水分胁迫对设施延迟栽培葡萄根际土壤有机氮及土壤酶活性的影响

为探讨不同水分胁迫条件下设施栽培葡萄根际土壤基本理化性质与有机氮组分及土壤酶活性的变化规律,并分析三者之间的相关关系,为甘肃河西地区设施延迟栽培葡萄制定合理的胁迫灌溉模式提供一定的参考依据。采用水分胁迫单因素完全随机试验设计,运用Bremner法测定着色成熟期葡萄根际土层中有机氮组分含量及土壤基本理化性质、全生育期土壤酶活性在不同水分胁迫(中度W1、轻度W2、充分供水W3)下的变化特征。结果表明:(1)全生育期中度和轻度水分胁迫对设施延迟栽培葡萄根际土壤全氮、铵态氮、全磷、有机质以及有机碳无显著影响,却降低了葡萄根际土壤微生物生物量碳、氮含量;新梢生长期和果实膨大期土壤硝态氮和速效磷含量分别为12.06 mg·kg-1和28.88 mg·kg-1,显著低于充分供水处理。(2)中度和轻度水分胁迫对葡萄全生育期根际土壤过氧化氢酶活性无显著性影响,而对果实膨大期和着色成熟期的脲酶、蔗糖酶含量均呈现不同程度的抑制效果。(3)各处理有机氮组分的含量大小顺序为非酸解态氮酸解氨基酸态氮酸解铵态氮酸解未知态氮酸解氨基糖态氮;轻度和中度水分胁迫均有助于葡萄根际土壤酸解总氮的积累,比对照分别提高21.16%和10.34%。(4)相关分析表明,蔗糖酶与生物量碳呈显著正相关;RDA分析显示硝态氮、铵态氮为影响土壤有机氮组分变化的最主要环境因子,全氮次之。     

单生育期水分胁迫对温室葡萄根际土壤酶活性及微生物群落的影响

为明确单生育期水分胁迫对土壤酶活性和微生物群落结构的影响,选取5 a生‘红地球’鲜食葡萄为试验材料,采用单因素完全随机试验设计,以全生育期充分供水为对照(CK),依次在葡萄5个生育期分别设置轻度(M)和重度(S)两个水分胁迫水平进行大田试验,利用Illumina高通量测序技术分析土壤微生物的群落构成和多样性。结果表明:葡萄根际土壤淀粉酶活性、蔗糖酶活性和微生物量碳对水分胁迫响应敏感。在葡萄生育前期,轻度水分胁迫能显著提高土壤淀粉酶活性,FM处理在开花期淀粉酶活性较CK提高13.5%。短期重度水分胁迫复水后对土壤酶活性和微生物量碳具有补偿效应,处理GS和PS在着色成熟期土壤微生物量碳分别比CK提高13.4%和15.6%。GS和PS处理适度水分胁迫可提高土壤微生物量碳。短期水分胁迫可以提高土壤细菌群落丰度,进而提高根际土壤微生物活性。门水平上微生物丰度排名前十的物种在单生育期水分胁迫下差异明显,变形菌门(Proteobacteria)始终是优势类群,占比平均41.06%,但在葡萄不同生育期,影响其相对丰度的主要环境因子不同。     

不同生育期水分胁迫对设施延后栽培葡萄光合特性的影响

在张掖市灌溉试验站开展了设施延后栽培葡萄灌溉试验,研究了不同生育期水分胁迫对温室栽培葡萄光合指标的影响。结果表明,各个胁迫处理下光合速率均大于对照处理,而胞间CO₂浓度相比对照均有明显下降,且以生育期的先后胁迫顺序从高到低排列。水分胁迫可以提高设施延后栽培葡萄的外观品质,以开花期胁迫处理下果粒重、纵横径最大。萌芽期胁迫处理使得果实产量增加,营养品质有所提高,并且叶片水分利用效率最高,可为设施延后栽培葡萄节水、调质、增效的灌溉制度提供依据。     

