淹涝胁迫对水稻形态的影响

为探明水稻关键生育期形态特征对淹涝胁迫环境的敏感性,以常规稻湘早籼45为供试材料,分别在分蘖期、拔节期、抽穗期、乳熟期等4个生育期,设计不同淹水深度及淹水持续时间的淹涝胁迫试验,利用数理统计方法分析淹涝胁迫对湘早籼45的茎、叶等形态特征的影响。结果表明:1)与淹前相比,淹涝处理后0 d时,2/3淹处理在乳熟期的绿叶数减少最明显,3/3淹处理在分蘖期的减少最不明显,4个生育期均是2/3淹处理较3/3淹处理减少明显;淹后2 d时,各生育期绿叶数变化情况存在明显差异。2)除乳熟期外的其余3个生育期均存在高位分蘖情况,在拔节期最明显,其次是在抽穗期,且3/3淹处理的高位分蘖率高于2/3淹处理的。3)除乳熟期外的其余3个生育期均有增茎发生,且在分蘖期增茎最明显。4)根倒伏主要发生在乳熟期,其余3个生育期在淹涝3 d以后均出现根倒伏、茎倒伏或根茎倒伏并存的现象;气生根仅出现在抽穗期;卷叶现象出现在分蘖期和拔节期。5)在分蘖期和拔节期,淹水处理时间越长,叶鞘越长,且3/3淹处理较2/3淹处理的明显。     

外源虾青素对分蘖期受淹水稻的补救效应

[目的]本研究旨在探究淹水胁迫解除后,叶面喷施虾青素(astaxanthin,ASTA)对分蘖期受淹水稻的补救效应。[方法]以常规粳稻‘宁粳7号’为试验材料,盆栽种植,移栽10 d后进行没顶淹水5 d的处理,淹没结束后设5个处理:正常水分管理(用CT表示);淹水胁迫+解除淹水后喷施清水(CK);淹水胁迫+解除淹水后喷施0.4 mmol·L~(-1)虾青素(ASTA-0.4);淹水胁迫+解除淹水后喷施0.8 mmol·L~(-1)虾青素(ASTA-0.8);淹水胁迫+解除淹水后喷施1.6 mmol·L~(-1)虾青素(ASTA-1.6)。在叶面喷施后0(喷施当天)、1、2、3、5、7 d取样,测定水稻光合色素含量、抗氧化酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽还原酶(GR)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)]活性、丙二醛(MDA)含量、过氧化氢(H_2O_2)含量和可溶性蛋白含量等指标;在叶面喷施后0(喷施当天)、3、6、9 d取样测定植株干物质量、株高和可溶性总糖含量;在成熟期收获有代表性的3盆测定产量及其构成因素。[结果]没顶淹水5 d后,与CT相比,水稻茎蘖数和绿叶数显著减少,干物质积累量和叶绿素含量降低,氧化损伤严重,导致产量下降。淹水解除后,与CK相比,叶面喷施虾青素能提高受淹水稻叶片中抗氧化酶活性,增加可溶性总糖和可溶性蛋白含量,降低H_2O_2和MDA含量,减轻氧化损伤,促进分蘖发生,加快干物质积累,减少产量损失。其中,叶面喷施后12 d,ASTA-0.8处理的茎蘖数、绿叶数以及干物质量、叶绿素a、可溶性总糖和可溶性蛋白含量均明显增加,抗氧化酶活性提高,叶片中H_2O_2和MDA含量降低;喷施后7 d,ASTA-0.8处理叶片中MDA含量与CK相比显著降低20.7%,H_2O_2含量降低9.4%;ASTA-0.8处理最终产量为CT产量的98.7%。[结论]叶面喷施0.8 mmol·L~(-1)虾青素可最大程度补救水稻分蘖期淹水导致的伤害和产量损失。     

