不同生长阶段水分胁迫对旱区冬小麦生长发育和产量的影响

【目的】为了探究不同生长阶段水分胁迫对旱区冬小麦生长发育和产量形成的影响,通过2012-2013和2013-2014两个生长季在遮雨棚人工控水试验,对比分析不同分段受旱条件下冬小麦的株高、叶面积指数、生物量、物候期和产量等生理生态指标的动态变化过程。【方法】试验将冬小麦整个生育期划分为越冬、返青、拔节、抽穗和灌浆5个主要生长阶段,每相邻两个生长阶段连续受旱,形成4个不同的受旱时段水平（D1-D4）,根据小麦生育期的需水量,设置灌水定额分别为40和80 mm两个水平（I1和I2）,共形成8个处理,每处理3次重复,在遮雨棚内采用裂区试验布置,此外在旁边设置1个各生育期全灌水的对照处理。【结果】在冬小麦营养生长阶段进行连续水分胁迫时,明显影响小麦的正常生长发育,越冬期和返青期受旱时冬小麦的株高和叶面积指数都最小,但是拔节后受旱对小麦植株生长影响不明显,且拔节期后冬小麦株高和叶面指数的平均生长速率均为拔节前的10倍;拔节期前各处理小麦的生物量都没有明显的差异,但是拔节后各处理差异明显,越冬期和返青期受旱处理的生物量明显低于其他各处理,并且后期复水也不能弥补生物量的严重损失;干旱胁迫能缩短冬小麦的生育期,在同一灌溉水平下,受旱阶段D1、D2、D3、D4的抽穗期和开花期比对照处理延迟1-3 d,且受旱时期越早、胁迫程度越大,则生育期越提前,成熟期最多可提前5 d;相同灌溉水平下,若抽穗和灌浆期受旱（即越冬、返青、拔节期灌水）可获得较高的有效穗数和穗粒数,但千粒重较低;而抽穗和灌浆期灌水,可以提高冬小麦千粒重,但穗数和穗粒数较低;在I1和I2水平下,越冬期和返青期受旱处理的产量最低,仅为对照处理产量的42%左右,但I1水平下拔节期和抽穗期受旱的处理产量最高,约为对照处理的63%,I2水平下返青期和拔节期受旱的处理产量最高,约为对照处理的75%。【结论】灌水定额和受旱阶段具有明显的交互作用,返青期和灌浆期为旱区冬小麦田间水分管理的关键时期,生产中需加强这两个生长阶段的田间水分管理以确保高产。     

夏闲期种植不同绿肥作物对土壤养分及冬小麦产量的影响

为探明种植绿肥作物对关中土壤肥力及冬小麦产量的影响效果,在夏闲期种植光叶苕子（Vicia villosa Rothvar）、毛叶苕子（Vicia villosa Roth）、紫云英（Astragalus sinicus）和草木樨（Melilotus suaveolens Ledeb.）等四种绿肥作物,以免耕休闲为对照,分析了冬小麦主要生育时期的土壤速效养分动态变化及其产量效应。结果表明,夏闲期种植绿肥的土壤速效磷、速效钾和碱解氮都有不同程度的提高,增加量主要受绿肥的养分含量以及生物量影响。与对照相比,种植并翻压光叶苕子、毛叶苕子、紫云英和草木樨,均可显著提高冬小麦单位面积穗数、穗粒数和千粒重,冬小麦依次增产21.1%（P＜0.05）、24.3%（P＜0.05）、6.0%和11.6%。     

五种天然土壤改良剂的养分与保水性研究及评价

蛭石、页岩、风化煤、草炭、油渣是近年来应用比较广泛的五种天然土壤改良剂。分析了蛭石、页岩、风化煤、草炭、油渣的重金属含量、养分含量、吸水性及保水性,并用多目标决策技术对这7个指标进行了综合评价。结果表明:这五种材料其镉、汞、铅、铬、砷等重金属含量均满足国标要求,施入土壤不会造成重金属污染;养分含量、吸水性、保水性均较土壤高;综合评价结果显示:选择函数值排名前三位的依次是油渣蛭石风化煤,其中油渣的养分含量最高,蛭石的吸水性、保水性最强。     

