栽培方式对玉米根系生长及水分利用效率的影响

为进一步明确我国西北地区全膜双垄沟播玉米栽培技术的增产机理,为干旱半干旱地区玉米高产栽培提供理论与技术支持,2008—2009年采用田间试验方法,研究了7种不同栽培方式对陇东地区旱地玉米根系时空分布、产量及水分利用效率的影响。结果表明:不同栽培方式下玉米根系长度和根干重均随生育期的推进逐渐增加,且随土层的加深呈逐渐下降趋势。其中,全膜双垄沟播等行距种植模式0~150 cm土层玉米根系长度显著大于半膜双垄沟播、常规地膜覆盖和露地种植模式(P<0.05);120~150 cm土层根长百分比表现为全膜双垄沟播撮苗种植模式最大,全膜双垄沟播等行距种植模式次之,露地种植模式最小;根干重主要集中在0~30 cm土层,且垄沟>垄中,全膜双垄沟播>常规覆膜>半膜双垄沟播,等行距种植>撮苗种植;与半膜双垄沟播、常规地膜覆盖和露地种植模式相比,全膜双垄沟播等行距种植玉米籽粒产量分别提高17.72%、22.01%和47.00%,水分利用效率分别提高6.41%、18.54%和43.57%,是陇东地区旱作玉米的最佳栽培方式。     

灌水对水肥一体化制种玉米产量和水分利用效率的影响

研发和推广应用高效节水技术是提升扬黄灌区制种玉米产量、支撑制种玉米产业增效和持续发展的重要途径。为了给建立制种玉米水肥一体化技术模式下的科学高效灌溉制度提供科学依据。在甘肃扬黄灌区滴灌水肥一体化条件下,研究了不同灌溉定额和灌水次数下制种玉米的产量表现和水分利用效果。结果表明,灌溉定额从2 250 m3/hm2增加到3 000 m3/hm2时,制种玉米增产幅度达33.84%,但灌溉定额高于3 000 m3/hm2并继续增大时增产效果不明显,生育期耗水量增加,水分利用效率降低明显。灌水次数从10次增加至20次时,制种玉米产量及水分利用效率均呈降低趋势,灌水次数多于15次并继续增加时,制种玉米减产显著。灌水次数和灌溉定额之间不存在互作效应。在灌溉定额偏低条件下,增加灌水次数会造成制种玉米严重减产。当生育期灌溉定额为3 000 m3/hm2、灌水次数为10次时,折合产量较高,为7 386.9 kg/hm2,较其余处理增产-2.77%～93.58%;水分利用效率最高,为17.83 kg/(mm·hm2),较其余处理提高5.32%～78.30%;种植纯收益较高,为29 683.6元/hm2,较其余处理增加-511.8～20 675.4元/hm2;产投比最高,为3.03,较其余处理增加0.07～1.38。可见,灌水10次、灌溉定额为3 000 m3/hm2时灌溉水利用效果相对优化。     

栽培模式及施氮对冬小麦-夏玉米体系产量与水分利用效率的影响

通过位于陕西杨凌的为期6年的田间定位试验,研究了长期覆盖栽培(常规、垄沟、覆草及控水)及施氮量(N0、120、240 kg/hm2)对小麦-玉米轮作体系作物产量及水分利用效率的影响。结果表明,与常规模式相比,垄沟和覆草模式均显著增加了玉米子粒产量,对小麦子粒产量的影响未达显著水平,控水模式降低了玉米和小麦的产量。4种不同栽培模式对玉米-小麦6年总产量的贡献大小顺序为:垄沟覆草常规控水,差异达显著水平。垄沟模式显著提高了玉米和小麦的水分利用效率;覆草和控水模式显著提高了玉米的水分利用效率,对小麦水分利用效率的提高未达显著水平。不同栽培模式下,玉米和小麦的总水分利用效率的大小顺序为:垄沟覆草控水常规,差异达显著水平。与未施氮肥相比,施氮N 120和240 kg/hm2显著提高了玉米、小麦的产量和水分利用效率,但两施肥处理间产量和水分利用效率差异不显著。     

