基于节水高产优质目标的冬小麦适宜水分亏缺模式

为了探讨不同生育期水分亏缺对冬小麦产量和蛋白质形成的影响,同时确定出节水、高产、优质目标下冬小麦各生育期适宜的水分亏缺水平,开展了防雨棚下的冬小麦人工控水试验。该研究在返青期、拔节期、抽穗扬花期和灌浆成熟期设置2个水分亏缺水平即轻度亏水L(含水率控制在55%~60%田间持水量,相应土壤水吸力为375~448 k Pa)和中度亏水M(含水率控制在45%~50%田间持水量,土壤水吸力为586~687 k Pa);另设全生育期不亏水对照处理CK(含水率控制在65%~70%田间持水量,土壤水吸力为256~305 k Pa)。研究结果显示,同CK相比,亏水处理使得灌浆持续期缩短2.72%~15.78%,达到最大灌浆速度的时间提前2.33%~14.58%;除灌浆成熟期轻度亏水、中度亏水处理外,其他处理均使得最大灌浆速率和平均灌浆速率增加,其最大值分别为15.77%和12.09%。亏水处理没有改变蛋白质形成的基本趋势,均呈"V"字形;但亏水程度不同,蛋白质含量及产量不同,在拔节期、抽穗扬花期和灌浆成熟期,随着亏水程度加重,蛋白质含量升高,蛋白质含量最高为灌浆成熟期中度亏水处理(质量分数为14.33%),最低为拔节期轻度亏水处理(质量分数为12.88%);蛋白质产量最高为全生育期不亏水对照处理CK(1047.30 kg/hm2),最低为拔节期轻度亏水处理(802.77 kg/hm2)。结果表明,兼顾冬小麦产量与蛋白质产量的适宜亏水模式依次为:返青期轻度亏水、返青期中度亏水、灌浆成熟期轻度亏水、抽穗扬花期轻度亏水、拔节期中度亏水、拔节期轻度亏水。研究结果为相关区域冬小麦高产、优质栽培和水分调控提供理论依据和数据支持。     

耕作和保墒措施对冬小麦生育时期光合特征及水分利用的影响

为探明不同耕作保墒措施下冬小麦生育期间光合生理特征及其增产机理,采用田间试验,以常规耕作为对照,采用深松、秸秆覆盖、免耕、施用有机肥及保水剂等措施,研究了不同耕作和保墒措施对冬小麦生育期间光合作用、产量及水分利用效率的影响。结果表明:冬小麦光合速率和叶片水分利用效率均以孕穗期最高,而灌浆期最低。蒸腾速率和气孔导度均以扬花期最高。对不同处理而言,在各生育时期均以深松处理的光合速率和叶片水分利用效率最高,其次为秸秆覆盖处理。在拔节期、孕穗期和扬花期以有机肥处理的蒸腾速率最高,而灌浆期以秸秆覆盖的蒸腾速率较高,在全生育期对照的蒸腾速率均较低。气孔导度与蒸腾速率表现规律基本一致。不同耕作、保墒措施均提高了小麦的穗数、穗粒数及千粒重,以及小麦籽粒产量和水分生产效率,降低了小麦总耗水量;各处理中以深松处理的效果最佳,其产量和水分生产效率分别较对照提高19.6%和38.3%。相关分析表明:各时期的小麦光合速率及叶片水分利用效率均与小麦产量和水分生产效率呈正相关,且随生育期的推进,其相关性增强,特别在扬花期,光合速率对于小麦产量和水分生产效率的影响更显著。     

施钼对不同钼效率冬小麦叶片呼吸作用相关酶的影响

以冬小麦钼高效(97003)和钼低效(97014)品种为供试材料,采用土培方法,研究施钼对冬小麦分蘖期、拔节期、孕穗期和灌浆期功能叶多酚氧化酶(PPO)、抗坏血酸氧化酶(AAO)、乙醇酸氧化酶(GO)等呼吸作用相关酶类活性变化的影响。结果表明,施钼后,PPO活性在4个生育期均降低;AAO活性在分蘖期和拔节期降低,而在孕穗期和灌浆期上升;GO活性则在分蘖期、拔节期和孕穗期降低,而在灌浆期升高。钼对不同钼效率冬小麦叶片呼吸作用酶的影响存在着差异。施钼有利于促进冬小麦分蘖期和拔节期碳水化合物的积累,从而促进生物量的提高,而在孕穗期和灌浆期由于植株生长中心的转移,呼吸作用酶变化复杂。     

