仪器测墒按需补灌对冬小麦产量和水分利用效率的影响

利用频域反射法(FDR)、时域反射法(TDR)和驻波率法(SWR)三种便携式土壤水分快速测试仪,在田间条件下测定土壤田间持水量(FCv)和体积含水量(WCv),于冬小麦越冬前、拔节期和开花期设补灌的目标土壤相对含水量分别为80%、70%和70%,每一补灌时期设20 cm、40 cm和60 cm三个测墒土层深度,研究不同仪器法在冬小麦生育期间对土壤水分测定的准确度和稳定性,探索用不同仪器测定数据计算灌水定额进行冬小麦补灌的效果及其差异原因。结果表明,FDR和SWR仪器测得的FCv换算为以水土质量百分比表示的田间持水量FCv-m,与传统方法测得的田间持水量FCm之间的相对误差为0.4%~2.6%;TDR仪器测定计算得出的WCv-m值与烘干法测得的WCm值的相对误差与相应土层土壤温度呈极显著正相关,在冬小麦播种期、开花期和成熟期较高,在越冬前和拔节期较低;SWR仪器测定计算得出的WCv-m值与WCm值的相对误差与相应土层土壤含水量呈极显著负相关,在土壤含水量较高的条件下测量的准确度较高。FDR仪器在冬小麦生育期内测量的准确性受土壤温度和水分的影响较小,准确度和稳定性均较高,直接利用其测定的FCv和WCv值计算灌水定额补灌,获得了与传统烘干法测墒补灌一致的效果。     

不同微喷灌灌水量对冬小麦生长、产量和水分利用效率的影响

为研究微喷灌模式下不同灌水量对冬小麦生长、产量及水分利用效率的影响,于2015年10月开展了大田试验。以"小偃22号"为供试品种,研究高水W3(拔节期和开花期各灌水60 mm)、中水W2(拔节期和开花期各灌水40 mm)、低水W1(拔节期和开花期各灌水20 mm)和全生育期不灌水W0 4个处理下冬小麦的生长、产量及水分利用效率。结果表明:随着灌水量的增加,各处理的生长指标呈上升趋势,处理W1、W2、W3的籽粒产量分别较处理W0增产17.75%、35.78%和36.72%,但W2和W3处理间无显著差异;处理W2的水分利用效率和收获指数最高,较处理W3提高了0.22 kg·m~(-3)和0.01。综合对比冬小麦生长、产量和水分利用效率,得出拔节期和开花期各灌水40 mm为冬小麦最优灌水量。     

半干旱地区补充灌溉对冬小麦根系及耗水特征的影响

通过田间定位试验分析了不同生育期补充灌溉对冬小麦根系及土壤水分耗损特征的影响。试验共设4个处理,分别为雨养不灌溉(W0)、拔节期灌水30 mm(W1)、孕穗期灌水30 mm(W2)及拔节期灌水30 mm+孕穗期灌水30 mm(W3)。试验结果表明:在平水年,拔节期—开花期冬小麦耗水量占整个生育期耗水量的42%,在丰水年下降到29%。而补充灌溉仅在平水年型下提高了拔节—开花期的耗水比例,减弱了分蘖的两极分化,增加了开花期冬小麦群体数量,实现了增产,其中又以W1及W3效果最为显著。综合2 a数据,灌水实现了增产但并未有效提高产量水分利用效率(WUE)。究其原因可能是,在半干旱地区,冬小麦增产增效的关键在于生育后期对深层土壤水分的利用,而补充灌溉并没有增加冬小麦深层根系,反而降低了对土壤深层水分的利用程度,从而导致产量增加但水分利用效率(WUE)并未同步提升。     

不同水氮处理对滴灌冬小麦生长、产量和耗水特性的影响

通过滴灌小麦大田试验,研究了不同灌水下限(灌水下限为田间持水量的45%、60%、75%)和施氮处理(45、111、146 kg·hm~(-2))对田间冬小麦生长、产量和耗水特性的影响。结果表明:灌水下限对小麦株高、叶面积指数和干物质的影响是显著的,且比施氮量影响更大。W3(灌水下限为田间持水量45%)和N3(施氮量45 kg·hm~(-2))处理不利于小麦株高、叶面积的增长。在小麦生长后期,增加灌水量和施氮量有利于小麦株高的生长。小麦的产量随着灌水下限的增大而增加;施氮量在0~111 kg·hm~(-2)时,冬小麦产量随着施氮量的增加而增加,超过111 kg·hm~(-2)时不再显著增加甚至抑制产量的增长;灌水下限和施氮量相对较小的处理有利于提高水分利用效率。不同水肥处理,小麦各生育期内耗水量和耗水模数都表现为灌浆完熟抽穗扬花期拔节孕穗期返青起身期。在此试验条件下,W2N2的处理(灌水下限为田间持水量的60%,灌溉定额为290 mm,施氮量为111 kg·hm~(-2))的干物质、产量和水分利用效率最大,是产量和效益兼优的最佳组合。     

