使灌浆期叶片水势提高0.04~0.31 Mpa,株高及生物量分别提高21.1~34.05 cm、2675.07~4103.88 kg/hm2。（2）与T0相比,灌溉下T1、T2、T3产量分别增加了1256.36 kg/hm2、2155.62 kg/hm2、2105.93 kg/hm2。（3）T1、T2、T3处理产量水平水分利用效率(WUEy)分别比T0提高9.33%、19.2%、14.88%,且WUEy 与产量呈显著正相关。分析得出如下结论：（1）在干旱年型,对‘张杂谷3 号’而言,于拨节、抽穗期进行2 次灌溉是获得高产与高WUEy 的有效措施。（2）灌溉下产量与WUEy 的提升主要是通过提升群体生物量与群体水分利用效率(WUEbm)实现的。     

不同水肥条件下二倍体、四倍体和六倍体小麦养分吸收、利用效率的研究

试验选用了3个二倍体（Triticum boeoticum，AA；Aegilops speltoides，BB和Ae. tauschii，DD）、2个四倍体（T. dicoccoides，AABB和T. dicoccum，AABB）和1个六倍体（T. aestivum，AABBDD）的小麦进化材料，在不同水肥条件下研究小麦进化中养分效率的差异及水肥条件对小麦养分利用的影响。试验表明，随小麦的进化，养分（N、P和K）吸收量和吸收效率显著增加，但是籽粒养分含量却减少。水分胁迫和低肥处理减少小麦籽粒养分含量、（整株）养分吸收量和吸收效率。小麦的生物量养分利用效率和产量养分利用效率都存在显著的种间差异，而且后者的差异更大。随小麦的进化，生物量养分利用效率和产量养分利用效率均显著增加。6个小麦进化材料的生物量氮、磷利用效率（NUTEb和PUTEb）的大小顺序相同，均为：Ae. speltoides > T. dicoccum、T. dicoccoides、Ae. tauschii、T. boeoticum > T. aestivum，而生物量钾利用效率（KUTEb）是T. aestivum、Ae. tauschii、Ae. speltoides > T. dicoccoides > T. dicoccum > T. boeoticum。Ae. tauschii的产量养分利用效率显著高于其他两个二倍体小麦（AA和BB），表明D组染色体上存在有控制高效利用养分的基因。产量氮、磷、钾利用效率（NUTEg、PUTEg、KUTEg）和收获指数（HI）的大小排序均为：T. aestivum > T. dicoccum、T. dicoccoides、Ae. tauschii > T. boeoticum、Ae. speltoides。水分与养分对生物量养分利用效率有显著影响，而对产量养分利用效率的作用却不显著，说明小麦产量养分利用效率是较为稳定的特性，主要由基因型决定。水分胁迫有利于提高小麦生物量养分利用效率，但是增加施肥量却对其有负作用。     

不同播期配合播量对冬小麦水氮利用及品质的影响

为了探寻协调产量和品质以及水氮利用的适宜播期及播量,在足墒播种+拔节期灌水75 mm的基础上,通过设置不同播期配合相应播量,研究不同处理对冬小麦产量、品质及水氮利用的影响。结果表明：10月10日播种(D-10)和15日(D-15)播种的小麦穗数、籽粒产量及地上部吸氮量都显著高于20日(D-20)和25日(D-25)播种;D-20、D-25处理的水分利用效率、氮素吸收效率和生产效率显著低于D-10、D-15处理。但是以适期晚播D-20处理的籽粒品质综合指标最优,过晚播种,尤其是早播不利于优良籽粒品质的形成。综合而言,以10月15日至20日作为当地常规年份节水小麦的适宜播期为宜,参考播量为225~262.5 kg/hm2。     

灌溉方式和播期对地膜春玉米产量和水分利用效率的影响

为了缓解气候变化加剧的水资源短缺危机和生态风险,寻求合理高效节水灌溉方式,提高农田作物水分利用效率的适应性。通过不同灌溉方式和不同播期对大田地膜春玉米进行试验,采用全生育期连续定点观测春玉米发育期、产量结构和水分利用效率,分析了不同灌溉方式和不同播期对春玉米产量和水分利用效率的影响。结果表明：滴灌、喷灌和漫灌3种灌溉方式中滴灌最有利于春玉米干物质积累、第二播期生长状况好,干物质累积量高,尤其是乳熟期和成熟期差异明显(P<0.05)。滴灌、喷灌较漫灌根系多;喷灌根系长而粗,与滴灌、漫灌差异极显著(P<0.01)。滴灌、喷灌果穗长、果穗粗好于漫灌,滴灌秃尖最短,籽粒重和百粒重呈现为滴灌>喷灌>漫灌,且差异显著(P<0.05)。第二期产量构成优于第三期和第一期。滴灌产量高,耗水少,水分利用效率最高,而产量较高耗水最少的第三期水分利用效率高,差异显著(P<0.05)。总之,滴灌是最适宜于干旱区的抗旱、节水、节肥和增产的灌溉方式;第二期是最适宜的播种期,且气候变暖有利于晚播、晚熟品种的推广和获得高产。     