不同覆盖方式和灌水量对设施延后栽培葡萄生长特性和产量品质的影响

试验研究了不同灌水量和覆盖方式对葡萄新梢生长期新梢生长特性、膨大期果实粒径大小变化、成熟期品质、产量和水分利用效率的影响,旨在确定延后葡萄栽培最理想的处理模式。研究结果表明:对于同一种覆盖处理,在两种不同的灌水水平下葡萄植株新梢生长特性、果实大小重量和可溶性固形物含量、Vc含量都没有显著性差异(P0.05);不同覆盖方式下,适度调亏灌溉下葡萄的可溶性固形物含量和Vc含量均比标准灌水的高,其中适度调亏灌溉下的秸秆地膜覆盖处理的可溶性固形物含量和Vc含量分别达到18.03%和0.20 mg·g-1;在同一灌水梯度下,覆盖相比不覆盖处理均能不同程度改善植株新梢生长特性、果实大小重量、可溶性固形物含量和Vc含量,且地膜秸秆双重覆盖处理的效果最好,标准灌水下的秸秆地膜覆盖处理各品种指标均最大,其可溶性固形物含量和Vc含量分别达到18.33%和0.22 mg·g-1;不同水分处理均能增加葡萄产量,提高水分利用效率,且适度调亏灌溉的葡萄产量和水分利用率最高,分别达到36 381.1 kg·hm~(-2)和6.29 kg·m-3。由此可知,适度亏水处理的秸秆地膜覆盖处理时,葡萄新梢生长速度、果实大小重量、葡萄品质和产量及水分利用效率均达到最高水平,该结论可以在今后设施栽培葡萄节水、优质灌溉制度中推广应用。     

干旱荒漠绿洲区酿酒葡萄滴灌控水灌溉试验研究

以13 a生酿酒葡萄梅鹿辄(Merlot)为试材,研究滴灌条件下水分调控对梅鹿辄耗水规律、产量与品质的影响。结果表明,浆果生长期耗水强度达2.64~3.66 mm·d-1,耗水模数占到50%以上,该阶段亏水减产幅度高达61.2%,WUE降低38.5%,同时导致总糖和可溶性固形物含量降低,可滴定酸含量升高;新梢生长期和开花座果期重度亏水对产量影响较小,WUE可提高10%左右;浆果成熟期重度亏水可以显著提高酿酒葡萄总糖和可溶性固形物含量,降低可滴定酸含量,但同时减产幅度为44.7%,WUE降低23%。综合分析认为,本试验中新梢生长期和开花座果期重度亏水、浆果生长期充分供水、浆果成熟期适度亏水是提高酿酒葡萄产量、WUE以及改善果实品质总体最优的水分调控模式。     

小管出流不同亏水时期对延后栽培葡萄耗水及品质的影响

通过设施延后栽培葡萄小管出流灌溉试验,分析了不同生育期亏水对延后栽培葡萄耗水规律、产量、可溶性固形物、总糖等指标的影响效果.结果表明,延后栽培葡萄耗水规律总体表现为“最小-增大-减小-最大-再减小”的规律;延后栽培葡萄在果实膨大期耗水模系数占到50％以上,该阶段亏水减产幅度达32.53％;葡萄总糖和可滴定酸含量对各生育期土壤水分调控响应最敏感,其中着色成熟期亏水可提高葡萄总糖含量、减小可滴定酸含量,使葡萄综合品质达到最优化;而果实膨大期亏水则导致葡萄酸涩度加重,花青苷含量降低,对品质的负面影响最大.     