土壤含水量对温室樱桃番茄生长发育及果实品质的影响

以樱桃番茄红宝石为研究材料,以5个梯度的土壤含水量(分别为田间持水量的40%~50%、50%~60%、60%~70%、70%~80%和80%~90%)进行处理后,测定并分析植株生长状况、果实品质、产量和水分利用效率的变化规律。结果表明:在土壤含水量为田间持水量的70%~80%时,同化物在樱桃番茄上积累的最多,产量最高,为6.25 kg/m2;在土壤含水量为田间持水量的60%~70%时,樱桃番茄果实品质的各项指标均达到最大值,其中Vc、可溶性糖和干物质的含量分别为652.2 mg/kg,72.8 g/kg,71.8 g/kg,可溶性固形物占总质量的9.8%,水分利用率也最大,为13.9 kg/m3。综合分析水分对植株生长发育、果实品质、水分利用效率和产量的影响,认为土壤含水量为田间持水量的60%~70%,可以作为樱桃番茄生长期间理想的土壤水分控制指标。     

不同年代主栽冬小麦品种蜡质含量与生理指标的关系

为明确不同水分处理下不同年代主栽冬小麦品种在生育后期蜡质含量与主要生理指标的关系,选择建国以来河南中北部麦区不同年代主栽的6个冬小麦品种为试验材料,设置三个水分处理：W0,返青后不灌水;W1,拔节期灌水;W2,拔节和灌浆期分别灌水,研究了不同灌水下灌浆期冬小麦旗叶蜡质含量、气体交换参数以及籽粒产量和水分利用效率等指标变化。结果表明：旗叶表面蜡质含量与光合速率、蒸腾速率、叶水势和籽粒产量极显著负相关,与叶片温度呈极显著正相关,与叶片WUE和产量水平WUE相关不显著。在品种更替过程中,冬小麦旗叶蜡质含量先增加后降低,20世纪70—80年代品种蜡质含量最高,比其它年代品种高14.4%～86.9%,而籽粒产量比90年代后品种降低6.6%～23.0%,叶片WUE比其它年代品种降低11.8%～17.9%,产量水平WUE比90年代后品种降低6.8%～22.0%。水分胁迫增加了旗叶表面蜡质含量,使得旗叶光合速率降低,CO₂同化作用减弱,同化产物输出减少,最终引起籽粒产量降低。     

不同水分处理下冬小麦冠层温度、叶片水势和水分利用效率的变化及相关关系

小区栽培冬小麦,设计5种程度的干旱胁迫,利用防雨棚分别控制土壤重量含水量为田间持水量的45%、55%、65%、70%、80%,观测不同水分处理下冬小麦冠层温度、叶片水势和水分利用效率的变化及相关关系。结果显示,随着含水量的增加,各处理的平均和最高冠层温度整体呈下降趋势,叶水势和蒸腾速率呈上升趋势,在小麦抽穗期干旱胁迫最严重处理表现出最大水分利用效率,开花期的水分利用效率较抽穗期整体下降了50.70%;相关分析表明,抽穗期小麦的冠层温度与空气饱和差极显著正相关(P<0.01),开花期的冠层温度和叶水势呈显著负相关(P<0.05),冠层温度和空气饱和差存在着极显著正相关,空气饱和差和蒸腾速率极显著负相关,冠层温度和水分利用效率有着显著的正相关性。综上所述,冠层温度在小麦抽穗和开花期完全可以作为作物水分状况的有效监测指标之一。     

半干旱地区补充灌溉对冬小麦根系及耗水特征的影响北大核心CSCD

通过田间定位试验分析了不同生育期补充灌溉对冬小麦根系及土壤水分耗损特征的影响。试验共设4个处理,分别为雨养不灌溉（W0）、拔节期灌水30 mm（W1）、孕穗期灌水30 mm（W2）及拔节期灌水30 mm＋孕穗期灌水30 mm（W3）。试验结果表明：在平水年,拔节期—开花期冬小麦耗水量占整个生育期耗水量的42%,在丰水年下降到29%。而补充灌溉仅在平水年型下提高了拔节—开花期的耗水比例,减弱了分蘖的两极分化,增加了开花期冬小麦群体数量,实现了增产,其中又以W1及W3效果最为显著。综合2 a数据,灌水实现了增产但并未有效提高产量水分利用效率（WUE）。究其原因可能是,在半干旱地区,冬小麦增产增效的关键在于生育后期对深层土壤水分的利用,而补充灌溉并没有增加冬小麦深层根系,反而降低了对土壤深层水分的利用程度,从而导致产量增加但水分利用效率（WUE）并未同步提升。     

