灌溉量对紫花苜蓿水分利用效率和耗水系数的影响

采用大型非称重式蒸渗仪法,在河北省坝上地区研究灌溉量对紫花苜蓿(Medicago sativa L.)水分利用效率和耗水系数的影响。结果表明:随着灌溉量由0增至400 mm,紫花苜蓿耗水量由335.5增至712.8 mm,干物质产量由3304.7增至7423.3 kg/hm²,二者差异显著(P<0.05);第1茬生物产量和经济产量水分利用效率分别由10.5和12.2降至6.8和7.9 kg/(mm·hm²),第2茬则相反,分别由9.5和11.1增至19.0和22.1 kg/(mm·hm²),但第1~2茬差异不显著;第1茬耗水系数分别由956和822升至1480和1273,第2茬则相反,分别由1053和906降至527和453,但1~2茬差异不显著;不同茬次间水分利用效率及耗水系数差异显著(P<0.05)。     

西北绿洲灌区饲用燕麦耗水特性及产量变化对水氮耦合的响应

灌水和施肥是调控作物生长和产量形成的两大重要技术措施,研究水氮互作对燕麦耗水特性及产量的影响,对于优化燕麦高产高效栽培理论和技术具有重要意义。2014-2015年连续两个生长季,在甘肃河西绿洲灌区,田间试验设置3个定额灌溉和3个施氮(纯N)水平,研究水氮耦合对陇燕3号农田0~150 cm土层耗水量、棵间蒸发、产量及水分利用效率的影响。3个灌溉处理的灌水量分别为270.0 mm (I₁)、337.5 mm (I₂)和405.0 mm (I₃),3个施N水平分别为90 kg/hm² (N₁)、120 kg/hm² (N₂)和150 kg/hm² (N₃)。在全生育期内,棵间蒸发量(E)及E/ET(总蒸散量)的比例表现先降后升趋势,且相同施氮量下,拔节至灌浆期随灌水量的增大而增大,而灌浆至成熟期则随灌水量的增大而减小。相同施氮量下,燕麦耗水量与籽粒产量随着灌水量的增加而显著增加,水分利用效率却随着灌水量的增加而降低。所有处理中,N₃I₃产量最高(5466.0~5727.5 kg/hm²),N₃I₂次之(5428.5~5678.5 kg/hm²),N₁I₁最小(4504.5~4804.3 kg/hm²),而N₃I₂的水分利用效率最大[12.11~12.82 kg/(mm·hm²)],N₃I₁次之[12.04~12.63 kg/(mm·hm²)],N₁I₃最小[9.79~10.58 kg/(mm·hm²)]。由此表明,水氮耦合对燕麦水分利用及产量具有显著互作效应,施氮量150 kg/hm²、灌溉定额337.5 mm是西北绿洲灌区燕麦种植较佳的节水、高产水氮管理模式。     

陇东旱塬冬小麦复种饲草轮作系统产量和水分利用特征

在陇东黄土高原大田条件下,连续2年研究了冬小麦-饲草复种轮作系统的干物质产量和水分利用,研究采用的处理有:休闲-冬小麦-箭筈豌豆-冬小麦(F-W-V-W),休闲-冬小麦-饲用油菜-冬小麦(F-W-R-W),饲用油菜-冬小麦-箭筈豌豆-冬小麦(R-W-V-W)和饲用油菜-冬小麦-饲用油菜-冬小麦(R-W-R-W)。结果表明:麦茬复种饲草可比麦茬休闲提高系统生产力27%,蛋白质产量增加1100 kg/hm², 同时对后茬冬小麦产量无影响。R-W-R-W模式下干物质产量、粗蛋白产量、干物质水分利用效率和蛋白质水分利用效率均最优,分别为30.68 t/hm²、3.25 t/hm²、7.80 kg/(mm·hm²)和0.92 kg/(mm·hm²)(P<0.05)。复种饲用油菜较箭筈豌豆产量高,有效利用了麦茬后降雨量,但箭筈豌豆粗蛋白含量较饲用油菜高22.4%,因此确定麦茬复种模式则需权衡干物质产量与蛋白质产量的需求。     

