肥沙混施对盐碱地冬小麦耗水特性与生长的影响

为解析春限一水条件下盐碱地改良措施对小麦耗水和产量调控作用,于2015—2018年连续3个冬小麦生长季,设置耕层掺黄河泥沙(SS)、配施生物有机肥(FF)和掺黄河泥沙配施生物有机肥(SF) 3个处理,以不作处理为对照(CK),研究不同处理下农田土壤水分变化和冬小麦干物质积累规律。结果表明:连续3年产量水平为3 317. 77～5 449. 52 kg/hm~2,各处理间以SF处理的籽粒产量最高,该处理与CK相比,籽粒产量提高35%～51%;总耗水量变幅为352. 85～394. 89 mm,不同处理间总耗水量均以CK最低,以SF处理最高(361. 81～394. 89 mm);农田水分利用效率变幅为9. 01～13. 96 kg/(hm~2·mm),以SF处理最高(12. 02～13. 96 kg/(hm~2·mm)),比CK高33%～48%,其次为FF处理和SS处理,分别比CK高9%～32%、9%～18%。SS或FF处理可增加冬小麦拔节前0～200 cm土层贮水量,增大拔节至成熟阶段的耗水量及其占总耗水量的比例,促进冬小麦对土壤贮水和深层土壤水分的利用,最终提高冬小麦的生物量和籽粒产量。冬小麦籽粒产量与干物质积累量、总穗粒数呈显著正相关;水分利用效率与冬小麦耗水量、产量呈二次曲线关系。在本研究条件下,随着籽粒产量提高,水分利用效率快速增加;而随耗水量增加,各处理间水分利用效率增减表现不同。综合考虑产量、收获指数和水分利用效率,确定掺黄河泥沙配施生物有机肥处理(SF)是本研究条件下的最佳处理。     

基于蒸发量的膜下滴灌棉花灌溉预警装置设计与试验

设计了一种基于蒸发量的简易灌溉预警装置，并建立了基于水量平衡原理的灌溉预警模型。通过田间试验，确定了适宜供水条件下新疆膜下滴灌棉花各生育阶段的蒸发皿—作物系数，并建立了适宜的灌溉预警指标，提出了降雨条件下的指标修正方法。田间应用表明，在北疆棉花膜下滴灌条件下，苗期、蕾期、花铃期和吐絮期分别以累计蒸发量达到140、75、50和120mm来控制灌水时间，以0.15、0.4、0.7和0.25倍的累计蒸发量作为灌水量进行灌溉管理，可达到节水、高产的目的。     

不同水分处理对青贮玉米产量和水分利用效率的影响

采用人工控水试验研究了不同水分处理对青贮玉米生长、产量、耗水量以及水分利用效率的影响。试验设置3个处理,利用取土烘干法监测田间土壤贮水量的变化过程,并实测了青贮玉米形态指标和产量,利用水量平衡法得出了不同处理的耗水量。结果表明,轻度水分胁迫可以在减产11.26%的情况下节省25%的灌溉水,使WUE提高了18.32%。     

不同年代冬小麦品种叶绿素荧光和抗氧化酶活性分析

选择1949年以来河南中部麦区不同年代主栽的6个冬小麦品种为试验材料,在不同灌溉条件下对生育后期冬小麦旗叶叶绿素荧光特性和抗氧化酶活性变化规律进行了研究分析。结果表明：现代冬小麦品种的叶绿素含量增加,为光合功能改善奠定了基础;拔节期干旱胁迫下,现代品种旗叶的原初光能转化效率和潜在活性在开花期高于早期品种;在品种更替过程中,现代品种的丙二醛含量降低,抗氧化酶酶促系统第一道防线的SOD活性快速升高并有效清除氧自由基。早期品种在干旱胁迫下通过增加POD活性来抵御干旱。现代品种的CAT和APX活性少量增加就能及时清除过氧化物体和叶绿体内活性氧自由基的积累,使得抗氧化代谢维持在较高水平上,以保证光合器官功能的正常进行。     

