局部根区灌溉对棉花主要生理生态特性的影响

 【目的】探讨局部根区不同灌溉模式对棉花主要生理生态特性的影响。【方法】以盆栽棉花为试验材料,比较分根交替灌溉（APRI）、分根固定灌溉（FPRI）和常规灌溉（CK）下,棉花的生长、光合产物分配及相关生理响应。【结果】当灌溉量减少50%时,APRI处理的总生物量仅比CK降低10%左右,而FPRI则降低23%。不同处理的根系总量虽无差别,但APRI和CK处理的吸收根干重明显高于FPRI;APRI的根系分布与CK基本一致,FPRI处理未灌溉一侧的吸收根数量则显著低于灌溉一侧。分根灌溉条件下,棉株的叶片与木质部汁液ABA浓度大幅增加,调控气孔运动,减少蒸腾耗水。【结论】分根交替灌水能刺激棉株吸收根生长,有效调节同化产物在根冠间的比例和分配,是一种切实可行的节水灌溉方式。     

部分根区干旱对不同砧木嫁接玛瓦斯亚葡萄生长的影响

 【目的】研究部分根区干旱对不同抗旱水平砧木嫁接同一葡萄品种植株生长的影响，为推广使用抗砧和交替灌溉提供生物学依据。【方法】利用自制木箱对砧木3309C、420A和110R嫁接的玛瓦斯亚葡萄（Vitis vinifera cv. Malvasia）进行分区交替和固定灌溉，落叶后对植株进行解剖测定。【结果】与充分灌溉相比，交替灌溉显著促进了根系生长，3种组合新根重量增加了7.8％～22.2％，新梢生长主要是节间的伸长受到轻微抑制，根冠比由平均1.1增加到1.46；固定灌溉显著降低砧木嫁接植株的新根生长量和节间长度，M/3309C分别减少37.9％和36.9％，M/110R分别减少18.4％和22.5％，植株总生物量三者降幅为19.2％～34.3％。【结论】不同砧木组合适应水分逆境的能力主要取决于砧木，110R强于420A和3309C，交替灌溉有利于增加葡萄的根系生长，提高御旱能力。     

分根交替不同灌水量对苹果生长和叶片生理特性的影响

 【目的】在确保苹果树体正常生长情况下,探讨不同根区体积灌水及灌溉量对树体生长和叶片生理特性的影响,以期提高水分利用效率,节约灌溉水。【方法】以3年生盆栽分根皇家嘎拉苹果为试材,研究根系分区交替灌溉不同水量对苹果树体生长和叶片生理特性的影响。【结果】1/4和2/4根区体积灌水显著抑制了苹果新梢和干周生长,随灌溉体积增加抑制作用逐渐解除,减少灌水量也显著抑制了新梢生长。根系分区交替灌水显著影响苹果叶片水势和气孔阻力,1/4和2/4根区体积灌水处理叶片水势显著低于3/4和4/4处理,气孔阻力随灌水体积增加显著降低。减少根区灌水部位降低了苹果叶光合速率、蒸腾作用和气孔导度,并且蒸腾作用降低的幅度显著大于光合作用的,从而提高了叶片水分利用效率。但减少灌水量对苹果叶片各项生理指标均没有影响。不同生长期根区交替灌水处理对叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率的影响一致,以春梢停长期各生理特性指标最高。【结论】灌水量是影响新梢伸长生长和主干加粗生长的主要因子,叶片生理特性主要受灌水部位调控。通过调控灌水量和根区灌水部位可以调控树体生长,并能节约灌水量。本试验中,在没有考虑自然降水的情况下,为保证植株的正常生长,根区灌溉体积不能小于50％。     

