花培5号优化节水灌溉研究初报

以高产小麦新品种花培5号为试验材料,研究了灌水量、灌水时间对麦田耗水量、水分生产率及小麦产量的影响.试验表明:花培5号产量与麦田耗水量存在密切相关关系,主要受拔节至挑旗、越冬至起身阶段耗水量的影响,不同灌溉模式的增产效果不同.拔节水可以大幅度提高单位面积穗数,而孕穗、扬花和灌浆水对小麦灌浆有明显的促进作用.为达到节水灌溉和提高水分利用率的目的,如果整个生长季节内只能浇1次水,以浇拔节水为宜;若能浇两次水,则以浇拔节水和孕穗水为最佳.     

不同灌溉模式对小麦产量、耗水及水分利用效率的影响

针对低平原区水资源缺乏问题,研究不同降雨年型下不同灌溉模式对小麦的产量、耗水组成、耗水量及水分利用效率等的影响,为水资源高效利用提供依据。试验于2012—2013年和2013—2014年2个小麦生长季进行,采用裂区设计,以春季5个灌溉模式作为主处理(春季灌溉1水—W1、2水—W2、3水—W3和4水—W4,不灌溉作对照—W0),以3个不同类型小麦品种作为副处理(小麦品种衡观35、石4185和衡4399)。研究结果表明:随灌溉量的增加,产量非线性增加,产量受降雨的多少和阶段分配的影响,2年分别以3水模式(少雨年)和4水模式(多雨年)产量最高,但2012—2013年度2水模式和3水模式产量差异不显著;不同品种的水分反应特性不同,石4185的水分反应较敏感,衡观35和衡4399 2个品种相对节水抗旱,且品种的增产潜力大;从水分利用效率看,随灌溉量的增加产量水分利用效率呈先增加再降低趋势,但灌溉水的利用效率下降,而且品种的水分利用效率存在年际差异,衡观35 2年均以2水水分利用效率最高,石4185 2年均以3水的水分利用效率最高,衡4399在2012—2013年以3水的水分利用效率最高,在2014年以1水的水分利用效率最高;耗水量、阶段耗水量和耗水组成受灌水量和降雨分配的影响,灌溉量越大,对土壤水分的消耗比例越小,2年中由于降雨的分配阶段不同,阶段耗水量和耗水组成出现差异。拔节到灌浆初期2012—2013年阶段耗水量高于2013—2014年,主要消耗的分别是土壤水(2012—2013)和降雨(2013—2014)。因此,在缺水的低平原区,采用春灌2水的灌溉模式,既可提高水分的利用效率又兼顾品种的生产潜力,同时又可充分利用自然降水。     

不同灌水处理对春小麦耗水特性及产量的影响

摘 要：为实现春小麦的节水高产栽培,提高麦田的水分利用效率,该试验选用了春小麦品种永良4号为试验材料,通过设计不同的灌水处理,系统的研究灌水量、灌水时间对麦田耗水量及小麦产量的影响,研究结果表明：随着灌水次数和灌水量增加,麦田总的耗水量增大,土壤水的消耗量减少。各生育阶段耗水量变化与水分供应量有关,阶段灌水量大则耗水量高。对产量构成进行分析得出,对亩穗数和穗粒数影响最大的灌水时期是拔节期,而孕穗期、开花期灌水对千粒重的增长具有明显的促进作用。不同处理之间,水分利用效率的差异表现为：2水>3水>4水>1水>CK。产量则随灌水次数的增加而增大,2水和3水处理与4水处理相比较,产量差异并不明显,但耗水量却明显减少,实现了节水与高产的统一。在各灌水处理中,以灌拔节水和开花水处理的效果最为显著,因此,在生产中可以将该确立为春小麦节水高产统一的灌溉制度。     

