土壤水分状况对小麦苗期生长及生理特性的影响

本试验采用一种自制的装置,通过设置一系列的供水吸力水平来精确控制了土壤的含水量,在此基础上采取盆栽的方式对小麦苗期的若干生理特性进行了研究。研究表明:随着供水吸力的增大,净光合速率和蒸腾速率先上升后下降;地上茎叶总干重和叶面积呈下降趋势,而根干重则呈先上升后平缓下降的趋势;单叶的水分利用效率随着供水吸力的增大呈现总体的下降趋势;供水吸力从10hPa到100hpa,整株的水分利用效率随着吸力的增大而增大;供水吸力从100hpa到190hPa,群体的水分利用效率变化很小。     

不同土壤水分处理对冬小麦根冠生长的影响

通过温室冬小麦不同水分处理(土壤含水量分别为田间持水量的75%～100%,65%～55%,35%～45%)盆栽试验,研究了冬小麦根冠对水分的响应。试验结果表明:不同供水量并不影响冬小麦根系、冠层干物质累积过程的总趋势,但随胁迫的增强,根、冠干物质累积速率、干物质累积总量降低,且二者并不呈线性相关关系;根冠比(R/S)随胁迫的增强而增大;水分供应量的减少缩短了冬小麦的生育周期,随胁迫的增强,根冠生物量最大值出现的时间提前;充分供水的处理则有最大的根冠比(R/S)。这可能是由于水分胁迫发生,大量的同化产物运往根系,分配于根系的同化干物质增加,调整了根系的结构,改善其功能以增大水分的吸收量,缓减植株由于缺水造成的损失,导致根系干重增加,根冠比增加。对于供水超过75%的植株,根冠比达到所有处理的最大,可能原因为过量水分促使庞大根系的建成,从而消耗较多的同化产物,使根重增加,冠重减少。     

冬小麦分蘖期复水对根、冠生长及其相互关系的影响

以冬小麦品种北农6号为材料,通过温室管栽试验,研究了苗期中度和童度缺水条件下分蘖期复水对冬小麦株高、叶面积、根、冠干物质积累、叶面积比、根冠比、产量、耗水量和水分利用效率等指标的影响.结果表明,苗期受旱程度不同的冬小麦分蘖期恢复供水后,其株高、单株叶面积、生物量及产量等都超过中度和重度缺水对照,表现出明显的激发生长效应.同时,各复水处理与对照相比,分配到冠部的干物质比饲均增加,R/S下降.在不同土壤水分条件下,冬小麦的水分利用效率随耗水量的增加而降低,中度水分亏块后分蘖期充分供水的处理,可以在少减产的情况下节约大量用水,从而达到提高水分利用效率的目的.     

不同土壤水分处理对疏叶骆驼刺幼苗光合特性及干物质积累的影响

为探讨土壤含水量变化对疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia Shap.)幼苗生长发育的影响,于2008年7～10月,在塔克拉玛干沙漠南缘绿洲外围设置了土壤水分控制下限为田间持水量的80%(T-80,下同)、60%(T-60)和40%(T-40)3种灌溉梯度。结果表明:土壤水分状况对骆驼刺幼苗的光合特性及干物质积累均有显著影响。随着土壤含水量的增加,骆驼刺幼苗气孔导度增大,蒸腾速率也随之增加,同时水分利用效率降低;而净光合速率和叶绿素含量则随着土壤含水量的增加呈先增加后降低的趋势,干物质积累也有相似的变化趋势,与T-60相比,高水分条件(T-80)和低水分条件(T-40)下骆驼刺幼苗叶片的叶绿素含量降低,净光合速率下降,同时干物质积累减少,根冠比和根质比也有不同程度下降。说明适宜的土壤水分有利于骆驼刺幼苗的生长发育,土壤含水量过高和过低都会限制其光合能力,减少生物量积累及地下分配的比例,最终对其生长发育产生不利影响。     

