氮素营养对春小麦抗旱适应性及水分利用的影响

本文研究了氮素营养和水分胁迫对春小麦水分状况，气孔导度、渗透调节和净光合速率的影响，并对不同氮素和水分水平下的叶面积，耗水量、根系生长，根冠比、水分利用效率和产量变异进行了分析。     

土壤水分胁迫对冬小麦氮素分配利用及产量的影响

在防雨棚池栽条件下研究了土壤水分胁迫对冬小麦氮素主产量的影响。结果表明：随土壤水分胁迫加重,植株将吸收的氮素较多地分配于根系,分配于地上部的比率少,肥料氮利用率降低,土壤残留增高,回收率增高,损失率降低,但轻度、中度水分胁迫,有利于氮素向籽粒转移,水分过多,氮素较多地分配至茎叶、鞘等营养器官,较少分配至籽粒,随水分胁迫加重,氮素利用效率降低。底施氮肥利于植株吸收利用,且为土壤固定,损失率较低,所以底施氮肥利用效率高于追施氮肥。因此,在旱作麦田应重视底肥的施用。     

水分及铵、硝营养对水稻幼苗氮素吸收的影响

采用5% PEG模拟水分胁迫,研究武育粳3号水稻幼苗生长状况以及在水分胁迫下对不同NH4+-N / NO3--N质量比例（100/0、75/25、50/50、25/75、0/100）处理的响应。结果表明,模拟水分胁迫后水稻幼苗生长对不同的NH4+-N/NO3--N处理反应不同,水稻对NH4+-N和NO3--N的吸收发生显著改变,水稻幼苗更偏向于吸收NO3--N营养,与正常水分处理相比其对总氮和NO3--N的吸收量显著增加。     

土壤水分胁迫下氮素营养对冬小麦光合生理和环境的关系的影响

对冬小麦光合速率 (Pn)、蒸腾速率 (E)、气孔导度 (Gs)和细胞间隙CO2 浓度(Cint)等生理指标与大气CO2 浓度、光合有效辐射、大气温度和大气湿度等环境因子间相关系数作了分析 ;通过求解不同处理相关系数的微分 ,初步研究了大田条件下生理指标对环境因子的灵敏度 ,结果表明 :生理指标与环境间的相关性随施氮量的不同而不同 ;氮素营养改变了生理指标对环境因子响应的灵敏度。     

水分胁迫对冬小麦生长后效影响的模拟研究

以Logistic方程为基础框架，建立了具有土壤水分胁迫后效影响的作物生长模型，实现了胁迫后效影响在生长模型中的定量化。利用模型模拟了小麦冠根干物质积累动态。经与实测值相比较，模拟与实测值吻合良好，表明所建模型结构合理，为作物水分关系模拟提供了一种新方法。所建模型不仅可以模拟单调上升的生长过程，也可模拟先上升后下降的过程，具有一定普适性。模型中的时变和非时变参数，都具有明确的物理意义。对冠根两种不同动态过程的后效影响参数对比显示，胁迫对冠生长的后效影响明显大于对根系的后效影响，表明对水分胁迫较敏感的生长过程，胁迫对它的后效影响也较大。     

水分胁迫对冬小麦光合及生物学特性的影响

利用阜康绿洲农田的田间灌水试验，研究了不同水分胁迫程度、不同水分胁迫时期对冬小麦光合，茎秆生长、地上和地下干物质累积以及籽粒产量的影响。结果表明；随着水分胁迫程度的加剧。冬小麦光合作用、株高、干物质累积、根系生长以及籽粒产量受到的抑制作用逐渐增强；灌水量为田间持水量40％的处理在成熟期时根干重要大于其它处理。是由于干旱胁迫促进了新生根的生长．从而可使根系充分吸收中下层土壤贮水。这是减少灌水次数和提高水分利用效率的一个有效途径，冬小麦灌浆期受到重度的水分胁迫，籽粒产量明显下降．而拔节期遭受轻度的水分胁迫在恢复灌水后产量反而要高于其它处理。     

氮素营养水平对冬小麦产量及生物学性状的影响

2007～2008年在河北廊坊中国农业科学院国家测土施肥中心实验室试验基地的低肥力砂质潮土上,进行氮素营养水平对冬小麦产量及生物学性状的影响研究。结果表明:在喷灌低肥力土壤条件下,小麦产量与氮素营养成二次曲线关系,在每公顷施氮量为239.63 kg时获得最高产量。在每公顷施氮量为60～300 kg范围内,氮素营养促进了冬小麦株高的增加,提高了冬小麦的分蘖数、叶面积指数和最终收获穗数。氮素营养水平与冬小麦分蘖数、叶面积指数和最终成穗数成正相关的线性关系。     

