泾惠渠灌区冬小麦适宜灌溉模式研究

采用大田试验,分别在冬小麦越冬期、返青期及灌浆期进行灌水处理,以确定一般水平年型下冬小麦的适宜灌水模式。结果表明,地上部分及根系干物质量和株高均随全生育期灌水量的增加而增大,越冬期和返青期灌水有利于冬小麦根冠生长。全生育期灌水下产量比全生育期不灌水和返青期灌水分别增加了24.72%和13.55%,全生育期不灌水处理下千粒质量最小,"返青期+灌浆期"灌水条件下产量和千粒质量大于"越冬期+返青期"灌水与"越冬期+灌浆期"灌水。株高与根系干物质量对产量均显著正相关,可作为评价冬小麦产量的主要因素。"返青期+灌浆期"灌水处理下,水分利用效率最高,产量也相对较高,实现了高产与高效的统一,为泾惠渠灌区适宜的灌水模式。     

播前和不同生育阶段灌溉对冬小麦农艺性状及产量的影响

以"周麦22"为试材,研究了播前和不同生育阶段灌溉对冬小麦生长发育及产量形成的影响。结果表明,返青期灌溉能显著提高冬小麦返青—拔节期间的株高增长速率,拔节期灌溉对株高的影响较返青期小。返青期灌溉对促进叶面积指数增长效果最为显著,拔节期灌溉次之,灌浆期灌溉则能有效减缓后期叶面积指数的降低速率。在播前灌溉条件下,返青水较拔节水和灌浆水更有利于冬小麦形成较多的有效穗数、穗粒数和较高的千粒质量。从提高产量和水分利用效率的角度考虑,在播前灌溉条件下,拔节水比灌浆水效果好,而返青水又比拔节水效更好。     

喷灌定额和灌水频次对冬小麦产量及品质的影响分析

为了解圆形喷灌机不同灌溉定额和灌水频次对冬小麦产量及籽粒品质的影响,于2014—2016年在北京市顺义区进行了水肥一体化大田试验,共设置3种灌水处理(W1、W2、W3),其中2014—2015年灌溉定额分别为135、112.5、90 mm,2015—2016年分别为154.5、132、109.5 mm。每种处理在冬小麦的返青-拔节、拔节-抽穗和抽穗-灌浆期土壤含水率分别达到田间持水量的70%、75%和75%时进行灌水。每个生育时期又按灌水定额设置为1次灌水(C1)和均分成2次灌水(C2),其中C2处理2次灌水时间间隔为9 d。试验结果表明,冬小麦拔节-抽穗期的阶段耗水量和日均耗水量均最大,W1处理产量最高。2015—2016年灌溉定额与灌水频次对水分利用效率的影响均不显著,但水分利用效率有随灌溉定额增加而降低的趋势,最大水分利用效率为W3处理的2.28 kg/m3。在W1和W2处理下,分2次灌水有利于提高冬小麦的穗数、产量和容重等指标,其中W1C2组合获得最高产量9 286.4 kg/hm2。灌溉定额与灌水频次组合对产量的效应中,灌溉定额起主导作用。建议北京地区冬小麦在圆形喷灌机条件下采用W1C2灌水方案,在返青-拔节、拔节-抽穗、抽穗-灌浆期分别灌水45、55.5、54 mm,且均分成2次灌水。     

灌水时期对冬小麦生长发育及耗水特性的影响

【目的】研究灌水时期对冬小麦农艺性状、花后旗叶光合和耗水特性的影响,为晋中水地麦节水灌溉提供理论依据。【方法】采用随机区组设计,以全生育期不灌水为对照(CK),设置7个处理:越冬水(W_o)、拔节水(W_j)、孕穗水(W_b)、越冬水+拔节水(W_(o+j))、越冬水+孕穗水(W_(o+b))、拔节水+孕穗水(W_(j+b))和越冬水+拔节水+孕穗水(W_(o+j+b)),探讨了灌水时期对冬小麦生长、花后旗叶光合特性、麦田耗水、籽粒产量以及水分利用效率的影响。【结果】与CK相比,抽穗期W_o处理的冬小麦株高、绿叶数、倒二叶叶面积和干物质量分别显著增加28.80%、18.82%、34.67%和45.56%,W_(o+b)处理分别增加26.12%、6.14%、43.73%和46.38%。推迟灌水可以延缓花后旗叶衰老,W_(o+b)、W_(j+b)处理和W_(o+j+b)处理可以延长旗叶光合功能期,维持花后较高的光合速率、蒸腾速率和气孔导度。越冬水有利于冬小麦利用深层土壤水分,提高灌水利用效率;随灌水量增加,冬小麦耗水量和灌水量占耗水量的比例增加,降水量占耗水量的比例下降,灌水利用效率和灌溉效益降低,籽粒产量增加,水分利用效率先升后降。W_(o+b)处理能够获得较高产量、水分利用效率、灌水利用效率和灌溉效益,并极大地利用灌水和降水。【结论】在晋中水地麦区,灌溉越冬水+孕穗水可以满足冬小麦生长需水,并同时获得较高的产量和水分利用效率。     