水氮供应对滴灌施肥条件下黄瓜生长及水分利用的影响

【目的】针对西北半干旱地区温室蔬菜灌水施肥不合理等问题,通过研究不同水氮供应对温室黄瓜生长、产量、产量构成因素、灌溉水利用效率及水分利用效率的影响,以期科学地对水肥进行调控,为实际生产提供参考依据。【方法】利用温室小区试验,以‘博耐9-1’黄瓜为试材,设置3个灌水水平：低水W₁（60%ET₀）、中水W₂（80% ET₀）和高水W₃（100% ET₀）,全生育期灌水量分别为126、152和177 mm;4个施氮水平：无氮N₀（0）、低氮N₁（180 kg·hm^-2）、中氮N₂（360 kg·hm^-2）和高氮N₃（540 kg·hm^-2）,共12个处理。在生育期内对黄瓜的各生长指标进行观测,并统计产量及产量构成因素。【结果】除茎粗外,灌水量与施氮量对黄瓜株高、叶面积指数、干物质量、产量、产量构成因素、灌溉水利用效率（irrigation water use efficiency,IWUE）及水分利用效率（Water use efficiency,WUE）都有显著影响。灌水量与黄瓜株高、叶面积指数、瓜条数、单果重及产量有显著正相关作用,而施氮量对黄瓜生长及产量的影响则因施氮量的不同表现出不同变化趋势。其株高、叶面积指数随施氮量的增加表现为先增大后降低,并在N₂处理中获得最大值。干物质量变化趋势略有不同,表现为在W₁水平下,干物质量在N₂处理中获得最大值,而在N₃水平下略有下降,且N₂与N₃之间差异不显著,其余灌水水平下则随着施氮量的增加表现为不同程度的增加。黄瓜产量随施氮量的增加而增加,当施氮量增加到N₂水平时,继续增加施氮量,其增产效果在不同灌水水平下表现为不同趋势,即在W₁、W₂水平下,施氮量增加至N₂水平后继续增加时,产量之间无显著性差异;而在W₃处理下,N₃比N₂水平增产8.4%,差异显著。灌水量对IWUE有显著负相关作用,在W₁水平下获得最大值,为41.33 kg·m^-2,而灌水量对WUE的影响则表现为先增加后减少的趋势,在W₂水平下获得最大值,为55.82 kg·m^-2。施氮量对IWUE表现为正相关作用,而对于WUE则因施氮量不同表现出不同的变化趋势,在W₁和W₂水平下,WUE随施氮量增加表现为先增加后降低的趋势,并在N₂水平获得最大值,分别为52.34 kg·m^-2、55.82 kg·m^-2;W₃水平下,WUE则随施氮量的增加显著增加。其中,在W₃N₃处理下获得最大产量,但其水分利用效率和灌溉水利用效率明显低于W₂水平,且W₂N₂相比于W₃N₃灌水量减少16.7%,施氮量减少33%,而产量仅减少11.3%,且IWUE提高6.5%,WUE提高11.1%。通过产量与生长指标（株高、茎粗、叶面积指数、干物质量）间的通径分析可知,干物质量和叶面积指数对黄瓜产量的增加具有重要作用,可分别作为黄瓜高产的第一指标和第二指标。【结论】合理的减少灌水量与施氮量不仅能维持黄瓜较好的生长特性,而且能获得较大的经济效益。综合产量与节水节肥因素,W₂N₂处理（80% ET₀,360 kg N·hm^-2）可作为较适宜的水氮组合。     

枝状管网水力瞬变工况的试验与数值模拟

采用试验并结合特征线法(MOC)对带有一个分支管管网阀门关闭时产生的水锤压力及波动规律进行了研究,试验采用压力传感器监测水锤压力波动、角位移传感器测定阀门的关闭时间及关闭规律,结果表明:MOC方法能较好地预测管网阀门关闭产生的最大水锤压力值,管网监测点计算与试验值相对误差小于13％,但MOC方法计算所得压力波的衰减比较缓慢,而试验得到的压力波衰减很快,是由于在计算中使用的恒定流摩阻所致;在此基础上对5种阀门关闭方案产生的瞬变流动进行了数值计算,表明管路末端2个阀门同时关闭时管网中产生的水锤压力最大,在实际工程中应避免阀门同时关闭的操作;管网最大水锤压力随关阀时间的延长而减小,当阀门关闭时间一定时,采用曲线关闭规律产生的最大水锤压力比直线关闭规律产生的要小,而采用两阶段直线关闭规律产生的最大水锤压力压力小于线性关闭的,对于实际工况中的两阶段关闭应通过延长第一阶段关闭时间以减小最大水锤压力．     