不同水分条件下保水剂对冬小麦产量及水分利用效率的影响

试验采用保水剂(B)与灌水水平(W)两因素2×4完全均衡方案和裂区区组设计,研究不同水分条件下保水剂对冬小麦产量及水分利用效率的影响。结果表明,灌水水平在20%~80%条件下,不施保水剂时,灌水量为80%时冬小麦产量达到最大值;施用保水剂时,灌水量为60%时冬小麦产量最高。随着灌水量的增加,土壤水分含量有所提高,施用保水剂后土壤水分显著提高;在冬小麦孕穗期灌水量为田间持水量的60%时,施用保水剂后土壤水分增加1.57倍。低灌水水平和高灌水水平均削弱保水剂对水分生产效率、灌水利用效率和降水利用效率的增加效应。可见,灌水的增产效应与灌水对水分生产效率、灌水利用效率、降水利用效率的提高有着密切关系。在本年度(2011年10月~2012年6月)降水及气候条件下,施用保水剂时,最佳灌水量为田间持水量的60%时冬小麦产量最高。     

微喷灌对夏玉米产量和水分利用效率的影响

为研究微喷灌对夏玉米产量和水分利用效率(WUE)的影响,本试验在旱棚条件下以郑单958为试验材料,设置2种灌水方式:微喷灌P(灌水定额:38 mm/次)和畦灌Q(灌水定额:75 mm/次),3种灌水次数:1次(W1)、2次(W2)和3次(W3),采用土壤水分测定仪实时监测整个夏玉米生长季多土层(0～200 cm)土壤体积含水量的动态变化。结果表明,在2种灌水模式下,随着灌水次数的增加(总灌水量增加),夏玉米产量呈增加趋势;相同灌水次数下,微喷灌处理的产量均低于畦灌。与QW1相比,PW2灌水量相同、灌水次数较多,产量提高5.0%;与QW2相比,PW3灌水量减少24%、灌水次数增加,产量提高14.3%。与QW1和QW2相比,PW3植株具有较高的穗位叶光合速率和干物质积累量,且增加了粒重和产量。进一步分析微喷灌(PW2)和畦灌(QW2)的耗水特性发现,与QW2相比,PW2叶面积指数、穗位叶蒸腾速率、阶段耗水量、耗水强度、灌水后日蒸散量及对0～100 cm土层水分的消耗均降低,而深层尤其是100 cm以下土壤水分的利用比例增加,进而PW2全生育期总蒸散量降低10.8%,WUE提高10.3%。综...     

不同水分状况下施氮对夏玉米水分利用效率的影响

通过盆栽试验采用五因素五水平通用旋转组合设计(1/2实施)方案,研究了不同水分状况下氮肥的用量和施用时期对夏玉米水分利用效率的影响。结果表明,施氮对夏玉米水分利用效率的影响大于土壤含水量,但子粒产量和生物产量水分利用率(WUE子粒和WUE生物)对施氮时期的要求不尽相同,苗期和灌浆期施氮对WUE子粒的影响较显著,而苗期和拔节期施氮对WUE生物的影响则更显著。从单因素效应看,并非施氮量和土壤含水量越高越好。水氮高效配合的关键期是拔节期,且存在阈值反应,其阈值是N0.2g/kg,土壤含水量为21%。低于阈值水平,水氮交互作用不明显,高于阈值水平,水氮互作效应显著。     

栽培条件对冬小麦叶片水分利用效率的影响

通过对冬小麦孕穗一开花期叶片光合速率和蒸腾速率的系统测定,研究了叶片水分利用效率（WUE）对栽培措施（水分、氮肥、密度）的响应。结果表明,在一定范围内,水分、不施氛、低密度均可以提高冬小麦叶片WUE,其中以低密度效果最明显,水分处理次之,再次是不施氮肥。各栽培因素对WUE存在明显的互作效应。水分不足时低密度比氮肥对叶片WUE的提高效果更明显。低氮条件下,改善土壤水分和降低密度均可提高WUE,但降低密度效果最为显著。密度过高对提高作物WUE不利,改善土壤水分和增施肥料可减弱这种影响,但改善土壤水分条件对提高WUE的效果最为显著。     

不同灌水条件下分层施肥对冬小麦产量和水分利用效率的影响

为了明确分层施肥在不同灌水条件下对冬小麦产量、耗水特性和水分利用效率的影响,为黄淮海地区小麦高产高效生产实践提供理论依据。结合当地冬小麦灌溉制度采用水肥2因素裂区试验,水分为主区,施肥方式为副区,设置3个灌溉处理:春季不灌水(W_0)、春季拔节期灌水(W_1)、春季拔节期灌水+开花期灌水(W_2),灌水量90 mm/次;2种施肥方式处理:常规施肥处理(F_1)和分层施肥处理(F_2),分析了不同灌水与施肥模式下冬小麦产量、耗水特性和水分利用效率的特点。结果表明:与F_1相比,F_2处理40—120 cm土层土壤贮水消耗量、冬小麦拔节期—开花期耗水强度和农田耗水量显著增加,其中以W_2F_2处理农田耗水量最高。分层施肥处理冬小麦水分利用效率较常规施肥提升14.2%～3.0%,其中以W_1F_2处理水分利用效率最高。在3种灌水条件下,分层施肥处理较常规施肥显者增加了冬小麦的单位面积穗数,产量增加19.8%～6.4%,其中W_(2 )F_2产量最高。因此,建议在水分充足地区,采取小麦春季灌溉拔节水和开花水结合底肥分层施用的管理方式;在水资源短缺地区,采取小麦春季灌溉拔节水结合底肥分层施用的管理方式。     

