设施葡萄不同生育期水分胁迫对产量和水分利用效率的影响

为探究水分胁迫对设施栽培葡萄耗水规律、产量和水分利用效率的影响,于2012—2014年在甘肃省张掖市节水灌溉试验中心开展为期3年的设施栽培葡萄水分胁迫试验,在葡萄萌芽、新梢生长、开花、果实膨大和着色成熟5个生育期各设轻度(土壤含水率下限为55%田间持水率,θ_f)和中度(下限为θ_f65%)2个水分胁迫水平,以下限θ_f75%为对照。研究不同生育期水分胁迫对葡萄日耗水强度、耗水量、耗水模数和水分利用效率的影响。结果表明:1)3个试验年度果实膨大期的平均日耗水强度为3.14mm/d、耗水量为220.55mm、耗水模系数为45.84%,均高于其余生育期的耗水指标;2)除开花期外,其余生育期施加中度水分胁迫均显著降低胁迫期葡萄耗水强度;且果实膨大期和着色成熟期轻度水分胁迫也会显著降低葡萄耗水强度;3)萌芽期中度胁迫对提高葡萄产量、水分生产效率(WUE)有利,其3个试验年度比CK平均增产16.2%、WUE提高20.5%。水分胁迫对设施葡萄产量和水分利用效率有重要影响,萌芽期亏水具有明显的节水增产效果;果实膨大期是葡萄需水临界期,该生育期应充分供水。     

水分胁迫对美国黑莓光合特性的影响

以盆栽3年生美国黑莓(Rubussubgenusrubuswatson)植株为试材,对25%、40%、55%、70%、85%、100%6种水分胁迫条件下的光合特性进行研究。结果表明:土壤相对含水量(SRWC)为100%时,叶片的光合速率日变化呈单峰曲线;随着水分胁迫的加剧,其光合速率日变化呈双峰曲线。美国黑莓的光补偿点为50μmol/(m2.s)左右;当SRWC为25%时,其光饱和点仅为330μmol/(m2.s);当SRWC为70%以上时,光饱和点均为1 280μmol/(m2.s)左右,属喜光树种。叶片的光合速率及蒸腾速率随SRWC的升高而增加,气孔阻力随SRWC的升高而降低。光合速率与蒸腾速率呈正相关、与气孔阻力呈极显著负相关;蒸腾速率与气孔阻力呈负相关;水分利用率随着水分胁迫的增强而提高;美国黑莓的光合作用适宜SRWC为70%以上;灌溉的临界SRWC为40%。     

氮、钾、甜菜碱对减缓夏玉米水分胁迫的效果

 采用盆栽试验研究了水分胁迫和正常供水条件下，氮、钾和甜菜碱对2种不同基因型夏玉米（陕单9号和陕单911）各生育期干物质、籽粒产量及水分利用效率的影响，确定这些因子在增强作物抗旱性方面的功能。结果表明，水分胁迫条件下玉米干物质和籽粒产量明显降低，但各品种反应不同：陕单9号干物质和籽粒产量高，抗旱性强；陕单911相反。施用氮、钾和甜菜碱能不同程度提高玉米干物质和籽粒产量以及水分利用效率，减缓水分胁迫，提高程度与品种关系密切。施用氮肥后，在水分胁迫条件下陕单911干物质和籽粒产量显著增加，水分利用效率明显提高，2种氮肥用量有显著差异；陕单9号在低氮用量时增产，增加氮量并未进一步提高产量，低、高氮肥用量间无显著差异。正常供水时，氮肥作用明显下降，表明氮肥不仅能供应养分，还有增强抗旱的功能。施用钾肥和喷施甜菜碱对受水分胁迫的玉米有同样功能，且效果更突出。在供水条件下这些效果下降更明显，甚至消失，表明它们对增强作物抗旱性的贡献更大。     

