河西绿洲菘蓝生长、光合特性及品质对膜下滴灌调亏的响应

通过菘蓝的水分控制试验(2016年),研究了不同生育期不同梯度调亏灌溉对河西绿洲菘蓝生长、光合特性及产量品质的影响。试验以河西走廊中部张掖市水务局国家重点灌溉试验站为平台,甘肃农业大学中草药系自繁菘蓝种子为供试材料,采用不同生育期和不同梯度调亏灌溉方式二因素随机区组试验设计,共9个处理。在每个生育期测定菘蓝光合参数,收获后测定新鲜板蓝根产量及品质,为河西绿洲灌区合理种植和提高菘蓝产量品质及可持续发展提供理论依据。结果表明:(1)营养生长和肉质根生长期水分亏缺显著降低了菘蓝叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度,且降幅随水分亏缺程度加大而增大。(2)水分亏缺造成菘蓝产量降低,调亏处理中肉质根成熟期轻度水分亏缺产量最高(7 342.05kg/hm~2),较充分灌溉降低5.32%(P0.05)。(3)苗期轻度水分亏缺水分利用效率最高(2.14kg/m~3),肉质根成熟期轻度水分亏缺次之。(4)肉质根成熟期轻度调亏处理的菘蓝综合品质最优,其菘蓝靛蓝、靛玉红、(R,S)-告依春含量比生育期充分灌溉提高了0.09,0.41,0.007 8mg/g,但多糖含量下降3.37mg/g。因此,综合考虑菘蓝产量、水分利用效率及品质等指标,肉质根成熟期进行轻度调亏,即该时期土壤相对含水率为60%~90%,可以作为河西走廊绿洲灌区菘蓝最优栽培灌溉的一种方式。     

不同生育期调亏滴灌对菘蓝光合特性及品质的影响

精准调亏灌溉是菘蓝高产高效的关键技术。为探究不同生育期膜下调亏滴灌对菘蓝光合特性、产量及品质的影响,于2015年在河西走廊中部张掖市凉州区民乐县益民灌溉试验站开展了菘蓝不同生育期、不同灌水量的试验研究。在保持其他生育期正常灌溉的情况下,在菘蓝的苗期、营养生长期、肉质根生长期和肉质根成熟期分别进行轻度和中度的水分胁迫处理,以全生育期的正常灌溉作为对照,测定菘蓝光合生理指标、产量和品质。结果表明,营养生长期和肉质根生长期水分亏缺显著降低了菘蓝叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度,且随水分亏缺程度加大,降幅增大。苗期轻度干旱处理的菘蓝产量和水分利用效率最高,分别达到8 317.58 kg·hm~(-2)和2.68 kg·m~(-3);肉质根成熟期轻度干旱处理次之,而肉质根生长期中度干旱处理最低。肉质根成熟期中度干旱处理的菘蓝综合品质最优,其菘蓝靛蓝、靛玉红、(R,S)-告依春含量比生育期正常灌溉处理分别提高0.26、0.42、0.0165 mg·g-1。综合考虑产量、水分利用效率及菘蓝品质等指标,最佳菘蓝水分调控处理为肉质根成熟期轻度调亏,即肉质根成熟期土壤相对含水率为55%~80%、其余生育期土壤相对含水率为65%~100%。本研究结果为高效水管理提供了一定的理论指导。     