高产小麦耗水特性及干物质的积累与分配

在2005—2006年和2006—2007年小麦生长季降水量分别为128.0 mm和246.4 mm条件下, 采用不同灌水量处理, 研究了高产条件下冬小麦的耗水特性和小麦干物质的积累与分配。结果表明, 底水和拔节水分别灌溉60 mm处理(W2)在两个生长季获得了最高的籽粒产量, 2005—2006年生长季其水分利用效率和灌溉水的利用效率均显著高于其他灌水处理; 2006—2007年生长季, 其水分利用效率较高, 降水量、灌水量和土壤供水量分别占农田耗水量的47.32%、23.04%和29.64%; 与不灌水处理(W0)相比, 灌水处理显著提高开花后干物质的积累量和开花后干物质积累量对籽粒的贡献率, 以W2处理最高, 分别达8 241.59 kg hm-2和84.18%。灌水量过多显著减少光合产物向籽粒的分配, 使产量降低。随灌水量增加, 小麦全生育期耗水量显著增大, 灌水量占农田耗水量的比例增加, 降水量和土壤供水量占农田耗水量的比例均降低, 以土壤供水量所占比例降低最大。综合考虑小麦的籽粒产量和水分利用效率, 在本试验条件下, 以底水和拔节水各60 mm的灌溉量为最优。在小麦生长季降雨量为246.4 mm条件下, 仅灌60 mm底水亦可获得较高的籽粒产量, 其土壤供水量占农田耗水量的比例和灌溉水的利用效率高于底水和拔节水处理。     

土壤水与冬小麦产量形成的关系及节水灌溉方案

在大田及防雨旱棚池栽控水条件下对土壤水分与冬小麦产量形成的关系有节水灌溉方案确立进行了研究,结果表明,小麦产量形成的起点土壤含水量为田间持水量的３０％,最佳产量形成的土壤含水量为田间持水量的８０％,土壤含水量超过８０％,产量下降;小麦最高产量年耗水量为９０００ｍｍ／ｈｍ＾２,经济产量年耗水量在６０００ｍｍ／ｈｍ６２左右,高产麦田的节水灌溉方案为底墒水、拔节水和灌浆水。     

特旱低温灾害年小麦节水高效栽培模式研究

针对北方井灌区种粮农民投入高收益低的问题,在工程节水的前提下,采取农艺节水技术,以大田实测资料为依据,分析了小麦6个品种在特旱低温灾害年型的生理生态耗水特性和产量性状及节水高效栽培组合模式.试验表明1.63hm2示范田平均浇3.5次水,产量8253.75kg,水分生产率为2.988kg/m3,产出投入比4.11:1,比对照田成本减少11.14%,增产28.35%,耗水量下降23.85%,水分生产率提高69.77%,产投比是对照田的2.96倍,纯收入是对照田的5.86倍,实现了农业增产,农民增收和农村经济走上可持续发展的致富道路.     

干旱年型深翻与探墒沟播对旱地小麦产量形成的贡献

为明确旱地麦田探墒沟播增产增效机理,2015-2016年在山西农业大学闻喜小麦基地开展大田试验,研究休闲期耕作播种方式对旱地麦田土壤水分消耗、产量和水分利用效率的影响。结果表明,旱地麦田休闲期深翻利于蓄积降雨,提高底墒46.74mm,增产10.77%~13.38%,提高净收入1.62%~5.56%。探墒沟播较常规条播越冬、拔节期0~300cm土壤蓄水量显著提高,分别达11.24~22.35、17.11~25.56mm,深翻条件下显著降低播前–拔节耗水量及其所占比例,提高拔节后耗水量,提高生育期总耗水量11.89~21.13mm;降低越冬–拔节群体分蘖增加率和拔节–开花减少率,提高成穗率、穗长、小穗数和可孕小穗数;增加穗数、穗粒数和千粒重,产量和水分利用效率分别提高16.39%~19.12%和12.67%~13.15%,分别提高净收入和产投比103.25%~111.12%和30.27%~35.93%。此外,生育期探墒沟播耗水增产作用大于休闲期深翻。总之,旱地麦田休闲期深翻结合探墒沟播有利于降低生育前期耗水,减少早春无效分蘖发生,提高成穗率和可孕小穗数,实现增产增效,效果显著。     

不同时期低额灌溉的冬小麦耗水规律研究

研究了不同生育期低额灌溉对冬小麦耗水规律的影响。结果表明,冬小麦的耗水量和产量、水分利用率之间呈抛物线关系,在低定额灌溉的条件下,产量随灌溉量的增加而增加。开花至成熟是小麦一生中的耗水高峰,随灌溉定额的减少,土壤水和降水消耗占总耗水的比例增加,春季单次灌水的边际效益高于二次灌水,次灌水的最佳时期为孕穗期,两次为拔节与开花期。     