宁南旱区沟垄集雨结合补灌对土壤水分利用及冬小麦产量的影响

为探明沟垄集雨结合不同时期补灌措施的集雨保墒效果,2013-2015年在宁南半干旱区设置不同补灌模式(全生育期不灌溉、前期(拔节期)补灌、后期(抽穗期)补灌、前后期均补灌)结合补灌方式(集雨补灌和传统畦灌),研究集雨补灌措施对土壤水分、冬小麦产量及水分利用效率的影响。结果表明:沟垄集雨补灌模式可有效改善0~200 cm土层土壤贮水量,尤其对0~40 cm土层提高较为明显。在2013-2014年(枯水年)灌水量减半的情况下,前期补灌和全生育期不灌溉处理的小麦产量均高于相对应的畦灌处理,分别提高了2.6%和6.2%,其余处理和对应的畦灌处理相比无增产效应;在4种补灌模式下,集雨补灌处理的水分利用效率、灌溉水利用效率均显著高于对应的畦灌处理,其中前期补灌最为显著,分别提高8.5%和105.1%。2014-2015年(丰水年),除集雨前后期均补灌处理外,前期补灌、后期补灌和全程不灌溉处理的产量均高于对应的畦灌处理,分别提高4.5%、7.4%(p0.05)和4.9%;在四种补灌模式下,除集雨前后期均补灌和不灌溉处理的水分利用效率与对应的畦灌处理相差不大外,其余各补灌处理的水分利用效率和灌溉水利用效率均显著高于相对应的畦灌处理,最大增幅分别为3.8%和114.7%。可见,沟垄集雨结合适量补灌措施可显著提高冬小麦产量和水分利用效率。     

大棚内膜下根系分区交替滴灌不同灌溉下限对甜瓜生长及水分利用效率的影响

以厚皮甜瓜为试验材料,研究大棚内膜下根系分区交替滴灌的不同灌溉下限对甜瓜生长过程中的一些生理指标、产量、品质和水分利用效率的影响,对照为常规滴灌(灌水上下限分别为最大田间持水量的95%和75%).研究表明,交替滴灌各处理叶片自由水与束缚水的比值都小于常规滴灌,叶片叶绿素、可溶性蛋白和丙二醛含量均高于常规滴灌;交替滴灌灌水下限为最大田间持水量的85%和75%的处理分别比常规滴灌节约用水30.33%和34.98%,水分利用效率则比常规滴灌增加40.32%和47.11%,而产量仅下降2.71%和4.34%.     

生育期水分调控对河西地区滴灌春小麦生长和水分利用的影响

为探索干旱地区有利于春小麦生长和提高产量的大田滴灌灌水模式,以春小麦永良4号为试验材料,在不同生育期(苗期~分蘖,拔节~孕穗,抽穗~开花,灌浆~成熟)设置5个土壤水分下限W1(55%、60%、55%、50%),W2(60%、65%、60%、55%),W3(65%、70%、65%、60%),W4(70%、75%、70%、65%)和充分灌溉(CK)(75%、80%、75%、70%),研究了不同生育期土壤水分调控对河西地区滴灌春小麦生长、产量和水分利用效率的影响。结果表明:一定施肥水平下,随着土壤水分下限的提高,各处理株高、叶面积指数均不断增大,在成熟期充分灌溉(CK)处理分别比W4处理高2.19%和7.93%;不同水分下限处理条件下,春小麦干物质的总积累量和成熟期干物质向籽粒的分配量均为W4处理最大,比CK分别显著高5.63%和17.14%;各处理春小麦产量和水分利用效率随着土壤水分下限的增加均呈先增加后减小的变化趋势,其中W4处理的水分利用效率比W3处理降低2.82%,但其产量分别比W3、CK处理增加7.53%和4.07%。从节水增产的角度考虑,W4处理可作为基于本试验条件下较适宜的水分处理。     