水分胁迫对糜子物质生产及光合特性的影响

【目的】研究水分胁迫对糜子物质生产及光合特性的影响,为糜子抗旱节水栽培和水分高效利用提供理论依据。【方法】以榆糜2号为材料,采用盆栽试验,以充足供水(占田间最大持水量的65%~70%)为对照,分别在糜子全生育期及拔节前、后进行中度(占田间最大持水量的35%~40%)、重度(占田间最大持水量的15%~20%)水分胁迫,分别于播种后不同时期采样测定干物质、顶三叶叶面积、旗叶光合参数,并在成熟期测定穗部性状和籽粒产量。【结果】(1)与对照相比,全生育期重度及拔节后中度和重度水分胁迫显著降低了糜子成熟期地上部干物质积累量。拔节前水分胁迫增加干物质向叶片和茎的分配,减少向根的分配,但拔节后水分胁迫却减少干物质向穗、叶的分配,增加向根的分配。(2)全生育期和拔节后重度水分胁迫显著降低了糜子穗粒质量,拔节前中度水分胁迫显著增加了穗粒数,其他处理对糜子穗粒质量、穗粒数和千粒质量无显著影响。(3)水分胁迫降低了糜子顶三叶叶面积及旗叶净光合速率,且随着胁迫程度的加剧,降低幅度增大,但恢复供水后,糜子顶三叶叶面积会受激发而继续增大,其净光合速率会逐渐恢复正常。【结论】全生育期和拔节后重度水分胁迫会降低糜子产量、叶面积、地上部干物质积累量和旗叶净光合速率,而拔节前水分亏缺对糜子干物质积累及产量的影响可以通过拔节后恢复水分供应得以补偿。     

钾和甜菜碱对减缓冬小麦水分胁迫的效果

采用盆栽试验研究了水分胁迫和适量供水条件下,供应钾和甜菜碱对冬小麦(陕757)各生育期干物质量、籽粒产量和水分利用效率的影响,以确定这两种物质在增强作物抗旱性方面的功能。结果表明,水分胁迫条件下干物质量和籽粒产量明显降低,施用钾和甜菜碱可显著增加冬小麦干物质量和籽粒产量,提高水分利用效率,减缓水分胁迫;增产效果随钾肥用量的增加而提高,不同用量间差异显著。适量供水条件下,供应钾和甜菜碱的作用效果不明显,甚至产生不良效应。该结果说明,钾肥与甜菜碱的作用不仅在于供应养分,其对作物抗旱性的增强也有重要作用。     

水分胁迫下不同春小麦品种氮效率的差异

以8个西北地区(甘肃、青海)水、旱地种植的地方品种和现代品种为材料,以田间持水量的70%和40%2个土壤含水量为处理,进行盆栽试验,研究不同春小麦品种在不同水分条件下氮效率的差异。结果表明,不同品种籽粒产量、收获指数、抗旱指数、地上干物质氮利用效率、籽粒氮运转效率以及籽粒氮利用效率在不同水分条件下表现出明显的不一致性。其中,旱地地方品种和尚头和旱地现代品种定西24在水分胁迫下具有较高的籽粒产量、抗旱指数和地上干物质氮利用效率,而且其收获指数相对于对照增幅较大;水旱两用现代品种高原602在正常水分条件下具有籽粒氮高效利用特性;无论在70%还是40%水分处理下,旱地地方品种大麦子都表现出较高的地上干物质氮利用效率,现代品种青春533都保持较高的籽粒氮运转效率。与70%水分处理相比,在40%水分处理下,大部分品种籽粒氮利用效率呈下降趋势,品种间差异性小,且籽粒氮利用效率与抗旱指数呈正相关。水分胁迫极显著地限制小麦籽粒氮利用效率,并且在水分胁迫下各品种间氮利用特性的差异性显著降低。     

不同生态类型春小麦品种的水分敏感性研究

在旱作条件下对不同生态类型春小麦品种在拔节孕穗期补充灌水 4 0 mm和 1 2 0 m m,研究了不同品种的光合速率、生物学产量、籽粒产量 ,分析了不同品种的水分敏感性。结果表明 ,水地品种高原 6 0 2、甘麦 6 30、7931对水分敏感 ,水旱兼用品种 8347、80 - 1 4 2 1中等敏感 ,旱地品种 98SN1 4 6对水分不敏感 ;敏感性品种补灌 4 0 mm后干物质水分利用效率、籽粒水分利用效率都明显高于补灌 1 2 0 mm和不补灌的处理 ;中等敏感品种不补灌处理的干物质水分利用效率、籽粒水分利用效率高于补灌处理 ;不敏感品种补灌与不补灌处理的干物质水分利用效率差异不大 ,而籽粒水分利用效率不补灌处理高于补灌处理     