不同生育时期渍水对冬小麦旗叶叶绿素荧光及籽粒灌浆特性的影响

渍害是南方稻茬小麦高产障碍因子之一。2011—2013年以小麦品种‘川麦104’和‘内麦836’为材料,设置对照(CK)和不同时期渍水处理(分蘖期、拔节期、孕穗期、灌浆期,渍水时间均为35 d),测定花后旗叶叶绿素含量(SPAD值)、叶绿素荧光参数和籽粒灌浆参数,以明确不同生育期渍水对小麦光合特性及籽粒灌浆的影响。结果表明,随时间推移,花后0~25 d,两品种的SPAD值和叶绿素荧光参数(Fv/Fm、Fv/F0、ΦPSⅡ、q P和NPQ)变化不大;到花后35 d,SPAD值、Fv/Fm、Fv/F0和ΦPSⅡ急剧下降,NPQ明显上升。渍水处理对花后15 d和25 d的SPAD值和多数叶绿素荧光参数无显著影响;花后35 d,分蘖期渍水和灌浆期渍水的SPAD、Fv/Fm、Fv/F0、ΦPSⅡ和q P显著高于对照,NPQ则显著低于对照。分蘖期渍水和灌浆期渍水对粒重及籽粒灌浆进程影响较小,拔节期渍水和孕穗期渍水显著提高了灌浆速率、缩短了灌浆持续时间,粒重较低。粒重与SPAD值呈显著正相关,粒重和SPAD值均与灌浆速率无相关性,但与灌浆持续时间(有效灌浆期和活跃灌浆期)、尤其灌浆中后期(快增期和缓增期)呈显著正相关。‘川麦104’在灌浆期均表现出较高SPAD值、Fv/Fm、Fv/F0、ΦPSⅡ和q P。结果表明,分蘖期渍水和灌浆期渍水对旗叶花后光合能力及灌浆进程影响较小,在四川稻茬小麦栽培管理中,应重视拔节期和孕穗期渍害的排除,以保证花后较高的光合能力及较长籽粒灌浆时间,从而保证较高粒重。     

限量灌溉对旱地小麦旗叶光合特性日变化和产量的影响

在大田条件下, 以“青麦6 号”小麦为试验材料, 研究了5 个灌水处理下旱地冬小麦灌浆期旗叶光合特性日变化和产量的变化。结果表明, 5 个灌水处理净光合速率日变化曲线均为双峰曲线, 但随着灌水次数的增加, “午休”明显减弱。在灌溉低于3 水的情况下, 旗叶的净光合速率、气孔导度都随灌溉量的增加呈上升趋势,均以灌3 水(W3, 拔节水60 mm+孕穗水60 mm+灌浆水60 mm)处理最高, 而胞间CO₂ 浓度和气孔限制值随着灌溉量的增加呈下降趋势; 而灌溉4 水(W4, 起身水60 mm+拔节水60 mm+孕穗水60 mm+灌浆水60 mm)处理的净光合速率明显小于W3 处理, 表明过量灌溉对旱地小麦灌浆期旗叶的光合作用有消极作用。小麦产量以灌2 水(W2, 拔节水60 mm+孕穗水60 mm)处理为最高, 且在灌溉2 水以下随着灌溉次数增加而增加, 但灌1 水(W1, 拔节水60 mm)和W2 处理间产量差异不显著, 同时灌溉3 水(W3)和4 水(W4)会使产量下降, 反而低于旱地处理, 因此过多灌水不利于旱地小麦的高产。试验结果还表明, 拔节期、孕穗期和灌浆期灌溉对旱地小麦旗叶灌浆中期达到较高光合作用至关重要, 而起身水对旱地小麦光合作用无显著影响。拔节期是旱地小麦达到高产最重要的灌溉时期, 拔节~孕穗期为冬小麦需水关键期, 拔节~孕穗水对冬小麦产量和水分利用效率有重要影响。水分生产效率也随着灌水量的增加呈下降趋势。综合产量和水分利用效率因素, 以灌溉拔节水60 mm(W1)处理为达到旱地冬小麦高产的最佳灌溉模式。     