灌溉与施氮对留茬免耕春小麦耗水规律、产量和水分利用效率的影响

在甘肃省石羊河流域绿洲灌区,研究了不同灌溉量(常规灌溉327 mm,节水20%灌溉261 mm和节水40%灌溉196 mm)和施氮量 (0,140,221和300 kg N/hm²) 对留茬免耕绿洲农田0～120 cm 土壤水分动态、小麦耗水规律、籽粒产量和水分利用效率的影响。结果表明,灌溉影响灌水前24 h深层(80～120 cm)土壤含水量和灌水后24 h浅层(0～80 cm)土壤含水量,施氮处理对深层(0～120 cm)土壤含水量影响不显著。就全生育期而言,土壤贮水量和植株耗水强度随灌水量增加而增加,不施氮处理的土壤贮水量高于施氮处理,施氮对植株耗水强度影响不显著。当施氮量达到221 kg N/hm²时,春小麦水分利用效率(14.51 kg/hm²·mm)和春小麦籽粒产量(6 365 kg/hm²)达到最大值。春小麦籽粒产量随灌溉量增加而增加,常规灌溉的平均籽粒产量比节水20%灌溉和节水40%灌溉分别增加8.2%和32.2%。不同灌溉之间的水分利用效率相差不显著。     

灌水对新麦草种子产量及产量构成的影响

研究不同灌水次数和灌水量对新麦草(Psathy rostachys juncea)种子产量、产量构成和生长特性的影响。结果表明:不同灌水次数的小穗小花数、小穗种子数和千粒重间差异显著(P<0.05),生殖枝数和生殖枝小穗数差异不显著;从返青到收获,灌水4次(返青期、拔节期、抽穗期和灌浆期)生殖枝数和小穗种子数最高,其实际种子产量也最高,达593.3 kg/hm²;不同灌水次数对生殖枝高度和穗长影响显著(P<0.05);不同灌水量对种子产量和产量构成的影响不显著。     

水分对白三叶种子产量及产量构成要素的影响

研究水分对白三叶(Trifolium repens L)种子产量及产量构成要素的影响。结果表明:处理间花序小花数和花序荚果数差异不显著;对照与其他处理间单位面积花序数差异显著(P<0.05);对照和轻度水分胁迫区单位面积结荚花序数较多;对照小花胚珠数、荚果种子数和千粒重最小,与其他处理间差异显著(P<0.05);对照潜在种子产量和表现种子产量最高,轻度水分胁迫区实际种子产量最高,达44.97g/m²,收获系数8.7%;产量构成要素中花序数及花序小花数与种子产量间相关显著(P<0.05);无水分胁迫区主要影响因子是花序小花数及千粒重;轻度水分和重度水分胁迫区及对照区主要影响因子是花序数及花序小花数,中度水分胁迫区则是荚果种子数;种子成熟过程中胁迫越大含水量越低;水分对白三叶种子发芽率无影响,各处理硬实率偏高,均达80%以上,但差异不显著。     

氮复合肥种类及施氮量对坝上地区青贮玉米产量和品质的影响

通过完全随机区组设计,研究施肥种类(速效氮、缓释氮)、施氮量(180,150,120,90,60和30 kg/hm²)对河北坝上不同生育期青贮玉米产量和品质的影响,为坝上青贮玉米产量和品质的氮肥管理模式提供科学依据。结果表明,不同施肥处理均显著增加青贮玉米的鲜、干产量(P<0.05)。缓释ⅡC的鲜、干产均最高,干草产量达到2.45×10⁴ kg/hm²。各施氮处理均增加了青贮玉米茎叶比。施氮肥处理均显著提高青贮玉米的SPAD值和全株粗蛋白含量(P<0.05)。拔节期,缓释Ⅲ处理粗蛋白含量显著高于其他处理(P<0.05)。成熟期,缓释ⅡB的粗蛋白含量显著高于其他处理(P<0.05)。速效氮分次施入青贮玉米的茎叶比、粗蛋白、鲜草产量和干草产量均高于一次施入,SPAD值小于一次施入。综合施氮后青贮玉米的产量和品质,坝上地区旱作条件下,青贮玉米生产缓释氮施用的最佳方案是缓释ⅡC。     