气候变化对新疆膜下滴灌花生适宜播期的影响

为探索气候变化条件下新疆不同区域膜下滴灌花生适宜播期,该研究利用北疆和南疆试验区实测地温数据与同期平均气温数据确定了花生播种前日平均地温与日平均气温之间的关系,并基于新疆51个气象站点1951—2020年气象资料,分析了气候变化条件下新疆不同产区膜下滴灌花生播期的变化规律。结果表明：播种前农田表层土壤温度与日平均气温呈较强的线性相关性,当春季连续5 d日平均气温维持在14.00和16.10℃时,同期表层土壤温度维持在12和15℃;播前连续5 d表层土壤温度维持在12℃时播种,东疆、南疆和北疆花生产区播期日序数多年平均值分别为106.94、108.53和121.09;播前连续5d表层土壤温度维持在15℃时播种,东疆、南疆和北疆花生产区播期日序数多年平均值分别为114.39、117.02和128.58;近70年新疆绿洲花生适播期平均日气温呈上升趋势,东疆、南疆和北疆地区花生适播期分别提前了1.44～1.75、1.13～1.43和1.05～1.88 d/10a;根据播前农田耕层土壤地温与播后根区土壤地温的变化规律,新疆膜下滴灌花生适宜播期,东疆花生产区比南疆早2 d左右,南疆比北疆早12 d...     

灌水量和时期对不同品种冬小麦产量和耗水特性的影响

为明确品种更替过程中冬小麦的耗水特性、产量和水分利用效率(WUE)的变化规律,以及对水分胁迫的响应,于2010-2012两个生长季选取河南中北部建国以来不同年代的7个主栽品种为试验材料,在田间设置三个水分处理下(W0,返青后不灌水;W1,拔节期灌水;W2,拔节和灌浆期分别灌水),研究了冬小麦的耗水特性、产量构成因素、收获指数和水分利用效率的变化过程。研究结果表明:在冬小麦更替过程中,冬小麦总耗水和土壤贮水消耗与年代差异不显著,而受降雨和灌溉影响较大。从20世纪50年代至现在,90年代及以后的冬小麦品种千粒重在41g以上,明显高于早期品种。两年生长季冬小麦籽粒产量增加58.4%和41.8%,平均每次更替增加396和362kg/hm2;收获指数增加37.0%和18.0%,平均每次更替增加0.2和0.1;WUE增加55.3%和40.8%,平均每次更替增加0.11和0.10kg/m3。现代品种源、库关系得到改善,千粒重大幅度增加和收获指数增加是籽粒产量提高的主要原因。籽粒产量和WUE由品种和水分互作效应决定,在拔节期和灌浆期灌水可明显提高籽粒产量水平,并在一定程度上提高了水分利用效率。     

不同气候区参考作物需水量计算方法对比研究

为探索不同气候区适宜的参考作物需水量计算方法,基于全国不同气候区典型区域9个气象站多年日气象资料,分别利用8种常用计算方法计算参考作物需水量,并以Penman-Monteith公式计算结果为标准,对不同计算方法计算结果进行评价,结果表明,Hargreaves公式在各气候区的精度表现均比较理想,Mc Clound公式和Brockamp and Wenner公式在温度大陆气候区和温带季风气候区表现较为理想,根据不同气候区典型气象站60年(2013年以前)的实测气象资料,率定了不同气候区Hargreaves公式及Mc Clound公式的适宜参数,2014年实测资料验证结果表明,与PM公式计算结果相比,中国不同气候区Hargreaves公式计算结果的RMSE、PE和R2值分别为0.42~0.95 mm/d、0.81%~10.69%和0.66~0.94,在温带大陆气候区和温带季风气候区Mc Clound公式计算的RMSE、PE和R2值分别介于0.80~1.23 mm/d、1.36%~14.52%和0.60~0.87,在温带大陆气候区Brockamp and Wenner公式计算结果的PE值普遍偏高,而在温带季风区(TMZ)Brockamp and Wenner公式计算结果的RMSE、PE和R2值分别为0.95~1.29 mm/d、1.14%~7.87%和0.59~0.81。     

土壤带状湿润均匀性对膜下滴灌棉花生长及水分利用效率的影响

为探明膜下土壤带状湿润均匀性在膜下滴灌技术应用中的重要性,该文设置滴头流量1.69(W169)、3.46(W346)和6.33 L/h(W633)3种土壤湿润区处理,研究不同膜下土壤带状湿润均匀性对棉花行间土壤基质势、株高、叶面积、根系生长、籽棉产量和水分利用效率的影响。结果表明:随着土壤湿润区由窄深型(W169)向宽浅型(W633)过渡,膜下土壤带状湿润均匀性越好,行间棉花根系分布和植株生长也愈加均匀、产量及水分利用效率也越高。窄深型土壤湿润区的膜下内、边行棉花根长密度、籽棉理论总产和实际总产差值分别为386.3 m/m3、976和509.3 kg/hm2,其水分利用效率分别为7.2和14.8 kg/(mm·hm2)。宽浅型土壤湿润区的膜下内、边行棉花根长密度、籽棉理论总产和实际总产差值分别为142.01 m/m3、171和190.6 kg/hm2,其水分利用效率分别为9.2和11.0 kg/(mm·hm2)。初步证明了宽浅型土壤湿润区能在保持水分利用效率不降低的情况下,显著提高了棉花产量。表明在膜下滴灌技术设计中应关注膜下土壤带状湿润均匀性指标。该指标还是确定滴灌带间距依据。     