微喷水肥一体化提高冬小麦产量与品质

为了探明山西南部麦区节水省氮合理运筹模式,通过田间试验研究了9个水氮组合模式对冬小麦群体动态、氮肥利用率、籽粒产量及品质的影响。结果表明:1.水氮互作对冬小麦拔节期单株分蘖、成穗数和籽粒产量均有极显著影响。以微喷4次(W_2,越冬水、拔节水、孕穗水和灌浆水)和优化施氮(N_3,施氮N 225kg·hm-2,60%底施+30%拔节期追施+10%灌浆期追施)水氮一体化组合处理产量最高,与CK(越冬期和拔节期漫灌,习惯施氮)相比,冬前单株分蘖增加13%,产量和氮肥表观利用率分别提高9.36%和61.8%。2.相同灌水模式下,不同施氮处理间差异显著,其中微喷3次以目标产量施氮(N_2)的产量最高;微喷4次以优化施氮(N_3)产量最高,与习惯施氮(N_1)相比,氮肥表观利用率提高了61.8%。3.相同施氮模式下,以微喷4次的产量最高。综合分析各水氮处理组合以W_2N_3的小麦产量和氮肥表观利用率均为最高,且节水节肥、籽粒品质最优,因此,推荐该模式为山西省南部小麦/玉米一年两熟区的节水节肥减施增效水氮运筹模式。     

水氮互作对冬小麦光合生理特性和产量的影响

针对黄淮海地区农业生产中存在的水资源供应短缺,肥料利用率低等问题,设计试验研究水氮互作对冬小麦光合生理特性和产量的影响,为黄淮海地区高效利用水氮资源提供理论依据。2015-2017年以石麦15(SM15)为材料,利用水肥渗漏研究池,设计2个供水量水平(500,250 mm);2个施氮量水平(90,180kg/hm~2);2个氮肥类型(无机肥尿素,有机肥牛粪)。结果表明:2年试验内冬小麦旗叶光合生理特性变化规律相似,各处理的冬小麦旗叶光合速率,蒸腾速率,单叶水分利用效率在生育期内均呈现先上升后下降的趋势。水氮互作对小麦旗叶光合速率影响显著,W1(供水量500mm)处理的旗叶光合速率明显高于W2(供水量250mm)处理,施氮肥180kg/hm~2处理的旗叶光合速率明显高于施氮肥90kg/hm~2的处理,与施用无机肥相比,施用有机肥可保证冬小麦生育后期维持较高的旗叶光合速率。2年试验干物质积累量最多、产量最高的处理为W1M1(供水量500mm,施有机氮肥180kg/hm~2)。综合冬小麦光合生理特性,籽粒产量,本试验条件下有机肥增产效果优于无机肥,冬小麦生育期供水量500mm,施有机氮肥180kg/hm~2时冬小麦旗叶光合生理特性较优,获得较高产量。     