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。     

灌溉方式和播期对玉米水分动态与水分利用效率的影响

为明确不同灌溉方式、不同播期下产量与水分利用效率和耗水量的关系,通过设置滴灌、喷灌、漫灌3种灌水处理和3期分期播种的对比试验,在浇底水前、播种、收获和每旬未每区用土钻法取1 m深土样,用烘干称重法测定土壤含水率,用对比分析的方法研究同一品种在滴灌、喷灌、漫溉条件下和不同播期玉米需水耗水规律。结果表明,滴灌的土壤水分分布及变化对玉米生长最有利,喷灌次之,漫灌最差。滴灌实产最高,耗水量最小,水分利用效率最高,产量次高耗水最少的第三期玉米用水效率最高。滴灌在保证玉米需水的前提下储水能力最强,是干旱缺水地区的高效灌水方式。晚播、晚熟玉米品种有更好、更大的生产潜力和可推广性,就水热匹配来看晚播、晚熟玉米品种也是提高水分利用效率的一种途径。滴灌平均实产较喷灌增加1.69%,较漫灌增加6.53%,耗水量较喷灌减少2.9%,较漫灌减少16.1%,水分利用效率较喷灌增大4.7%,较漫灌增大26.9%,第三期平均实产较第一期增加2.76%,较第二期减少2.81%,耗水量较第一期减少18.2%,较第二期减少18.3%,水分利用效率较第一期增大25.6%,较第二期增大19%。     

限量补灌对旱地高产田小麦光合和产量的影响

在多年创高产旱地条件下,研究了不同补灌处理对旱地高产田小麦光合特性和产量的影响。结果表明：增加补灌次数和补灌量,小麦旗叶叶绿素含量、光合速率、气孔导度、蒸腾速率升高,胞间CO2浓度降低,光合功能持续期延长,产量和产量构成因素增加,以补灌3水（越冬＋拔节＋灌浆）处理W4效果最佳,但产量和2水（拔节＋灌浆）处理W3没有显著差异。随着补灌次数和补灌量继续增加,W5、W6改善旗叶光合衰退的效果主要表现在后期,对产量提高的贡献并不大,相对与2水、3水处理,开始产生负效应,产量和产量构成因素千粒重、穗粒数反而下降。综合考虑产量和水分利用效率等因素,在本旱地高产试验田．拔节期、灌浆期2水补灌120mm的W3处理是最经济高效的补灌方案。     

华北冬小麦开花期补灌的增产效应及其影响因素

为阐明华北地区冬小麦开花期补灌增产效应及其影响因素,制定稳产节灌制度,于2007—2016连续10年进行了大田定位试验,研究在冬小麦拔节期灌水基础上,播前底墒、长期不同施氮及生育期降水等对开花期补灌增产效应及水分利用的影响。裂区设计,灌水量为主区,设春灌1次水(拔节期75mm,W1)和2次水(拔节期和开花期各75mm, W2) 2个处理;施氮量为副区,设6个水平,分别为0 (N0)、60 (N60)、120 (N120)、180 (N180)、240 (N240)、300 kg hm-2 (N300)。冬小麦开花期补灌增产效应受播前底墒影响显著,播前2 m土体贮水量越大开花期补灌增产率越小。施氮水平也显著影响开花期补灌增产效应,随着定位试验年限的增加,N0和N60处理土壤有机质和全氮含量逐年下降,从第6年开始开花期补灌的增产效应基本丧失。在足墒播种和正常供氮(施氮量不低于120kghm-2)条件下,开花期补灌的增产效应还受冬小麦生育期有效降水量的影响,尤其是拔节–开花期的有效降水量。开花期补灌增产率随生育期以及开花后的有效降水量的增加而降低。拔节–开花期有效降水量大于25.3 mm时,开花期补灌没有显著优化穗数、穗粒数、千粒重、生物量、收获指数等产量性状,最终增产不显著;此情景下,拔节期灌1次水(75 mm左右),即可在维持较高产量的前提下,降低耗水、提高水分利用效率,实现稳产与节水协同。本研究表明,华北平原冬小麦在足墒播种、施氮量不低于120 kg hm-2、拔节期灌水前提下,拔节–开花期有效降水量可作为开花期灌水与否的重要决策依据。     

定位水氮组合对冀5265小麦叶片硝酸还原酶、可溶性蛋白及产量的影响

为生产中水氮高效利用提供依据,在3年定位水氮处理的基础上,于2008-2009年在大田条件下研究水氮组合对小麦叶片硝酸还原酶活性(NRA)、叶片可溶性蛋白含量及产量的影响。结果表明,在同一施氮水平上,开花期灌水显著提高NRA、可溶性蛋白含量和产量。灌1水条件下,随施氮量的增加叶片NRA、可溶性蛋白含量呈线性增长,在水分较适宜的2水灌溉条件下,叶片NR活性、可溶性蛋白含量均呈抛物线趋势,NRA在全年施氮240 kg/hm2时最高、可溶性蛋白含量在施氮480 kg/hm2最高,增加施氮量呈下降趋势。在灌2水全年施氮480 kg/hm2时产量最高,说明增加灌水有利于氮素增产效应的发挥。     

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。