水分调控对冬小麦的农艺性状和水分利用效率的影响分析

试验选取我国主要的粮食作物冬小麦为研究对象,通过对其进行水分调控,寻找最佳的灌水深度。试验采用PVC管土柱种植方式进行,试验共设五个灌水深度处理:地表灌溉(T1)、灌水深度为根系分布的40%(T2)、60%(T3)、75%(T4)、90%(T5),在整个生育期内共进行五次灌水,分别为越冬、返青、拔节、抽穗和灌浆水(越冬水均为地面灌溉,其余为深层灌溉)。通过研究冬小麦在各处理下不同生育期内的株高、叶面积指数、根冠比以及最终产量和水分利用效率等指标,分析得出在T4下,冬小麦的产量和水分利用效率最大,视为该试验条件下的最佳灌水方案,为发展节水农业生产提供理论参考。     

氮肥对限制灌溉下冬小麦旗叶氮同化及水氮利用效率的影响

为建立冬小麦节水高产栽培技术,以周麦22为材料,通过大田试验研究了氮肥对限制灌溉下冬小麦旗叶氮同化及水氮利用效率的影响。结果表明,限制灌溉条件下增施氮肥能增加旗叶中全氮量和叶片相对含水率,同时能增加灌浆期旗叶谷氨酰胺合成酶(GS)活性,GS2的转录水平有明显提高;与灌浆期灌水相比,拔节期灌水处理的小麦氮素代谢强度较高,但不显著。从产量和水肥利用效率来看,增施氮肥能增加小麦产量和水分利用效率,但氮肥利用效率不高;与灌浆期灌水相比,拔节期灌水小麦产量和水肥利用效率明显较高。一定范围内增施氮肥或灌水时期适当提前能明显增强限制灌溉下小麦氮代谢水平,提高产量和水分利用效率。     

灌水延迟对冬小麦产量及水分利用效率的影响研究

通过田间试验,研究了冬小麦关键生育期灌水延迟对其产量和水分利用效率的影响,结果表明:冬小麦冬浇水延迟20 d灌溉,与优化灌水处理相比,产量与水分利用率均无显著差异;拔节水延迟20 d灌溉,枯水年会显著降低水分利用率,丰水年会显著提高水分利用效率;灌浆水延迟20 d灌溉,枯水年会显著提高产量。冬小麦全生育期内不灌水会极显著的降低其产量和水分利用效率。通过综合分析冬小麦全生育期耗水量、产量与水分利用效率之间的关系,提出半干旱地区冬小麦最佳灌水模式:枯水年份,冬小麦灌浆水延迟20 d灌溉,丰水年份,冬小麦拔节水延迟20 d灌溉,可获得适宜的产量和较高的水分利用效率。     

深松耕条件下调亏灌溉对冬小麦生长及产量的影响

为探明深松耕条件下调亏灌溉对冬小麦生长及产量的影响,采用完全随机试验设计,分别对不同水分调亏水平与深松耕深度下冬小麦的株高、叶面积等指标进行对比分析。结果表明:冬小麦株高与地上干物质质量随生育期的推进呈增加趋势,叶面积指数呈先增加后减小趋势。灌水下限在田间持水率的40%~70%范围内,随深松耕深度的增加,冬小麦株高、叶面积指数、地上干物质质量、穗长、穗粒数、千粒重、耗水量与产量均呈显著性增加趋势,灌溉水分利用效率呈显著性减小趋势(P0.05)。在深松耕土壤20~60 cm范围内,随灌水下限的增加,冬小麦株高、叶面积指数、地上干物质质量、穗长、茎粗、穗粒数、千粒重、耗水量与产量均呈显著性增加趋势,灌溉水分利用效率呈显著性减小趋势(P0.05)。从产量、水分利用效率与播前深松耕工程难易程度综合考虑,灌水下限为田间持水率的55%与播前深松耕40 cm组合处理可不显著性降低冬小麦产量,同时提高作物水分利用效率以灌溉水分利用效率,从而使冬小麦各项生理指标达最佳。该研究为深松耕条件下调亏灌溉技术的应用、冬小麦高产高效节水以及河南省水资源优化配置提供理论依据。     