旱地小麦产量及其构成因素灌溉效应的模拟分析

为揭示灌水时期与灌水量对黄土丘陵区小麦产量及其构成因素的影响规律，依据黄土丘陵典型区域定西1971-2016年气象数据及定西市安定区凤翔镇安家沟村2016年大田试验数据，利用APSIM（Agricultural Production Systems Simulator）平台，动态模拟各灌溉处理下的小麦生长发育过程，并对各灌溉响应进行模拟分析。结果表明：小麦全生育期需水量为315.25 mm，各生育阶段需水量为播种~出苗21.13 mm、出苗~分蘖26.60 mm、分蘖~拔节33.27 mm、拔节~孕穗77.17 mm、孕穗~开花69.31 mm、开花~灌浆36.19 mm、灌浆~成熟51.58 mm。为提高产量，最佳灌水时期应在播种至拔节，灌水量不宜超过60 mm；开花前各生育阶段灌溉处理都明显提高了单位面积籽粒数量，其中以分蘖~拔节阶段（TS）最明显，拔节~孕穗阶段（JS）灌水量不宜超过80 mm、孕穗~开花阶段（BS）灌水量不宜超过20 mm。开花~灌浆阶段（FS）灌水量40 mm对粒重增加的促进作用最明显。     

不同灌水处理对冬小麦冠层结构及光合特性的影响

通过对冬小麦不同生育时期进行灌水处理,研究了灌水处理对冬小麦冠层结构、光合特性及产量的影响.结果表明,两水处理(越冬期和拔节期)的冬小麦叶绿素含量和叶面积指数,在全生育期内始终保持较高水平,且分别在开花期和灌浆初期呈现倒"V"型.灌水处理对透光率的影响与叶面积指数的变化趋势相反;两水处理(越冬期和拔节期)的冬小麦旗叶净光合速率、气孔导度和蒸腾速率与一水处理(越冬期或者拔节期)相比显著提高,胞间CO_2浓度则降低.P12、138和米808三个品种产量均是两水处理(越冬期和拔节期)最高,分别达到5 045、5 516、5 479 kg/hm~2.     

Quantifying the impacts of soil water stress on the winter wheat growth in an arid region, Xinjiang

Wheat growth in response to soil water deficit play an important role in yield stability. A field experiment was conducted for winter wheat (Triticum aestivum L.) during the period of 2002-2005 to evaluate the effects of limited irrigation on winter wheat growth. 80%, 70%, 60%, 50% and 40% of field capacity was applied at different stages of crop growth. Photosynthetic characteristics of winter wheat, such as photosynthesis rate, transpiration rate, stomatal conductance, photosynthetically active radiation, and soil water content, root and shoot dry mass accumulation were measured, and the root water uptake and water balance in different layer were calculated. Based on the theory of unsaturated dynamic, a one-dimensional numerical model was developed to simulate the effect of soil water movement on winter wheat growth using Hydrus-1 D. The soil water content of stratified soil in the experimental plot was calculated under deficit irrigation. The results showed that, in different growing periods, evapotranspiration, grain yield, biomass, root water up- take, water use efficiency, and photosynthetic characteristics depended on the controlled ranges of soil water content. Grain yield response to irrigation varied considerably due to differences in soil moisture contents and irrigation scheduling between seasons. Evapotranspiration was largest in the high soil moisture treatment, and so was the biomass, but this treatment did not produce the highest grain yield and root water uptake was relatively low. Maximum depth of root water uptake is from the upper 80 cm in soil profile in jointing stage and dropped rapidly upper 40 cm after heading stage, and the velocity of root water uptake in latter stage was less than that in middle stage. The effect of limited irrigation treatment on photosynthesis was complex owing to microclimate. But root water uptake increased linearly with harvest yield and improvement in the latter gave better root water uptake under limited irrigation conditions. Appropriately controlled soil wate     

水分调控对强筋小麦产量和品质影响

在控制自然降雨条件下,分析灌水时期与次数对强筋小麦产量和品质的影响,结果表明：越冬水可促进小麦群体形成,但后期缺水,产量不高;拔节水能提高成穗率,增加穗粒数;灌浆水处理单位面积穗数、穗粒数都低,产量偏低.拔节水处理产量与水分利用效率最高,分别比越冬水处理和灌浆水处理提高了13.78%、72.26%和10.29%、47.06%.随着灌水次数增加,产量水平有所提高,但水分利用效率则降低.小麦生育后期灌水和灌水次数的增加对强筋麦的品质不利,特别是灌浆水大大降低了强筋麦的品质.综合产量、水分利用效率,品质三方面因素,优质强筋麦生产上要浇好越冬水和拔节水.     