灌溉水平对冬小麦氮素吸收及氮素平衡的影响

应用15N示踪技术对不同灌溉条件下冬小麦的氮素吸收及氮素平衡进行了研究 ,结果表明 ,冬小麦的氮素积累及对肥料氮的利用率均以高灌处理较高 ,而肥料氮的损失量则以低灌处理较多。在冬小麦的氮素积累过程中 ,低灌的影响主要表现为冬小麦对肥料氮的吸收持续时间较短 ,尤其是对追肥氮的吸收主要集中在施肥后 2 0d内。在肥料氮素损失过程中 ,低灌导致肥料氮在施肥初期损失量过大 ,这是造成低灌条件下的肥料氮素损失总量较大的主要原因     

水分胁迫条件下绿洲农田冬小麦水分运移规律研究

以干旱区绿洲农田冬小麦水分胁迫试验为基础,研究了不同水分胁迫条件下的冬小麦生长发育、水分利用以及土壤水分运动特征,建立了含有根系吸水项的一维土壤水动力学模型,模拟了不同水分胁迫条件下冬小麦蒸腾、棵间蒸发、根系吸水、根系生长以及田间土壤水分运移过程。结果表明:在冬小麦生育前期、中期根系吸水主要在80cm以上,生育后期根系对下层土壤水分吸收量增加,但所占比例很小。根据实测根系生长资料分析水分胁迫下生育中期根系受到水分胁迫,在生育后期恢复灌水后根系早衰,生长缓慢;从胁迫程度上来说中度胁迫复水后的后效影响要大于重度胁迫处理。     

水分胁迫对冬小麦不同抗旱性品种养分吸收分配和产量的影响

以不同抗旱性冬小麦品种为材料,研究全生育期控水对氮,磷,钾吸收分配和产量的影响。结果表明：水分胁迫影响小麦植株对氮磷钾的吸收,加速开花后营养器官中的氮磷养分卫粒中转移,严重水分胁迫对植株吸收磷钾的影响大于氮素。不同抗旱性品种获得产量的适宜土壤水分含量和氮磷钾养分吸收量不同。     

灌溉对冬小麦水分利用效率的影响研究

通过设计不同的灌溉处理，从叶片水平、群体水平和产量水平3个层次系统分析了冬小麦水分利用效率(Water Use Efficiency, WUE)的变化特点及其内在联系。结果表明：叶片水平WUE或蒸腾效率(Transpiration Efficiency, TE)是群体蒸散效率基础；气孔运动机制及光合作用和蒸腾作用对环境变化响应的差异是叶片水平WUE的生理基础；而产量水平WUE是群体蒸散效率与收获指数共同决定的。随耗水量的增加，叶片光合速率、群体干物质积累及籽粒产量都呈二次曲线增长趋势，结果使叶片水平WUE     

冬水前移对冬小麦生长及水分利用效率的影响

玉米秸秆粉碎还田+旋耕播种是晋西南小麦玉米一年两熟区小麦季的主要栽培模式,冬前灌水可塌实土壤、加快秸秆腐熟、确保小麦安全越冬。为探明合理运筹越冬水对培育冬前壮苗、增加小麦产量、提高籽粒水分利用率的影响,在山西省临汾市尧都区,设置4个冬小麦冬前灌水时间处理,分别为11月10日、11月25日、12月10日和12月25日,以冬小麦传统灌冬水时间(12月10日)为对照(CK),研究冬前灌水时间对冬小麦冬前群体茎数、根系、旗叶光合性能和土壤容重、酶活性影响。结果表明:与不灌冬水的处理相比,冬前灌水可塌实耕层土壤、调节土壤容重,利于小麦根系与土壤紧密接触,增强土壤酶活性、提高土壤肥力,促进冬小麦分蘖和次生根的发生。与传统冬前灌水时间(12月10日)相比,冬水前移对小麦生长有补偿作用,使冬前总茎数、单株茎数、次生根数、根干重增加,延长了旗叶的功能期,提高了叶绿素含量和光合速率,促进光合产物的合成转化,使成穗数增加1.66%~5.37%,千粒重增加0.55%~3.03%。玉米秸秆粉碎还田+旋耕播种条件下,小麦冬前灌水时间由传统昼消夜冻(12月10日)前移一个节气,即11月25日左右,主茎叶龄3叶到3叶1心的分蘖初期,可使小麦增产8.40%,水分利用效率提高5.76%,达22.05 kg·mm~(-1)·hm~(-2)。     