不同灌溉方式对冬小麦生长发育及水分利用效率的影响

为了确定山西省晋南地区冬小麦高产高效的节水灌溉模式,采用田间小区试验,研究了微喷灌(MSI)、滴灌(SDI)和传统漫灌(CK)3种灌溉方式对冬小麦不同生育期的土壤水分变化、生长性状、产量和水分利用效率的影响。其中SDI处理和MSI处理生育期灌水3次,分别为越冬期(12月9日)、拔节期(4月1日)、灌浆期(5月20日),每次灌水量为600 m~3/hm~2;CK按当地灌水习惯,于越冬期和拔节期灌水,每次灌水量为2 250 m~3/hm~2。结果表明,各处理越冬期0~100 cm土层土壤含水率没有明显差异,灌浆期0~80 cm土层土壤含水率表现为SDI处理MSI处理CK,MSI处理、SDI处理灌浆期灌水,可满足灌浆期对水分需求,促进籽粒灌浆;与CK相比,SDI处理与MSI处理可以明显增加单株分蘖数和总茎数、促进群体生长,显著增加冬小麦成穗数、穗粒数和千粒质量,因而显著提高了籽粒产量。与CK相比,MSI处理穗粒数、千粒质量分别提高16.54%、5.21%,SDI处理穗粒数、千粒质量分别提高9.10%、11.78%,MSI、SDI处理籽粒产量分别增加了2.79%、3.35%;同时,SDI处理与MSI处理冬小麦生育期的耗水总量分别减少43.88%和41.64%,水分利用效率分别提高了83.15%和77.09%。因此,在山西临汾盆地采用微喷与滴灌可以取得明显的节水高产效果。     

不同播期和灌水条件下冬小麦生物量变化与产量模拟

为了阐明播期和灌水对冬小麦生物量积累动态特征的影响并实现不同播期与灌水条件下的产量模拟,在吴桥实验站2年（2017—2019年）播期水分大田试验基础上,结合2011—2017年播期水分文献资料,采用“小麦钟”模型发育指数来定量模拟冬小麦的发育期,以Logistic模型定量模拟不同播期和水分处理对地上部生物量积累动态的影响,并建立冬小麦生物量模型,进而构建冬小麦产量模型。结果表明,播期通过影响冬小麦生长旺盛期来影响生物量积累;播期推迟,冬小麦生长旺盛期缩短而使生物量减小。不同水分处理造成的地上部最大生物量的差异主要由生物量的最大积累速率决定,生物量最大积累速率随灌水量的增大呈先增加后下降趋势。基于冬前积温和生长季供水量建立冬小麦生物量与产量模型,冬小麦地上部生物量实测值和模拟值的均方根误差（RMSE）和归一化均方根误差（NRMSE）分别为1980.2kg/hm2和15.7%,产量实测值和模拟值的RMSE和NRMSE分别为839.7kg/hm2和10.6%。基于发育指数的Logistic模型能较好地模拟冬小麦的生物量积累,对不同播期与灌水条件下的产量具有较好的预测效果。足墒播种条件下,冬小麦适宜冬前积温为200~600℃·d,生长季适宜供水量为200~450mm。该研究为华北地区合理调控播期灌水措施提供了科学依据,为不同播期与灌水条件下冬小麦产量预测提供了思路。     

灌溉处理对冬小麦-夏玉米不同品种土壤水分和WUE的影响

在冬小麦-夏玉米轮作下,于2008—2010年采用不同小麦和玉米品种,研究不同灌溉处理下土壤水分动态及对冬小麦和夏玉米水分利用效率(WUE)的影响。2a试验结果均表明,灌水在不同土层的入渗是一个缓慢的过程,大致以1a为周期,冬小麦生长期间,0~60 cm土层土壤水分变异较大,60 cm以下土层土壤水分夏玉米无法利用是导致灌水利用效率低的原因。通过分析冬小麦和夏玉米的WUE表明,抗旱节水品种的WUE随着灌溉次数的增加而减小,而非抗旱节水品种的WUE则相反;抗旱节水品种的产量在适度水分胁迫下变化不大,而耗水量有所减少,非抗旱节水品种在适度水分胁迫时,产量减少幅度较大,致使WUE有减小趋势。因此,在冬小麦-夏玉米轮作的华北地区,选用抗旱节水品种,适度减少灌水次数,可以减少无效灌水的入渗,在不影响产量的情况下,提高WUE。     

干旱条件下土壤扩蓄增容肥保水增产效应研究

在陕西三原县进行裂区试验,研究了不同灌水量条件下扩蓄增容肥对冬小麦产量、水分与降水利用效率的影响.结果表明:①低灌水条件下秸秆配方处理冬小麦花期到成熟期表层土壤蓄水量基本没有变化,而废料配方与普通施肥处理的蓄水量减少5.68 mm和8.56 mm;高灌水条件下秸秆配方处理营养生长期耗水速率小,但其分蘖至越冬阶段耗水分别...     