极端干旱区垂直线源灌方式对葡萄生长及水分利用效率的影响

灌溉方式对根系湿润方式的不同会影响作物生长及其对水分的利用效率。以常规滴灌方式为对照,通过田间试验研究了垂直线源灌方式对葡萄生长和水分利用效率的影响,结果表明:葡萄生育关键期灌水前后垂直线源灌方式根层土壤平均含水率可达到田间持水率的75.1%和82.8%,常规滴灌方式为田间持水率的60%和72%;垂直线源灌条件下净光合速率,蒸腾速率,气孔导度均较常规滴灌高,净光合速率均经历了气孔限制和非气孔限制,其中由水分胁迫引起的非气孔限制,垂直线源灌晚于常规滴灌出现,且表现不明显;垂直线源灌方式在地上生物量生长方面略好于常规滴灌方式,但两者未表现出明显差异;垂直线源灌方式较常规滴灌方式在产量上提高了1.2%;叶片水平上的水分利用效率,垂直线源灌方式较常规滴灌方式提高了57.4%。     

灌溉方法对温室栽培番茄产量及水分利用效率的影响

用温室小区栽培试验的方法,研究滴灌、渗灌、沟灌三种灌溉方法对番茄养分吸收、产量及水分利用效率的影响;结果表明,温室番茄栽培采用渗灌灌溉,在其它条件相同的情况下,1 m3灌溉用水生产出的番茄数量是沟灌的1.9倍、滴灌的1.2倍,滴灌则是沟灌的1.6倍;在番茄生长的整个生育期内,滴灌土壤水吸力平均值最大为24.20 k Pa,渗灌次之为23.11 k Pa,沟灌最小为22.01 k Pa;土壤温度表现出一定差异,但差异相对较小。沟灌处理番茄果实氮素含量高于滴灌和渗灌,而滴灌能够促进番茄的营养器官对氮素的吸收。渗灌和滴灌能有效地调控耕层土壤水分,有利于土壤养分供应,具有明显的节水、增产效果,是理想的设施番茄栽培灌溉模式。     

分蘖期干旱胁迫对水稻光合特性及产量的影响

采用测坑试验方式,设置3个水分梯度(相对田间持水量80%～85%、70%～75%、60%～65%),以相对田间持水量为90%～100%为对照,通过对滴灌水稻分蘖期进行干旱胁迫,测定不同处理叶绿素含量、光合特性、叶面积指数、分蘖动态、干物质积累量和产量等指标,分析不同干旱胁迫处理对滴灌水稻光合特性及产量的影响。结果表明:轻度和中度胁迫下水稻拔节期叶片总叶绿素含量分别较CK提高4.66%、17.62%,拔节期净光合速率分别较CK提高5.73%、10.98%,生育后期叶面积指数较CK分别提高21.41%、26.49%;轻度和中度干旱胁迫减少了拔节前干物质积累,提高了拔节后干物质积累量,优化干物质积累动态;轻度和中度干旱胁迫有利于控制水稻的分蘖数量,显著提高有效穗数,与CK相比提高了8.05%、23.29%;轻度和中度胁迫下水稻穗粒数和千粒重显著降低,各处理间结实率无显著差异,成穗率显著高于CK,与CK相比3种胁迫下成穗率分别提高了22.83%、32.50%、13.20%;轻度和中度胁迫下产量与CK相比分别增加2.73%、6.08%。滴灌水稻分蘖期水分调控时应考虑利用干旱胁迫的补偿效应,于分蘖期采用轻中度控水措施,有利于滴灌水稻光合作用和产量的提高。     

水分亏缺对膜下滴灌制种玉米生长及产量的影响

张掖国家重点灌溉试验站大田采用膜下调亏滴灌试验方法,在苗期、拔节、抽穗和灌浆期分别进行不同强度水分胁迫(土壤水分梯度:田间持水量的75%、60%、45%),观察分析制种玉米对水分亏缺的反应.结果表明,拔节～抽穗期缺水抑制叶面积的扩展,造成植株矮小,产量降低;抽穗～灌浆期胁迫影响制种玉米库容建立,籽粒小,千粒重低;苗期～拔节、灌浆～成熟期缺水对产量影响甚微;持续或交替水分胁迫严重抑制叶龄进程,显著降低产量.据此提出了在拔节～灌浆期充分供水,成熟期减小供水、保持适度的水分亏缺的制种玉米节水高产水分调控模式.     