施氮对滴灌冬小麦花后光合生理、灌浆特性及产量品质的影响

为阐明黄淮海平原滴灌条件下施氮对不同高产冬小麦品种的调控机理,明确高产高效优质的施氮方式,以高产品种济麦22和烟农1212为试材,于2018—2020年2年间在大田滴灌条件下设置0,150,210,270 kg/hm² 4个施氮水平(济麦22用J0、J1、J2、J3;烟农1212用Y0、Y1、Y2、Y3),研究不同施氮量对滴灌冬小麦光合生理特性、籽粒灌浆特性、产量和品质的影响。结果表明：施氮可显著提高冬小麦上三叶的SPAD值,适量施氮显著提高了灌浆中后期的SPAD值和旗叶净光合速率(P_n),小麦旗叶SOD活性呈现单峰曲线的变化规律,各施氮处理的SOD活性均在花后14天达到最大值,N0处理的SOD活性在花后7天达到最大值,N2施氮水平下,2品种灌浆中后期旗叶SOD活性均最高。适量施氮能降低生育后期叶片膜脂过氧化程度,降低叶片MDA含量,使叶片功能期延长,从而提高生育后期的光合性能。随着施氮量的提高,2个品种的籽粒灌浆速率和最大理论千粒重均先增高后降低,不施氮处理下的T_m较各个施氮处理相对提前,济麦22的最大灌浆速率、最大理...     

西北干旱地区农业健康用水量计算模型研究

为明确灌溉模式对不同群体小麦光合特性的调控机制,在大田条件下设置了不灌水(W0)、灌1水(W1j,拔节期灌水;W1b,孕穗期灌水)、灌2水(W2,拔节期和孕穗期灌水)、灌3水(W3,拔节期、孕穗期和灌浆期灌水)5种灌溉模式和基本苗180株.m?2(D1)、300株.m?2(D2)和450株.m?2(D3)3种密度的二因素试验,研究了灌溉模式对不同群体小麦光合特性的影响。结果表明:灌溉明显改善了群体光合速率。在一定灌溉总量范围内,灌溉次数与群体光合速率呈抛物线型关系。较多的灌溉次数下群体光合速率的提高归因于LAI增大和群体光截获的增加。群体光合速率与冠层透光率呈极显著的负相关,灌浆期群体光合速率与花后干物质积累量和产量呈极显著的正相关。主效应及偏相关分析表明:W0、W1j、W1b、W3群体光合速率主要受群体透光率和叶面积的影响,W2群体光合速率的提高主要受旗叶净光合速率的影响。综合产量和群体光合速率等因素,春季灌2水(拔节水和孕穗水)的小麦群体上层截获光较多,中下层通风透光良好,群体光合同化能力最强,花后干物质积累量和产量最高;在此基础上采取密度为300株.m?2基本苗能够提高生育后期的群体光合速率,延长其高值持续时间,增加小麦籽粒产量。     

黄淮南部平原喷灌冬小麦灌浆特性及水氮优化耦合研究

为了优化冬小麦水氮配置,实现养分水分资源高效利用,试验设计3个灌水水平(低灌水W1:25 mm;中灌水W2:40 mm;高灌水W3:55 mm)和5个氮肥水平(N0:0;N1:80 kg/hm^2;N2:180 kg/hm^2;N3:240 kg/hm^2;N4:300 kg/hm^2),共计15个处理,探究了喷灌条件下灌水、施氮及其互作对籽粒灌浆特性及水氮利用效率的影响,并通过建模求解最优水氮配置。结果表明:施氮对te(灌浆持续时间)和tm(最大灌浆速率出现时间)影响显著,两者均随施氮量的增加表现为先增加后降低。N3施氮水平下te和tm最大,均值分别为43.9,24.6天,比N0(不施氮)分别增加1.7,3.0天。W2N3处理的tm值最大,比最小处理W1N0延后5.0天。GFmax(最大灌浆速率)与AG(平均灌浆速率)呈极显著相关(r=0.841**),千粒重与产量(r=0.791**)、te(r=0.755**)和tm(r=0.717**)呈极显著正相关。W2N3组合产量和WUE(水分利用效率)均为最大,分别为8960 kg/hm^2和2.83 kg/m^3。水氮耦合通过优化灌浆过程可有效提高冬小麦产量。喷灌灌水定额26~35 mm、施氮量193~204 kg/hm^2(基施40%+拔节期追施60%)的水氮资源配置模式可实现节水增产双效目标。     