栽培方式对冬小麦耗水量、产量及水分利用效率的影响

为探究不同栽培方式对冬小麦生长发育、产量形成及水分利用的影响。通过田间试验,设置传统畦田种植(TC)、垄作种植(RC)和高低畦田种植(HLC)3种栽培方式,其中RC和HLC种植模式分别设置3种灌溉处理(900,720,540 m^3/hm^2),以TC的常规灌溉(900 m^3/hm^2)作为对照,研究3种栽培方式下冬小麦生育期内的土壤水分变化与耗水规律,分析栽培方式对产量构成要素和水分利用效率的影响。结果表明:不同栽培方式下冬小麦各生育期的土壤含水量变化具有显著差异,RC处理的集雨储水能力相对较强;栽培方式对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响也达到显著水平。冬小麦产量和耗水量间呈现极显著的正相关关系(R^2=0.86,P<0.01);栽培方式对冬小麦亩成穗数和穗粒数具有显著差异;与RC和TC栽培方式相比,HLC栽培方式下群体及个体的发育相对更好,亩成穗数和穗粒数显著提高;相比TC和RC,HLC栽培方式下冬小麦耗水总量分别提高14.16%和19.90%,产量分别提升22.63%和27.37%,水分利用效率(WUE)分别提升7.69%和6.87%。综合来看,HLC栽培方式可显著提高冬小麦的产量和水分利用效率,是研究区域较为理想的节水高产栽培模式。     

微润灌对作物产量及水分利用效率的影响

为探明微润灌对作物生长及产量的影响,以夏玉米和冬小麦为研究对象,采用完全随机试验设计,对比研究微润灌不同毛管间距布置(20 cm、40 cm、60 cm)、地下滴灌和无灌溉对大田作物产量、水分利用效率和土壤电导率的影响。结果表明:与地下滴灌相比,微润灌用水量约为地下滴灌的1/4~4/5;由于灌水差异较大,作物产量有所降低,夏玉米产量显著下降(P0.05),冬小麦产量下降,但未达显著水平(P0.05);两作物水分利用效率有所提高,但差异不显著(P0.05);灌溉水分利用效率均显著提高(P0.05)。随微润管布置间距的减小,作物产量呈增加趋势,作物水分利用效率与灌溉水分利用效率均呈减小趋势。综合考虑分析,在较为缺水的塿土区微润管最佳布置间距60 cm,此时可不显著降低产量同时提高水分利用效率。此外,微润灌布置间距对土壤电导率的影响较小。采用微润灌与地下滴灌处理时,随土层深增加,作物各生育期土壤电导率无显著差异(P0.05)且变化趋势基本一致,表明微润灌与地下滴灌对土壤的影响具有一致性。微润灌下作物产量与灌浆成熟期10~20 cm土层土壤电导率和10~80 cm土层土壤平均电导率之间相关性显著。因此,采用灌浆成熟期10~20 cm土层土壤电导率或10~80 cm土层土壤平均电导率预估微润灌下的作物产量具有可行性。上述研究可为微润灌技术推广应用提供依据。     

玉米‖甘蓝间作对土壤水分时空分布及水分利用效率的影响

为探讨作物间作的高效用水机制,在寿阳旱地农业试验站,开展了不同行比的玉米与甘蓝间作试验。结果表明,(1)玉米‖甘蓝间作生长季节的耗水量均低于玉米单作而高于甘蓝单作,从而使作物生长中后期的土壤水分以玉米单作最低,甘蓝单作最高,间作居中。对间作而言,土壤水分具有随着玉米行数减少(或甘蓝行数增加)而增加的趋势。(2)在作物生长季节中后期,各处理的土壤水分等值线出现明显的分异规律,表现为玉米单作最深,甘蓝单作最浅,玉米‖甘蓝间作居中。8月中旬以前,玉米日均耗水量高于甘蓝,之后则相反,表明玉米‖甘蓝间作通过两种作物对水分需求在时间和垂直分布上的互补性,实现对水资源的高效利用。(3)玉米‖甘蓝间作提高了玉米相对产量,但不同程度地抑制了甘蓝生长,且这种抑制作用随着甘蓝行数的增加而减弱,直至消失。当间作的甘蓝带≥4行(240cm)时,即≥1倍玉米高度(220cm)时,间作群体的玉米和甘蓝的产量、产值和水分生产效益均高于单作。因此,甘蓝带≥1倍玉米高度的玉米和甘蓝间作是较理想的种植模式。     