测墒补灌与氮肥运筹对小麦品种水分利用的影响

为探明不同小麦品种对水分条件的响应,以矮抗58和周麦18为材料,在通许县开展了壤质潮土测墒灌溉与氮肥运筹配合对小麦水分利用的影响研究。结果表明,小麦分蘖-返青期(11月15日-2月15日)耗水比例较低,其中重度胁迫和充分灌溉处理矮抗58高于周麦18,轻度胁迫处理则低于周麦18;返青-抽穗期(2月15日-4月15日)耗水明显增加,矮抗58高于周麦18;抽穗-成熟期(4月15日-6月10日)品种间差别较小。矮抗58总体耗水量较周麦18略高,轻度胁迫有利于降低耗水量,其中矮抗58轻度胁迫处理与充分灌溉处理相比耗水量减少18.89~104.45 mm,周麦18则减少10.57~53.22 mm,但周麦18拔节+灌浆和返青-拔节+扬花2次追肥两处理分别增加11.26,30.45 mm。矮抗58的水分利用效率,除了重度胁迫返青-拔节+扬花2次追肥处理和充分灌溉不追肥处理外,均高于周麦18,重度胁迫时提高0.49~3.08 kg/(mm·hm~2),充分灌溉时提高0.23~2.82 kg/(mm·hm~2),轻度胁迫时提高1.26~3.27kg/(mm·hm~2)。矮抗58以扬花-灌浆1次追肥和拔节期+灌浆期2次追肥效果较好;周麦18则以返青-拔节+扬花2次追肥和返青-拔节1次追肥效果较好。说明不同小麦品种间控水时间和施肥时间有一定的差异。     

特旱低温灾害年小麦节水高效栽培模式试验

针对北方井灌区种粮农民投入高收益低的问题,在工程节水的前提下,采取农艺节水技术,以大田实测资料为依据,分析了小麦6个品种在特旱低温灾害年型的生理生态耗水特性和产量性状及节水高效栽培组合模式。试验表明1.63hm2示范田平均浇3.5次水,产量8253.75kg,水分生产率为2.988kg/m3,产出投入比4.11:1,比对照田成本减少11.14%,增产28.35%,耗水量下降23.85%,水分生产率提高69.77%,产投比是对照田的2.96倍,纯收入是对照田的5.86倍,实现了农业增产,农民增收和农村经济走上可持续发展的致富道路。     

不同保墒耕作措施对小麦、玉米耗水特征及周年水分利用的影响

为探明土壤结构改良与保墒耕作措施对小麦、玉米周年水分利用的作用机制。采用田间试验,研究了常规耕作、秸秆还田、保水剂、有机肥、免耕、深松、深松+秸秆覆盖等措施对小麦、玉米生长过程中的耗水特征、光合特征及周年水分利用的影响。结果表明:深松+秸秆覆盖在小麦生育期内储水量较高。从小麦播种-返青期,深松+秸秆覆盖处理的耗水量最低。而在返青-拔节期,该处理最大,而其在孕穗-抽穗期的耗水量却最低。在拔节-孕穗期,保水剂处理的耗水量最大,而在抽穗-灌浆期,其耗水量最小。在灌浆-收获期,秸秆还田和保水剂处理的耗水量较其他处理低。在玉米整个生育期内,保水剂和免耕处理的耗水量较其他处理低。不同措施改善了小麦和玉米的光合生理特征,促进了小麦、玉米产量和水分利用率的提高。各处理中,以免耕处理的小麦产量和水分生产效率最高,分布较常规耕作提高了18.3%和20.0%。以秸秆还田处理的玉米产量和水分生产效率最高,分别较常规耕作提高了21.6%和23.8%。而深松处理的小麦-玉米复合产量最高,其次为免耕处理,其分别较常规耕作处理增产14.9%和14.3%。而深松+秸秆覆盖处理和免耕处理的总水分生产效率较其他处理高,分别较常规耕作处理提高了18.5%和18.1%。说明深松和免耕处理更利于小麦、玉米周年节水增产。     

灌溉和种植模式对冬小麦播前土壤含水量的消耗及水分利用效率的影晌

为探讨华北平原地区冬小麦节水栽培的生产措施,2004-2006年,以冬小麦品种8049为试验材料,在大田4种灌溉条件下,研究了等行距平作、宽窄行平作、沟播和垄作4种种植模式对播前土壤含水量消耗及冬小麦耗水量、产量和水分利用效率的影响.结果表明,与等行距平作相比,另3种模式增加了播前土壤含水量的消耗,其耗水量显著提高,尤以沟播模式30 cm以下播前土壤含水量的消耗最为明显.和等行距平作相比,在灌拔节水+抽穗水和灌拔节水+抽穗水+灌浆水条件下,沟播模式显著提高冬小麦产量;而垄作模式的产量没有显著提高.在灌拔节水或灌拔节水+抽穗水条件下,沟播种植模式的水分利用效率显著高于其他3种种植模式.在本试验条件下,沟播种植结合灌拔节水或灌拔节水+抽穗水是一种值得推广的节水种植模式.     