大气湿度与氮肥水平对冬小麦形态建成及水分利用效率的影响

通过大型智能人工气候箱中的盆栽试验, 研究了35%RH、85%RH 两个大气湿度与0、150 mg·kg^-1、300 mg·kg^-1 3 个氮肥水平对冬小麦株高、分蘖数、叶面积、干物质积累以及水分利用效率的影响。结果表明: 高大气湿度能够增加冬小麦株高和叶面积, 但对冬小麦分蘖在不施氮和中施氮时表现出负效应; 大气湿度对冬小麦干物质量的影响取决于氮肥施用水平, 中施氮时, 高大气湿度可显著提高冬小麦生物量并降低其根冠比; 高大气湿度可显著降低冬小麦水分消耗量, 中、高施氮水平下提高水分利用效率, 且施氮肥处理显著高于不施氮肥处理。     

水氮配合对冬小麦产量和品质的影响

在盆栽条件下,研究了水氮配合对冬小麦产量和品质的影响。结果表明,干旱胁迫严重地影响了氮肥的作用,只有在水分配合条件下,氮肥的作用才得到了充分发挥。水分和氮素配合不仅有利于提高产量,也有利于提高冬小麦的品质。冬小麦水氮高效的关键期和敏感期在拔节期,这个时期施氮可以增加子粒中游离氨基酸及蛋白质含量,提高其质量。     

水氮调控对冬小麦根冠比和水分利用效率的影响研究

通过田间和桶栽试验研究了水、氮调控对冬小麦根冠比和水分利用效率的影响。田间试验结果显示,土壤水分条件对冬小麦根冠生长影响显著。当冬小麦生育期60 cm土层土壤水分维持在田间持水量的60%以上时,根冠比维持稳定状态,不随灌溉次数的增加而变化;当冬小T麦生育期60 cm土层土壤水分低于田间持水量的60%时,土壤越干旱,根冠比越大。桶栽试验结果显示,氮素水平对冬小麦根冠比影响显著,而水氮互作效应对根冠比影响不显著。在所有水分处理条件下,随着施氮量增加,冬小麦根量减少。施氮对冬小麦地上部分和地下部分的影响不同。在水分亏缺条件下,随着氮用量增加,冬小麦经济产量呈增加趋势,水分利用效率与施氮量存在明显正相关关系;而在充分灌溉条件下,产量随着施氮量的增加表现出先增加后降低的趋势,存在一个氮肥用量阈值。因此,水氮通过调控地上地下干物质分配而影响作物产量和水分利用效率,在水分供应受限制条件下,增施氮肥会降低根冠比,更利于地上干物质的积累和经济产量形成。田间试验和桶栽试验均表明,冬小麦根冠比与水分利用效率呈负相关,根冠比大不利于地上部分干物质的积累和作物产量的形成,导致水分利用效率降低。     

氮磷营养对小麦水分关系的影响

比较研究了氮磷营养对春小麦水分关系影响的差异。结果表明 ,土壤干旱情况下 ,氮磷营养虽然皆增强了春小麦的渗透调节能力 ,但由于氮磷营养对作物地上地下部生长的不同进促作用而对作物的水分状况产生了完全相反的影响。氮营养增强了作物对干旱的敏感性 ,使其水势和相对含水量大幅度下降 ,蒸腾失水减少 ,自由水含量增加而束缚水含量减少 ,并使膜稳定性降低 ;而磷营养则明显改善了植株的水分状况 ,增大了气孔导度 ,降低了其对干旱的敏感性 ,增加了束缚水含量 ,并使膜稳定性增强     

基于无人机高光谱的冬小麦氮素营养监测

为了实现小区域尺度上的作物氮素营养状况遥感监测,该研究利用无人机搭载Cubert UHD185成像光谱仪对2016 -2017年关中地区的冬小麦进行遥感监测,通过分析冠层光谱参数与植株氮含量、地上部生物量和氮素营养指数的相关性,筛选出对三者均敏感的光谱参数,结合多元线性逐步回归、偏最小二乘回归和随机森林回归建立抽穗期冬小麦氮素营养指数（Nitrogen Nutrition Index,NNI）估测模型,并与单个光谱参数建立的冬小麦氮素营养指数模型进行比较。结果表明,任意两波段光谱指数对氮素营养指数更为敏感,与氮素营养指数均达到了极显著性相关;基于差值光谱指数和红边归一化指数的单个光谱参数构建的模型具有粗略估算氮素营养指数的能力,相对预测偏差分别为1.53和1.56;基于随机森林回归构建的多变量冬小麦氮素营养指数估算模型具有极好的预测能力,模型决定系数为0.79,均方根误差为0.13,相对预测偏差为2.25,可以用来进行小区域范围内的冬小麦氮素营养指数遥感填图,为冬小麦氮素营养诊断、产量和品质监测及后期田间管理提供科学依据。     