不同灌溉水平对冬小麦耗水构成及利用效率的影响

以北京地区为典型区域,设计5种不同灌溉处理,即按照生育时期分别进行无灌溉、灌1水、灌2水、灌3水及灌4水处理,利用中子仪和水分平衡法测定冬小麦耗水量,分析全生育期和关键时期的耗水特征.结果表明:冬小麦全生育期耗水量随灌溉次数增加呈增大趋势 ,拔节～抽穗期的耗水量最大,耗水量最少时期为苗期;随着灌溉次数的增加,土壤水消耗量逐渐减少;降水、灌溉和土壤供水是冬小麦耗水的主要来源,降水较少年份土壤供水和降水在耗水构成中所占比例较大,而降水较多年份冬小麦耗水的主要来源为降水;随着灌溉量的增加,灌溉逐渐成为冬小麦耗水构成的主要部分;产量随着耗水量增加渐次增加,水分利用效率和灌溉水利用效率则呈降低趋势.     

亏缺灌溉及叶面喷锌对番茄产量品质及水分利用效率的影响

通过盆栽试验,研究了3个土壤水分水平(W1:田间持水量的60%～65%、W2:75%～80%、W3:90%～95%)、两个锌溶液水平(Z0:0%、Z1:0.2%)对番茄生长、果实产量及品质、耗水、水分利用效率的影响.结果表明,随土壤水分的增加,番茄株高、植株生物量显著提高,W3处理的生物量分别比W2、W1高出20.8%和35.9%,但果实产量表现为先升高后降低的趋势,即W2＞W3 ＞W1的变化规律,过高的土壤水分或土壤干旱使果实产量明显降低;叶面喷施锌溶液对生物量的影响不明显,但使W1、W2、W3下的果实产量分别提高9.4%、9.2%和3.1%,且使果实口味改善、品质提高;土壤水分的提高使植株的耗水量增加,却降低了水分利用效率,水分和喷施锌溶液对以生物量计的水分利用效率影响不显著,但对以果实产量计和营养成分计的水分利用效率均达到显著程度,W2Z1处理的水分利用效率最高分别为:WUE产量=61.62 kg/m3、WUEVc=9.56 mg/m3、WUE糖=4.7 g/m3.     

羊草干物质积累及叶片气体交换对土壤水分的响应

采用盆栽方法模拟羊草干物质积累和叶片气体交换参数对 5个水分梯度的响应表明 :轻度、中度干旱与对照相比 ,羊草叶片的相对含水量 (RWC )有所升高 ;严重和极严重干旱使RWC显著降低。干旱降低植株生物量 ,后期的降低幅度远远大于前期 ,反映出羊草叶片水分状况对适度的土壤干旱具有良好的适应性 ,而过度干旱对羊草的生长造成威胁。鞘的分配随时间呈下降趋势 ,而根茎的趋势与鞘相反 ,表明鞘的暂储物质有可能向根茎转移。干旱促进早期根的分配和根冠比增加 ,后期降低 ,表明羊草在受到持续干旱后 ,通过增加根部的比重来提高抗旱性的能力逐渐降低。干旱降低了光合速率 ,增加了胞间CO2 浓度 ,但对水分利用率 (WUE )的影响随日进程而波动 ,在上午 10时干旱促进了WUE升高 ,其他时间无显著影响 ,表明光合参数对干旱的响应受日进程影响。     

干旱、盐胁迫条件下两种盐生植物生物量分配对策的研究

以2种一年生盐生草本植物钠猪毛菜、盐生草为试验对象,研究干旱和盐分胁迫对2种盐生植物生长和生物量分配的影响。结果表明:不同程度干旱和盐分胁迫显著影响了2种盐生植物的生长、生物量积累和生物量的分割。生长分析表明:2种盐生植物在生长率、根冠比、叶面积比方面皆存在明显可塑性,且根冠比、叶面积比的变化均受到个体发育漂变的影响;在整个营养生长期的不同处理组中,根冠比、叶面积比总体上呈逐渐降低趋势。不同干旱胁迫处理下2种盐生植物的根冠比和叶面积比的变化与最优理论和模型的预测相一致;随干旱胁迫的加重,根冠比增大而叶面积比减小。但在盐分胁迫条件下,2种盐生植物并未出现基于最优分配理论来调节生物量分配模式,且2种盐生植物根冠比和叶面积比的响应表现出明显的种间差异。此外,不同处理组间植物生物量分配特征(根冠比、叶面积比)的差异,往往只存在于生活史的某一时期,在整个营养生长期间,并不自始至终保持一致。     