Influences of drip and flood irrigation on soil carbon dioxide emission and soil carbon sequestration of maize cropland in the North China Plain

The need is pressing to investigate soil CO_2(carbon dioxide) emissions and soil organic carbon dynamics under water-saving irrigation practices in agricultural systems for exploring the potentials of soil carbon sequestration. A field experiment was conducted to compare the influences of drip irrigation(DI) and flood irrigation(FI) on soil organic carbon dynamics and the spatial and temporal variations in CO_2 emissions during the summer maize growing season in the North China Plain using the static closed chamber method. The mean CO_2 efflux over the growing season was larger under DI than that under FI. The cumulative CO_2 emissions at the field scale were 1959.10 and 1759.12 g/m~2 under DI and FI, respectively. The cumulative CO_2 emission on plant rows(OR) was larger than that between plant rows(BR) under FI, and the cumulative CO2 emission on the irrigation pipes(OP) was larger than that between irrigation pipes(BP) under DI. The cumulative CO_2 emissions of OP, BP and bare area(BA) under DI were larger than those of OR, BR and BA under FI, respectively. Additionally, DI promoted root respiration more effectively than FI did. The average proportion of root respiration contributing to the soil CO_2 emissions of OP under DI was larger than that of OR under FI. A general conclusion drawn from this study is that soil CO_2 emission was significantly influenced by the soil water content, soil temperature and air temperature under both DI and FI. Larger concentrations of dissolved organic carbon(DOC), microbial biomass carbon(MBC) and total organic carbon(TOC) were observed under FI than those under DI. The observed high concentrations(DOC, MBC, and TOC) under FI might be resulted from the irrigation-associated soil saturation that in turn inhibited microbial activity and lowered decomposition rate of soil organic matter. However, DI increased the soil organic matter quality(the ratio of MBC to TOC) at the depth of 10–20 cm compared with FI. Our results suggest that the transformation from conventional FI to integrated DI can increase the CO2 emissions and DI needs to be combined with other management practices to reduce the CO_2 emissions from summer maize fields in the North China Plain.     

旱区“环状毛细芯渗灌”对葡萄生长发育和果实品质的影响研究

"环状毛细芯渗灌"是利用毛细现象的原理,在已有的毛细直芯基础上增加一个毛细环,通过毛细芯浸润方式给植物根部供水的节水渗灌方法。试验在宁夏自治区永宁县玉泉营农场的红地球(Vitis vinifera L.cv.red globe)葡萄园内进行,灌溉方式为环状毛细芯渗灌与常规沟灌(CK);毛细芯渗灌的灌水次数分为一次和两次,每次灌满一桶水(100L),水由毛细芯慢慢渗出,常规沟灌的灌水次数为两次;环状毛细芯的埋藏深度分为两种:30cm深和土壤表面(0cm深)。试验结果表明,处理0*1(环状毛细芯表面渗灌、一次灌水)下副稍增长量最大,与常规沟灌存在显著差异(P0.05)。在相同灌水量下,处理0*1副稍增长量高于处理30*1(地下30cm深的环状毛细芯渗灌、一次灌水)。处理0*2(表面渗灌、两次灌水)叶中脉长势最好。处理0*2、0*1相比于其它处理果实粒径增长量最大,处理0*1横径增长速度比CK提高了55.6%,这说明环状毛细芯渗灌有效促进了葡萄果实的增长。在相同灌水量下,表面渗灌下葡萄粒径的长势明显好于30cm深的渗灌。处理30*2(地下30cm深的环状毛细芯渗灌、两次灌水)百粒重比相同灌水量下的CK提高了30%。常规沟灌下脯氨酸含量最高,处理30*2脯氨酸含量最低;在相同灌水量下,表面渗灌下脯氨酸含量高于30cm深的渗灌,这说明30cm深的毛细芯渗灌能较好地减轻植物的水分胁迫。处理30*2与30*1的可溶性固形物较高,处理30*1的糖酸比最高;在相同灌水量下,30cm深的渗灌下葡萄糖酸比高于表面渗灌。从最终产量和果实品质的角度看,处理30*2是旱区葡萄着色期~成熟期最好的组合。     