覆盖方式对夏玉米土壤水分和产量的影响

为探索半湿润偏旱区不同覆盖栽培模式夏玉米田土壤蓄水保墒和增产效果,于2014年6-10月在陕西杨凌节水灌溉试验站,通过设置垄覆地膜沟覆秸秆（PSM）、全覆膜平作（PM）、覆秸秆平作（SM）、露地平作（CK）4种栽培模式进行玉米种植试验,对0-200cm土壤不同深度土层含水率进行全生育期动态监测,分析比较各种模式下土壤含水率、土层贮水量以及作物耗水量的变化规律,并结合产量资料计算各种种植模式的水分利用效率。结果表明：一次30.5mm降水过程结束后,PSM处理的集水作用最明显,降水2d后,垄沟中40cm土层土壤含水率最高,达35.8%。与降水2d后相比,降水6d后,CK、PSM处理沟中（PSM-F）、PM和SM处理40cm土层土壤含水率分别下降10.3%、2.9%、1.8%和0.2%,而PSM处理垄下（PSM-B）含水率则提高10.4%。PSM处理在干旱季沟中和垄下土壤含水量差异明显,降雨较多时,沟垄土壤含水率基本达到平衡。PSM、PM和SM处理能显著提高玉米生育期0-20cm土层贮水量,其中以PSM处理最为显著;各处理苗期以后20-100cm土层贮水量均低于对照;100-200cm土层贮水量以SM处理最高,PSM处理最低。夏玉米产量与拔节-灌浆期耗水量呈显著正相关（r=0.98*）。PSM、PM和SM处理的玉米产量较CK分别提高95.3%、83.1%和55.4%,水分利用效率较对照分别提高75.7%、71.0%和58.8%。研究结果表明垄覆地膜沟覆秸秆栽培模式能够显著提高玉米产量和水分利用效率,适宜在半湿润偏旱区夏玉米生产中应用。     

基于CERES-Wheat模型的水氮管理对冬小麦品质的影响

评估CERES-Wheat对不同水氮管理的响应,模拟不同水氮管理对冬小麦品质和产量的影响,筛选优质高产的水氮管理,优化冬小麦农田管理措施。首先利用关中地区2014-2016年2季冬小麦试验数据,对CERES-Wheat进行校准和验证,并评估其模拟籽粒蛋白质浓度和产量的精度。应用CERES-Wheat模拟51 a(1966-2016)历史气象数据下不同水氮管理的冬小麦生长情况,以籽粒蛋白质浓度和产量为主要筛选目标优化水氮管理。结果表明,CERES-Wheat能够较为精确地模拟冬小麦的生长过程,但籽粒和地上部生物量在严重氮胁迫条件下被低估,籽粒蛋白质浓度在低氮胁迫条件下被高估。籽粒蛋白质浓度和产量对不同的水氮处理具有不同的响应,但可以通过调整灌溉定额、灌溉次数、灌溉时期和施氮量之间的耦合作用达到小麦提质增效的目的。越冬期灌溉120 mm,施氮量262.5 kg/hm~2的水氮管理最适合关中地区的气候条件,可以同时实现优质、高产、稳产的目的。     

