微咸水灌溉对冬小麦光合特征及产量的影响

【目的】寻求合理的微咸水利用方式以及揭示微咸水灌溉下作物生理生长响应机理。【方法】在黄河三角洲地区的典型引黄灌区开展了冬小麦微咸水灌溉试验,研究了微咸水灌溉对冬小麦光合特性、干物质及产量的影响。【结果】与淡水灌溉相比,采用矿化度3 g/L微咸水灌溉时,拔节期、灌浆期灌2水和拔节期灌1水均会导致气孔导度和蒸腾速率的下降,但是对净光合速率的影响却不显著,微咸水灌溉在降低蒸腾速率的同时维持着较高的净光合速率,叶片水分利用效率提高了2.8%~43.2%;微咸水灌溉抑制了冬小麦的株高和干物质积累,淡水-微咸水组合灌溉虽然导致产量降低3%~13%,但节约淡水资源50%~67%;相同灌溉水质下,与灌浆期不灌水相比,灌水有利于籽粒的灌浆,提高了千粒质量,实现冬小麦增产11.2%~11.4%。【结论】因此,淡水-微咸水-微咸水的灌溉模式用于该地区冬小麦田间灌溉是可行的。     

宁夏引黄灌区滴灌条件下春小麦干物质转移与灌浆特征

为优化春小麦滴灌灌溉制度，提高水分利用效率，对宁夏引黄灌区滴灌条件下灌水对春小麦千粒质量、干物质转移和灌浆特征的影响展开研究。在总灌水量一致的条件下，分别设置增大三叶期、分蘖期和拔节期灌水量(W1)、增大分蘖期、拔节期和抽穗期灌水量(W2)、增大拔节期、抽穗期和灌浆期灌水量(W3)、各生育期灌水量平均分配(W4)和对照(CK)5个水量分配处理，研究春小麦千粒质量、各营养器官干物质转移量及籽粒灌浆特性。W3籽粒千粒质量最大，花后37 d其千粒质量为53.96 g，较CK大2.64%。W2的干物质转移总量、同化物转移总量和干物质转移对籽粒的贡献率均为最大，分别为0.67 g/株、2.992 g/株和22.165%。不同水量分配下小麦籽粒灌浆速率满足Logistic模型，经过水量优化分配，W2最大灌浆速率出现时间提前0.366 d，虽然最大灌浆速率有所降低，但是通过增加快增期时间(增加0.15 d)和活跃灌浆期时间(增加2.35 d)，可以显著提高籽粒干物质积累量，收获时穗粒质量较CK提高32.1%，该处理籽粒产量也达到最大，较CK提高6.88%。因此可以通过优化灌水量分配，增加小麦千粒质量，提高各器官对籽粒的干物质转移量及灌浆速率，进而达到高产高效的目的。     

微咸水滴灌对土壤盐分及棉花产量影响的试验研究

为了确定微咸水膜下滴灌棉花适宜的灌水量和利用方式,通过测坑试验探讨了微咸水膜下滴灌灌水量以及利用方式对棉花根层土壤盐分及产量的影响,结果表明：微咸水膜下滴灌灌水量为525.00~675.00 mm时棉花根层周围盐分积累较少,灌水量为475.00~564.29 mm时棉花产量较高;比起采用3.00 g/L的微咸水直接灌溉,1.08 g/L的微咸水直接灌溉时根系层土壤积盐范围较小且棉花产量较高,其次为1.08 g/L与3.00 g/L的微咸水轮灌。最后综合考虑确定出微咸水膜下滴灌棉花适宜的灌水量范围为525.00~564.29 mm,在淡水资源比较缺乏或没有淡水资源而微咸水资源较丰富的地区,可以考虑采用低矿化度的微咸水直接灌溉或将低矿化度与高矿化度的微咸水进行轮灌。     