太行山前平原夏玉米-冬小麦轮作生态系统碳截存及其气体调节价值

应用静态明箱-气相色谱法对4个施氮肥水平NO(0 kg N·hm-2),N200(200 kg N·hm-2),N400(400 kg N·hm-2),N600(600 kg N·hm-2)的夏玉米-冬小麦季CH4、N2O排放进行了研究,同时估算了其年季净固碳量及其O2气体调节价值,计算了年综合气体调节价值.结果表明,夏玉米-冬小麦农田生态系统为CH4吸收汇和N2O排放源,随着氮肥施入量的增加,其对CH4吸收能力减弱,其N2O排放量增加.夏玉米季N400和N600的CH4平均排放速率显著高于NO和N200(P<0.05);冬小麦季NO处理CH4平均排放速率显著低于N600处理(P<0.05),冬小麦季N600的N2O平均排放速率显著高于NO处理(P<0.05).夏玉米-冬小麦轮作农田生态系统NO、N200、N400和N600处理CH4排放总量分别为-2.55、-1.99、-0.94和-0.47 kg·hm-2·a-1;其N2O排放总量分别为1.05、1.45、1.67和2.22 kg·hm-2·a-2.随着氮肥施用量的增加,夏玉米季和冬小麦季转化为NPP的碳量和净固碳量均增加;夏玉米-冬小麦轮作农田生态系统NO、N200,N400和N600处理年季净固碳量分别为6 224.29,13 885.05,14 554.35和14 521.10 kg·hm-2·a-1;其中N200,N400和N600分别比NO处理增加了123.08%、133.83%和133.30%.夏玉米-冬小麦轮作农田生态系统NO,N200,N400和N600处理综合气体调节价值分别为10 560.19、23 602.64、24 727.78和24 634.24 yuan·hm-2·a-1;N200、N400和N600分别比NO处理增加了123.51%、134.16%和133.27%,以N400处理年固碳量最高.     

不同植物生长调节剂对甘薯分枝结薯期淹水的缓解效果

为明确分枝结薯期淹水胁迫对甘薯生长及生理代谢的影响及喷施6-苄基腺嘌呤(6-BA)、γ-氨基丁酸(GABA)的缓解效果,筛选出适宜的植物生长调节剂及适宜浓度,以苏薯16、苏薯29为试验材料进行盆栽试验,待甘薯移栽后生长到分枝结薯期(栽后25 d)进行不同处理,分别为正常水分管理5 d后喷施清水(CK)、连续淹水5 d后喷施清水(T1)、连续淹水5 d喷施50 mg/L 6-BA(T2)、连续淹水5 d喷施100 mg/L 6-BA(T3)、连续淹水5 d喷施515 mg/L GABA(T4)、连续淹水5 d喷施1 030 mg/L GABA(T5),于喷施结束后5 d进行取样测定相关指标。结果表明：(1)与CK相比,T1处理导致甘薯主茎长、茎粗、分枝数、叶片数、叶干质量、茎干质量、根系干质量和单株干质量显著降低,其次T1处理引起甘薯叶片SPAD值和过氧化氢酶(CAT)活性显著下降,叶片丙二醛(MDA)含量、过氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性显著增加;(2)与T1处理相比,T2～T5处理均能增加甘薯主茎长、茎粗、叶片数、干质量和叶片SPAD值,提高叶片SOD、POD、CA...     

喷施EM菌发酵液在红宝石无核葡萄上的应用效果

选用优质EM菌种,经菌种活化、发酵制成发酵原液,于葡萄生长季节分别叶面喷施稀释100、200、400、600、800倍的发酵液,以喷清水为对照(CK),分别测定葡萄叶片叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性及产量、品质等指标。结果表明,叶面喷施不同稀释倍数的EM菌发酵液,具有提高葡萄叶片叶绿素含量,增加叶片SOD、POD、CAT活性,提高果实单粒质量及穗质量,增加可溶性固形物含量,提高固酸比,改善果实品质的作用;喷施200、400倍EM菌发酵液效果相对较好,与CK相比,葡萄叶片叶绿素总量分别提高19. 2%、16. 9%,400倍液处理的葡萄叶片POD、SOD活性相对较高,分别是CK的7. 67、1. 27倍,200倍液处理的CAT活性较高,是CK的2. 46倍;喷水200、400倍液在提高葡萄果实单粒质量、穗质量及可溶性固形物含量、降低可滴定酸含量、增加固酸比等方面好于其他处理;各稀释发酵液处理的葡萄单粒质量、穗质量及固酸比增加效果高低顺序为200倍 400倍 100倍 600倍 800倍 CK。     

