灌水控制下限对冬小麦产量及水分利用效率的影响

通过对冬小麦全生育期实施不同土壤水分控制下限,研究冬小麦的耗水规律,分析水分胁迫对其生长发育和产量形成的影响,并建立了产量与水分关系的数学模型。结果表明,不同水分处理的冬小麦耗水规律基本一致,但日耗水强度和总耗水量各处理间差别明显。各生育时段耗水量占全生育期总耗水量的百分比以孕穗灌浆期最大,达到45%;其次为拔节期,在20%左右;越冬期最小,只有4.0%~10.0%。土壤水分控制下限为55%的处理冬小麦水分利用效率最高,约为1.75kg/m3,对应的耗水量在350~400mm之间。     

施氮量与花期水分胁迫对不同氮效率油菜产量性能及氮肥利用效率的影响

为了明确花期水分胁迫下施氮对油菜产量形成、产量性能及氮肥利用效率的影响,以2个氮高效基因型(Monty和湘油15)和2个氮低效基因型(R210和Bin270)为供试材料,在不同氮水平(低氮0.05 g/kg,中氮0.2 g/kg,高氮0.4 g/kg),研究了花期水分胁迫下氮肥对不同氮效率基因型油菜产量、产量性能及氮肥利用效率的影响。结果表明,水分胁迫明显抑制了油菜的产量、产量性能和氮素吸收利用能力;就不同施氮量看,少量或过量施氮影响油菜产量及产量性能,所有供试材料的单株角果数、干物质量、收获指数和产量在中氮(0.2 g/kg)处理效果表现最好;水分对油菜生长发育的影响大于氮素养分,氮高效基因型对水分胁迫具有一定的减缓作用;适量供氮能够减轻水分胁迫对油菜生长发育的影响,氮高效基因型较氮低效基因型对水分和氮素胁迫具有更强的适应性。     

菜豆的节水技术研究

研究不同灌溉方式、不同农艺措施对菜豆生长和水分利用效率的影响,为菜豆生产寻找高效节水技术措施。滴灌能明显降低耗水量,比畦灌节水30%,耗水强度也明显降低,菜豆产量和水分利用效率均显著提高,增产25.5%,水分利用效率提高35.6kg/mm.hm²。在畦灌条件下,不同农艺措施之间耗水总量和耗水强度差异不大,但产量和水分利用效率差异较大。施用抗旱剂、保水剂的菜豆产量及水分利用效率显著高于对照,增产分别达25.2%和18.6%,水分利用效率分别提高14.0kg/mm.hm²和11.1kg/mm.hm²。菜豆根瘤菌生长发育状况在不同处理之间有一定差异。     

水分胁迫效应对冬小麦生长发育的影响研究

利用温室管栽试验，研究水分胁迫效应对冬小麦生长发育的影响。结果表明：苗期水分胁迫，拔节期与开花期复水能激发冬小麦根、茎、叶、冠生物量显著增长，三叶至分蘖期控水的处理绿叶面积日增量最大；前期一直干旱灌浆期复水能明显减缓植株的衰老速率。冬小麦前期经受中度或重度水分胁迫，拔节期复水后增产效果最大，前期经受中度水分胁迫，开花期复水后水分利用效率最高。确定土壤含水量占田间持水量55％为冬小麦分蘖期水分胁迫效应增产节水的水分临界指标。     

滴灌条件下不同供水方式对日光温室桃树耗水量、产量和水分利用效率的影响

对滴灌条件下,不同供水方式对温室桃树耗水量、产量及水分利用效率的影响进行了系统研究,结果表明,随着灌水次数和灌水量的增加,滴灌温室桃树各物候期阶段耗水量呈增加趋势;在整个年生长周期中,各处理土壤水分消耗的变化均呈双峰曲线,需水高峰期分别出现在花芽分化期和果实发育期;在各灌水处理中,T4处理产量和水分利用效率最高,分别达41 521.5 kg/hm2和54.46 kg/(mm.hm2);日光温室桃树耗水量与产量、水分利用效率间均呈二次曲线关系,经相关性分析,相关系数分别为0.894 9,0.915 3,达0.01极显著相关水平。     