局部控制地下浸润灌溉对叶用莴苣生长及水分利用效率的影响

通过两年的盆栽试验,对比研究了局部控制地下浸润灌溉和地表滴灌对作物根区土壤水分动态及叶用莴苣的光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、产量和品质的影响。结果表明,局部控制地下浸润灌溉的蒸发量明显小于地表滴灌处理,莴苣产量高于地表滴灌处理;水分利用效率是局部控制地下浸润灌溉处理最高,达到了42.42 kg/m3,地表滴灌仅为15.14 kg/m3;各处理光合速率和蒸腾速率日变化均呈"双峰"曲线,且呈处理1>处理2>处理3>处理4的趋势;局部控制地下浸润灌溉处理的根冠比较高,最大值达0.187,而地表滴灌处理的根冠比仅为0.071;局部控制地下浸润灌溉中莴苣的Vc含量达到了14.62 mg/100g,而地表滴灌处理仅为12.82mg/100g。说明局部控制地下浸润灌溉能有效改善莴苣的光合产物分配,调整根冠比关系,提高莴苣的水分利用效率,使作物产量与品质得到统一。     

覆膜对不同播期冬小麦根系生长和产量的影响

为探究覆膜对冬小麦根系生长和产量的影响,于2017—2018和2018—2019年度在冬小麦生育期设置2种栽培模式（CK: 裸地穴播,PM: 全膜穴播）和3个播种日期（0：传统播期,10：晚播10 d,20：晚播20 d）,分析了覆膜措施对不同播期冬小麦地上部和根系生长、产量及其构成,以及水分利用效率的影响。结果表明,覆膜处理有效增加了不同播期冬小麦返青期后的根长密度（RLD）、根表面积密度（RSD）、根系生物量、地上部生物量;各生育期PM0处理的RLD、RSD、根系生物量、地上部生物量均最大。覆膜对晚播冬小麦根系生长具有一定的加速作用,使得两季冬小麦PM10处理的RLD、RSD和根系生物量在返青期分别比CK0处理高2.90%、13.63%和23.04%。与CK0处理相比,两季冬小麦灌浆期 PM0、PM10、PM20处理的地上部生物量分别显著增加65.63%、75.57%和54.71%（P<0.05）。两季冬小麦覆膜处理的产量和水分利用效率均比同播期裸地处理高,其中,两季冬小麦PM0、PM10处理的产量分别比CK0处理提高28.92%、14.35%,水分利用效率分别比CK0处理提高17.87%、7.90%。此外,研究还发现,冬小麦返青期、开花期、灌浆期总RLD均与有效穗数、产量、水分利用效率呈极显著正相关关系（P<0.01）;冬小麦返青期总RSD、根系生物量均与有效穗数、产量及水分利用效率呈极显著正相关关系（P<0.01）。综上,覆膜措施通过改良土壤的水热环境,加速并促进了冬小麦根系的生长发育,进而改善了冬小麦根系对水分和养分的吸收,增加冬小麦植株的抗逆性。     

Planting density affected biomass and grain yield of maize for seed production in an arid region of Northwest China

Field experiments were conducted from 2012 to 2015 in an arid region of Northwest China to investigate the effects of planting density on plant growth, yield, and water use efficiency(WUE) of maize for seed production. Five planting densities of 6.75, 8.25, 9.75, 11.25 and 12.75 plants/m~2 were conducted in 2012, and a planting density of 14.25 plants/m~2 was added from 2013 to 2015. Through comparison with the Aqua Crop yield model, a modified model was developed to estimate the biomass accumulation and yield under different planting densities using adjustment coefficient for normalized biomass water productivity and harvest index. It was found that the modified yield model had a better performance and could generate results with higher determination coefficient and lower error. The results indicated that higher planting density increased the leaf area index and biomass accumulation, but decreased the biomass accumulation per plant. The total yield increased rapidly as planting density increased to 11.25 plants/m~2, but only a slight increase was observed when the density was greater than 11.25 plants/m~2. The WUE also reached the maximum when planting density was 11.25 plants/m~2, which was the recommended planting density of maize for seed production in Northwest China.     