不同生育期调亏灌溉对酿酒葡萄耗水及果实品质的影响

不同程度的土壤干旱对酿酒葡萄的果实品质、产量和水分利用效率具有显著影响。明晰不同生育阶段干旱胁迫效应对酿酒葡萄土壤水分精准化管理和节水灌溉方案的制定具有重要的意义。本文于2014年在河西走廊中东部武威市凉州区清源镇威龙葡萄园产区开展了酿酒葡萄不同生育期、不同干旱胁迫程度的试验研究。在保持其他生育期土壤水分为正常灌溉(土壤水分阈值70%~75%)的情况下,在葡萄的萌芽期、抽蔓期、开花期、浆果膨大期和着色成熟期分别进行中度(土壤水分阈值60%~65%)和重度(土壤水分阈值50%~55%)的干旱处理,同时增设浆果膨大期的充分灌溉(土壤水分阈值80%~85%)处理,以全生育期的正常灌溉(土壤水分阈值70%~75%)作为对照,进行葡萄耗水特征和产量品质的测定。试验结果表明:不同处理土壤含水量垂直变化趋势一致,随土壤深度增加土壤含水量呈持续递增趋势;随着土壤深度递增,调亏灌溉对土壤含水量的影响越来越弱;40~60 cm土壤剖面,调亏处理含水量较对照减少幅度最大;浆果膨大期土壤剖面内含水量均低于其他生育期。不同处理酿酒葡萄耗水强度随时间变化趋势一致,萌芽期日耗水强度最小,为0.13~0.33 mm·d-1,而浆果膨大期耗水强度最大,为2.30~4.09 mm·d-1。萌芽期中度胁迫处理酿酒葡萄产量和水分利用效率最高,分别达到15 228 kg·hm-2和3.62 kg·m-3;浆果膨大期充分灌溉处理次之,而浆果膨大期重度胁迫处理最低,仅分别为7 128 kg·hm-2和2.26 kg·m-3。着色成熟期中度胁迫下,酿酒葡萄花青苷、还原糖、单宁、总酚含量比生育期正常供水处理高2.7%、6.56%、17.91%和23.23%,且有效抑制可滴定酸积累(P0.05),而其他处理与对照之间品质指标差异不显著。综合考虑产量、水分生产效率及果实品质等指标,最佳酿酒葡萄水分调控处理为着色成熟期中度胁迫,即着色成熟期土壤相对含水率为60%~65%、其余生育期土壤相对含水率为70%~75%。由此可见,在酿酒葡萄栽培时适时、适度的调亏灌溉既能显著提高水分生产效率,实现节水、高效用水的目的,又能提高果实品质,对河西走廊地区酿酒葡萄种植具有重要的意义。     

陇中半干旱区不同覆盖种植方式对土壤水热效应和玉米产量的影响

【目的】探讨黄土高原半干旱区不同覆盖种植方式对土壤水热效应及春玉米产量和水分利用效率的影响,为优化陇中旱作农业区春玉米农田土壤水热环境,提高作物产量提供依据。【方法】于2015—2016年在甘肃省榆中县石头沟省级旱作农业示范点开展田间定位试验,设平地全膜覆盖（WM）、平地半膜覆盖（HM）、隔沟覆膜垄播（MRM）、全膜双垄沟播（WRF）、秸秆覆盖（SM）和露地平播（CK）6种种植方式,测定分析春玉米各生育时期土层剖面水热状况、物候特征、不同生长阶段耗水特性和水分利用效率,以及收获后春玉米产量与水分利用效率。【结果】与露地平作（CK）相比,地膜覆盖处理较CK具有增温效应,全生育期土壤平均增温2.42℃,而SM处理表现为降温效应,平均降温0.36℃,且该调节效应主要表现在苗期,随后温度调节效应逐渐减弱;MRM、WRF、HM和SM处理在春玉米整个生育期内保墒效果显著,而WM处理不利于降水收集,仅在春玉米生长前期具有保墒效果,而在中后期随作物耗水增加,土壤含水率低于CK;春玉米在生长中期（拔节至吐丝）耗水最多,生长后期（吐丝至成熟）次之,生长前期（出苗至拔节）耗水最少,其中地膜覆盖耗水量大于秸秆覆盖,全膜覆盖耗水量大于半膜覆盖;地膜覆盖能显著提高春玉米中前期水分利用效率,其中生育前期和中期分别以HM和WRF处理提高幅度最大,2年平均较CK分别提高250.68%和61.30%;地膜覆盖种植方式在增温、促进耗水作用下使春玉米各生育期提前并增加单株干重,最终表现为产量和水分利用效率的提高,其中以WRF和MRM处理增产和提高水分利用效率效果最为显著,产量较CK分别平均增加171.40%和155.05%,水分利用效率分别平均增加142.80%和125.44%。【结论】垄沟集雨种植方式可明显改善黄土高原半干旱地区土壤水热环境,增加玉米物质积累量,其中全膜双垄沟播种植方式的玉米产量和水分利用效率最佳。     