品种、密度与覆膜方式对旱地春玉米产量和水分利用效率的影响

探求品种、密度和覆膜方式对旱地地膜玉米群体特征、耗水量、产量及水分利用效率的影响,以期高效利用和开发有限的自然降水资源。试验采用裂区设计,主区为全膜双垄沟覆盖(FFDRF)和窄膜覆盖(NF)2个处理,裂区为紧凑型中晚熟先玉335和紧凑型中熟吉祥1号及平展型早熟酒单4号3个杂交种,裂裂区为低密度(4.5万株/hm²)、中密度(6.75万株/hm²)和高密度(9.0万株/hm²)3个处理。测定不同处理玉米的株高、叶面积指数、干物质积累量、0~2 m土层土壤贮水量,结合作物产量分析农田水分利用效率。结果表明,全膜双垄沟覆盖可以有效地保蓄小量降水(小于10.7 mm),改善玉米生长条件,能快速提高苗期玉米株高和叶面积指数,干物质积累量、产量和水分利用效率较窄膜覆盖增加15.6%、14.3%和8.8%。随着密度的增加,百粒重、穗粒数表现为下降趋势,但增加种植密度的群体优势大于单株植株性状的综合劣势,玉米群体干物质积累量、产量和水分利用效率随着种植密度的增加而增加,9.0万株/hm²条件下,玉米干物质积累量、产量和水分利用效率较6.75和4.5万株/hm²依次增加8.3%、5.2%、3.4%和27.7%、32.9%、28.1%。不同品种适应密度改变的能力也不同,紧凑型的先玉335和吉祥1号适应密度改变能力强,耐密植,平展型酒单4号较弱,其中,先玉335产量和水分利用效率最高,较吉祥1号和酒单4号分别增加3.7%、1.7%和43.8%、37.1%。随着种植密度的增加,玉米耗水量呈增加趋势。不同品种间耗水量呈现出显著的差异,表现为先玉335>吉祥1号>酒单4号。可见,品种、密度、覆膜方式对旱地玉米群体结构、耗水量、籽粒产量和水分利用效率均有一定的调控作用,表现为品种>密度>覆膜方式。在实际生产中,应根据玉米种植区域降水特征,选择适宜的品种及其播种密度和覆盖方式,充分释放玉米增产潜力。降水量为530 mm左右的旱作区,“先玉335+9.0万株/hm²+全膜双垄沟覆盖”组合可以显著提高玉米产量和水分利用效率。     

肥料和除草剂混施对老芒麦生产性能的影响

以尿素和磷酸二氢钾不同浓度,组合“盖阔”或“速效”除草剂,对拔节末期老芒麦混施,结果表明,混施降低了杂草种类、单位面积杂草生物量,杂草占生物量比例;混施对老芒麦株高、鲜草产量、干草产量变异系数分别为12.42%(P=0.0006),29.98%(P<0.0001),25.93%(P<0.0001),“尿素7500g/hm²+磷酸二氢钾300g/hm²+盖阔27g/hm²”、“尿素7500g/hm²+盖阔27g/hm²”和“尿素15000g/hm²+磷酸二氢钾300g/hm²+速效75g/hm²”3个组合增产效果明显;混施对种子产量影响极显著(P=0.0009),“尿素7500g/hm²+磷酸二氢钾300g/hm²+盖阔27g/hm²”、“尿素7500g/hm²+速效75g/hm²”和“尿素15000g/hm²+磷酸二氢钾300g/hm²+速效75g/hm²”3个组合种子增产显著;处理组分与生产性能指标的相关系数较低,肥料与除草剂共同作用导致了生产性能的差异性;混施可减少田间作业次数、降低管理成本、达到增肥和除草的双重效果,值得在生产中推广与应用。     

水分胁迫对两种荒漠灌木幼苗生长与水分利用效率的影响

通过盆栽试验测定了不同水分胁迫下霸王和柠条幼苗的生长生理特性,长期水分利用效率(WUE_L)和叶片碳同位素组成(δ¹³C 值),并对各生长指标、δ¹³C 值与WUE_L进行了相关性分析。结果表明,1)重度水分胁迫显著降低霸王和柠条的总生物量、地上生物量、总叶面积、叶数;2)随水分胁迫程度增加,霸王和柠条的WUE_L与叶片δ¹³C值逐渐提高,且WUE_L与δ¹³C 值呈显著正相关(P<0.05);3)霸王和柠条的WUE_L与总叶面积、总叶数呈极显著负相关(P<0.01),与总生物量呈显著负相关(P<0.05);4)柠条的生物量和总叶面积显著小于霸王,但其根冠比较高,且在水分胁迫时,生物量、叶面积、叶数大幅度降低,对水分胁迫反应更敏感;5)同一水分梯度,柠条的WUE_L较低,但δ¹³C值相对较高。     