不同滴灌制度对棉花/马铃薯模式中马铃薯产量和WUE的影响

为了探索华北地区棉花与马铃薯套作模式下节水高效的灌溉制度,2011-2012年,连续两年研究了不同滴灌定额(75、90、105和120 mm)对棉花/马铃薯模式中马铃薯产量及水分利用效率的影响。结果表明,马铃薯的产量与滴灌定额呈正比,且与块茎形成期和块茎膨大期的降雨、灌溉定额显著相关,2011和2012年其相关系数分别为r=0.960 (P<0.05)、r=0.998 (P<0.01)。2011年,不同处理的马铃薯产量差异不显著,2012年,滴灌120 mm处理的马铃薯产量最高,达到24 921.2 kg hm^–2,比滴灌75 mm处理提高了15.2%,差异显著;马铃薯的耗水量随滴灌定额的增加而增加,不同处理之间差异显著,但不同处理的马铃薯水分利用效率差异不明显。初步表明,适当增加滴灌定额、合理调整灌溉时间结构有利于马铃薯产量和水分利用效率的提高。     

水分胁迫及复水对绿洲膜下滴灌辣椒动态生长、产量及水分利用的影响

为了研究水分胁迫对露天膜下滴灌辣椒生长、产量形成和水分利用效率的影响,在辣椒苗期和开花坐果期均分别施加轻度水分胁迫(65%~75%田间持水量)、中度水分胁迫(55%~65%田间持水量)和重度水分胁迫(45%~55%田间持水量),全生育期充分供水处理(75%~85%田间持水量)为对照,分别测定各水分处理辣椒不同生育期末生长指标(株高、茎粗、叶面积指数和单株干物质积累量)以及青果总产量和水分利用效率,并用三次曲线模拟了辣椒各生长指标在全生育期内的动态变化过程。结果表明:三次曲线能够较好地反映不同水分处理下辣椒各生长指标随时间的动态变化。苗期和开花坐果期一定程度水分胁迫能导致辣椒在水分胁迫时段株高、茎粗和叶面积指数显著(P0.05)小于CK组,后期复水后,由于辣椒产生补偿性生长,苗期轻度和中度水分胁迫处理以及开花坐果期轻度水分胁迫处理辣椒,各生长指标增长速率在一定时间内超过CK组,最终辣椒产量和单株结果数均与CK组之间无显著差异(P0.05),且辣椒平均单果重分别比CK组显著高18.48%,22.49%,14.14%。苗期和开花坐果期水分胁迫,均能提高辣椒根冠比和果实干物质分配指数并减少辣椒全生育期灌水量和耗水量,特别是苗期中度水分胁迫处理,在不显著降低产量的情况下,灌水量和耗水量分别比CK组显著低12.36%和11.51%,且水分利用效率、灌溉水利用效率均最高,分别比CK显著高8.61%和9.66%,因此,在苗期施加中度水分胁迫,后期充分灌水是实现绿洲辣椒节水、高产和高效栽培的一种较优灌溉方式。     

干旱胁迫对土壤水分动态及玉米水分利用效率影响研究

为研究干旱胁迫效应下土壤的水分动态及玉米水分利用效率,设置干旱胁迫处理和正常灌水处理2种模式,比较不同处理下土壤的水分特征、耗水规律和水分利用效率。结果表明：作物进入拔节期以后,干旱胁迫效应明显,土壤水分开始显著低于正常灌水处理;灌溉后的作物耗水量显著高于干旱胁迫处理,灌溉是影响研究区域玉米生长水分条件的主要因素,玉米进入生殖生长阶段后灌水较不灌水处理的日耗水量增长幅度达到了1.4~7.0倍;干旱胁迫对玉米产量造成严重影响,产量下降54.6%,但是水分利用效率较正常灌水处理高27.3%。     