不同灌溉模式对中麦349生长发育的影响

在田间限量灌溉条件下,以小偃22为对照,研究了4种灌溉模式对中麦349干物质转移效率、籽粒灌浆速率、产量及其构成因素、土壤含水率等方面的影响.结果表明,不同灌溉后各营养器官干物质转移量及对籽粒的贡献率均降低,叶源的光合性能提高,花后光合产物向籽粒的分配量增加;籽粒灌浆期延长,中后期灌浆速率提高,粒重增大;穗数、穗粒教、千粒重以及产量均提高.相同灌溉模式下,中麦349较对照干物质转移量及对籽粒的贡献率均较大,但各灌溉模式干物质转移量及对籽粒贡献率均较对照下降幅度较大;对照模式下,中麦349较对照营养器官干物质向籽粒运输量大,对籽粒贡献率较大,产量较多次灌溉减产较少,耐旱程度较强.中麦349两水与三水处理无显著差异,以浇越冬水+拨节水+灌浆水产量最高,小偃22以浇越冬水+拔节水模式产量最高.在浇一水模式中,两品种均以浇拔节水产量较高.     

“超纤渗灌”对摩尔多瓦葡萄生长与果实品质的影响研究

“超细纤维”渗灌是一种通过纤维毛细作用，将水分从超细纤维毛细芯传递到植物根部土壤的节水灌溉方式。试验在宁夏永宁县玉泉营农场的摩尔多瓦（Vitis vinifera L.cv. Moldova）葡萄园中进行，灌溉方式分为环状超细纤维表面渗灌（A*0）、埋深10 cm的环状超细纤维渗灌（A*10）和常规沟灌（CK），每株单次灌水量为30 L，灌水周期为1个月。结果表明，在相同的灌水量下，A*10和A*0的土壤含水量变化较CK更稳定，叶水势总体上高于CK，说明“超细纤维”渗灌能够维持较为稳定的水分状态，延缓了葡萄所遭受的水分胁迫。A*10和A*0的副梢生长量比CK分别提高了92%和57%；A*10的粒重比CK提高了8.1%，且A*10的产量比CK提高46.8%，说明“超细纤维”渗灌对葡萄的生长起到了促进作用。A*0和A*10的果粒可滴定酸和可溶性固形物水平与CK差异不大。成熟期A*0和A*10的果粒脯氨酸含量低于CK，是由于“超细纤维”渗灌能够缓解葡萄所受到的水分胁迫；A*0和A*10的花色苷含量高于CK，分别比CK提高了5.2%和14.3%，表明A*10供水均匀连续，有利于花色苷的累积。收获时，A*0和A*10的可溶性蛋白含量高于CK，其中A*10比CK高29%。，说明“超细纤维”渗灌有助于葡萄可溶性蛋白的合成。因此，“超细纤维”渗灌不仅比沟灌水分利用效率高，且能在一定程度上提高葡萄品质。     