水氮供应对地下滴灌紫花苜蓿生产性能及水氮利用效率的影响

为探讨不同水氮供应对紫花苜蓿生长、产量和水氮利用效率的影响,确定地下滴灌紫花苜蓿栽培草地的合理施氮量和灌溉量,以紫花苜蓿‘巨能7号’为供试品种,采用田间试验,全生长季共设置4个总滴灌量水平:480 mm(W₁)、550 mm(W₂)、620 mm(W₃)和690 mm(W₄);施氮量共设置4个水平:无氮(N₀,0)、低氮(N₁,60 kg·hm^-2)、中氮(N₂,120 kg·hm^-2)和高氮(N₃,180 kg·hm^-2)结合灌溉进行,试验采用田间裂区设计,研究了不同水氮供应对地下滴灌紫花苜蓿全生长季内生长状况、产量和水氮利用效率的影响。试验结果表明:1)水氮供应对紫花苜蓿不同茬次的株高和茎粗均有不同的影响,表现为第1、2茬紫花苜蓿的株高均随施氮量和滴灌量的增加而增高,第1茬紫花苜蓿的茎粗随滴灌量的增加而增粗。2)第1、2茬紫花苜蓿干草产量均随滴灌量的增加而增加,施氮量对第1、4茬和全年的紫花苜蓿干草产量有显著的提高,其中滴灌量、施氮量和水氮互作对紫花苜蓿增产效应极显著(P<0.01)。3)增加滴灌量,降低施氮量,紫花苜蓿的水分利用效率(WUE)和灌溉水利用效率(IWUE)均逐渐下降,WUE和IWUE最小值均出现在W₄N₀处理下,且该处理下的WUE和IWUE均明显小于其他处理。4)紫花苜蓿氮肥农学效率(ANUE)随施氮量增加在不同滴灌量下表现出不同的变化趋势,在W₁、W₂和W₃水平下,ANUE随施氮量的增加表现为先增大后降低趋势,ANUE最大值均出现在N₂水平,在W₄水平下,ANUE随施氮量的增加而降低;氮肥偏生产力(PFPN)则随施氮量的增加而显著降低。ANUE随滴灌量的增加先降低后升高,而PFPN先增加后降低,说明适当增加滴灌量可以提高紫花苜蓿的ANUE和PFPN。综合考虑紫花苜蓿产量效应和资源利用、环境等综合效应,W₃N₂处理下(滴灌量为620 mm,施氮量为120 kg·hm^-2)宁夏引黄灌区地下滴灌紫花苜蓿种植较为适宜。研究结果可为宁夏引黄灌区紫花苜蓿大面积推广节水、高产优质种植提供理论依据。     

干旱胁迫对‘青燕1号’燕麦器官生长及水分利用效率的影响

为探究干旱胁迫后燕麦（Avena sativa）生长及水分利用的响应变化，本研究选择‘青燕1号’（Avena sativa ‘Qingyan No.1’）进行干旱胁迫处理，研究水分亏缺对燕麦生长发育的影响。结果显示：燕麦株高、茎粗和叶面积随着胁迫程度和次数增加下降明显；干旱胁迫抑制了根、茎、叶和穗鲜重的增加，各处理以苗期-拔节期、孕穗-抽穗期、开花-乳熟期持续性中度和重度干旱降幅最大；干旱胁迫后光合性能变化明显，蒸腾速率下降幅度达4.11~10.35 mmol·m^-2·s^-1，净光合速率降幅达3.10~16.59 μmol·m^-2·s^-1，气孔导度降幅达0.03~0.34 mol·m^-2·s^-1；干旱胁迫后燕麦水分利用效率（water use efficiency，WUE）以苗期-拔节期、开花-乳熟期轻度干旱处理最高（4.95），各器官稳定碳同位素分辨率（△¹³C）有增有减，其中△¹³C_sp与WUE呈极显著负相关，△¹³C_le和△¹³C_st与WUE呈显著负相关。整体水平来看，干旱胁迫程度和次数对燕麦形态特征、器官鲜重及光合性能的影响大小表现为：中度和重度胁迫、胁迫3次影响最大。     