长期定位施不同氮源有机肥替代部分含氮化肥对陇东旱塬冬小麦产量和水分利用效率的影响

在陇东黄土旱塬覆盖黑垆土大田,利用陇鉴301进行了连续10年的定位试验,观测长期施用不同氮源有机肥(发酵有机肥、农家肥)或小麦秸秆还田各处理对冬小麦产量相关性状和水分利用效率的影响。结果显示,小麦产量和水分利用效率年际间变化较大,与降雨量有直接关系;不同有机氮源替代部分含氮化肥处理对提高冬小麦产量和水分利用效率具有明显作用。在干旱、平水和丰水年型,较不施肥对照分别增产53.1%~103.7%、40.3%~79.3%和73.1%~94.8%,较单施化肥对照分别增产6.6%~41.8%、7.0%~36.8%和-2.9%~9.3%。以发酵有机肥做替代物处理的产量和水分利用效率最高,增产幅度最大,10年平均产量较不施肥和单施化肥对照分别增加88.9%和25.4%,水分利用效率和边际水分利用率也最高,分别为10.8 kg mm~(-1) hm~(-2)和1.03 kg m~(-3);并且产量构成因素和植株生理指标也优于其他处理。因此,发酵有机肥是陇东半湿润偏旱雨养农业区(年降水量约550 mm)冬小麦生产上替代部分含氮化肥的首选有机氮源。     

不同栽培模式对旱作冬小麦根系生长 时空分布及水分利用的影响

为了研究不同栽培模式对旱作冬小麦根系生长时空分布以及水分利用的影响,利用2个旱作冬小麦品种在覆膜、覆盖有机肥、播量减半、追施氮肥等单因子或综合栽培条件下进行大田实验,测定冬小麦不同生育期的根系生长特征参数和水分消耗特征,综合最终产量及水分利用效率。结果表明,半干旱地区覆膜和有机肥由于明显的保水优势,能提高小麦花后各层根重,尤其是花期60 cm以下深层根量分布,促进水分利用;覆膜和有机肥综合应用时根系生长不一定累积增加,但是产量和水分利用效率提高4%以上;覆膜小麦根系群体调节能力强,播量减半处理后根重增加,产量受影响较低;拔节期追肥显著提高土壤深层根量,使冬小麦土壤水分消耗时间后移,同时配施有机肥使‘长旱58’产量达到7.0 t/hm2,在所有栽培模式中最具产量优势;不同小麦品种对于栽培模式的响应不同,应结合实际生产采用最佳栽培模式以提高产量和水分利用效率。综合以上,不同栽培模式的综合应用将是半干旱地区旱作农业进一步提高产量和水分利用效率可行途径。     

胶东半湿润区滴灌制度对冬小麦农田土壤水分、作物生长及水分利用的影响

针对胶东地区冬小麦生育期内降雨和灌溉水资源明显不足问题,通过研究滴灌条件下灌溉制度对土壤水分、冬小麦生长及水分利用的影响,探究该地区冬小麦最优灌溉模式。试验实施从2016到2019年,共3季冬小麦,灌溉方式为滴灌,共设置4种处理：T1：不灌水;T2：拔节期灌水40 mm;T3：开花期灌水40 mm;T4：拔节期和开花期分别灌水40 mm。结果表明：（1）拔节期灌溉（T2和T4）在0~30、30~60、60~90 cm土壤体积含水量分别为16.0%、25.5%、25.1%,比不灌水处理(T1)分别提高25.9%、5.5%、4.7%,贮水量为204.9 mm,比不灌水处理(T1)提高6.5%,叶面积指数为2.9,比不灌水处理(T1)提高26.3%,生物量为6124.8 kg/hm²,比不灌水处理(T1)提高29.0%。（2）开花期灌溉（T3和T4）在0~30、30~60、60~90 cm土壤体积含水量分别为12.8%、22.7%、22.8%,与不灌水处理(T1)相比分别提高36.6%、11.2%、6.7%,贮水量为188.7 mm,比不灌水处理(T1)提高12.8%,叶面积指数为2.2,比不灌水处理(T1)提高24.3%,生物量为10781.0 kg/hm²,比不灌水处理(T1)提高24.2%;（3）与不灌水处理(T1)相比,3年的试验结果表明拔节期灌溉(T2)可提高产量16.5%,耗水量增加13.0%,水分利用效率增加2.7%,开花期灌溉(T3)产量增加26.4%,耗水量增加13.3%,水分利用效率增加11.0%,两次灌溉(T4)产量增加22.7%,耗水量增加23.9%,但是水分利用效率降低2.0%。不同灌水处理（T2、T3和T4）3年结果相比较,T3比T2的叶面积指数增加5.8%,生物量增加5.7%,产量增加9.0%,耗水量之间无显著差异,水分利用效率增加8.7%,灌溉水利用效率增加138.5%。与T4处理相比,T3处理的生物量和产量接近,耗水量降低8.7%,但是水分利用效率增加13.4%,灌溉水利用效率平均增加160.4%。综合考虑不同灌溉制度对冬小麦生长发育、产量及水分利用的影响,滴灌条件下在开花期灌水（T3处理）可作为胶东半岛砂姜黑土区冬小麦最优灌溉制度。     

