旱地麦田休闲期覆盖对土壤水分积耗的影响及与产量的关系

【目的】明确旱地麦田休闲期覆盖的增产效果,探索旱地小麦休闲期覆盖保水技术途径,为促进旱地小麦产量和水分利用效率的提高提供理论依据。【方法】于2010-2013年在山西省闻喜县邱家岭村以冬小麦品种运旱20410为试验材料,设休闲期深翻后覆盖与不覆盖2个处理,测定休闲期和小麦各生育时期土壤水分及产量和产量构成因素,研究休闲期覆盖对麦田土壤水分积耗规律和小麦产量、水分利用效率的影响。【结果】休闲期覆盖后播种期3 m内土壤蓄水量提高,丰水年提高47 mm,平水年提高55 mm,欠水年提高63 mm,且欠水年更有利于土壤水分蓄保于深层。休闲期覆盖后土壤蓄水效率显著提高,丰水年提高35%,平水年提高48%,欠水年提高101%,且蓄水效果至开花期仍显著。休闲期覆盖后生育期耗水量虽显著增加,但休闲期耗水量显著降低,因而周年总耗水量无明显变化。休闲期覆盖后拔节前耗水比例显著降低,拔节后耗水量及日平均耗水量显著增加,拔节后耗水比例增加,尤其在欠水年休闲期覆盖对生育后期耗水有较大调控作用。休闲期覆盖后产量和产量构成因素均显著提高,其中对穗数影响最大,尤其在欠水年提高了19%,且欠水年对穗粒数和千粒重的影响也较大,最终丰水年产量提高30%,平水年提高35%,欠水年提高50%。此外,在休闲期覆盖条件下,各生育阶段的耗水量与产量均密切相关,尤其是拔节后的耗水量。结果还表明,休闲期覆盖处理,每多蓄1 mm播种期土壤水分可增产17-26 kg·hm^-2,每多消耗1 mm生育期土壤水分可增产22-26 kg·hm^-2,且降水生产效率和水分利用效率均显著提高,尤其欠水年更能高效用水。【结论】休闲期覆盖有利于蓄积休闲期降水直至开花期;有利于实现降水周年调控,减少生育前期耗水,增加生育中后期耗水;有利于优化产量构成因素,尤其穗数,提高产量,最终实现降水的高效利用。在欠水年,休闲期覆盖的蓄水增产效果最佳。     

花期喷施亚硒酸钠对小麦生长特性及硒积累的影响

[目的]明确外源硒对小麦生长的影响、籽粒中硒的存在形态及积累特性,探索小麦硒肥施用技术。[方法]于2017—2018年在山西农业大学小麦研究基地开展盆栽试验,在中麦175开花期喷施低(8mg·L~(-1))、中(16mg·L~(-1))、高(24mg·L~(-1))浓度的亚硒酸钠(以不喷硒为对照),测定对小麦生长特性、产量形成及硒元素积累的影响。[结果]花期喷施亚硒酸钠处理的小麦根长、根表面积、根体积、根重较CK增加,缓解了根系衰老,提高了根冠比、各器官硒含量及籽粒各形态硒的积累。喷施低、中浓度亚硒酸钠较对照显著提高了各器官干物质积累量及千粒重,产量增加显著,增幅达8.0%～17.0%,以低浓度效果最佳,而喷施高浓度则反之。各器官硒含量、茎和叶硒积累量所占比例、籽粒中硒酸盐含量及其积累量所占比例、硒代蛋氨酸含量均以低浓度最低,以高浓度最高,而籽粒硒积累量占植株总硒比例、籽粒中有机态硒积累量及其所占比例以低浓度最高,而高浓度最低。[结论]开花期喷施低浓度(8mg·L~(-1))亚硒酸钠可有效增加植株干物质积累,提高千粒重和产量,且更利于硒向籽粒中运转,增加有机态硒含量及其占比,降低无机态硒含量及其比例。     