适宜微喷灌灌水频率及氮肥量提高冬小麦产量和水分利用效率

为明确微喷水肥一体化条件下灌溉次数和氮肥用量对冬小麦产量形成和水分利用的影响,该试验在灌水定额1 500 m3/hm2下设置微喷2次(拔节期750 m3/hm2+开花期750 m3/hm2)、3次(拔节期450 m3/hm2+开花期750 m3/hm2+灌浆期300 m3/hm2)、4次(拔节期450 m3/hm2+孕穗期300 m3/hm2+开花期450 m3/hm2+灌浆期300 m3/hm2)和氮肥追施45、90、135 kg/hm2处理,N肥随灌水等量分次施入,考察群体光合特性、物质生产和水分利用特征。结果表明:微喷3次和4次相比于微喷2次,产量提高了5.3%~18.9%,水分利用效率提高了5.3%~27.8%,但微喷3次与4次之间差异不显著。适当增加微喷次数提高了开花期和灌浆期群体绿色叶面积指数,延缓了叶片衰老,提高了生育后期干物质积累,增加了千粒质量,进而提高了籽粒产量;多次微喷(3次或4次)降低了总耗水量和开花前耗水比例,提高了开花后耗水比例;适当增施氮肥能进一步提高花后物质积累和花后耗水比例。综合来看,1 500 m3/hm2灌溉定额下微喷4次,追施氮肥90 kg/hm2产量和水分利用效率较高。     

潮土区灌浆水和施磷对冬小麦光合作用和产量的影响

利用防雨微区试验,研究了灌浆水和施磷对缺磷潮土区冬小麦灌浆期光合速率、荧光动力学参数、灌浆过程和产量等的影响。结果表明,全生育期不灌水,灌浆期冬小麦光合作用将受到气孔胁迫,光合速率下降,但水分利用效率提高;灌浆水提高小麦的光合速率和表观量子效率,在同样土壤水分条件下,小麦的光合速率和表观量子效率随施磷量的增加而提高。灌水处理小麦的PSⅡ、Fv/Fm较大,NPQ较小。水、磷都能促进小麦灌浆,提高小麦千粒重,其中磷的作用尤其重要。施磷水平越高,灌浆强度越大,灌浆水对子粒灌浆促进作用也越大。施磷处理的株高、穗长、穗粒数较大,成穗数提高,最终产量受施磷水平影响更为明显。经济系数有随供水和施磷水平提高而降低的趋势。从节水角度,在潮土区,施足磷肥有重要意义。     

不同灌溉措施对黄淮海地区冬小麦水氮利用及产量和品质的影响

通过设置不同灌溉处理来研究灌溉次数和时期对黄淮海地区冬小麦产量、籽粒品质和水氮利用的影响。结果表明:浇足底墒基础上拔节期灌一水不仅可获得较高的产量并提高水氮利用效率,减低硝态氮淋失风险,而且可获得较好的物理品质(硬度指数、容重)和蛋白质品质(粗蛋白、湿面筋和沉淀值)及最优的粉质仪质量指数、拉伸仪参数和降落数值。在此基础上增加冻水、开花水、灌浆水等处理的产量增加不显著,各项品质指标没有明显改善,水分利用效率降低,而且显著增加硝态氮淋失风险;因而黄淮海地区最优的节水灌溉模式是浇足底墒基础上拔节至挑旗期灌溉一水。     

不同生育期缺水和补充灌水对冬小麦氮磷钾吸收及分配影响

采用盆栽试验研究了不同生育期缺水和补充灌水对冬小麦N、P、K吸收及在体内分配的影响。结果表明 ,水分缺乏不仅抑制作物生长 ,还降低养分吸收。分蘖、拔节和灌浆期是作物需水关键期 ,这些时期缺水 ,生长量降低36.1%～72.3% ;N吸收降低 40.6%～72.0% ,P降低 40.5%～72.4% ,K降低 25.9%～69.5% ;而越冬期缺水 ,生长和养分吸收降低较少。不同生育期补充灌水也不一定能使小麦生长和养分吸收增加。拔节期补水生长量增加幅度最高 ,达 18.2% ;N、P、K吸收量增幅也最大 ,分别为 14.5% ,15.6%和 38.2%。其次是越冬和灌浆期补水。分蘖期补水 ,生长量和养分吸收量却显著降低。越冬、拔节、灌浆期补充灌水 ,虽能促进小麦整株生长 ,增强养分吸收 ,但养分向子粒的转移和分配并不相应增强。越冬和灌浆期补水 ,子粒吸N量分别提高 5.5%和 20.9% ,吸P量提高 9.1%和 6.2% ;拔节期补水 ,N、P吸收量反而分别降低 19.6%和 13.5%。 3个时期补水 ,子粒吸K量均降低3.0%～26.7%。     