根系分区交替滴灌对棉花产量和水分利用效率的影响

 为了探讨旱区农业节水新途径，在甘肃省石羊河流域下游荒漠绿洲区采用常规滴灌和分根区交替滴灌方式研究不同灌溉方式对大田棉花生长发育、产量、水分利用效率以及土壤水分分布的影响。结果表明，交替滴灌处理棉花叶片气孔开度减小，减少了奢侈的蒸腾损失，灌溉定额较小时根系分区交替滴灌对棉花的株高抑制作用较明显，灌水定额较大时限制作用不显著。根系分区交替滴灌技术在大田条件下可使籽棉产量比常规滴灌处理提高21.1%，总水分利用效率和灌溉水利用效率分别提高17.9%和20.9%。同等产量水平下与常规滴灌相比，交替滴灌可节省30.8%的灌水量。本研究表明根系分区交替滴灌是一种切实可行的节水灌溉技术，可在干旱缺水的棉花生产地区进一步研究和推广应用。     

交替根区灌溉的研究进展

综述了交替根区灌溉的产生背景、理论基础、节水效应。交替根区灌溉能够产生根源信号,从而调节气孔开度,降低蒸腾速率,而对光合速率的影响较小;它能够促进根系的补偿性生长,增强根系对水分、养分的吸收与传导能力;通过减少灌溉面积,减少了土壤蒸发,降低了水分的深层渗漏损失。同时,综述了交替根区灌溉在多种大田作物、蔬菜以及果树作物上的研究与应用效果,还对今后的研究工作进行了展望。     

半根及半根交替水分胁迫对苹果幼苗光合作用的影响

 【目的】模拟研究定位灌溉及分根区交替灌溉的‘嘎拉’苹果幼苗光合反应，探讨不同水分条件下叶片光合效率的气孔与非气孔限制作用。【方法】采用18% PEG 6000（w/v）模拟水分胁迫，研究了半根（HRS，模拟定位灌溉）、半根交替（AHRS，模拟分根区交替灌溉）及全根水分胁迫（WRS）下苹果光合参数、光合色素、超氧化物歧化酶（SOD）和丙二醛（MDA）含量的变化，及叶绿素荧光反应特点。【结果】水分胁迫条件下叶片光合速率、气孔导度与细胞间隙CO2浓度显著降低，叶温显著升高。HRS叶片MDA含量和SOD活性及叶绿素荧光反应与对照不存在显著差异；AHRS从交替后第2天起，叶片MDA含量显著高于对照，而Fv/Fo与Fv/Fm则显著低于对照；WRS在胁迫第5或6天后，叶绿素与类胡萝卜素含量、Fv/Fo和Fv/Fm、SOD酶活性显著降低，而MDA含量则显著增加。【结论】不同水分胁迫处理光合速率下降的原因存在差异：HRS主要由气孔限制所引起；AHRS既存在气孔限制，也存在非气孔因素限制；而WRS前期由气孔限制引起，随着胁迫时间延长，非气孔限制起着重要作用。     

水分调控对机采棉土壤水盐运移的影响

【目的】为了探索生育期内水分管理对机采棉田根区土壤水分的调控效应。【方法】在石河子大学现代节水灌溉兵团重点实验室试验基地通过田间人工控水试验重点研究了不同水分处理对棉田土壤水盐、棉花生长、产量等指标的影响规律,试验共设置3个水分处理,各处理重复3次。【结果】机采棉种植模式下W2(蕾期下限为60%,花铃期下限为70%)水分处理棉花根系层(0～60 cm)土层土壤含水率可以达到田间持水率的63.28%,处于适宜棉花生长的含水率范围;土壤盐分观测数据表明,处理W2条件下在保持根区适宜土壤水分的前提下,可以有效淋洗根区土壤盐分,使根区土壤处理脱盐淡化区;籽棉产量为5482.38 kg/hm~2,水分利用效率为1.30 kg/m~3。【结论】机采棉种植模式下生育期灌溉策略可显著调控棉田根区土壤水盐状况,从而改善棉田根区水盐环境,科学合理的灌溉管理可有效提高棉花产量和水分利用效率,本试验条件下W2(蕾期下限为60%,花铃期下限为70%)灌水处理为适宜的水分调控策略。     