深松蓄水和施磷对旱地小麦产量和水分利用效率的影响

【目的】针对黄土高原旱地小麦干旱缺水、肥料不合理施用的问题,探索旱地小麦休闲期深松蓄水和播前配施磷肥的最佳技术途径。【方法】于2012—2016年连续4年在山西农业大学闻喜旱地小麦试验基地开展试验,主区为休闲期深松与对照2个耕作方式,副区为施磷(P_2O_5)0、75、150、225、300、375 kg·hm~(-2) 6个施磷量处理,以明确年际间休闲期深松和播前配施磷肥对旱地小麦产量和水分利用效率的影响。【结果】夏季休闲利于旱地麦田土壤水分恢复,可提高土壤蓄水效率20%—86%;休闲期深松较对照显著提高播种期3 m内土壤蓄水量24—90 mm;提高穗数1%—18%,提高产量3%—25%,提高2012—2013年水分利用效率4%—20%。施磷肥对土壤水分有一定影响,施磷量在0—225 kg·hm~(-2)范围内,旱地小麦生育期内0—300 cm土壤蓄水量以施磷量150 kg·hm~(-2)最低;施磷(4年定位试验)降低了生育期内0—300 cm土壤蓄水量,各处理间差异以第4年最显著。本试验中施磷肥的第3年和第4年的土壤水分未达平衡,施磷量150 kg·hm~(-2)与未施磷肥间的周年耗水量差异显著,说明长期施磷肥增加了作物对水分的消耗和利用,0—300 cm土壤蓄水量会降低。随施磷量(0—225 kg·hm~(-2))增加,旱地小麦4年平均产量和水分利用效率表现为先增加后降低的变化趋势,并且均以施磷量150 kg·hm~(-2)最高,产量各处理间差异显著,水分利用效率施磷量150 kg·hm~(-2)与未施磷肥处理间差异显著。此外,F测验显示年份对产量和水分利用效率影响最大,增产效果显示休闲期深松的增产效果高于磷肥的增产效果,最终4年定位试验形成的播前0—300 cm底墒414—546 mm配施磷量150 kg·hm~(-2)、底墒556—607 mm配施磷量75 kg·hm~(-2),穗数、产量、水分利用效率均较高。【结论】旱地麦田休闲期深松有利于蓄积休闲期降水,改善底墒;施磷增加了旱地小麦对土壤水分的消耗和利用,降低了生育期土壤水分,增加了周年耗水;休闲期深松每多蓄1 mm水分可增产2—31 kg·hm~(-2),在施磷量0—150 kg·hm~(-2)范围内每多施1 kg·hm~(-2)磷肥可增产2—13 kg·hm~(-2);播前0—300 cm底墒550 mm以下配施磷量150 kg·hm~(-2)、底墒550 mm以上配施磷量75 kg·hm~(-2)均可实现较高的产量和水分利用效率。     

休闲期耕作配施肥料对旱地麦田土壤水分和产量形成的影响

为探索实现高产的最适耕作方式,研究施肥条件下,休闲期深松、深翻、免耕对旱地小麦土壤水分和产量形成的影响。结果表明,与休闲期免耕处理相比,深松、深翻处理可以提高施肥后开花前土壤蓄水量,显著提高开花后积累的干物质量及对籽粒的贡献率;2014—2015,2015—2016年穗数分别提高4%～9%,6%～9%;产量分别提高9%～18%,19%～23%;水分利用效率分别提高6%～14%,14%～19%。休闲期深松、深翻后休闲期土壤蓄水效率、开花前土壤蓄水量显著提高;各生育时期植株干物质量、开花后积累的干物质量及对籽粒的转运率、穗数、千粒质量、产量、水分利用效率也显著提高,以深松效果较好。此外,施肥条件下休闲期深松、深翻处理,产量及其构成因素与开花前土壤水分呈正相关,而与开花后呈负相关。施肥条件下,休闲期深松、深翻有利于开花前土壤水分的蓄保,促进干物质的积累及向籽粒的运转,实现增产,且以深松效果较好。     

免耕覆盖条件下氮磷配施对旱地小麦氮素积累、分配及产量的影响

为给免耕覆盖条件下旱地小麦高产和氮肥管理提供理论依据,通过大田试验研究了150kg·hm-2和180kg·hm-2两种施氮水平下不同氮磷配比(1∶0.5、1∶0.75、1∶1)对旱地小麦植株氮素积累和转运、氮利用效率及产量的影响。结果表明,在1∶0.5和1∶0.75氮磷配比下,增加施氮量可提高小麦开花和成熟期植株氮素积累量、营养器官花前贮存氮素转运量及其对籽粒氮素的贡献率,并最终提高产量、籽粒蛋白质含量及氮素收获指数;在氮磷比为1∶1时,增加施氮量则表现出相反的结果。在低氮(150kg·hm-2)条件下,增施磷肥可提高开花期和成熟期地上部氮素积累量、营养器官花前贮存氮素转运量及转运效率,并提高产量、籽粒蛋白质含量、氮肥利用率、氮肥偏生产力和氮素收获指数;高氮(180kg·hm-2)条件下,上述指标则随着施磷量的增加呈先升后降的趋势。总体来看,1∶0.75的氮磷比最有利于小麦植株氮素吸收及营养器官花前贮存氮素向籽粒的转运,并最终获得了最高的籽粒产量、氮肥利用率及氮素收获指数。     