不同沟灌方式水、氮调控对棉花产量及水分利用效率的影响

设置交替隔沟灌、常规沟灌和固定隔沟灌方式,施氮量和灌水量采用二次通用旋转组合设计进行试验,研究水、氮调控对沟灌棉花产量、水分利用效率的影响.结果表明:棉花产量与施氮量在56.2～95.2kg·hmˉ2范围内呈显著正相关,与灌水量在37.52～160.00mm范围内呈显著正相关.相同水、氮处理下交替隔沟灌与常规沟灌相比棉...     

灌水量对小麦氮素吸收、分配、利用及产量与品质的影响

以济麦20和泰山23为试验材料, 在大田条件下研究了灌水量对小麦氮素吸收、分配、利用和籽粒产量与品质及耗水量、水分利用率的影响。2004—2005年生长季, 小麦生育期间降水量为196.10 mm, 两品种的氮素吸收效率、籽粒的氮素积累量和氮肥生产效率均为不灌水处理低于灌水处理, 但籽粒氮素分配比例和氮素利用效率表现为不灌水处理高于灌水处理。拔节期前, 两品种的氮素吸收强度灌水180 mm处理高于灌水240 mm和300 mm两处理, 拔节期后反之; 成熟期, 植株氮素积累量和氮素吸收效率在各灌水处理间无显著差异。济麦20籽粒的氮素积累量和分配比例、氮素利用效率和氮肥生产效率, 均以灌水240 mm处理高于灌水180 mm和300 mm处理; 灌水180 mm和240 mm处理的籽粒产量分别达8 701.23 kg hm^-2和9 159.30 kg hm^-2, 耗水量为469.29 mm和534.48 mm, 两处理间籽粒品质无显著差异, 且均优于灌水300 mm处理。泰山23籽粒中氮素积累量及分配比例、氮素利用效率、氮肥生产效率和籽粒品质, 在各灌水处理间无显著差异; 灌水180 mm和240 mm处理籽粒产量显著高于其他处理, 分别达9 682.65 kg hm^-2和9 698.55 kg hm^-2, 其耗水量分别为468.54 mm和532.35 mm。两品种的水分利用率均随灌水量增加而降低。在2006—2007年生长季, 小麦生育期间降水量为171.30 mm, 济麦20和泰山23均以灌水240 mm处理的籽粒产量和水分利用率最高, 其耗水量分别为490.88 mm和474.88 mm。综合考虑产量、品质、氮素利用效率、氮肥生产效率和水分利用率, 生产中济麦20生育期灌水量以180~240 mm为宜; 泰山23在降水量达196 mm条件下, 灌水量以180 mm为宜, 在降水量为170 mm条件下, 灌水量以240 mm为宜。     

不同灌水量对酿造高粱生长、产量和水分利用率的影响

为了探讨不同灌水条件下酿造高粱[Sorghum bicolor (L.) Moench]需水规律和水分利用效率,在田间试验条件下,以布置在高粱冠层顶部直径为20 cm标准蒸发皿水面蒸发量为基础确定灌溉水量,设置不灌水（对照）、30%蒸发量、60%蒸发量和90%蒸发量4个灌水量,采用滴灌方法,研究不同灌水量对酿造高粱生长、产量和水分利用效率的影响。结果表明,在开花期,90%蒸发量灌溉处理高粱植株株高、茎粗和叶叶面积均明显高于对照处理。90%蒸发量灌溉处理高粱生物产量比60%蒸发量、30%蒸发量和对照处理分别增加9.19%、20.92%和17.27%;高粱籽粒产量分别比60%蒸发量、30%蒸发量和对照处理分别增加8.99%、16.89%和19.74%。90%蒸发量、60%蒸发量和30%蒸发量灌溉处理比不灌溉处理千粒重分别提高14.71%、10.20%和7.89%。30%蒸发量、60%蒸发量、90%蒸发量灌溉处理的全生育期耗水量比不灌溉处理分别增加15.2%、32.9%和44.8%。不同灌溉处理日均耗水量高峰值均出现在大喇叭口期-扬花期。不同灌溉条件下的高粱需水量在400~590 mm之间。随着灌溉量增加,高粱耗水量和籽粒产量相应增加,而水分利用效率呈现出降低趋势,90%蒸发量、60%蒸发量、30%蒸发量灌溉处理比不灌溉处理的水分利用效率分别下降17.3%、17.3%和11.1%。     