分根交替灌溉对辣椒产量及水分需求的影响

分根区交替灌溉已被证实是一种有效节水灌溉技术【1】。目前研究分根区交替灌溉对一般农作物影响的有很多,但是在辣椒生长过程及其水分利用的影响还不是很清楚。本实验采用垄作沟灌的耕作方式,以辣椒“航椒4号”为材料通过研究交替灌溉对辣椒株高,茎粗,叶面积,分枝数和产量的影响。通过田间试验证实了分根区交替灌溉对辣椒根区进行适度交替干旱,不仅能够节水,而且可以促进辣椒生长,从而提高辣椒产量。     

膜下滴灌条件下水氮供应对棉花根系及叶片衰老特性的调节

【目的】探讨膜下滴灌条件下,水氮运筹对棉花产量形成期根系及叶片衰老特性、产量和水分利用效率的调节效应,为调控滴灌棉花早衰和提高棉花产量提供依据。【方法】在土柱栽培条件下,采用膜下滴灌技术控制水氮的供应量及分配比例,共设置4个水分、2个氮肥运筹共8个处理,研究水氮供应方式对膜下滴灌棉花根系生长、根系活力、根系及叶片保护性酶活性、产量和水分利用效率的影响。【结果】与其它水氮供应方式相比,播前灌条件下盛花期前限量滴灌后恢复充分滴灌配合重施花铃肥的水氮供应方式显著促进了棉花深层根系生长、增强了根系活力,根系及叶片SOD活性较高、MDA含量较低,延缓了植株衰老进程,提高光合产物向生殖器官分配的比例、增加铃重,从而获得了较高的产量和水分利用效率。【结论】播前灌溉条件下,适当减少盛花前水氮供应、增加生育中后期水氮的分配比例是提高膜下滴灌棉花产量和水分利用效率的有效水氮运筹方式。     

局部根区灌水和施氮对玉米导水率的影响

【目的】研究局部根区灌水和施氮对玉米根系、冠层水分传导的影响。【方法】以陕单9号玉米为试验材料,试验采取3种灌水方式,即常规灌水（CI）、固定1/2根系区域灌水（FPRI）和交替1/2根系区域灌水（APRI）。每种灌水方式设3种供水水平：充分灌水、轻度缺水、重度缺水。3个施氮水平：高氮（每千克土施0.3g纯氮)、中氮（每千克土施0.2 g纯氮)、低氮（每千克土施0.1 g纯氮),无肥对照。采用高压流速仪（high pressure flow meter,HPFM）测定不同水分、氮肥条件下盆栽玉米导水率。【结果】两种灌水方式下玉米导水率有极显著差异,交替灌水方式下玉米导水率大于固定灌水方式下玉米的导水率。土壤水分、氮素对玉米根系、冠层导水率的影响都达到了极显著水平。3个生育期相比较,玉米在拔节期具有较大的导水率。【结论】交替灌水方式较其他灌水方式更能促进根系的水分传导能力,有利于提高作物对水分的吸收和利用;随着土壤水分的增加玉米根系、冠层的导水率有明显的增加趋势;在土壤水分不变条件下施氮肥可以提高玉米根系、冠层的水分传导;在干旱半干旱地区,交替灌水方式具有明显的优越性。     