水氮限量供给下高产小麦品种籽粒灌浆特性及氮磷钾积累动态

选用华北地区两个主栽小麦品种济麦22和石麦15,在大田条件下,设置2个灌溉水平:春灌一水(W₁)和春灌二水(W₂);在每个灌溉水平下设置2个施氮处理:192 kg/hm²(N₁)和270 kg/hm²(N₂)。研究并探讨了在水氮限量供给下高产高效群体强、弱势粒灌浆特性及其籽粒氮磷钾积累的变化。结果表明,在籽粒灌浆期,两小麦品种强、弱势粒重均呈“S”型的变化趋势,而灌浆速率呈“抛物线”的变化趋势;且强势粒的粒重和灌浆速率显著高于弱势粒。在相同灌溉水平下,N₁处理强、弱势粒灌浆持续天数均高于N₂处理,而灌浆速率则低于N₁处理;在相同施氮水平下,W₂处理强、弱势粒灌浆持续天数高于W₁处理。在不同水氮模式下,济麦22强、弱势粒重、灌浆速率和灌浆持续天数均高于石麦15。在籽粒灌浆期,两小麦品种籽粒氮磷钾积累量均呈“S”型变化趋势。在相同灌溉水平下,两小麦品种N₂处理籽粒氮磷钾素积累量总体高于N₁处理。在相同施氮水平下,W₂处理籽粒氮磷钾素积累量均高于W₁处理。在不同水氮模式下,济麦22籽粒氮磷钾素积累量高于石麦15。综合研究认为,适当水氮投入,提高了两小麦品种灌浆后期强、弱势粒灌浆速率,延长了灌浆持续期,促进了强、弱势粒均衡灌浆和籽粒中营养元素均衡分配,最终实现高产高效,对提高粒重和品质具有重要作用。     

水氮耦合对郑麦9023结实期叶片衰老及产量的影响

以郑麦9023为材料,设置3个氮肥水平和两个水分处理来探讨水氮耦合下小麦叶片衰老差异及产量的影响。结果表明,花后7 d,在同一水分条件下,随着施氮量的增加,旗叶中叶绿素含量、光合速率有所提高,而丙二醛(MDA)含量及相对电导率则降低,茎鞘中非结构性碳水化合物则随着施氮量的增加呈先增加后降低的趋势,与200 kg N/hm²(N₂)相比,300 kg N/hm² (N₃)处理茎鞘中可溶性糖及淀粉含量降低了10.6%与10.1%;在同一氮肥水平下,与对照 (W₁) 相比较,水分胁迫(W₂)处理降低旗叶叶绿素含量、光合速率、可溶性糖及淀粉含量,增加了旗叶MDA含量及相对电导率,N₃处理尤为明显。花后21 d不同处理间趋势与花后7 d一致;产量方面:在同一水分条件下,随施氮量的增加,小麦产量呈先增加后降低的趋势,与N₁(0 kg N/hm²)处理相比,N₂处理小麦产量平均提高72.1%,N₃提高了61.4%,而N₃处理比N₂处理平均下降了6.6%;在同一氮肥处理下,水分胁迫后小麦产量有所增加,但与对照(W₁)无明显差异。表明适宜的水分胁迫与氮肥使用能够产生耦合效应,促进同化物向籽粒运转,提高籽粒结实率及粒重,有利于小麦产量的提高。     