冬小麦冬灌、秸秆覆盖、后期喷生长剂的节水增产效果的研究

试验证明，适时冬灌比早春灌，具有良好的防旱防冻、促根壮蘖增穗作用；小麦越冬期秸秆覆盖能保墒和提高土壤水分的调节能力，为当季小麦生长和套播玉米创造适宜的土壤水分条件；于小麦孕穗和灌浆期喷翠竹生长剂，其增粒增重作用显著。采取冬灌、越冬秸秆覆盖和孕穗、灌浆期喷生长剂等配套措施，可实现保墒与节水相结合，壮苗促蘖增穗与增粒增重的统一，节水增产效果显著。     

限量单次补灌对套作冬小麦产量的影响

在作物生长的不同时期分别对各处理进行了35 mm限量单次滴灌,测定了土壤水分、籽粒产量及产量构成要素千粒重、穗粒重、株高等,并计算了水分利用效率和土壤水势。结果表明,小麦灌浆期限量单次滴灌对套作冬小麦增产效果最好,水分利用效率亦是如此。套作小麦灌水处理大多数产量构成要素及其它经济性状表现出明显差异。回归分析发现,WUE与籽粒产量间的关系可用幂函数来描述:WUE=-12.262+0.276Ye1/2(R2=0.912**,p<0.05)。土壤水势是降雨量和补灌量的函数。灌水后的第2个测定生育期所有套作小麦2个土层土壤水势均高于未灌水处理,且30~60 cm土层土壤水势比0~30 cm土层下降更为剧烈。     

蓄灌及盖秸对晚播冬小麦增产节水效应的研究

为在水、土资源紧张的条件下，确保比适播期推迟１５～２０天播种的晚播冬小麦获得高产，于１９９１～１９９３年在本站进行了对比试验，对晚播冬小麦采用常规灌溉、播前蓄灌及播前蓄灌加冬前盖秸的处理方法，与适播麦常规灌溉的产量、耗水量及其它农艺性状相比较，结果表明：晚播冬小麦采用播前蓄灌的措施，有明显的增产、节水效果，冬前盖秸并播前蓄灌的增产效果更显著，可获得与适播麦相当的６０００ｋｇ／ｈａ以上的产量，且节水１～２次，还可大大提高晚播冬小麦的水分生产率     

华北典型区冬小麦区域耗水模拟与灌溉制度优化

以经校验Aquacrop模型模拟了不同土壤条件下冬小麦水分与产量响应关系,结合北京大兴区土壤分布及其冬小麦实际种植情况,对模型模拟结果进行区域尺度拓展,以此为基础分析了研究区不同灌溉制度下冬小麦耗水量、产量及水分生产率的变化规律,并推荐了与华北地区水资源实际情况相适宜的冬小麦亏缺灌溉制度。结果表明:应用Aquacrop模型能较好模拟冬小麦生育期内土壤墒情和冠层覆盖度的动态变化过程及其生物量与产量情况,可利用经校验后的模型进行冬小麦水分与产量响应关系研究。灌溉定额在300 mm范围内,随着灌溉量增加,耗水量增大;在灌水次数相同条件下,灌溉日期不同,因蒸腾量变化导致耗水量差异显著。在相同处理下总体上降水多年份产量较高,而不同处理之间随着灌溉量增加产量增大;在灌水次数相同情况下,灌溉关键生育时段选择对冬小麦产量形成及水分生产率提高至关重要。以冬小麦增产提效为原则,在灌1水情况下重点保障拔节-抽穗阶段的需水;灌2水情况下重点保障返青-拔节、抽穗-乳熟阶段需水;灌3水情况下重点保障返青-拔节、拔节-抽穗、抽穗-乳熟阶段需水。针对华北水资源严重短缺实际,建议北京大兴区冬小麦采用灌2水的亏缺灌溉制度,较灌4水情况下的灌溉量与耗水量分别减少140、65 mm,能确保75%产量。可见,在与华北类似的资源性缺水区域,选择适宜亏缺灌溉制度,能大幅降低区域灌溉量与耗水量,在稳定区域冬小麦产量及涵养地下水源方面具有重要的现实意义。     