灌溉频率对冬小麦产量及叶片水分利用效率的影响

为了探讨中国北方冬小麦高效节水灌溉模式,采用了3种灌溉处理:在拔节期一次灌溉120mm,在拔节期和抽穗期各灌溉60mm及在拔节期、抽穗期和灌浆期各灌溉40mm,研究了在总灌溉量为120mm的情况下,灌溉频率对冬小麦产量及叶片水分利用效率的影响.结果表明,在冬小麦的拔节期和抽穗期各灌溉60mm,显著提高乳熟期和蜡熟期旗叶...     

不同水分条件下冬小麦的水分利用效率、产量和可溶性糖含量

以我国北方12个冬小麦品种(系)和美国德州3个冬小麦品种(系)为材料,在甘肃陇东黄土高原旱作和拔节期有限补灌条件下,研究了不同基因型小麦之间产量、水分利用效率(WUE)和灌浆期穗下节可溶性糖含量的差异。结果表明:不论旱作还是有限补灌,不同基因型冬小麦之间产量、WUE、穗下节可溶性糖含量均存在明显差异,随着灌浆过程的进行穗下节可溶性糖含量呈先升高后降低的变化趋势,灌浆中后期达到最大。小麦穗下节可溶性糖含量在旱作条件下高于有限补灌。在2008年9月至2009年6月生育期降雨较常年减少1/3,属于严重干旱年份,小麦灌浆初期和中期穗下节可溶性糖含量与籽粒产量和水分利用效率无明显相关性,但到灌浆中后期和后期却达到显著相关;小麦拔节期补灌100mm水分后,不同基因型小麦表现出明显的水分补偿或超补偿效应,并且灌浆期穗下节可溶性糖含量与产量、WUE均呈显著正相关,并在灌浆中后期和后期达到极显著相关。因此,旱地冬小麦灌浆中后期和后期穗下节可溶性糖含量可作为筛选高效用水品种的参考指标之一。     

集雨补灌春小麦花后干物质积累分配及灌浆特性

研究了集雨补灌条件下陇中半干旱区春小麦产量水分效应、开花后干物质积累分配及籽粒灌浆特性。结果表明,集雨补灌对旱地作物具有补偿或超补偿效应,具有明显的增产效应,可提高产量水平、水分利用效率(WUE)及灌水利用效率(IWUE)。孕穗期补灌的WUE最高,而拔节期 孕穗期分期补灌的IWUE最高。经模拟,春小麦的叶、茎、鞘干物质积累动态不同于穗及全株。补灌小麦的干物质积累量、日生产量及相对生长率(RGR)均高于对照。在干物质运转分配方面,补灌小麦较之于对照表现为移动量大,转换率高。补灌延长了春小麦灌浆持续期及提高了平均灌浆速率。     

冬小麦叶片叶绿素含量及光合速率变化规律的研究

试验研究不同水分条件下冬小麦叶片叶绿素含量及光合速率的变化结果表明,随水分胁迫的加剧冬小麦叶片叶绿素含量降低,且叶绿素b比叶绿素a含量下降速度快,不同水分条件下冬小麦叶片叶绿素含量及光合速率季节变化趋势基本一致,拔节~抽穗期迅速上升,灌浆期后迅速下降,且叶绿素含量与光合速率呈显著正相关。随水分胁迫的加重冬小麦产量和经济系数均有所降低。