水氮供应对灌浆期冬小麦籽粒淀粉合成相关酶活性及产量的影响

为明确不同水氮供应对冬小麦灌浆期籽粒蔗糖代谢、淀粉合成相关酶活性及籽粒产量的影响,在大田栽培条件下,以冬小麦品种矮抗58为材料,设3种水分处理（低水W₀、中水W₁、高水W₂）和4个施氮水平（无氮N₀、低氮N₁、中氮N₂、高氮N₃）,研究了不同水氮供应下灌浆期籽粒蔗糖代谢、淀粉合成相关酶活性的变化特点。结果表明,水分胁迫能增加籽粒的蔗糖积累速率,缩短灌浆进程,促进小麦早熟;降低了籽粒中腺苷二膦酸葡萄糖磷酸化酶（ADPG-PPase）、可溶性淀粉合成酶（SSS）、束缚态淀粉合成酶（GBSS）和淀粉分支酶（SBE）活性。适当增施氮肥能够促进籽粒中蔗糖向淀粉转化,增加4种淀粉合成相关酶活性,其中W₁N₂处理的ADPG-PPase、SSS、GBSS和SBE活性峰值最高, 较W₁N₃、W₁N₁和W₁N₀处理分别增加了1.5%、7.9%、11.9%、5.8%和9.6%、4.5%、4.7%、5.2%和13.6%、7.6%、20.9%、10.5%,氮肥过量会对以上4种酶活性产生抑制作用。适当提高氮肥水平能增加小麦成穗数、穗粒数和千粒重,最终极显著地提高小麦产量,W₁N₂处理较W₀N₀和W₂N₃处理分别增产164.6%、3.0%。在小麦灌浆期间控制土壤田间持水量为60%~65%、配施氮肥240 kg·hm^-2能协同提高小麦籽粒蔗糖含量,保证源器官有足够供应能力,提高淀粉合成酶活性,促进小麦体内碳氮代谢,最终增加产量。     

基于土壤水分异质性的小麦滴灌试验小区布设方法

科学合理地确定适宜的试验小区规格,对于经济、高效地获取具有较高精度和代表性的试验数据具有重要现实意义.该研究以确定滴灌条件下适宜的试验小区规格为目标,采用幂函数建立土壤含水率方差与不同小区面积之间的相关关系,计算土壤水分异质性指数以表征试验小区内土壤含水率的相关程度;利用土壤含水率异质性指数,采用Hatheway法确定小麦滴灌试验小区适宜的面积和重复数;根据不同方向上土壤含水率异质性指数研究形状对试验结果的影响,确定试验小区适宜的长宽比.结果表明:增大试验小区面积可以提高试验数据的准确性,但不同面积区间数据离散程度的降低幅度变化较大:面积由1 m2增大到50~100 m2,灌水定额30 mm处理田块间土壤含水率方差降低77.4%~82.6%,灌水定额45 mm处理降低78.6%~83.7%,面积从100 m2增加到500 m2,方差降低幅度显著变小,灌水定额30 mm处理降低17.4%,灌水定额45 mm处理降低16.3%;增加试验重复数可以增加试验对处理间土壤含水率差异的区分能力,试验小区面积在50~100 m2时,重复数由2增加到3能检测出的处理间土壤含水率差异由23.2%~26.5%提高到13.1%~15.0%,表明增加试验重复数可以检测出试验处理间更小的土壤含水率差异,提高试验精度.通过研究滴灌试验小区土壤水分异质性指数与滴灌试验小区规格之间的关系,综合考虑试验精度、代表性和田间实际操作得出以下结论:若试验为高、低水2处理时,试验布设宜为3重复,每重复小区面积为50 m2,可在80%的概率下检测出15%的真实差异;若试验为高、中、低3处理时,试验布设宜为3重复,每重复小区面积为100 m2,可在80%的概率下检测出12%的真实差异.滴灌试验小区适宜的形状为沿滴灌带方向布设的长方形,长宽比在1:1到5:1之间可使试验小区所得数据更具代表性.