Optimizing irrigation scheduling for winter wheat in the North China Plain

In the North China Plain (NCP), more than 70% of irrigation water resources are used for winter wheat (Triticum aestivum L.). A crucial target of groundwater conservation and sustainable crop production is to develop water-saving agriculture, particularly for winter wheat. The purpose of this study was to optimize irrigation scheduling for high wheat yield and water use efficiency (WUE). Field experiments were conducted for three growing seasons at the Wuqiao Experiment Station of China Agriculture University. Eleven, four and six irrigation treatments, consisting of frequency of irrigation (zero to four times) and timing (at raising, jointing, booting, flowering and milking stage), were employed for 1994/95, 1995/96 and 1996/97 seasons, respectively. Available water content (AWC), rain events, soil water use (SWU), evapotranspiration (ET) and grain yield were recorded, and water use efficiency (WUE) and irrigation water use efficiency (IWUE) were calculated.The results showed that after a 75-mm pre-sowing irrigation, soil water content and AWC in the root zone of a 2-m soil profile during sowing were 31.1% (or 90.7% of field capacity) and 16.1%, respectively. Rainfall events were variable and showed a limited impact on AWC. The AWC decreased significantly with the growth of wheat. At the jointing stage no water deficits occurred for all treatments, at the flowering stage water deficits were found only in the rain-fed treatment, and at harvest all treatments had moderate to severe soil water deficits. The SWU in the 2-m soil profile was negatively related to the irrigation water volume, i.e. applying 75 mm irrigation reduced SWU by 28.2 mm. Regression analyses showed that relationships between ET and grain yield or WUE could be described by quadratic functions. Grain yield and WUE reached their maximum values of 7423 kg/ha and 1.645 kg/m³ at the ET rate of 509 and 382 mm, respectively. IWUE was negatively correlated with irrigated water volume. From the above results, three irrigation schedules: (1) pre-sowing irrigation only, (2) pre-sowing irrigation + irrigation at jointing or booting stage, and (3) pre-sowing irrigation + irrigations at jointing and flowering stages were identified and recommended for practical winter wheat production in the NCP.     

晚播冬小麦限水灌溉对水分生产率的影响

在2006~2007年利用抗旱节水新品种与高产优质新品种,进行了大田限水灌溉和充分灌溉的对比试验。结果表明,适期晚播处理的冬小麦全生育期浇2~3次水,总耗水量平均3244.5 m3/hm2,产量平均7903.5kg/hm2,水分生产率高达2.432 kg/m3,比充分灌溉(耗水量4481.1 m3/hm2,实产6644.4 kg/hm2,水分生产率1.483 kg/m3)提高0.949 kg/m3,居国内外同类研究领先水平。     

Root growth, available soil water, and water-use efficiency of winter wheat under different irrigation regimes applied at different growth stages in North China

Field experiments were conducted at the Luancheng Agro-Ecosystem Experimental Station of the Chinese Academy of Sciences during the winter wheat growing seasons in 2006-2007 and 2007-2008. Experiments involving winter wheat with 1, 2, and 3 irrigation applications at jointing, heading, or milking were conducted, and the total irrigation water supplied was maintained at 120 mm. The results indicated that irrigation during the later part of the winter wheat growing season and increase in irrigation frequency decreased the available soil water; this result was mainly due to the changes in the vertical distribution of root length density. In ≤30-cm-deep soil profiles, 3 times irrigation at jointing, heading, and milking increased the root length density, while in >30-cm-deep soil profiles, 1 time irrigation at jointing resulted in the highest root length density. With regard to evapotranspiration (ET), there was no significant (LSD, P < 0.05) difference between the regimes wherein irrigation was applied only once at jointing; 2 times at jointing and heading; and 3 times at jointing, heading, and milking. Compared with 1 and 3 times irrigation during the winter wheat growing season, 2 times irrigation increased grain yield and 2 times irrigation at jointing and heading produced the highest water-use efficiency (WUE). Combining the results obtained regarding grain yield and WUE, it can be concluded that irrigation at the jointing and heading stages results in high grain yield and WUE, which will offer a sound measurement for developing deficit irrigation regimes in North China.     

冬小麦喷灌、畦灌灌溉制度试验研究

根据田间试验资料,对冬小麦畦灌与喷灌条件下的耗水量与灌溉制度进行了研究分析,并取得初步成果:冬小麦生育期内深层土壤水的利用量随着灌溉水量的增加而减少;为了节省灌溉用水量,充分利用土壤水,灌水次数不宜过多;在灌水量相近的情况下,喷灌与畦灌相比可获得更高的产量,其水分生产率较高;喷灌可以实现小水勤灌,但在冬小麦生长期灌水次数不宜过多。