生育前期淹水对夏玉米冠层结构和光合特性的影响

【目的】本研究旨在探讨大田淹水条件下夏玉米冠层结构和光合特性的变化规律。【方法】供试夏玉米品种为登海605(DH605)和郑单958(ZD958),通过设置3叶期(V3)淹水3 d(V3-3)和6 d(V3-6),拔节期(V6)淹水3 d(V6-3)和6 d(V6-6),以不淹水处理为对照(CK),比较不同淹水时期(V3和V6)和淹水持续时间(3 d和6 d)对夏玉米光合势、叶面积指数、净光合速率、冠层透光率及其半球灰度图像和产量的影响。【结果】淹水后夏玉米叶面积指数显著下降,群体透光率提高,群体光能截获率显著降低。V3淹水后夏玉米穗位层和底层透光率的提高幅度大于V6淹水,且其提高幅度随淹水持续时间的延长而增加。DH605和ZD958的V3-6处理的穗位层透光率较CK分别提高96.0%和70.2%,底层透光率分别提高了68.9%和71.9%。在淹水胁迫条件下夏玉米光合势和叶片净光合速率随淹水持续时间的延长而显著降低,V3淹水后净光合速率和光合势的下降幅度大于V6淹水。DH605和ZD958的V3-6处理在开花期的叶片净光合速率较CK分别下降23.5%和20.3%。DH605的V3-6处理在播种—拔节期、拔节期—大喇叭口期、大喇叭口期—开花期、开花期—乳熟期和乳熟期—成熟期各生育阶段的光合势较CK分别下降68.5%、45.0%、31.6%、25.0%和37.5%,ZD958分别下降62.4%、37.1%、25.8%、21.7%和38.5%。淹水后夏玉米光合势和叶片净光合速率的下降导致夏玉米光合同化物的积累与分配受到抑制,干物质积累量显著下降,成熟期DH605的V3-3、V3-6、V6-3和V6-6处理的干物质重较CK分别下降12.4%、24.8%、9.3%和21.1%,ZD958分别下降17.3%、26.7%、12.5%和23.9%。此外,淹水后夏玉米收获指数显著下降,3叶期淹水对其影响大于V6淹水,且影响随淹水持续时间的延长而加剧,DH605和ZD958的V3-6处理的收获指数较CK分别下降13.3%和13.8%。淹水后夏玉米冠层结构劣化与光合性能降低导致夏玉米产量显著下降。DH605的V3-3、V3-6、V6-3和V6-6处理的产量较CK分别下降23.2%、35.9%、17.0%和22.7%,ZD958分别下降20.0%、35.7%、15.0%和27.1%。【结论】淹水导致夏玉米群体光合势和叶面积指数显著降低,透光率提高,进而显著降低群体光能有效截获率和净光合速率,最终导致夏玉米产量显著下降。3叶期淹水对夏玉米冠层结构和光合特性的影响大于拔节期淹水,且其影响随淹水持续时间的延长而加剧。     

铅锌胁迫对凹叶厚朴幼苗生长及铅锌积累的影响

以凹叶厚朴盆栽幼苗为试验对象,设计Pb、Zn单一胁迫200 mg/kg(P1、Z1)、400 mg/kg(P2、Z2)、600mg/kg (P3、Z3)、800 mg/kg (P4、Z4)及复合胁迫(100+100) mg/kg (M1)、(200+200) mg/kg(M2)、(300+300) mg/kg (M3)、(400+400) mg/kg (M4),以不加Pb、Zn处理为对照(CK),共13个处理,研究处理90 d后凹叶厚朴的生长、生理及铅锌累积变化特征。结果表明：P1、P2、M2处理可使凹叶厚朴幼苗地径增粗,地上及地下部分干质量增加;P4、Z4处理下叶片光合色素含量降至最低,复合胁迫下叶片光合色素含量均低于CK;各胁迫处理下,凹叶厚朴叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性以及可溶性糖、可溶性蛋白及游离脯氨酸含量均高于CK;在3种胁迫方式下,凹叶厚朴叶片丙二醛含量随着胁迫浓度增加均处于上升趋势,P4、Z4、M4的丙二醛含量分别较对照增加了41.36%、17.28%、35.80%,植株受损害程度逐渐加深;随着胁迫浓度的增加,植株的地上部分与根部Pb、Zn含量均...     