黄土塬区降水变化对冬小麦土壤耗水特性及水分利用效率的影响

采用人工遮雨棚和自流滴灌系统来实时人工干预降水,研究了黄土塬区不同降水条件即正常降水(CK)、降水减少1/3(R-1/3)和降水增加1/3(R+1/3)条件下,麦田0~4 m土壤水分变化、冬小麦耗水特性及WUE。结果表明:(1)降水变化改变了冬小麦对土壤水的利用和补给;降水减少,冬小麦对土壤水的利用增强,导致生育期和休闲期深层土壤含水量降低,且很难补充恢复;降水增加,冬小麦也会部分利用深层土壤水,土壤含水量在生育期呈降低趋势,在冬小麦收获后,土壤水得到补给,土壤含水量会逐渐恢复并高于前期土壤含水量。(2)冬小麦优先利用降水转化而来的土壤水,然后利用土壤前期储水;对于越冬~成熟期的总耗水量(ET)组成,R-1/3处理的冬小麦对降水和0~2 m土壤水分的利用增强,降水量(P)和0~20 m土壤贮水变化量(ΔW0-2 m)各自约占ET的40%;R+1/3处理P占ET的比例约是ΔW0~2 m的1倍多;CK处理P占ET的比例比ΔW0~2 m高15%左右;降水减少,降水占耗水量的比例降低,0~2 m土壤水占耗水量比例增加;降水增加,则有相反的结果。(3)降水减少,WUEbio(基于生物量的WUE)相对于CK处理降低了1.3%,但产量下降程度(7.1%)小于耗水下降程度(14.2%),WUEgrain(基于籽粒产量的WUE)反而增加;降水增加,相对于CK处理生物量减少5.3%而籽粒产量增加4.5%,但水分的消耗增加了11.4%,WUEbio和WUEgrain均降低。总之,降水变化改变了冬小麦对土壤水的利用、土壤水的补给、冬小麦的耗水组成以及生物量和产量的平衡,最终影响冬小麦WUE。     

丘陵黄壤区不同土层厚度下3个玉米品种花后水分利用效率比较

用水分试验池和人工干旱棚模拟0.4~1.0 m土层夏季干旱胁迫,研究不同基因型玉米花后水分利用特性。结果表明:花后植株伤流强度、叶片RW C、保水力与品种的抗旱性正相关,品种的抗旱性由强至弱的顺序为C 19>C 202>C 14,并且干旱处理的伤流强度和叶片RW C随土层增厚而增强;夏旱导致玉米灌浆持续期缩短2~4d,抽雄吐丝间隔期延长0~7 d;土层厚度和品种抗旱性均与籽粒产量和WUE正相关,土层深厚(1 m)夏旱胁迫处理有利于抗旱品种成单19提高籽粒产量和WUE。但以0.7 m土层的平均产量和WUE最高,其可作为坡耕地改造和利用的参考指标之一。     

磁化水对不同土壤水分下黄瓜幼苗生长、光合和养分吸收的影响

采用二因素二水平完全试验设计,研究了砂培条件下磁化处理（分别为0.3T磁场强度处理的磁化蒸馏水和蒸馏水处理）对不同土壤水分条件下（正常水分处理：田间持水量的80%~85%;干旱处理：田间持水量的40%~45%,于黄瓜4~5叶期维持7 d）黄瓜幼苗生长、水分关系、光合作用和养分吸收的影响。结果表明,磁化水浇灌显著降低黄瓜幼苗的生长和水分利用,其中茎粗、地上部生物量、根生物量、总生物量、根体积、根表面积、整株耗水量和整株水分利用效率分别降低6.7%、8.9%、19.1%、9.9%、22.1%、18.5%、6.2%和10.9%;磁化水浇灌导致黄瓜幼苗叶SPAD值降低了3.7%,叶气孔导度和蒸腾速率则分别增加了21.8%和17.5%,叶瞬时水分利用效率降低了17.7%,但对净光合速率影响不大;磁化水浇灌使PSII最大光化学效率和电子传递速率分别降低了5.2%和18.6%,同时增加叶片中K含量。除叶片K含量外,干旱条件下磁化水对黄瓜生长和生理代谢影响不大,表明磁化水的作用依赖于土壤水分条件。     