河套灌区盐渍化土壤下玉米多水源灌溉模式研究

为合理有效利用河套灌区水资源,本研究采用井水(地下水)、渠水(地表水)2种水源联合灌溉,研究较适宜的多水源灌溉模式对玉米生长特性及土壤水盐动态的响应机制。试验设置8个多水源灌溉模式:井井井(JJJ)、井井渠(JJQ)、井渠井(JQJ)、渠井井(QJJ)、井渠渠(JQQ)、渠渠井(QQJ)、渠井渠(QJQ)、渠渠渠(QQQ)及空白对照处理。结果表明:随着灌溉井水次数的增加,对玉米株高和茎粗抑制作用明显,抑制程度依次为拔节期>灌浆期>抽雄期;生育期内各处理均呈现出不同程度的积盐现象,耕层积盐程度大于深层;井水灌溉次数增加,土壤积盐程度明显,QJQ处理的土壤盐分变化量在玉米耕层均低于其他井灌参与的处理,且与QQQ处理差异较小;拔节期灌溉渠水能有效淋洗土壤盐分;灌溉两次及以上井水比灌溉一次及不灌井水的水分利用效率减少25.77%～31.61%;QJQ处理水分利用效率高于井灌参与的其他处理;收获指数和氮肥偏生产力均呈现出QQQ处理最高,其次为QJQ处理,JJJ处理最低的现象,且QQQ与QJQ处理无显著差异。综合土壤水盐动态和作物指标等因素的分析,QJQ处理为适合当地玉米的较优多水源联...     

Silicon Improves Water Use Efficiency in Maize Plants

Abstract

The influence of silicon (Si) on water use efficiency (WUE) in maize plants (Zea mays L. cv. Nongda108) was investigated and the results showed that plants treated with 2 mmol L^?1 silicic acid (Si) had 20% higher WUE than that of plants without Si application. The WUE was increased up to 35% when the plants were exposed to water stress and this was accounted for by reductions in leaf transpiration and water flow rate in xylem vessels. To examine the effect of silicon on transpiration, changes in stomata opening were compared between Si-treated and nontreated leaves by measuring transpiration rate and leaf resistance. The results showed that the reduction in transpiration following the application of silicon was largely due to a reduction in transpiration rate through stomata, indicating that silicon influences stomata movement. In xylem sap of plants treated with 2 mmol L^?1 silicic acid, the Si concentration was 200-fold higher, while the Ca concentration which is mainly determined by the transpiration rate, was 2.5-fold lower than that of plants grown without Si. Furthermore, the water flow rate in xylem vessels of plants with and without Si was compared. Flow rate in plants with 2 mmol L^?1 Si was 20% lower than that without Si, which was accounted for by the increased affinity for water in xylem vessels induced by silica deposits. These results demonstrated the role of Si in improving WUE in maize plants.     

水氮管理对优质杂交中稻旌优127产量及氮肥利用率的影响

为充分发挥优质稻的产量潜力并实现水氮资源的高效利用,以优质杂交中稻旌优127为材料,在大田环境下研究管水方式(W)、施氮量(N)和施氮方式(D)及其互作对水稻产量、穗粒结构和氮肥利用率的影响。结果表明:管水方式(W)、施氮量(N)、管水方式(D)与施氮方式互作(W×D)、管水方式与施氮量互作(W×N)、施氮量与施氮方式互作(N×D)以及三者互作(W×N×D)间对旌优127产量的影响达极显著水平,施氮方式(D)对产量的影响接近显著水平(P=0.050 5),旌优127产量在不同施氮量下均以浅湿管水且氮肥后移时产量最高。管水方式(W)、施氮量(N)、施氮方式(D)及其互作对水稻穗粒结构有不同程度的影响,通径分析表明影响产量的主要因子为单位面积有效穗数,其次是穗粒数。除施氮方式(D)、管水方式与施氮量互作(W×N)外的其他因子及其互作对氮肥农学利用率有显著影响;浅湿管水处理氮肥农学利用率显著低于常规管水处理;在浅湿管水下,氮肥后移时水稻氮肥农学利用效率随着施氮量的增加显著降低,常规施氮时差异较小;在常规管水下则相反。除施氮方式(D)外的其他因子及其互作对氮肥偏生产力有显著影响;浅湿管水处理氮肥偏生产力显著高于常规管水处理;氮肥偏生产力在不同的管水方式下均随施氮量的增加显著降低。浅湿管水,施氮100 kg/hm2,最高苗期适量施用穗肥是试验所在生态区最佳的水氮管理方式。     