夏玉米不同生育期对水分胁迫的生理反应与适应

利用大型活动遮雨棚池栽对夏玉米进行了出苗后的全程水分控制试验研究,探讨了不同生育期夏玉米叶面积、根系活力、叶片膜脂过氧化以及保护酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性对不同水分胁迫的生理反应与适应。结果表明:轻度受旱在大喇叭口至抽雄初期对植株叶面积影响不大,但抽雄后直至灌浆中期,轻度受旱持续时间长了也会对叶面积造成较大的不良影响。而重旱胁迫在各生育时期对叶面积的影响更为不利。干旱胁迫下,夏玉米生育进程中保护酶SOD、POD和CAT活性基本呈现一致下降的态势,膜脂过氧化作用增强,从而引发细胞内膜系统直接受损,可能是干旱逆境下作物主要的生理反应。各生育阶段因受旱时间和强度的不同,三个保护酶活性下降及膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)积累均表现不同,随干旱胁迫的推进,短时期内对某些保护酶有一定的激发效应,即在大喇叭口期SOD和POD的活性有所增加,但此效应维持不长,其后骤降。受旱时间越长,受旱程度越重,则保护酶活性越低,MDA积累越多。根系对土壤干旱胁迫甚为敏感,玉米拔节期根系活力下降就见端倪,随受旱的延长及加剧将更加促使根系老化,根系活力快速衰减。     

测墒补灌对新麦26产量、品质及耗水特性的影响

于2015—2016年选用优质小麦品种新麦26进行大田试验,在拔节期和开花期分别设置目标相对含水量为田间持水量的70%、75%、80%进行补灌。通过3个测墒补灌处理W70、W75、W80和一个传统灌溉Wck,用全生育期补灌水(W0)为对照,研究不同生育时期和不同目标含水量的测墒补灌对冬小麦产量、耗水特性、品质等的影响。结果得出:冬小麦在拔节期和开花期补充灌水量为WckW80W75W70;四个灌水处理下冬小麦对土壤水的消耗量主要分布在0～80 cm土层且测墒补灌处理增加了对土壤水的消耗比例。三个测墒补灌处理下的冬小麦湿面筋含量显著高于Wck。水分利用效率为W75W70W80WckW0,W70、W75、W8处理之间差异不显著。W75处理下籽粒产量显著高于W70。综合考虑不同处理的灌水量、籽粒产量和水分利用效率等指标,可得在本试验条件下在冬小麦的需水关键期(拔节期、开花期)将土壤墒情保持在田间持水量的75%为较佳灌水处理,冬小麦高产节水成效显著。     

Low soil temperature reducing the yield of drip irrigated rice in arid area by influencing anther development and pollination

Drip irrigation can produce high rice yields with significant water savings; therefore, it is widely used in arid area water-scarce northern China. However, high-frequency irrigation of drip irrigation with low temperature well water leads to low root zone temperature and significantly reduce the rice yield compared to normal temperature water irrigated rice, for example, reservoir water. The main purpose of this paper is to investigate the effects of low soil temperature on the yield reduction of drip irrigated rice in the spike differentiation stage. The experiment set the soil temperatures at 18°C, 24°C and 30°C under two irrigation methods(flood and drip irrigation), respectively. The results showed that, at the 30°C soil temperature, drip irrigation increased total root length by 53% but reduced root water conductivity by 9% compared with flood irrigation. Drip irrigation also increased leaf abscisic acid and proline concentrations by 13% and 5%, respectively. These results indicated that drip irrigated rice was under mild water stress. In the 18°C soil temperature, drip irrigation reduced hydraulic conductivity by 58%, leaf water potential by 40% and leaf net photosynthesis by 25% compared with flood irrigation. The starch concentration in male gametes was also 30% less in the drip irrigation treatment than in the flood irrigation treatment at soil temperature 18°C. Therefore, the main reason for the yield reduction of drip irrigated rice was that the low temperature aggravates the physiological drought of rice and leads to the decrease of starch content in male gametes and low pollination fertilization rate. Low temperature aggravates physiological water deficit in drip irrigated rice and leads to lower starch content in male gametes and low pollination fertilization rate, which is the main reason for the reduced yield of drip irrigated rice. Overall, the results indicated that the low soil temperatures aggravated the water stress that rice was under in the drip irrigated environment, causing declines both in the starch content of male gametes and in pollination rate. Low temperature will ultimately affect the rice yield under drip irrigation.