咸水淡水轮灌模式及施肥量对玉米生长和土壤盐分的影响

试验设置6种不同的灌溉模式,分别为淡-淡-淡-淡、咸-淡-淡-淡、淡-淡-咸-淡、淡-咸-咸-淡、咸-淡-咸-淡和咸-咸-淡-淡,并以淡水灌溉作为对照(CK),咸水灌溉采用矿化度为3 g/L的微咸水,结合灌溉模式设置2个施肥水平,研究了不同咸淡轮灌模式及施肥量对玉米生长及土壤盐分累积的影响。结果表明,不同咸淡轮灌模式及施肥量对玉米生育指标和籽粒的品质指标影响显著,增加施肥量可促进玉米生长发育,提高产量;微咸水灌溉可提高玉米籽粒品质,但影响玉米生长发育、降低玉米产量,特别是灌溉2轮咸水的处理,株高和叶面积受到的影响较大,产量降低较明显;咸水灌溉次数越多、施肥量越大,土壤盐分累积程度越明显。因此,采用咸-淡-淡-淡的组合灌溉顺序配合560 kg/hm~2的施肥方式为该试验的最优方案。     

滴灌水氮耦合对北疆春小麦生长的影响

在滴灌条件下,研究了不同水肥处理对北疆春小麦干物质积累和产量的影响。结果表明,施氮量对春小麦干物质积累作用大于灌水量,表现在干物质积累量、养分吸收量、籽粒产量3个方面,水氮耦合效应的作用最小。灌水量、施氮量与以及耦合效应与产量的回归分析表明,水氮耦合作用为正效应。表明适当的灌水和施肥相结合,对春小麦产量有增加效应,在单...     

微咸水灌溉对土壤EC值及冬小麦产量的影响

通过测坑试验,在"咸淡淡"、"淡咸淡"、"淡淡咸"3种微咸水-淡水交替灌溉方式和1、3、5 g/L三种微咸水矿化度水平条件下,监测并分析了各生育期灌水前后及生育期结束后土壤0~20、20~40、40~60 cm土层EC值,测定并分析了冬小麦产量及其构成因子。结果表明,整个生育期内,各层土壤EC值呈波动周期性变化趋势;微咸水-淡水交替灌溉方式主要影响土壤盐分的垂直分布,盐灌越靠前,盐分聚集层越深;灌水矿化度主要影响土壤总体EC值,随灌水矿化度增加,土壤总EC值变大。冬小麦产量和产量构成因子随灌水矿化度升高而呈减小的趋势,冬小麦的产量构成因子及产量在"咸淡淡"与"淡淡咸"2种轮灌方式下差异性显著,表现为"咸淡淡""淡淡咸"。     

不同灌水量对绿洲玉米生长动态及子粒灌浆特征的影响研究

为探明不同灌水量对玉米生长动态与子粒灌浆特征的影响,研究分析了不同灌水量下绿洲春玉米不同生育期株高、干物质积累和干物质生产率变化动态及子粒灌浆特征。结果表明,不同灌水处理玉米株高均随生长而增加,但其生长速度有所不同,进入灌浆期玉米株高增加明显减慢,且随灌水量的增加而增加。合理有效的限量灌水不仅有利于玉米干物质积累并保持较高的干物质生产率,而且玉米籽粒平均灌浆时间相对缩短,平均灌浆速率相应增加。     

长期咸水灌溉对小麦光合特性与土壤盐分的影响

于2013—2015年研究了不同咸水利用方式(CK,淡水;T1,咸水与淡水混配为1.8 g/L的混合水灌溉;T2,3.6 g/L咸水与淡水交替灌溉;T3,3.6 g/L咸水灌溉;T4,无灌溉)对冬小麦光合特征及土壤盐分的影响。结果表明:T3和T4处理的株高、叶面积指数、叶面积持续期、叶绿素含量、最大净光合速率(Pnmax)、表观光量子效率(φ)、暗呼吸速率(Rd)和产量较淡水处理显著下降,且连续灌溉3.6 g/L的咸水导致土壤发生积盐,不宜连续灌溉。T1和T2处理与CK的株高、光合特性无显著差异,土壤盐分虽有一定积累,但未影响作物的生长。可见,T1(咸淡混溉)和T2(咸淡水交替灌溉)处理的咸水利用方式对冬小麦生长无负调控效应。从土壤生态环境及小麦产量的影响角度考虑,混灌和轮灌既能保证作物产量较淡水灌溉不减产,土壤未发生次生盐渍化,同时节约淡水资源。     