不同耕作措施对小麦水分利用的影响及机制

为探明在旱作雨养农业条件下不同耕作措施对小麦水分利用机制的影响,依托长期定位大田试验,于2012年比较研究了传统耕作(T)、免耕(NT)、免耕秸秆覆盖(NTS)和免耕地膜覆盖(NTP)条件下春小麦的阶段耗水量、抽穗期和灌浆期7∶00时旗叶水势和各土壤层次的水分含量随不同生育期的变化及其对水分利用效率的影响.结果表明:免耕秸秆处理(NTS)相对于传统耕作处理(T)能提高全生育期0~30cm的土壤含水量和全生育期的作物耗水量(较传统耕作(T)提高5.45%),免耕秸秆覆盖(NTS)处理的抽穗期和灌浆期的7∶00时旗叶水势相对于传统耕作(T)增加6.2%和4.6%,水分利用效率和籽粒产量高于传统耕作(T)处理11.2%和17.3%.采用免耕秸秆覆盖在增加作物耗水量的同时也提高了作物产量,所以免耕秸秆覆盖处理的水分利用效率最高.因此,在本试验条件下实施免耕秸秆覆盖的保护性耕作措施,有利于作物对有限降水的高效合理利用,提高作物产量.     

水分胁迫对春玉米光合特性及水分利用效率的影响

为探明玉米生育中期水分胁迫对光合特性及水分利用效率的影响。2014～2015年在辽宁省农业科学院可移动防雨棚内,以春玉米为试材,采用盆栽方法,设置了正常供水(土壤含水量为田间持水量65%～75%)、轻度水分胁迫(55%～65%)和重度水分胁迫(45%～55%)3个处理,开展了水分胁迫对春玉米叶片叶绿素含量、光合特性、产量、耗水量和水分利用效率影响的研究。结果表明,玉米生育中期水分胁迫不同程度降低了叶片叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率(Tr)、气孔导度,增加了胞间CO_2浓度,且下降或增加幅度随着胁迫程度的增加而增大;轻度水分胁迫和重度水分胁迫玉米蒸散量降低了28.9%和54.6%,水分利用效率提高了17.5%和4.1%;轻度水分胁迫对玉米产量影响很小,而重度水分胁迫玉米产量降低了55.6%,严重影响了玉米产量。本研究为该区域玉米提高水分利用效率提供数据支撑。     