风沙半干旱区仁用杏间作对作物产量和水分利用的影响

为了探明仁用杏与作物间作对作物产量和水分利用的影响,提出适合东北风沙半干旱区最优的农林间作模式,2012-2013年在大田试验条件下对仁用杏作物间作进行试验,设置仁用杏花生间作、仁用杏谷子间作、仁用杏甘薯间作、仁用杏单作、花生单作、谷子单作和甘薯单作7个处理,对不同处理下作物产量、水分利用效率、土壤水分和水分当量比4个指标进行观测。结果表明,仁用杏作物间作对作物产量影响显著(P0.05),间作花生、谷子、甘薯产量比单作平均减少65.1%、54.3%、64.7%,而对仁用杏的产量影响不显著。土壤水分的空间分布表明,仁用杏谷子间作水分竞争关系最小,仁用杏与甘薯间作水分竞争强烈。仁用杏作物间作系统的水分当量比均大于1,表现出较好的水分优势,其中仁用杏谷子间作系统的水分优势最明显,水分当量比达1.45,分别比仁用杏花生间作、仁用杏甘薯间作高8.2%和9.9%。综合分析认为,仁用杏谷子间作最适宜当地生态环境,在东北风沙半干旱区持续雨养农业发展中具有很好的应用前景。     

浅埋滴灌水氮钾互作对春玉米水分利用效率的影响

为揭示浅埋滴灌水肥互作对春玉米水分利用效率（water use efficiency,WUE）的影响,采用二次回归正交设计,以灌水量（W）、施氮量（N）、施钾量（K）为自变量,WUE为因变量,于2017—2020年开展了不同水肥用量组合对浅埋滴灌春玉米WUE影响的田间试验。结果表明：单因子作用下,WUE随水肥用量的提高均呈先升高后降低的变化趋势,影响大小为W>N>K;2个因子互作时,WN、WK、NK对WUE的影响均呈1个凸面趋势变化,且存在最大值,影响大小为WN>NK>WK;W、N、K 3个因子共同作用时,WUE随W、N、K 3个因子编码水平的共同提高呈先升高后降低的趋势变化,中水中肥较低水低肥和高水高肥用量组合可获得较高WUE。通过模型寻优,得出在灌溉量为43.25~58.87 mm、施氮量为229.93~382.97 kg/hm²、施钾量为104.94~148.49 kg/hm²条件下,可获得较高WUE （≥25.00 kg/（hm²·mm））。研究结果可为试验区春玉米浅埋滴灌水肥优化管理、水分高效利用提供科学依据。     

不同灌溉处理对旱稻根系生长及水分利用效率的影响

通过对不同灌溉处理下旱稻根系生长及水分利用效率的试验研究,结果表明：早稻根系大部分根干重都集中在地表以下30cm内;不同灌水处理对根量及其分布有着显著不同的影响,灌水量越少,水分胁迫处理下的根系系统在30cm以下分布相对越多,中下层土壤中根系占的百分率越高;其中限量灌溉Ⅱ产量较充分灌溉处理减幅最小,穗粒数减幅也最小,农业水分利用效率最高,根冠比次高,增加了对土壤深层水的利用,减少了灌溉水的投入。在水资源缺乏的北京地区,是一种较为合理的灌溉方式。     

不同穴播种植与施肥对春小麦产量及其水分利用效率的影响

采用田间试验方法,研究了不同穴播种植方式与施肥对旱地春小麦产量及水分利用效率的影响.结果表明,在采取的4种穴播种植方式中,全膜覆土穴播种植方式有利于小麦碳水化合物的合成,增加了小麦干物质积累量,N,P和K平衡施肥干物质积累量增加效果明显;全膜覆土穴播种植方式较全膜小垄沟覆土穴播、全膜不覆土穴播和露地穴播种方式小麦产量分别增加4.9％～8.0％,20.4％～22.6％和59.7％～72.8％,干旱年份增产效果尤为突出;该种植方式下,N,P2O5和K2O)的用量分别为180,120和90 kg/hm2时(Z0F1处理),小麦产量和水分利用效率最高,较露地穴播提高72.8％和111.1％.表明春小麦在全膜覆土穴播栽培技术条件下,合理配方施肥可显著提高小麦籽粒产量和水分利用效率,干旱年份效果极为明显.