浇水因子对强筋小麦产量和品质的影响

为使优质强筋小麦品种配套栽培,充分发辉优良品种的特性,提高优质商品率,达到高产高效的目的。经过不同浇水时期及浇水次数对强筋小麦产量和品质的影响研究,研究结果表明：浇水时期和浇水次数对小麦产量和品质有直接关系,随浇水次数的减少产量呈下降的趋势,全生育期浇5水产量最高7593.0kg/hm²,拔节期不浇水产量最低7353.0kg/hm²。全生育期浇5水（其中浇麦黄水）籽粒蛋白质含量（13.4%）、湿面筋含量（33.6%）最低、稳定时间最短8.7min,浇2水（拔节、灌浆）蛋白质含量16.3%、湿面筋含量35.5%、稳定时间（9.6min）等综合品质指标较好。研究表明：强筋小麦拔节期不浇水产量减产显著,浇麦黄水蛋白质含量、湿面筋含量、稳定时间明显下降,浇越冬水、拔节水、灌浆水3水或浇拔节水、灌浆水2水可兼顾产量和品质,达到高产优质高效的目的。     

灌溉和种植模式对冬小麦播前土壤含水量的消耗及水分利用效率的影响

为探讨华北平原地区冬小麦节水栽培的生产措施,2004-2006年,以冬小麦品种8049为试验材料,在大田4种灌溉条件下,研究了等行距平作、宽窄行平作、沟播和垄作4种种植模式对播前土壤含水量消耗及冬小麦耗水量、产量和水分利用效率的影响。结果表明,与等行距平作相比,另3种模式增加了播前土壤含水量的消耗,其耗水量显著提高,尤以沟播模式30 cm以下播前土壤含水量的消耗最为明显。和等行距平作相比,在灌拔节水+抽穗水和灌拔节水+抽穗水+灌浆水条件下,沟播模式显著提高冬小麦产量;而垄作模式的产量没有显著提高。在灌拔节水或灌拔节水+抽穗水条件下,沟播种植模式的水分利用效率显著高于其他3种种植模式。在本试验条件下,沟播种植结合灌拔节水或灌拔节水+抽穗水是一种值得推广的节水种植模式。     

推迟拔节水及其灌水量对小麦耗水量和耗水来源及农田蒸散量的影响

于2007-2008和2008-2009小麦生长季, 以高产中筋冬小麦品种济麦22为材料, 采用测墒补灌的方法, 研究推迟拔节水及不同灌水水平对冬小麦耗水量、耗水来源、单位土地面积上旗叶叶面积和蒸腾速率、株间蒸发量、籽粒产量及水分利用效率的影响。结果表明, 测墒补灌后0~140 cm土层能够达到目标含水量。相同补灌时期, 随补灌水平的提高, 拔节至开花阶段日耗水量增大, 0~120 cm土层贮水消耗量减小, 生育期总灌水量和田间耗水量增加, 土壤贮水消耗量先增加后减小, 土壤贮水消耗量和降水量占田间耗水量的比例降低。相同补灌水平, 由拔节期推迟至拔节后10 d补灌则麦田日耗水量减小, 挑旗期日耗水量增大, 拔节至开花阶段80~120 cm土层土壤贮水消耗量增加, 生育期总灌水量和田间耗水量亦增加, 降水量、灌水量和土壤贮水消耗量占田间耗水量的比例不变; 灌浆初期单位土地面积上旗叶叶面积和蒸腾速率降低, 株间蒸发量增加; 公顷穗数降低, 穗粒数、千粒重、籽粒产量、水分利用效率和灌水生产效率增加。本试验条件下, 在拔节后10 d补灌至0~140 cm土层平均土壤相对含水量为75%, 开花期补灌至70% (2007-2008年度)是兼顾节水、高产的最优处理。     