黑河中游边缘绿洲沙地农田玉米水氮用量配合试验

研究了黑河中游边缘绿洲沙地农田不同灌溉水平（常规灌溉,12 000 m³ hm^-2;节水10%,10 800 m³ hm^-2;节水20%,9 600 m³ hm^-2）和施氮水平（0、150、225、300和375 kg N hm^-2）下玉米产量、氮肥利用率、灌溉水生产力及硝态氮在土壤剖面中的分布。结果表明,常规高量灌溉（12 000 m³ hm^-2）和节水10%和20%处理的玉米产量和地上生物量无显著差异;在施有机肥和磷、钾肥的基础上,施氮量150~375 kg N hm-2较不施氮处理增产74.8%~108.6%,施氮量超过225 kg N hm^-2时,产量不再显著增加;平均氮肥利用率（NUE）为50.6%~83.7%,随施氮量的增加而下降,超过225 kg N hm^-2时显著降低。在施用氮肥时,玉米灌溉水生产力(WP)为0.97~1.35 kg m^-3,随灌溉量的增加而下降,施氮量超过225 kg N hm^-2时,灌溉水生产力不再显著增加。水肥配合有显著的交互效应,高量的水氮配合可获得较高的产量,但水肥利用效率显著下降。对每次灌溉前土壤剖面水分含量的测定结果表明,3个灌溉水平下0~160 cm土层土壤水分含量无显著差异,表明常规高量灌溉并不能保持较长时间的有效水分供作物吸收利用;高量灌溉下,0~200 cm土壤剖面中NO₃^－-N的积累量低于节水灌溉处理,表明高量灌溉使更多的NO₃^－-N淋溶至更深的土层,对地下水污染风险加大。从水肥高效利用、降低氮污染风险和缓解水资源短缺综合考虑,进行合理的水肥调控、适度降低灌溉量和氮肥投入是沙地农田生态系统管理的合理选择。通过合理的水肥调控,沙地农田仍有很大的节水潜力。     

灌水时期和灌水量对小麦耗水特性和旗叶光合作用及产量的影响

在2004—2005和2005—2006小麦生长季,以济麦20、泰山23和泰山22为试验材料,研究了不灌水(W0)、拔节水60 mm (W1)、拔节水60 mm+开花水60 mm (W2)和拔节水60 mm+开花水60 mm+灌浆水60 mm (W3) 4个灌水处理条件下小麦耗水特性、旗叶光合作用和产量变化。结果表明,2004—2005生长季,济麦20和泰山23均以W2处理籽粒产量最高,耗水量和灌水效率分别高于和低于W1处理;两品种的水分利用效率均以W1和W2处理高于其他处理,其中济麦20的W1和W2处理无显著差异,而泰山23的W1处理高于W2处理。2005—2006生长季,济麦20和泰山22分别以W1和W2处理获得最高籽粒产量,两处理的耗水量(451.3 mm和459.2 mm)无显著差异;两品种的水分利用效率均以W0处理最高,W3处理最低,其中济麦20的W1处理高于W2处理,而泰山22在两处理间无显著差异。随灌水量的增加,土壤供水量和降水量占总耗水量的百分率降低,灌水量占总耗水量的百分率增大。济麦20的W0处理的旗叶光合速率和磷酸蔗糖合成酶活性在灌浆初期与W1和W2和W3处理无显著差异,灌浆中后期显著降低,但W0处理有利于蔗糖向籽粒转移,灌浆后期旗叶中蔗糖滞留较少,这是W0处理的粒重显著高于其他处理的生理原因之一。综合考虑籽粒产量、水分利用效率和灌水效率,在未灌底墒水条件下,济麦20和泰山23以拔节水灌60 mm或拔节水和开花水各灌60 mm为节水高产的模式;在灌底墒水60 mm条件下,济麦20以拔节水灌60 mm、泰山22以拔节水灌60 mm或拔节水和开花水各灌60 mm为节水高产的模式。     