基于AquaCrop模型的北京地区冬小麦水分利用效率

【目的】作物水分利用效率(water use efficiency,WUE)是农业水分管理与决策的重要指标。北京是严重缺水的城市,其主要种植作物冬小麦灌溉用水占比高,开展冬小麦产量水分利用效率的分析研究,可为北京地区的冬小麦节水灌溉与增产平衡提供决策信息支持。【方法】利用2011—2012、2012—2013和2013—2014年国家精准农业示范研究基地冬小麦不同生育期不同灌溉处理下的田间实测数据,对AquaCrop作物模型进行参数本地化。统计北京地区2004—2014年冬小麦生育期的日降雨量数据,利用Pearson-Ⅲ型分布划分了3种降雨年型:湿润年(2012—2013年生育期)、平水年(2009—2010年生育期)和干旱年(2005—2006年生育期)。应用AquaCrop研究分析了3种不同降雨年型、14种灌溉情景下冬小麦籽粒产量水平和产量水分利用效率特征变化。【结果】基于AquaCrop模型的产量模拟值和实测值的R 2、RMSE和d分别为0.99、0.3 t·hm~(-2)、0.99。模型模拟的冬小麦产量水分利用效率:2011—2012年正常灌溉条件下为1.72 kg·m~(-3),2012—2013年正常灌溉条件下为1.67 kg·m~(-3),2013—2014年雨养、正常灌溉和过量灌溉条件下分别为1.27、1.74和1.64 kg·m~(-3),正常灌溉条件下产量水分利用效率最高,其次是过量灌溉,雨养条件下产量水分利用效率最低。在此基础上应用AquaCrop模型模拟分析了3种不同降雨年型冬小麦籽粒产量和产量水分利用效率随灌溉量变化的响应特征,其中,湿润年产量水分利用效率和籽粒产量达到最大值时所需的灌溉量分别为35和50 mm;平水年达到最大值所需的灌溉量分别为35和40 mm;干旱年达到最大值所需的灌溉量均为65 mm。【结论】AquaCrop模型可以很好预测北京地区不同年份不同灌溉条件下冬小麦的籽粒产量和产量水分利用效率。冬小麦产量与产量水分利用效率均随着灌溉量的增加逐渐增大,至最大值后开始减小,在干旱的情况下,植物通过自身适应策略会提高水分利用效率,随着水分的增加,水分利用率将降低,因此3种不同年型的产量水分利用效率的大小顺序依次为干旱年、平水年和湿润年。因此,在制定冬小麦灌溉策略时,要做到产量和产量水分利用效率兼顾。以上研究结果表明,利用Aqua Crop模型可以为北京地区冬小麦田间灌溉和决策提供指导。关于降雨年型本研究仅对湿润年、平水年和干旱年3种年型在越冬期、返青期、拔节期、开花期和灌浆期不同灌溉量和籽粒产量和产量水分利用效率之间的关系进行模拟,对于不同时期不同灌溉量对籽粒产量和产量水分利用效率的影响没有考虑,需要进一步研究验证。     

水分胁迫对不同抗旱性小麦品种光合特性及产量性状的影响

以河农859和豫麦49为材料,在不同水分处理下研究了2个品种功能叶的光合速率(Pn)、蒸腾速率(TR)和产量性状。结果表明,在拔节期、灌浆前期和生育后期,各处理0～20cm、20～40cm土层分别处于不同程度的水分胁迫条件下,叶片Pn和TR一般以河农859的较高,且其叶片Pn和TR下降百分率均小于豫麦49。2个品种叶片的Pn和TR均以春季浇2水(拔节水+灌浆水)的S3处理具有优势。从产量性状分析,河农859籽粒产量明显高于豫麦49,其浇2水的S3处理比浇1水(拔节水)的S2处理增产,但差异不显著;而豫麦49S3处理的产量显著高于S2处理和S1处理(冻水+拔节水)。表明河农859抗旱性较强,有限供应的水分就能使其获得较高的产量,而豫麦49只有在供水充足的条件下才能发挥其高产潜力。     

冬小麦叶片水分利用效率和光合速率研究

以北京大兴实验站冬小麦为研究对象,依据涡度相关系统和光合测定仪实测数据,分析了冬小麦在叶片和农田尺度上的水分利用率变化特征,并探讨了净光合速率与CO2通量之间的关系.研究发现:冬小麦田间CO2通量与净光合速率在抽穗期最大,拔节期、开花期和灌浆期相差不大;作物水分利用效率的日变化规律在农田尺度和叶片尺度基本相似,即早8:...     