水分胁迫对冬小麦干物质分配的影响

试验采用盆栽方法,通过设置不同的土壤水分条件,研究不同土壤水分对冬小麦生长发育的影响,从器官水平上考察了水分条件对冬小麦物质积累、分配等的影响,并建立了产量和耗水量的关系方程。在水分适宜条件下,茎杆所占比例较小,为32%,穗部占39%,而过度灌溉和严重水分胁迫条件下,茎杆所占比例较大,分别为43%和34%,穗部所占比例较小,仅为41%和27%。在不同等级水分条件下,均以茎杆对产量的贡献最大。相对适宜的土壤水分条件(70%~60%)时,茎杆对产量的贡献最大,为0.97 g/茎,水分胁迫严重条件下,叶片对冬小麦产量贡献比适宜土壤水分条件时的叶片贡献要大一些,为0.79 g/茎。根据试验产量和耗水量回归分析表明,泰安地区在现有的肥水水平和栽培技术条件下,冬小麦的理论最大产量为0.62 kg/m2,耗水量702.35 mm,最高水分利用率17.65%,冬小麦在拔节至扬花浇水显得尤为重要,生产上应特别注意加强扬花水、灌浆期水分管理。     

亏缺灌溉下小麦水分利用效率与光合产物积累运转的相关研究

在大田栽培条件下,以小麦旱地品种晋麦47和西峰20、水旱兼用型品种石家庄8号和水地品种4185为材料,分别进行0水（T0）、一水（T1）和二水灌溉（T2）处理（每次灌水量60 mm）,研究了光合速率、叶面积指数、干物质积累与分配、根系分布、耗水量、产量因子与水分利用效率（WUE）的关系。结果表明,在拔节前不灌溉,拔节到开花期亏缺灌溉,促进干物质积累和深根发育。随着灌溉水的增加,耗水量显著增加,产量和WUE与耗水量呈二次曲线关系。T0处理显著减少了干物质积累和成穗数,产量、经济系数（HI）和WUE最低。T1和T2产量的提高主要是增加了穗数和穗粒数。灌浆期水分亏缺降低了光合速率（P_n）和气孔导度（G_s）,加速了功能叶片的衰老,但诱导了花前储存碳库的再转运,显著提高了HI和产量。因此,在拔节和开花期亏缺灌溉促进根系生长,提高了土壤水分的利用效率。而产量和产量WUE的提高主要是由于增加了灌浆期叶片的P_n和光合功能持续期,促进花前储存碳库的再转运,显著提高了HI。     

亏缺灌溉下小麦水分利用效率与光合产物积累运转的相关研究

在大田栽培条件下,以小麦旱地品种晋麦47和西峰20、水旱兼用型品种石家庄8号和水地品种4185为材料,分别进行0水(T0)、一水(T1)和二水灌溉(T2)处理(每次灌水量60mm),研究了光合速率、叶面积指数、干物质积累与分配、根系分布、耗水量、产量因子与水分利用效率(WUE)的关系。结果表明,在拔节前不灌溉,拔节到开花期亏缺灌溉,促进干物质积累和深根发育。随着灌溉水的增加,耗水量显著增加,产量和WUE与耗水量呈二次曲线关系。T0处理显著减少了干物质积累和成穗数,产量、经济系数(HI)和WUE最低。T1和T2产量的提高主要是增加了穗数和穗粒数。灌浆期水分亏缺降低了光合速率(Pn)和气孔导度(Gs),加速了功能叶片的衰老,但诱导了花前储存碳库的再转运,显著提高了HI和产量。因此,在拔节和开花期亏缺灌溉促进根系生长,提高了土壤水分的利用效率。而产量和产量WUE的提高主要是由于增加了灌浆期叶片的Pn和光合功能持续期,促进花前储存碳库的再转运,显著提高了HI。     

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。     

不同肥力麦田水氮交互效应与耦合模式研究

采用大田试验的方法,研究黄潮土上两种肥力麦田水氮交互效应的结果表明;在供试条件下,高肥力麦田灌水及水氮交互效应不显著,氮肥效应虽显著,但效应值很低,水氮增产潜力小。中高肥力麦田中,水氮增产潜力大,尤其是氮肥效应极为显著,水氮间存在负交互作用;灌水不足会降低小麦产量和氮肥肥效,通过增施氮肥可一定程度弥站水分而提高产量;改善灌水条件可促进氮肥力麦田常规灌溉制度下,以施纯氮１０－１３ｋｇ．ｍｕ＾－１为宜