田间微集雨技术研究及应用

过去30 a,田间微集雨技术逐渐发展成为黄土高原雨养农业区的主要耕作技术。自上世纪八十年代以来,不同田间微集雨及覆盖（地膜、砂石和秸秆）栽培技术在黄土高原不断更新换代,先后经历了垄沟无覆盖技术、平地覆盖技术、垄沟半覆盖技术和垄沟全覆盖技术等发展过程,特别是沟垄地膜全覆盖技术大面积推广和应用,为西北旱区粮食单产大幅度提高提供了强大的支撑作用。本文综述了田间微集雨技术的演变历程及对农田生态系统的影响及机理,归纳了垄沟和覆盖模式及播种方式对作物产量形成、水分利用效率、作物生理生态、土壤质量、土壤微生物、杂草、病虫害、覆盖物残留和作物物候等的影响,并分析了该技术的高产高效和生态风险以及两者的互作关系。文章最后还对该技术的高效性、可持续性和发展潜力进行了讨论,旨在对雨养农业生态系统的可持续管理提供理论指导。     

河西走廊制种玉米不同施肥与灌溉定额优化研究

为了探索如何提高玉米膜下滴灌的水肥利用率,研究了不同土壤水分和肥料调控的效果,连续两年(2019-2020年)进行了田间灌溉试验,设置不同灌溉定额和有机肥使用量处理T1(CK)、T2、T3、T4、T5共5个处理.结果表明:①不同处理对制种玉米产量的响应不同,2019-2020年不同施肥处理,T5产量最大为6860.57 kg/hm2,较T1(CK)处理提高23.12％(P<0.05),T2、T3、T4处理较T1处理,分别提高6.77％、14.8％、17.97％(P<0.05).②不同化肥使用量处理的增产率与CK呈线性拟合关系,表明化肥在合理使用范围内助于增产;不同灌溉制度增产率与CK拟合呈负指数关系,并非灌溉水量越大越好,应以作物需水规律为指导.③综合考虑农艺性状、果穗经济性状、作物产量及增产率等指标表明河西走廊制种玉米种植区最佳灌溉定额为5400 m3/hm2,各生育期灌水定额分别为拔节期825 m3/hm2、大喇叭口期825 m3/hm2、抽雄期975 m3/hm2、扬花期975 m3/hm2、灌浆期975 m3/hm2、乳熟期825 m3/hm2.综上所述河西走廊绿洲灌区制种玉米高效节水栽培和产业化发展提供理论与技术参考,实现农户实行大面积推广复制,提高玉米产量带动农户脱贫致富.     

不同有机肥部分替代化肥对河西绿洲制种玉米生长动态和籽粒产量的影响

为揭示不同商品有机肥与化肥不同配比对制种玉米株高、茎粗、叶面积、干物质及产量的影响,在河西绿洲开展了制种玉米大田试验研究。试验设1个对照和6个处理,分别为CK（当地常规施肥）、T1（商品有机肥“星硕”2 500 kg/hm2+化肥减量20%）、T2（商品有机肥“星硕”2 500 kg/hm2+化肥减量40%）、T3（商品有机肥“丝路盛丰”2 500 kg/hm2+化肥减量20%）、T4（商品有机肥“丝路盛丰”2 500 kg/hm2+化肥减量40%）、T5（商品有机肥“三生元”2 500 kg/hm2+化肥减量20%）和T6（商品有机肥“三生元”2 500 kg/hm2+化肥减量40%）。结果表明,商品有机肥2 500 kg/hm2的情形下化肥减量20%处理可促进制种玉米生长发育和干物质积累,成熟期T1处理株高、茎粗、叶面积、干物质较CK分别显著增加4.38%、10.86%、10.85%、10.01%;T3、T5处理干物质较CK分别增加3.09%、3.53%;T1、T3处理玉米籽粒产量较CK显著增加11.25%、9.28%。因此,施用商品有机肥2 500 kg/hm2的情形下化肥减量20%的处理更有益于制种玉米的生长发育,可作为河西绿洲制种玉米培育中可行的有机肥配施方式。      