冬小麦叶片形状系数的变异性

研究了2014-10—2015-06生长季内6个不同熟性冬小麦品种全生育期内叶片形状系数的变化规律,将小麦生育期划分为出苗、返青、拔节、抽穗、开花、成熟等6个不同生长阶段,依次采样计算各个阶段的α均值,同时考虑α值在单个植株不同叶片之间的差异,以及不同冬小麦品种之间的差异。结果表明:α值总体在0.59到0.71之间,随冬小麦生育期的变化而变化,自苗期到开花期波动增大,开花后缓慢下降;在单个植株之内,α值变异性较大,开花期最为稳定,开花后变异性增加;不同熟性冬小麦品种之间,α值在拔节、抽穗和开花期表现出显著差异,而在出苗、返青和成熟期,差异不显著。因此,建议最好在不同的作物生长阶段采用不同的叶片性状系数,以提高叶面积模拟和预测精度。对全生育期3种熟性6个冬小麦品种的1 485个叶片的面积和长宽乘积进行线性回归分析,可知总体的冬小麦叶片形状系数值约为0.66。以叶面积模型LA=0.66×L×W来估算冬小麦叶片面积,其总体的相对均方根误差(RRMSE)约为4.40%,绝对相对误差(absolute relative error,ARE)约为13.05%,在5种不同叶面积估算模型中精度最高,因此推荐该模型用于估算田间小麦叶片面积。     

沟垄二元覆盖对渭北旱塬区土壤肥力及玉米产量的影响

探讨沟垄二元覆盖对旱地土壤肥力及作物生产力的影响,对完善半湿润区作物微集水栽培技术具有重要的理论和实践意义。2007—2011年在渭北旱塬进行5年定位试验,设置垄上覆地膜,沟内分别覆普通地膜、生物降解膜、玉米秸秆、液体地膜和沟不覆盖等不同沟垄覆盖模式,以传统平作为对照。结果表明,2011年春玉米收获后各处理土壤有机质及速效养分含量随土层的加深而降低,与2007年试验处理前相比,沟垄二元覆盖各处理土壤养分含量明显增加,而垄覆地膜+沟不覆盖和传统平作处理有所下降。垄覆地膜沟覆秸秆处理0~20 cm层土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量均显著高于对照,垄覆地膜沟覆地膜和垄覆地膜沟覆生物降解膜处理有机质和碱解氮含量较对照有所增加,而其有效磷和速效钾含量显著增加。20~60 cm层土壤有机质和速效养分含量各沟垄二元覆盖处理均略高于对照。各沟垄覆盖处理表层(0~20 cm)土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性均较对照增加,且以垄覆地膜沟覆秸秆处理土壤酶活性最高,垄覆地膜沟覆生物降解膜和垄覆地膜沟覆地膜处理次之。垄覆地膜沟覆生物降解膜、垄覆地膜沟覆地膜和垄覆地膜沟覆秸秆处理较对照显著增产41.1%、42.1%、39.3%,水分利用效率显著提高38.0%、39.6%、37.0%。在渭北旱塬区进行沟垄二元覆盖对提高土壤肥力、酶活性及春玉米产量和水分利用效率有显著提高作用,以垄覆地膜沟覆秸秆处理最佳,垄覆地膜沟覆地膜和垄覆地膜沟覆生物降解膜次之。可见,垄覆地膜沟覆地膜、生物降解膜或秸秆的沟垄全覆盖种植在渭北旱塬雨养农业区春玉米生产栽培具有一定的可行性和应用价值。     

滴灌施肥灌水下限和施肥量对温室番茄生长、产量和生理特性的影响

为探索有利于提高番茄生长和产量的温室滴灌施肥有效模式,试验设置了3个灌水下限[W1(65％θF)、W2(75％θF)和W3(85％θF)]和3个施肥水平[F1(低肥)、F2(中肥)和F3(高肥)],在设施栽培条件下研究了滴灌施肥不同灌水下限和施肥量对番茄植株生长、生理特性和产量的影响.结果表明:滴灌施肥条件下不同的灌水下限和施肥量对温室番茄生长、产量和生理特性都有一定的影响.在同一灌水下限条件下,增加施肥量可以显著提高番茄株高、叶面积、光合和蒸腾速率、干物质量和产量,但过高的施肥量反而不利于其生长、干物质累积和产量的提高;在同一施肥水平下,适当上调灌水下限可以显著增加番茄株高、叶面积和干物质量,过高的灌水下限不利于番茄的生长、光合速率和产量的提高.在试验的砂壤土中,W2F2处理最有利于番茄的生长、干物质的形成、产量和水分利用效率的提高.研究还表明,不同水肥处理条件下,番茄的产量与干物质量和叶片的净光合速率均呈显著的线性相关,番茄叶片的水分利用效率与净光合速率的变化关系均呈二次抛物线相关.