Responses of Amygdalus pedunculata Pall. in the sandy and loamy soils to water stress

Amygdalus pedunculata Pall. is a major species that is widely planted in afforested soils with different textures in the transitional zone between Mu Us Desert and Loess Plateau, China. However, the responses of A. pedunculata to increasing intensity of water stress in different textural soils are not clear. Here, we conducted a soil column experiment to evaluate the effects of different textures (sandy and loamy) on water consumption, water use efficiency (WUE), biomass accumulation and ecological adaptability of A. pedunculata under increasing water stress, i.e., 90% (±5%) FC (field capacity), 75% (±5%) FC, 60% (±5%) FC, 45% (±5%) FC and 30% (±5%) FC in 2018. A. pedunculata grown in the sandy soil with the lowest (30% FC) and highest (90% FC) water contents had respectively 21.3%-37.0% and 4.4%-20.4% less transpiration than those with other water treatments (45%-75% FC). In contrast, A. pedunculata transpiration in the loamy soil decreased with decreasing water content. The magnitude of decrease in transpiration increased with increasing level of water deficit (45% and 30% FC). Mean daily and cumulative transpirations of the plant were significantly lower in the sandy soil than in the loamy soil under good water condition (90% FC), but the reverse was noted under water deficit treatments (45% and 30% FC). Plant height, stem diameter and total biomass initially increased with decreasing water content from 90% to 75% FC and then declined under severe water deficit conditions (45% and 30% FC) in the sandy soil. However, these plant parameters decreased with decreasing water content in the loamy soil. WUE in the sandy soil was 7.8%-12.3% higher than that in the loamy soil, which initially increased with decreasing water content from 90% to 75% FC and then declined under water deficit conditions (45% and 30% FC). The study showed that plant transpiration, biomass production and WUE responded differentially to increasing intensity of water stress in the sandy and loamy soils. The contrasting responses of A. pedunculata to water stress in different textural soils can guide future revegetation programs in the northern region of Chinese Loess Plateau by considering plant adaptability to varying soil and water conditions.     

灌水处理对春小麦穗部性状和产量的影响

选用15个春小麦品种(系),在冬灌1 800 m3/hm2的基础上,生育期设3次灌水处理(T1:拔节期、开花期、乳熟期)2、次灌水处理(T2:拔节期、开花期)和1次灌水处理(T3:拔节期),每次灌水1 050 m3/hm2,研究了水分对春小麦穗部性状及产量和水分利用效率(WUE)的影响。结果表明:T2条件下3粒小穗比率、穗粒数、穗粒重、产量和WUE都是最高;T3条件下无效小穗比率最高,而1粒小穗比率、2粒小穗比率、穗粒数、产量和WUE则最低。相关分析表明产量与WUE在三种水分处理条件下都呈极显著正相关,在T3条件下穗粒数与产量和WUE显著负相关,穗粒重与产量和WUE极显著正相关,穗粒数与穗粒重在T1、T2条件下极显著正相关,而在T3条件下不相关。表明适宜灌水提高了3粒小穗比率,进而增加了穗粒数和穗粒重,提高了产量和WUE,而缺水降低1粒和2粒小穗比率,增加了无效小穗比率,减小了籽粒饱满度,进而减小穗粒重,降低产量和WUE。     