高低畦种植模式下水氮耦合对冬小麦产量和水氮利用效率的影响

高低畦种植是在生产实践中摸索出的一套节水增产的冬小麦种植模式,尽管已被山东省列为农业主推技术,但由于建立时间尚短,其背后机理研究仍较薄弱,很大程度上制约了该模式的完善与推广应用。为探索高低畦冬小麦最佳的水氮管理制度,于2020-2022年开展田间试验,设置3个灌水定额（W1：120 mm、W2：90 mm、W3：60 mm）和3个施氮水平（N1：300 kg/hm2、N2：240 kg/hm2、N3：180 kg/hm2）,以水氮充足的平作种植为对照（CK,灌水定额120 mm,施氮量300 kg/hm2）,测定了不同生育期土壤含水率、成熟期地上部生物量和产量,并计算了麦田耗水量、水分利用效率、氮肥偏生产力和净利润等指标。结果表明：1）与平作种植相比,高低畦种植的麦田耗水量无明显差异,但冬小麦产量、水分利用效率、氮肥偏生产力和净利润分别提高14.8%～17.6%、15.9%～16.9%、14.8%～17.6%和58.9%～112.6%,说明高低畦种植模式具有增产与节水有机统一的良好潜力。2）灌水水平和施氮水平均对高低畦种植麦田耗水量产生极显著影响（P<0.01）;高低畦种植模式的产量、地上部生物量、水分利用效率、氮肥偏生产力和净利润的水氮耦合效应明显;W2N2与W1N1产量差异不显著（P>0.05）,而水分利用效率和氮肥偏生产力也显著增加（P<0.05）;说明适量节水减氮不会显著降低产量,且可获得较高的水分利用效率和氮肥偏生产力。二元二次回归分析得出,当耗水量为536.3～559.4 mm（灌水定额为99.2～115.4 mm）,施氮量246.5～299.4 kg/hm2时,可以使高低畦种植模式冬小麦产量、水分利用效率和净利润的综合效益最大化。研究为冬小麦高低畦种植模式下水氮优化管理策略的构建提供理论依据和技术支撑。     

水氮管理及品种对冬小麦光能利用率的影响

提高光能利用率(RUE)是作物获得高产的重要因素之一。遗传特性和栽培管理措施等因素通过影响作物冠层结构及冠层形成过程,进而影响作物的光能利用率。为探讨不同冬小麦品种在不同水氮管理条件下的光能利用率,于2012—2013年,在中国科学院栾城农业生态系统试验站,进行了3个冬小麦品种(‘冀麦585’、‘科农199’和‘石新828’)在3个氮水平[135 kg(N)·hm?2,180 kg(N)·hm?2,225 kg(N)·hm?2]和3个灌溉水平(70 mm,140 mm,210 mm)下的大田试验,对关键生育期光合有效辐射截获、生物量和叶面积等参数进行了测定和分析。结果表明:不同冬小麦品种的光能利用率存在显著差异(P0.05),‘冀麦585’、‘科农199’和‘石新828’的光能利用率分别为2.10 g?MJ?1、2.05 g?MJ?1和1.93 g?MJ?1。不同水氮处理对冬小麦光能利用率有一定的影响,其值为1.80~2.20 g?MJ?1;水氮因素对冬小麦光能利用率的影响不同,随着施氮水平的增加,光能利用率增加,适度的水分亏缺会产生较高的光能利用率。光能利用率增加与生物量形成呈正相关,但当生物量增加到一定程度后冬小麦产量并不随生物量的增加而增加,这与干物质量转移率随着生物量增加而降低有关。结果还显示:从拔节期到灌浆期冬小麦的光能利用率与气温存在明显的曲线关系,其在水氮条件下表现不一致。综合上述分析结果,需要适宜水氮供应才能获得适度干物质积累,提高光能利用率和有效干物质运转,最终提升冬小麦产量。