花后高温干旱胁迫下氮素对冬小麦氮积累与代谢酶、蛋白质含量及水氮利用效率的影响

【目的】 本研究基于气候室模拟温度日变化特征,旨在探讨氮素对高温、干旱及复合胁迫下冬小麦地上干物质重、氮积累与分配、氮代谢相关酶活性、蛋白质含量、产量及水氮利用效率的影响。【方法】 基于人工气候室开展冬小麦盆栽试验,以小偃22号为试验材料,采用裂-裂区随机完全区组设计,以2个温度处理（高温：H;适宜温度：S）为主区,以2个水分水平（干旱：D;充分供水：F）为裂区,3个施氮水平（低氮：N₁;中氮：N₂;高氮：N₃）为裂-裂区,研究冬小麦生长生理特性、产量及水氮利用效率对高温干旱胁迫及各施氮量的响应特征。【结果】 高温、干旱及复合胁迫导致地上总干物质重（ADW）和氮积累量（ANA）降低。在成熟期,高温干旱复合胁迫（HD）和干旱胁迫（SD）下N₃处理ANA分别较N₁处理增加7.26%和6.82%。高温、干旱及复合胁迫提高小麦花前氮素对籽粒贡献率（NRR）,HD胁迫各施氮处理NRR均值较对照（SF）增加达38.21%,施氮量的增加扩大这种增加效应。高温、干旱及复合胁迫导致成熟期穗氮分配率降低,特别是复合胁迫。暴露于高温、干旱及复合胁迫下籽粒蛋白质产量（PY）降低,干旱胁迫（7.37%）各施氮处理PY均值较高温胁迫（3.94%）降低更多,无论单一或复合胁迫下籽粒PY均在N₂处理下显著增加。此外,单一的干旱和高温胁迫下降低的谷氨酰胺合成酶（GS）和硝酸还原酶（NR）活性在N₂处理下显著增加,复合胁迫N₁处理NR和GS活性分别较N₃处理提高23.81%和23.07%。与对照相比,干旱胁迫各施氮处理穗粒数、千粒重和产量均值的降幅均高于高温胁迫,N₂处理对高温和干旱胁迫下这些参数存在明显正向调控,产量水分利用效率（WUE_g）和生物量水分利用效率（WUE_b）在N₂处理下得到明显改善。充分供水+N₂处理籽粒（NUE_g）分别较低干旱和复合胁迫N₃处理提高19.09%和19.44%,表明在水分充足条件下中氮能有效地缓解干旱和高温胁迫下籽粒氮利用效率的降低。NUE_g和NUE_b的提高可能归因于合理氮肥调控下增加的GS和NR活性。主成分分析表明胁迫条件下小麦千粒重和ADW与产量的关系更紧密。【结论】 高温和干旱胁迫的综合效应比单一胁迫对小麦危害更大。在单一高温和干旱胁迫下,适量增加氮输入能增加氮代谢酶活性并维持更高氮代谢能力,提高籽粒氮积累量及蛋白质产量,将更有利于提高产量及水氮利用效率。然而在花后遭遇高温干旱复合胁迫时,相比低施氮量,增加施氮对小麦产量形成及水氮的吸收利用均产生一定抑制作用,应适当减少氮肥用量。     

去电子水灌溉对冬小麦生长及其水分利用的影响

为探究去电子水灌溉对冬小麦生长及其水分利用的影响,选取关中平原典型灌区为研究区开展大田试验。以冬小麦"小偃22号"为供试作物,设置不同的灌水类型(普通水与去电子水)和灌溉量水平(60、120、180 mm与240 mm),分阶段对冬小麦的生长指标与光合指标进行测定,分析冬小麦的耗水特性、土壤水分变化状况及水分利用效率。结果表明,同一灌溉量水平(180 mm)下,与普通水灌溉相比,去电子水灌溉的冬小麦生长速率更快,同时耗水量较高,其籽粒产量与水分利用效率亦显著提高了17.8%与15.1%;与0 mm灌溉相比,去电子水灌溉的冬小麦增产46.9%,高于普通水灌溉处理(24.7%)。去电子水不同灌溉量处理中,灌溉量为180 mm时冬小麦的籽粒产量与水分利用效率均最高。因此,可以将去电子水灌溉180 mm作为关中平原冬小麦高效用水和高产的较优灌溉方案。     

水分供应对春小麦农艺性状和生理指标的影响

在甘肃河西走廊绿洲灌区,研究了品种间不同灌水处理春小麦在农艺性状和生理指标方面的差异。选用3 个春小麦品种(系),在冬灌1 800 m3／hm2。基础上,生育期设3次灌溉(拔节期、开花期、乳熟期)、2次灌溉(拔节期、开花期)和1次灌溉(拔节期)3种灌水处理,每次灌水1 050 m3／hm2,3种水分处理生育期总灌水量分别为3 150 m3／hm2 (T1),2 100 m3／hm2(T2),1 050 m2／hm2(T3)。结果表明:不同品种、不同灌水处理下,春小麦的农艺和生理指标差异明显。生育期2次灌水处理(T2)的平均产量、水分利用效率和千粒重较T1和T3分别提高了13．38％和11．49％,19．56 ％和19．79％,14．16％和13．06％;同时表明,减少水分供应可促进早熟,导致叶温升高;随着生育进程,灌水处理间的气孔导度、叶片含水量和相对含水量的差异逐渐增大,灌浆中期三者均以T1最大、T2次之、T3最小。     