棉花黄萎病抗性与过氧化物酶同工酶分析

采用等电聚焦电泳方法 ,对棉花二对抗黄萎病近等基因系以及三对色素腺体近等基因系的子叶进行过氧化物同工酶 (POD)分析。结果表明 ,色素腺体和棉酚含量与棉花抗性没有必然的联系 ;环境条件对棉花抗性表现有一定的影响 ,但对子叶中 POD同工酶谱带无显著的影响 ;4条 POD同工酶酶带 (P4、P6、P7、P10 )的表现与棉花抗黄萎病性有关 ,这些酶带的特殊表现可用于棉花抗病性辅助鉴定和辅助育种     

基于旱地小麦“三提前”蓄水保墒技术播种方式的研究

采用大田试验于2011～2012年在山西农业大学闻喜试验基地进行旱地小麦休闲期"三提前"蓄水保墒技术的深翻模式和深松模式研究,并在此基础上研究全膜覆土穴播、膜际条播、沟播、宽幅精播、条播5种播种方式对土壤水分、产量及水分利用效率的影响。结果表明:"三提前"蓄水保墒技术可提高底墒,显著提高从越冬期到抽穗期0～300cm土壤的蓄水量,显著增加群体分蘖,显著增加穗长、可育小穗数,减少不育小穗数,增加穗数、穗粒数,使产量和水分利用率提高,且以深松模式效果较好。休闲期采用"三提前"蓄水保墒技术,全膜覆土穴播和膜际条播较其它播种方式具有较好的蓄水保墒效果,群体分蘖增加,育出冬前壮苗,穗数及穗粒数增加,产量提高。结果还表明,休闲期采用深翻模式,全膜覆土穴播或膜际条播方式较其它播种方式均可显著提高水分利用效率,但两种播种方式间差异不显著;休闲期采用深松模式,水分利用效率以全膜覆土穴播最高。搞清旱地小麦休闲期"三提前"蓄水保墒技术最适配套播种方式,可为旱地小麦蓄水、保墒、高产、稳产提供理论依据。     

休闲期耕作配施磷肥对旱地小麦越冬期幼苗生长的影响

采用大田试验,研究了休闲期不同耕作配施磷肥对旱地小麦越冬期幼苗生长特性的影响。结果表明,旱地小麦休闲期深松较深翻可显著提高越冬期0～60 cm土壤蓄水量以及小麦幼苗的分蘖数、单株叶面积、单株干物质量、根系活力、可溶性糖含量、氮素积累量,可提高低磷(LP)、中磷(MP)条件下植株含氮率;且增加施磷量均可显著提高越冬期0～60 cm土壤蓄水量,可增加分蘖数、主茎叶龄、单株叶面积、根系活力、植株含氮率及其氮素积累量;单株干物质量在深松条件下以高磷(HP)最高,在深翻条件下以MP最高,且休闲期深松较深翻有利于磷的吸收。     