水氮耦合对棉花幼苗根冠生长和水分利用效率的影响

为明确节水灌溉条件下配施氮肥提高水分利用效率(WUE)的可行性,采用分根交替灌溉(APRI)和常规供水(NI)的方式分别培养棉花幼苗,同时配施不同水平氮素(高氮200 kg/hm~2、中氮120 kg/hm~2、低氮80 kg/hm~2),研究了干旱胁迫后棉花幼苗生长、光合作用、根系形态、根冠生物量、瞬时和生物量水分利用效率(WUEi和WUEb)等的变化。结果表明:干旱胁迫显著降低了棉花幼苗的株高、叶面积、光合作用参数[净光合作用速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)]、蒸腾耗水量和根冠生物量,但显著增加了棉花幼苗的根冠比、根系长度(总根长和直径2 mm的细根长度)和根系表面积;同时干旱处理也显著增大了WUEi和WUEb。与正常施氮(中氮处理)相比,增施氮肥促进了棉花幼苗株高、茎粗、叶面积、Pn、Tr、Gs、蒸腾耗水量以及根冠生物量、总根长、根系表面积等的增大,显著降低了WUEi但未改变NI处理的WUEb;减施氮肥则加大了干旱对棉花幼苗生长、光合作用能力和根冠生物量积累的抑制程度,但在干旱条件下提高了WUEi和WUEb。与NI处理相比,APRI处理的棉花幼苗株高、茎粗、叶面积、Pn、Tr、Gs、根冠生物量、总根长和根系表面积增加,蒸腾耗水量减少,WUEi和WUEb增加。综上,APRI配施氮肥处理可以减轻干旱对棉花幼苗生长和根系形态的抑制程度,并提高WUE;虽然在干旱条件下APRI配施低氮处理具有最大的WUE,但APRI配施高氮处理棉花幼苗的根冠生长最好。     

滴灌棉田根区水分对棉花干物质生产及水分利用效率的影响

[目的]研究滴灌条件下根区水分对棉花干物质生产、分配及水分利用效率的影响,为制定滴灌棉花水分精确管理制度提供依据.[方法]选用对水分敏感性不同的棉花品种为试材,分别设置常规滴灌和充分滴灌处理,在灌水前后监测土壤水分变化,同时测定棉花根系生长与分布、株高、叶面积指数及生物量等生理指标.[结果]常规滴灌量条件下土壤水分活动层集中在0～60 cm的土层中,且滴水前耕层土壤相对含水率均低于55;、滴水后可保持70;～80;的水分状况,有利于诱导根系纵向生长,维持生育后期较高的叶面积指数,并促进光合产物向产量器官蕾铃分配,从而提高了经济产量水分利用效率.不同品种对根区水分的反应差异较大,新陆早6号常规滴灌条件下皮棉产量低于新陆早8号,经济产量水分利用效率与新陆早8号无明显差异;充分滴灌条件下总生物学产量水分利用效率高于新陆早8号,经济产量水分利用效率显著低于新陆早8号.[结论]滴水总量在4 050～4 275 m3/hm2,依据品种对水分响应的差异,通过协调相关栽培技术,调控干物质生产及其在器官中的分配,可实现滴灌棉花产量与水分利用效率协同提高.     

Alternate partial root-zone irrigation with high irrigation frequency improves root growth and reduces unproductive water loss by apple trees in arid north-west China

Alternate partial root-zone irrigation (APRI) can improve water use efficiency in arid areas. However, the effectiveness and outcomes of different frequencies of APRI on water uptake capacity and physiological water use have not been reported. A two-year field experiment was conducted with two irrigation amounts (400 and 500 mm) and three irrigation methods (conventional irrigation, APRI with high and low frequencies). Root length density, stomatal conductance, photosynthetic rate, transpiration rate, leaf water use efficiency, midday stem and leaf water potentials were measured. The results show that in comparison with conventional irrigation, APRI with high frequency significantly increased root length density and decreased water potentials and stomatal conductance. No differences in the above indicators between the two APRI frequencies were detected. A significantly positive relationship between stomatal conductance and root length density was found under APRI. Overall, alternate partial root-zone irrigation with high frequency has a great potential to promote root growth, expand water uptake capacity and reduce unproductive water loss in the arid apple production area.     