不同滴灌量下冬小麦耗水特性及干物质积累分配研究

在2013—2014年、2014—2015年田间试验研究了W1(2 550、2 325 m3·hm~(-2)),W2(3 450、3 000 m3·hm~(-2)),W3(4 350、3 675 m3·hm~(-2)),W4(5 250、4 350 m3·hm~(-2))4种滴水量处理对0~140 cm土层含水量及小麦叶面积指数、光合势、干物质积累分配、水分利用效率及产量等的影响。结果表明,拔节至灌浆期间,在每次滴水225~900 m3·hm~(-2)的范围内,增加滴水量主要直接增加0~60 cm土层含水量,间接减少60~140 cm土层储水消耗量,W4土壤储水消耗较W1减少50%左右;增加拔节至成熟期间冬小麦群体叶面积指数、光合势;增加干物质积累量和花后光合产物对子粒的贡献率,降低花前营养器官贮藏物向子粒的转移量、转移率和其对子粒的贡献率,增加产量、降低灌溉水利用效率。总滴水量大于3 675 m3·hm~(-2)(其中,拔节至灌浆期间的滴水量大于2 700 m3·hm~(-2))增产不显著,并且大幅度降低灌溉水利用效率。降水量对冬小麦产量形成影响很小,灌水量对小麦产量和水分利用效率起决定性作用;北疆冬小麦全生育期适宜总滴水量为3 450~3 675 m3·hm~(-2)(其中,拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期各450~675 m3·hm~(-2)),可以获得的产量是6 737.4~8 604.1 kg·hm~(-2)。     

北疆地区滴灌冬小麦农田蒸散特征

于石河子大学灌溉试验站运用大型称重式蒸渗仪和小型棵间蒸发器开展滴灌冬小麦田间控水试验,设置3个灌量处理(W1=375 mm、W2=600 mm、W3=750 mm),旨在探明北疆地区滴灌冬小麦生育期农田蒸散与棵间蒸发特征。结果表明:滴灌冬小麦产量随灌量的增加呈显著增加趋势,但W2(8 450 kg·hm~(-2))与W3(8 670kg·hm~(-2))处理间差异不显著;水分利用效率以W2处理最大(1.4 kg·m~(-3)),显著高于W3和W1处理;滴灌冬小麦全生育期蒸散量随灌量增加而增加,介于412.3~707.6 mm,其中棵间蒸发量占蒸散量的27.9%~29.1%。表层土壤含水率和叶面积指数对棵间土壤蒸发影响明显,二者与棵间土壤蒸发占耗水比例均有良好的指数函数关系。深入分析表明,北疆地区滴灌冬小麦高产高效实现背景下生育期内的耗水特征为:生育期内耗水强度播种~越冬为1.0mm·d~(~(-1))、越冬~返青为0.3 mm·d~(~(-1))、返青~拔节为2.6 mm·d~(~(-1))、拔节~抽穗为6.3 mm·d~(~(-1))、抽穗~乳熟为6.6mm·d~(~(-1))、乳熟~成熟为6.2 mm·d~(~(-1))。     

基于动态模拟的冬小麦水分胁迫敏感性研究

以关中平原为研究区域,在对农业技术转移决策支持系统(DSSAT)中的CERES-Wheat模型进行标定基础上,模拟冬小麦整个生育期以日为步长的实际蒸散量和潜在蒸散量,采用Jensen模型研究冬小麦不同生育时期对水分胁迫的敏感性。结果表明,无论旱作样点还是灌溉样点,冬小麦在同一生育时期对水分胁迫的敏感性相同,且拔节期的敏感性最强,抽穗~灌浆期次之,返青期和乳熟期依次递减。灌溉样点在拔节期和抽穗~灌浆期的水分胁迫敏感系数分别为0.589与0.342,对水分胁迫的敏感性相差较大,而旱作样点在两生育时期的水分胁迫敏感系数分别为0.405与0.383,对水分胁迫的敏感性相差较小,由于灌溉样点在拔节期发生水分胁迫现象可以通过及时灌溉以缓解缺水情况,因而会减弱其后抽穗~灌浆期的水分胁迫敏感性。根据水分胁迫敏感性,对不同生育时期缺水采取不同措施,较好地实现抗旱防旱资源的合理利用。     

不同灌溉量下春小麦土壤水分变化规律

研究了不同灌水量处理条件下春小麦土壤水分变化规律。结果表明:不同灌水量处理下土壤含水率在垂直方向上的变化规律一致,随着深度的增加,土壤含水率变异系数逐渐变小;在春小麦整个发育期,不同灌水量处理在拔节期耗水强度均达最大值,为其需水高峰期;从节水效益看,全生育期灌水量为428.6 mm的处理水分利用效率和灌溉水利用效率较好,灌溉效果最佳,达到节水灌溉效果。