休闲期深松蓄水适期播种对旱地小麦产量的影响

【目的】解决黄土高原旱地麦区多数年份只能等雨晚播种导致产量降低等生产实际问题,研究休闲期深松蓄水和适期播种对旱地小麦产量及其构成因素的影响,以提高自然降水利用效率,构建合理群体结构,实现高产、高效。【方法】于2012—2014年度在山西省闻喜县邱家岭开展大田试验研究,以休闲期深松和当地传统耕作(对照)为主区,以9月20日(早播,T_1)、10月1日(适期播种,T_2)、10月10日(晚播,T_3)3个播期为副区,研究休闲期深松蓄水对旱地小麦产量形成的影响及播期的调节效应。【结果】休闲期深松较对照,两试验年度播种期3 m内土壤水分分别提高59—71 mm、34—52 mm;冬前分蘖数、各生育时期植株干物质量显著提高,两试验年度分别提高穗数8%—18%、8%—15%,产量19%—36%、17%—22%,水分利用效率6%—21%、10%—12%。休闲期深松条件下,越冬至孕穗期土壤蓄水量以适期播种处理最高;冬前群体分蘖数、开花前植株干物质量以适期播种处理最高,但与早播处理差异不显著;开花后植株干物质量以晚播处理最高,但与适期播种处理差异不显著;穗数、穗粒数、产量和水分利用效率均以适期播种处理最高,且与其他处理差异显著,而千粒重随播期推迟而增加。传统耕作条件下,降水少的年份(2012—2013年度)越冬至孕穗期土壤蓄水量以早播处理最高,穗数、穗粒数、产量也均以早播处理最高。此外,3个播期休闲期深松处理,穗数、穗粒数、成熟期植株干物质量、产量与开花前各土层土壤蓄水量相关性较开花后显著,且与开花前深层土壤水分相关性极显著。休闲期深松配套适期播种,播种期土壤水分每增加1 mm,两试验年度增产分别达17 kg·hm~(-2)、23 kg·hm~(-2)。【结论】休闲期深松有利于蓄积休闲期降雨,提高底墒;且休闲期深松蓄水条件下,采用早播和适期播种处理均有利于形成冬前壮苗,但最终以适期播种处理穗数、产量和水分利用效率最高。总之,旱地小麦休闲期采用深松蓄水前提下,10月1日播种可优化产量结构,实现高产与高效。     

高产小麦品种植株干物质积累运转、土壤耗水与产量的关系

【目的】通过明确不同产量水平小麦品种植株干物质积累运转、土壤水分消耗与籽粒产量形成的关系,挖掘小麦品种生产潜力,为小麦产量提升提供依据。【方法】本试验于2016—2018年在山西省洪洞县进行,选择4个不同产量水平小麦品种（烟农999、山农29、邯农1412和良星67）,比较品种间植株干物质积累运转、土壤耗水的差异及其与产量形成的关系,揭示品种间产量和水分利用效率存在差异的原因。【结果】连续2年烟农999、山农29产量高于9 000 kg·hm^-2,达到超高产水平,邯农1412产量均高于8 000 kg·hm^-2,达到高产水平,而良星67产量低于7 500 kg·hm^-2,未达到高产水平。较良星67,3个高产品种提高了播种期—拔节期、拔节期—开花期、开花期—成熟期各阶段干物质积累量,分别达12%—57%、5%—62%、11%—47%,显著提高了花前干物质运转量、花后干物质积累量,分别达1%—85%、11%—48%;提高了生育期总耗水量,达17%—29%,显著提高了花前2个阶段耗水量,分别达11%—41%、8%—32%;最终,提高穗数7%—24%、穗粒数4%—13%、千粒重1%—9%,产量20%—37%,水分利用效率2%—14%。较高产品种邯农1412,超高产品种烟农999显著提高了播种期—拔节期、拔节期—开花期干物质积累量和花前干物质运转量,分别达32%—33%、41%—55%、49%—50%,提高了花前2个阶段耗水量,分别达5%—7%、3%—9%,提高穗数8%—16%、穗粒数5%—6%,产量10%—11%;山农29显著提高了花后干物质积累量,达13%,显著提高了花后耗水量,达6%—26%,千粒重提高4%—6%,产量提高5%—6%。2个试验年度4个小麦品种的相关分析表明,花前2个阶段耗水量与花前干物质运转量显著相关,花前干物质运转量与穗数、产量显著相关;花后耗水量与花后干物质积累量显著相关,花后干物质积累量与千粒重、产量显著相关。此外,3个高产品种较良星67,每多消耗1 mm土壤水分可增产16—40 kg·hm^-2·mm^-1,且超高产品种土壤耗水对籽粒产量的贡献更大,其水分利用效率较高产品种提高6%—22%。【结论】3个高产品种提高了花前干物质运转量和花前2个阶段耗水量,有利于优化产量构成因素,实现增产、增效。然而不同小麦品种高产途径亦有所差异,烟农999由于生育前期利用土壤水分能力强,促进花前干物质向籽粒运转,通过提高穗数和穗粒数实现超高产;山农29由于生育后期利用土壤水分能力强,促进花后干物质积累,通过提高千粒重实现超高产。