绿洲膜下滴灌调亏马铃薯水分生产函数及灌溉制度优化

通过田间试验研究了绿洲膜下滴灌调亏马铃薯各生育期耗水规律及其影响因素,建立了以Jensen模型为基础的水分生产函数并对马铃薯灌溉制度进行了优化。结果表明:块茎膨大期马铃薯水分敏感指数最大,块茎形成期次之,苗期和淀粉积累期较小;块茎形成期轻度调亏对马铃薯产量无显著影响(P0.05),而块茎形成期中度调亏、块茎膨大期轻度和中度调亏对其产量均有显著影响(P0.05);块茎形成期轻度调亏的水分利用效率比块茎形成期中度调亏、块茎膨大期轻度调亏和全生育期充分灌水分别提高了6.2%、8.3%和6.7%;膜下滴灌调亏马铃薯产量随耗水量增加而增加,水分利用效率随之降低,全生育期充分灌水比块茎膨大期中度水分调亏耗水量增加22.4%,产量增加20.4%,水分利用效率降低14.0%。采用遗传算法并结合水分生产函数进行灌溉制度优化,结果表明:河西绿洲区膜下滴灌马铃薯全生育期灌溉定额为225 mm时,产量最高,为43.86 t·hm-2,灌溉水利用效率为19.5 kg·m-2;灌溉制度为苗期灌水20~30 mm,块茎形成期灌水70~75 mm,块茎膨大期灌水100~115mm,淀粉积累期灌水20~25 mm,灌水间隔为7 d。因此,膜下滴灌调亏在降低马铃薯耗水量的同时,提高了水分利用效率,在块茎形成期轻度水分调亏不影响产量,可达到节水增产的目的。     

Water-use efficiency in response to simulated increasing precipitation in a temperate desert ecosystem of Xinjiang,China

Water-use efficiency(WUE) is a key plant functional trait that plays a central role in the global cycles of water and carbon. Although increasing precipitation may cause vegetation changes, few studies have explored the linkage between alteration in vegetation and WUE. Here, we analyzed the responses of leaf WUE, ecosystem carbon and water exchanges, ecosystem WUE, and plant community composition changes under normal conditions and also under extra 15% or 30% increases in annual precipitation in a temperate desert ecosystem of Xinjiang, China. We found that leaf WUE and ecosystem WUE showed inconsistent responses to increasing precipitation. Leaf WUE consistently decreased as precipitation increased. By contrast, the responses of the ecosystem WUE to increasing precipitation are different in different precipitation regimes: increasing by 33.9% in the wet year(i.e., the normal precipitation years)and decreasing by 4.1% in the dry year when the precipitation was about 30% less than that in the wet year.We systematically assessed the herbaceous community dynamics, community composition, and vegetation coverage to explain the responses of ecosystem WUE, and found that the between-year discrepancy in ecosystem WUE was consistent with the extent to which plant biomass was stimulated by the increase in precipitation. Although there was no change in the relative significance of ephemerals in the plant community, its greater overall plant biomass drove an increased ecosystem WUE under the conditions of increasing precipitation in 2011. However, the slight increase in plant biomass exerted no significant effect on ecosystem WUE in 2012. Our findings suggest that an alteration in the dominant species in this plant community can induce a shift in the carbon-and water-based economics of desert ecosystems.     

不同水肥条件下春小麦耗水量和水分利用率

通过温室盆栽试验,研究了不同土壤水分和施氮量条件下春小麦的耗水量和水分利用率等相关参数的变化情况。结果表明:春小麦耗水量、生物产量及经济产量均因土壤水分和施氮量的不同而变化。水分充足,春小麦耗水量、生物产量及经济产量均随施氮量的增加而显著增加;中度水分胁迫下,低氮处理的耗水量、生物产量及经济产量均最高,最适氮处理与CK处理接近;干旱条件,低氮与CK处理耗水量和产量接近,而最适氮处理则极显著降低。各生育时期的耗水量和日耗水量在不同生育时期存在差异,其中以灌浆期春小麦日均耗水量为最高。在不同土壤水分条件下,春小麦地上部分干重和籽粒的水分利用效率随施氮量的增加而增加,尤以水分充足条件下水分利用率随施氮量的增加最为显著。