水分胁迫对扶芳藤生长及光合特性的影响

以盆栽2 a生扶芳藤扦插苗为试材,研究了4种土壤相对含水量(20%、40%、60%、80%)条件下枝条的生长及生理特性。结果表明:随着土壤相对含水量的增高,枝条及叶片生长生长量、叶片质量、叶片净光合速率增强。净光合速率的日变化呈双峰曲线,有“午休”现象。土壤相对含水量为60%和80%时,其枝条、叶片生长量较大,叶片净光合速率较强,第1次高峰出现在11:00,第2次高峰出现在15:00。随着土壤相对含水量的降低,枝条生长量、叶片质量、叶片净光合速率降低。土壤相对含水量在20%和40%时,净光合速率第1次高峰提前,均出现在9:00,峰值较低;第2次高峰分别出现在13:00和15:00。土壤相对含水量在20%时,枝条、叶片仍能缓慢生长,表现出较强的抗旱性。     

干旱胁迫下不同抗旱性小麦品种产量形成与水分利用特征

在移动防雨棚条件下,以晋麦47(抗旱性强)、偃展4110(抗旱性弱)和矮抗58(抗旱性中等)为材料,在足墒播种、安全越冬基础上,设置拔节~成熟期持续干旱(W1)、开花~成熟期干旱(W2)、拔节~成熟期供水适宜(W3)3种水分处理,研究了干旱胁迫对不同抗旱性冬小麦品种产量形成和水分利用的影响。结果表明:供水适宜时3个品种的产量和水分利用效率皆无显著差异,干旱胁迫显著降低了各品种产量,降幅表现为晋麦47矮抗58偃展4110。与偃展4110相比,晋麦47干旱时生育前期耗水较多,物质积累量较大,单位面积总粒数较高;而在产量形成期(开花~成熟)叶片蒸腾速率较低,耗水量较小,水分生产效率较高,贮藏物质转运对籽粒的贡献率较高,最终获得较高的产量和水分利用效率。矮抗58在花后干旱条件下具有较高的物质生产能力和花前贮藏物质贡献率,相对产量也较高。综合研究认为,干旱环境下早期的吸水能力和生长能力强、群体库容量大、花前贮藏物质贡献率和花后水分生产效率高是抗旱高产品种的重要特征。     

雷竹光合特性的研究

对雷竹叶片光合速率及其主要影响因子的周年变化进行了研究 ,结果表明 :在晴到少云的天气条件下 ,雷竹光合速率日变化呈双峰曲线 .光强、温度、水分等外界环境因子对雷竹光合作用有显著影响 .强光、高温、低湿引起雷竹叶片光合“午睡” .雷竹光合速率年变化也呈双峰曲线型 .环境因子及 Rubisco,Rubisco活化酶 ,蛋白质 ,叶绿素等对光合速率都有显著影响 .雷竹幼叶的光合速率 ,光饱和点及相关影响因子较二龄叶高 ,具有较高的光合生理特性 .雷竹叶片的光饱和点约为 1 688～ 1 834μmol CO2 · m-2 · s-1;光补偿点约为 1 60～ 2 2 2μmol CO2 · m-2 · s-1.     

土壤水分对异株荨麻光合作用的影响

采用盆栽和人工控制土壤水分的方法,使用LI6400便携式光合测定系统观测了5种土壤水分条件下异株荨麻光合生理生态特征的日变化。结果表明：在不同土壤水分状况下,异株荨麻净光合速率日变化曲线均呈＂双峰＂型,并有不同程度的＂午休＂现象,随着土壤水分的升高,最高值从下午17：00提前到上午的9：00;蒸腾速率和气孔导度日变化具有较好的协同性,也呈＂双峰＂型,大小顺序依次为T3处理〉T2处理〉T1处理〉T4处理〉T5处理;水分利用效率最高值出现在上午较早的时段,且上午的水分利用效率明显高于下午。