咸淡轮灌和生物炭对滨海盐渍土水盐运移特征的影响

为利用滨海地区微咸水改良盐渍土,进行了不同咸淡水轮灌(淡淡、淡咸、咸淡、咸咸)和施用生物炭(0、15、30 t/hm^2)的室内入渗试验,探讨了咸淡轮灌和生物炭施用下滨海盐渍土水盐运移过程。结果表明:滨海盐渍土水分运动主要受初始入渗水质的影响,先咸后淡的轮灌方式更有利于土壤水分入渗,入渗速率增加了8.2%~46.9%,并小幅提高了土壤含水率;生物炭可促进咸淡轮灌下的水分运移,增加了相同时间内的湿润锋距离、累计入渗量、入渗速率及入渗后的土壤含水率,添加量为15 t/hm^2时入渗增益最佳,入渗速率提高了3.5%~22.0%;淡咸和咸淡处理的土壤含盐量均低于咸咸处理,脱盐率和脱盐区深度系数更高,咸淡处理可增加脱盐率,而淡咸处理可提高脱盐区深度系数;生物炭有利于咸淡轮灌下的土壤盐分淋洗,脱盐率和脱盐区深度系数分别提高了9.1%~15.0%和1.1%~7.5%,并增加了Ca^2+和Mg^2+含量,促进Na+淋洗,进而降低了微咸水利用风险,但在30 t/hm^2时盐分淋洗效果有所减弱。研究表明,添加15 t/hm^2生物炭配合微咸水-淡水轮灌能够改善滨海盐渍土的入渗特性、持水能力和盐分分布,可为该区盐渍土和微咸水开发利用提供参考。     

锌肥对干旱下冬小麦产量形成及籽粒锌积累动态的影响

干旱胁迫是造成冬小麦减产的主要原因之一,为探寻干旱防御技术,本研究以豫农211为材料,在拔节期、灌浆期对小麦进行不同水分和锌肥处理,研究了施用锌肥对干旱条件下冬小麦SPAD值、叶片相对含水率、地上部干物质积累、籽粒灌浆速率、籽粒锌积累动态及产量形成的影响。结果表明,干旱胁迫下,冬小麦叶片SPAD值、叶片相对含水率、单株地上部干物质积累、籽粒灌浆速率、籽粒锌积累速率、产量及其构成因素均显著下降,施用适量锌肥可以提高小麦叶片含叶绿素量,增加叶片相对含水率及单株干物质总量,提高籽粒灌浆速率,促进籽粒锌积累速度及最终籽粒含锌量,提高产量。本试验条件下,锌肥能增加干旱下小麦产量4.80%,籽粒含锌量36.86%。     

咸淡水交替灌溉对冬小麦生长及产量的影响

【目的】探究不同咸淡水交替灌溉方式对冬小麦生长及产量的影响,并通过通径分析在高产的基础上选择适宜冬小麦的咸淡水交替灌溉方式。【方法】采用避雨测坑试验,灌溉咸水矿化度设为1、3、5 g/L NaCl,以全生育期灌溉淡水(0.12 g/L NaCl)为对照(CK),分别在冬小麦的拔节—抽穗期、抽穗—开花期、灌浆期设置咸-淡-淡(BFF)、淡-咸-淡(FBF)和淡-淡-咸(FFB)3种咸淡水交替灌溉方式,研究了冬小麦生长指标、产量及其构成因子。【结果】BFF处理对冬小麦生长及产量具有较大的抑制作用,其次是FBF处理,FFB处理影响最小。在相同的咸淡水交替灌溉处理下,微咸水矿化度越大,对冬小麦生长及产量抑制作用越大;通径分析表明对冬小麦产量形成直接影响最大的性状是穗粒数,决策系数为0.697 0,其次是秸秆质量、千粒质量和穗数,决策系数分别为0.377 5、0.322 8和0.286 6,株高和单株地上干物质累积质量对冬小麦产量影响较小。【结论】在灌浆期采用较低矿化度微咸水灌溉对冬小麦穗粒数、秸秆质量、千粒质量和穗数影响不明显,从而对产量影响较小,因此在冬小麦拔节—开花期采取淡水灌溉并于灌浆期转换为3 g/L微咸水灌溉,可保证较高产量并实现微咸水资源的合理利用。     