灌水频率与灌水量对南瓜耗水特征与水生产力的影响

为探讨河西地区沟灌条件下南瓜需水规律与产量效应,于2014,2015年以甜栗南瓜为试材,研究不同灌水频率和灌水量对南瓜耗水特征、产量、水分利用效率及其果实形态指标的影响。试验设置5个处理,分别为苗期灌水45 mm(T1),苗期灌水45 mm+伸蔓期灌水30 mm(T2),苗期灌水45 mm+伸蔓期灌水45 mm(T3),苗期灌水45 mm+伸蔓期灌水45 mm+开花坐果期灌水30 mm(T4),苗期灌水45 mm+伸蔓期灌水45 mm+开花坐果期灌水45 mm(CK)。结果表明,随着灌水量的增加,果径大小逐渐增加,而不同灌水频率对南瓜瓜形指数无显著影响。南瓜全生育期耗水量随着灌水频率和灌水量的增加而增加,各处理不同生育期阶段耗水量从大到小依次表现为:开花坐果期伸蔓期苗期发芽期,日耗水强度大小依次表现为:伸蔓期开花坐果期苗期发芽期。2个试验年度中,T2(2014年)和T4(2015年)处理水分利用效率分别最大,较T1和CK处理分别显著增加了14.80%,19.71%(2014年)和25.59%,1.89%(2015年)。T2、T3、T4和CK处理的产量分别较T1处理显著增加了24.59%,29.75%,23.07%,21.20%(2014年)和39.81%,55.22%,71.85%,74.93%(2015年)。通过回归分析,表明在河西绿洲灌溉条件下南瓜产量、水分利用效率与耗水量均呈二次抛物线关系。因此,南瓜伸蔓期和开花坐果期为南瓜需水关键期,在该生育期内适度灌水可显著提高南瓜产量和水分利用效率。     

滴灌带间距和灌水定额对春小麦产量和水分利用效率的影响

为了探究春小麦合适的滴灌灌水定额和滴灌带间距组合,2015年3—7月进行了春小麦大田试验,研究3种滴灌带间距(D1：60 cm、D2：90 cm、D3：120 cm)和3种灌水定额(I1：35 mm、I2：45 mm、 I3：55 mm)对西北旱区春小麦产量和水分利用效率的影响。试验结果表明：产量最高的处理为D1I2达到8964 kg/hm²。当滴灌带间距为60 cm和90 cm时,灌水定额从35 mm增加至45 mm时产量显著增加,灌水定额达到55 mm时产量分别下降9.5%和2.2%。灌水定额为35 mm和45 mm时,滴灌带间距60 cm的处理产量显著高于滴灌带间距120 cm的处理;灌水定额增加到55 mm时,3个滴灌带间距处理产量无显著差异。水分利用效率在1.57~2.11 kg/m³间变化,最高的为D2I2处理。综合考虑产量、灌水量、水分利用效率和滴灌带投入,D2I2处理是该地区最优的滴灌带间距和灌水定额组合。     

锡林河流域紫花苜蓿需水规律与灌溉定额优化研究

为了确定锡林河流域紫花苜蓿生育期内不同阶段的需水量、需水规律和合理的灌溉定额。采用非充分灌溉试验,研究了紫花苜蓿的需水规律、产量与灌溉定额间的关系以及合理灌溉定额。结果表明：第1 茬紫花苜蓿需水高峰值出现在6 月下旬—7 月初,其需水强度最大可达5.09 mm/d;第2 茬紫花苜蓿需水高峰值出现在8 月上旬—8 月中旬,其需水强度最大可达5.23 mm/d。根据紫花苜蓿产量与灌溉定额间表现为二次抛物线型关系,以追求单位面积产量、灌溉水生产效率和生产弹性系数最大为目标,确定紫花苜蓿的合理灌溉定额,该成果为节水灌溉制度的制定和灌溉预报等提供了科学依据。