不同密度下越冬型黑麦产量形成的光合特性差异

为了探究寒地冬黑麦饲草群体产量形成的光合特性差异,以东农冬黑麦001为材料,采取完全随机设计,设置基本苗为225×10⁴株·hm^-2(D₁)、275×10⁴株·hm^-2(D₂)、325×10⁴株·hm^-2(D₃)、375×10⁴株·hm^-2(D₄)和425×10⁴株·hm^-2(D₅)5个密度处理,对比分析各处理主要生育阶段叶绿素含量、光合参数、叶绿素荧光参数的动态变化过程以及产量的差异。结果表明,黑麦整体叶片叶绿素相对含量在抽穗期达到最大,显著高于其他生育时期,随着密度的增高,叶绿素相对含量减少,花后叶绿素含量SPAD值下降幅度随着密度的增大而增加;各密度黑麦叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间二氧化碳浓度均在开花期达到最大,显著高于其他生育时期。随着密度的增大,光合参数逐渐减小、最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Φ_PSⅡ)和光化学淬灭系数(q_P)逐渐减小,而非光化学淬灭系数(q_N)呈增大的趋势。研究得出,越冬型黑麦鲜草产量与干草产量在基本苗为275×10⁴株·hm^-2时最大,随着密度的增加,黑麦生物产量逐渐降低。表明构建合理群体大小,获得较高花前光合生产能力,是获得寒地冬黑麦高产的基础。     

调亏灌溉对高寒荒漠区人工混播草地土壤环境与牧草生长的影响

针对中国高寒荒漠草原区牧草种植模式单一、产量水平低下的草业畜牧业生产现状，探究更为有效的灌水模式以提高牧草产量，以实现区域水土资源高效利用。以燕麦和箭筈豌豆混播草地为研究对象，采用大田试验对比分析了7种调亏灌溉模式（拔节期轻度亏水BW₁：65%~75%，拔节期中度亏水BW₂：55%~65%，拔节期重度亏水BW₃：45%~55%，开花期轻度亏水KW₁：65%~75%，开花期中度亏水KW₂：55%~65%，开花期重度亏水KW₃：45%~55%，以全生育期充分灌水QW₀：75%~85%为对照）对混播草地土壤水分、土壤温度和土壤养分及牧草株高、茎叶比、产量和水氮利用效率的影响。结果表明：1）平均土壤贮水量随灌水亏缺程度的提高呈降低趋势，同一亏缺度条件下，拔节期亏水与开花期亏水间无显著差异。2）水分亏缺处理的平均土壤温度显著高于充分灌水处理，且水分亏缺度一定时，拔节期亏水处理的平均土壤温度显著高于开花期亏水处理。3）收获后各处理的土壤养分含量较播种前呈降低趋势。与充分灌水相比，开花期轻度亏水可显著提高土壤速效氮含量，而中度或重度水分亏缺不利于牧草对土壤速效磷和钾的吸收。4）同一灌水模式下，燕麦株高、茎叶比和产量均显著高于箭筈豌豆。7种灌水模式的草地耗水量为386.1~502.6 mm，与处理QW₀相比，处理KW₂的灌水量减少20.6%，牧草总产量无显著差异，可获得较高的水分利用效率（31.5 kg·hm^-2·mm^-1）、灌水利用效率（81.0 kg·hm^-2·mm^-1）、氮素吸收效率（0.99 kg·kg^-1）和氮肥偏生产力（191.1 kg·kg^-1），是高寒荒漠区燕麦与箭筈豌豆混播人工草地节水、增产和高效的水分管理模式。     

间作比例和调亏灌溉对春小麦/紫花苜蓿间作中春小麦灌浆期旗叶性状的影响

探讨不同间作比例下调亏灌溉对春小麦灌浆期旗叶性状的影响，进一步阐明豆科/禾本科间作优势，可为构建河西走廊地区适宜的粮草种植模式提供参考。设置春小麦单播（SW）、春小麦∶紫花苜蓿12∶4（12W4A）和8∶4（8W4A）的带状间作以及灌溉量为450（I₄₅₀）、360（I₃₆₀）、270（I₂₇₀）和180 mm（I₁₈₀）的水分梯度，通过测定灌浆期旗叶性状指标来分析间作下调亏灌溉对春小麦旗叶性状的影响。结果表明：1） 随灌溉量降低，春小麦旗叶的叶面积呈先增大后减小的趋势，在I₃₆₀下达到最大值；而比叶重、叶氮浓度和叶绿素含量呈上升趋势，叶长宽比和叶干物质含量无明显变化。2） 总体上，春小麦旗叶面积表现为8W4A>12W4A，比叶重、叶氮浓度和叶绿素含量为12W4A>8W4A。12W4A的冠层结构下春小麦群体生长空间比例适宜，有利于旗叶光合同化作用的发挥。