基于作物生长模型的冬小麦灌溉方案研究

利用作物生长模拟模型(PS123),以黄淮海平原曲周砂壤土种植的冬小麦为例,对2 280个不同淡水灌溉方案和2 055个微咸水灌溉方案进行了模拟研究,分析了不同灌溉方案对作物生产力、水分利用效率的影响。结果表明,曲周地区多年冬小麦平均生产潜力为11.27 t/hm2,冬小麦最高生产潜力的最小需水量为240 mm,与目前节水灌溉试验相吻合;通过灌溉方案模拟,提出了在冬小麦生育期淡水灌溉1到4次,获得高产的最佳灌溉方案;在灌溉4次的冬小麦生产体系中,建议冬前用淡水灌溉,返青后可以考虑1～2次微咸水灌。     

基于无人机多时相植被指数的冬小麦产量估测

通过无人机搭载多光谱相机,对不同水分亏缺条件下冬小麦多个生育期进行遥感监测,采用不同种类多光谱植被指数表征冬小麦的生长特征,分析了植被指数与冬小麦产量的相关关系,并利用多时相植被指数构建产量估测数据集,采用偏最小二乘回归、支持向量机回归和随机森林回归3种机器学习算法进行冬小麦产量估测。结果表明,随着冬小麦的生长,多个植被指数与产量的相关性不断增强,灌浆末期相关系数达到0.7,植被指数与产量的线性回归决定系数也达到最大。多时相植被指数反映了冬小麦生长的变化特征,进一步提高了冬小麦产量估测精度,采用开花期和灌浆初期的多时相植被指数进行估产比采用单个生育期的植被指数估测产量的精度高,采用偏最小二乘回归模型的估测精度R²提高约0.021,支持向量机回归模型R²提高约0.015,随机森林回归模型R²提高约0.051。采用灌浆末期的多时相植被指数,3种模型均有较高的估测精度,偏最小二乘回归模型估测精度最高时的R²、RMSE分别为0.459、1 822.746 kg/hm²,支持向量机回归模型估测精度最高时的R²、RMSE分别为0.540、1 676.520 kg/hm²,随机森林回归模型估测精度最高时的R²、RMSE分别为0.560、1 633.896 kg/hm²,本文数据集训练的随机森林回归模型估测精度最高,且稳定性更好。     

种植模式及灌水频次对冬小麦抗倒性的影响

为了研究高效节水灌溉模式对冬小麦抗倒伏能力和产量的影响,采用2种种植模式(宽幅精播种植和常规种植),每种种植模式设3种灌溉处理(拔节期、抽穗期和灌浆期各灌溉40 mm,拔节期和抽穗期各灌溉60 mm和拔节期一次灌溉120 mm),进行了灌溉频次和宽幅精播对冬小麦生育后期茎秆主要物理性状参数、机械强度、抗倒伏指数、产量及产量构成因素等的影响研究.结果表明,灌溉总量一定情况下,抽穗期、灌浆期和蜡熟期的冬小麦重心高度随着灌溉频次的增加而降低,3次灌溉对冬小麦茎秆倒数第二节间外径影响最大;1次和2次灌溉下常规种植倒数第二节间机械强度均显著大于宽幅精播,而3次灌溉下的抗倒伏指数均大于1次和2次灌溉;冬小麦茎秆机械强度和鲜质量呈显著相关,抗倒伏指数和重心高度呈显著负相关;无论何种种植模式均为2次灌溉下的产量最高,相对于常规种植模式,在减少灌溉频次的情况下,宽幅精播种植模式可以通过提高穗数发挥增产潜力.研究表明,统筹考虑冬小麦茎秆抗倒伏能力和籽粒产量,拔节期和抽穗期各灌溉60 mm和宽幅精播相结合是一种有效的节水种植模式.     