降解地膜对河西干旱区土壤水热及制种玉米产量的影响

以制种玉米为供试材料,研究了诱导期分别为2,3,4个月的白色(WD1,WD2,WD3)和黑色(BD1,BD2,BD3)降解膜以及普通白膜覆盖(CK)对制种玉米土壤水热及产量的影响.结果表明:相同诱导期下,黑色降解膜的降解等级高于白色降解膜;土壤贮水量在灌浆期和成熟期,降解膜覆盖处理比CK低2.2%~7.5%和2.3%~7.0%,吐丝期BD2的土壤贮水量比CK高8.0%;可降解地膜覆盖在拔节期、吐丝期、灌浆期和成熟期,土壤日最高温度比CK低0.1~1.5,0~1.2,0.1~1.3和0.9~1.9 ℃,并且降解地膜诱导期越早,对地温影响越大;BD3成熟期的冠部湿基含水率比CK高3.2%;不同降解膜覆盖作物的产量和水分利用效率与CK相比较,BD3具有增产效应,产量和水分利用效率分别比CK高6.8%和4.7%.     

河西绿洲膜下滴灌调亏对制种玉米籽粒发育及幼苗生长的影响

为探究河西绿洲灌区膜下滴灌调亏对制种玉米籽粒发育及幼苗生长的影响,以充分灌溉（CK）为对照,设置不同生育时期与调亏梯度双因素随机组合的8种水分调亏处理,共计9个处理,测算了各处理产量、水分利用效率及其籽粒萌发生长、生理活性和营养物质。结果表明：与CK相比,除T1与T3外,不同生育期调亏灌溉均降低了制种玉米籽粒产量,降幅3.07%~26.84%;调亏处理中,T1处理水分利用效率最高（1.61 kg·m^-3）,T3次之（1.59 kg·m^-3）,分别较CK提高6.62%和1.32%; T8处理籽粒的发芽指数和活力指数较CK分别降低30.39%、30.07%,其余中度亏水玉米籽粒的活力指数均较CK无显著差异;丙二醛含量除T1和CK处于较低水平且无显著性差异外,其余处理均提高了MDA含量,较CK增幅13.04%~134.78%;T3（40.64 mg·g^-1）和T5（40.35 mg·g^-1）处理可溶性蛋白含量较CK无显著差异,其余亏水处理均显著下降,降幅6.90%~16.60%; T1处理的抗氧化酶活性和营养物质含量相对最高,SOD、CAT、可溶性糖、维生素C、根系活力较CK分别提高3.77%、0.10%和19.67%、3.89%、8.56%。运用主成分分析及隶属函数进行灌溉制度评价,结果表明制种玉米最佳水分调亏处理为苗期轻度水分调亏,即苗期相对土壤含水率保持在70%~75%、其余生育期保持在85%~90%可作为河西绿洲灌区制种玉米最佳灌溉模式。     

调亏滴灌下菘蓝的品质综合评价

于2016、2017年在张掖市民乐县益民灌溉试验站开展了菘蓝不同生育期水分亏缺试验，在菘蓝的营养生长期和肉质根生长期分别进行轻度、中度和重度的调亏灌溉处理，对其品质进行评价。结果表明：重度调亏灌溉（WD3、WD8、WD9）处理的(R,S)-告依春含量较CK降低8.59%~13.23%（P<0.05），而在营养生长期和肉质根生长期轻中度连续调亏（WD4、WD5）有利于 (R,S)-告依春含量的提高，较CK增加5.43%~7.94%；在营养生长期和肉质根生长期轻中度连续调亏（WD5、WD6、WD7）有利于靛玉红含量的提高，与CK差异显著，增幅为1.7%~5.7%；在营养生长期和肉质根生长期轻中度连续调亏（WD4、WD5、WD6和WD7）有利于靛蓝含量的提高，与CK差异显著，增幅3.6%~9.9%。综合评价表明，综合得分较高的为轻中度连续调亏滴灌（WD4、WD5）。因此，轻中度水分亏缺处理可以提高有效成分靛蓝、靛玉红和告依春的积累，有利于提高菘蓝的品质，重度水分亏缺不利于有效成分的积累。