膜下滴灌对不同土壤水分棉花花铃期光合生产、分配及籽棉产量的调节

 【目的】研究膜下滴灌条件下土壤水分对棉花光合物质生产、分配的调节效应,揭示不同土壤水分对棉花对产量形成的影响机制,为干旱区发展节水高产高效农业提供依据。【方法】在新疆气候生态条件下,选用对水分反应敏感性不同的新陆早10号和新陆早13号为试验材料。控制0～60 cm土壤相对含水量滴水下限分别为田间持水量55%、70%和85%,滴水上限均为田间持水量,采用气体交换和同位素示踪技术,研究花铃期不同土壤水分对叶片光合速率、14C光合产物运转和分配及产量的影响。【结果】滴水下限为55%处理土壤轻度水分亏缺,叶片光合速率低,地上部光合物质累积量少,14C光合产物输出较快、向蕾铃分配比例增加;滴水下限为70%和85%处理叶片光合速率高,地上部光合物质累积量大,但85%处理14C光合产物向营养器官分配的比例过大,最终籽棉产量以70%处理最高,85%处理次之,55%处理最低。籽棉产量水分利用效率为55%＞70%＞85%;不同品种对土壤水分的响应不同,新陆早10号在55%和70%条件下籽棉产量和水分利用效率显著低于新陆早13号,85%条件下显著高于新陆早13号。【结论】土壤水分对棉花光合物质生产、分配具有明显的调节效应,花铃期滴水下限在70%～85%有利于实现棉花高产,在55%～70%范围内,棉株能通过适应性调节,有利于提高水分利用效率。依据不同品种对土壤水分响应的差异,结合滴灌棉田土壤水分可控性强的特点,制定相应的灌溉制度,对实现滴灌棉田节水高产高效具有重要意义。     

局部恢复供水对苗期玉米生长、根系吸收能力及解剖结构的影响

【目的】作物对局部灌溉的响应研究已受到广泛关注,能否采用局部灌溉还需考虑局部灌溉前的土壤水分状况。研究水分亏缺后局部恢复供水下玉米生长、水分吸收的动态变化以及补偿效应的生理机制有重要意义。【方法】以聚乙二醇6000(polyethylene glycol 6000,PEG-6000)调控营养液的渗透势模拟水分亏缺,采用分根技术,通过水培试验模拟前期水分亏缺后局部根区恢复供水,设置3个水分亏缺程度(-0.2、-0.4、-0.6 MPa)和1个对照(无PEG),于处理后0、0.25、0.5、1、3、5、7、9 d连续动态监测各根区根系的生长和导水率状况,玉米干物质累积以及叶水势。并在此基础上,于处理后0、1、5、9 d连续动态测定对照和-0.2 MPa两个处理各根区根系解剖结构特征。【结果】水分亏缺6 d后局部恢复供水,恢复供水区根干重和导水率平均增长速率显著大于持续胁迫区(P0.05);-0.2 MPa亏缺后局部恢复供水下,0—0.25 d时,恢复供水区根干重平均增长速率较对照明显增大(P0.05),且持续到局部恢复供水后5 d,表现出根系生长的补偿效应;-0.4和-0.6 MPa亏缺后局部恢复供水处理分别于0.25—0.5 d和0.5—1 d时恢复供水区根干重平均增长速率较对照明显增大(P0.05),产生根系生长的补偿效应,可见,根系生长的补偿效应发生随水分亏缺程度增大而延迟;-0.2 MPa亏缺后局部恢复供水5 d时,恢复供水区根系导水率平均增加速率恢复到对照水平,产生根系吸水的补偿效应,继续增大亏缺程度或延长恢复供水时间,补偿效应均消失,说明局部恢复供水有效刺激恢复供水区根系吸水补偿效应的临界水分亏缺程度为≥-0.2 MPa。此外,-0.2 MPa亏缺后局部恢复供水5 d,恢复供水区根系直径与导管直径显著小于1 d(P0.05),但仍维持或超过对照水平,皮层厚度占根系直径的比例与对照无显著差异(P0.05),9 d时,根系直径与导管直径明显减小(P0.05),较对照减小19%,皮层厚度占根系直径的比例仍显著大于对照(P0.05),与根系吸水补偿效应的产生与消失同步,从根系解剖结构特征方面揭示了恢复供水区根系吸水补偿效应的生理机制。【结论】局部恢复供水可有效刺激恢复供水区根系生长和吸水的补偿效应,但与局部恢复供水前水分亏缺程度和局部恢复供水时间有关,恢复供水区根系解剖结构的变化是补偿效应产生或消失的一个生理机制。该研究可为更好的发挥局部灌溉在农业节水中的作用提供理论依据。