冬小麦不同水分处理下液膜覆盖的节水增产效应分析

主要探讨了液体地膜覆盖对冬小麦生长发育、节水增产效应等方面的影响。结果表明,在叶面积指数方面,当灌水下限为田持的50%时,抽穗期以前,液膜覆盖的叶面积指数均较对照偏大,之后则偏小,灌水下限为田持的80%时,整个生育期内液膜覆盖较对照偏大。在分蘖动态方面,返青期到拔节期这一阶段,液膜覆盖较对照分蘖数明显增多。当灌水下限为田持的60%时,液膜覆盖能明显提高冬小麦的产量及水分利用效率,并且此处理下,产投比增加,冬小麦经济效益显著提高。研究认为,液膜覆盖使得冬小麦在适宜灌水条件下显著达到节水增产的效果。     

微咸水灌溉下土壤水盐动态及对作物产量的影响

华北平原农业灌溉用水非常紧缺，水资源日益缺乏与粮食需求日益增多之间的矛盾尖锐。充分利用微咸水资源是缓解这一矛盾的重要途径之一。该文以中国农业大学曲周试验站1997－2005年冬小麦和夏玉米微咸水灌溉田间长期定位试验为基础，研究了充分淡水、充分淡咸水、关键期淡水、关键期淡咸水和不灌溉等5个处理下土壤饱和电导率和含盐量的动态变化，探讨了微咸水灌溉对冬小麦和夏玉米产量的影响。结果表明：土壤水盐动态呈受灌溉和降雨影响的短期波动和受季节更替影响的长期波动；在正常降雨年份，使用微咸水进行灌溉是可行的，不会导致土壤的次生盐渍化；微咸水灌溉虽然导致冬小麦和夏玉米产量降低10%～15%，但节约淡水资源60%～75%。如果降雨量达到多年平均水平以及微咸水灌溉制度制订合理，微咸水用于冬小麦/玉米田间灌溉前景广阔。     

Impact of drip and level-basin irrigation on growth and yield of winter wheat in the North China Plain

A field experiment was conducted for 3 consecutive years (2007–2009) to study the effects of two different irrigation methods, that is, level-basin irrigation (BI) and drip irrigation (DI), and different treatment levels on crop growth, yield, and WUE of winter wheat (Triticum aestivum L.) in the North China Plain (NCP). The results indicate that irrigation methods and treatment levels had significant effects on crop growth and yield of winter wheat. Irrigation amounts significantly influenced plant heights, LAI, and winter wheat grain yields (P < 0.05 level) for both irrigation methods. Further, the DI method significantly improved yield and WUE compared with the BI method (P < 0.05 level) under conditions of deficit irrigation. Without irrigation system investment consideration, crop water productivity was highest when DI was used and irrigations were scheduled when soil water was depleted to 60 and 50 % of field capacity.     

间隔交替波涌灌溉对冬小麦土壤水分与水分利用效率的影响

【目的】了解间隔交替波涌灌溉对水流推进速度和灌水质量的影响,探究其替代波涌灌溉的可行性。【方法】以冬小麦为研究对象,设置波涌灌溉组(S)、间隔交替波涌灌溉组(AS)、间隔固定波涌灌溉组(FS)以及连续灌溉组(C)4个处理,分析比较了不同灌溉处理对水流推进速度、灌水均匀度、水分利用效率及小麦产量的影响。【结果】波涌灌溉处理下的水流推进速度明显快于连续灌溉的。4种处理下的灌水均匀度S处理为最佳,均值具体表现为:S处理>AS处理>FS处理>C处理;冬小麦产量均值表现为:AS处理>S处理>FS处理>C处理,其中与S处理、FS处理相比,AS处理有更好的增产效果;3种波涌灌溉方式的水分利用效率均值表现为:AS处理>FS处理>S处理,较C处理依次提高了43.84%、28.76%、26.03%。【结论】间隔交替波涌灌溉可显著提高水分利用效率,在山东泰安对冬小麦采用间隔交替波涌灌溉可以取得明显的节水增产效果。     

垄作小麦产量及水分生产效率的试验研究

为探讨豫西地区冬小麦节水栽培的生产措施,在大田试验条件下,研究了在3种灌水处理下,垄作冬小麦耗水量、干物质积累、产量和水分生产效率的对比情况。结果表明,在不同灌水次数的条件下,随着灌水次数的增加,垄作冬小麦耗水量和地上干物质积累量逐渐增加,产量和水分生产效率先升高后降低。在相同灌水次数下,垄作冬小麦耗水量低于平作,干物...