不同耐淹基因型水稻分蘖期对淹涝胁迫的生理差异

[目的]研究不同耐淹基因型水稻分蘖期对淹涝胁迫的生理差异。[方法]以不同基因型的水稻品种FR13A、9311、IR64和OM052为供试材料,进行2、4、5、7 d淹涝胁迫处理并分别恢复3和5 d,研究不同程度淹水对分蘖期水稻生长及生理指标的影响。[结果]随着淹水处理时间的延长,叶绿素含量及地上相对含水量下降;根冠比增加,根长变短;淹水处理诱导了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的酶活性及丙二醛(MDA)含量上升。在没顶淹水4 d时,OM052的SOD、POD和CAT的酶活性及MDA含量比对照增加分别增加了50.0%,25.8%,50.5%和17.9%。没顶淹水5 d后,仅OM052和耐淹品种FR13A存活。[结论]淹水5 d可能是分蘖期水稻淹水胁迫的转折点,OM052在一定程度上具有较好的耐淹性。     

新疆滴灌冬小麦灌溉量对产量形成与水分利用的影响

为优化新疆北疆滴灌冬麦区节水灌溉技术,探讨滴灌量对冬小麦产量形成及水分利用的影响,2013—2015年设置0(CK)、900(W1)、1 800(W2)、2 700(W3)、3 600(W4)、4 500(W5)、5 400(W6)、6 300m3/hm2(W7)共8个灌溉量处理,测定不同滴灌量下冬小麦叶面积指数、SPAD值、光合特性、干物质积累、产量及耗水特性的变化。结果表明:各处理冬小麦随生育进程递进LAI均呈现单峰型变化趋势,在孕穗期达到最大,其值以W5最高;叶片最高SPAD值出现时期随滴灌量增加而后延。叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度及单茎干物质最大增长速率(Vm)均以W5处理最高。随着滴灌量的增加,冬小麦籽粒产量及水分利用效率(WUE)均呈"先升后降"的变化趋势,W5处理获得最高产量,而W4处理获得最大水分利用效率。因此,在本试验条件下,滴灌量为3 600~4 500m3/hm2的处理为高产高效的最适灌溉水平。     

不同时期开沟施氮对水稻物质生产及产量的影响

通过田间试验研究了水稻不同生育时期开沟深施氮肥对水稻叶片、叶鞘和茎秆重以及生物产量和籽粒产量的影响.结果发现,孕穗期开沟深施氮肥处理比分蘖期开沟、穗分化始期开沟和不开沟处理的水稻叶片干重保持最大值(2.9g*穴-1)时间长,叶面积指数达到最大值(LAI＝8.9)后缓慢下降;叶鞘干重(2.7g*穴-1)变化小;处理以后茎秆干重(4.3g*穴-1)稳步增加.孕穗期开沟施肥处理的水稻生物产量(0.73g*d-1*穴-1)递增速度快,籽粒产量(10434kg/hm2)高.与不开沟施肥相比,孕穗期开沟施氮对产量增加作用最大,为水稻开沟深施氮肥的最佳时期;其次为穗分化始期;分蘖期开沟施氮效果较差,但仍有一定的增产作用.     

基于微粒群算法的投影寻踪模型对调亏灌溉模式评价

通过基于微粒群算法的投影寻踪模型评价方法,对水稻调亏灌溉管理模式提出不同生育期调亏对水稻生育特性及产量影响的综合评价,确定水稻调亏灌溉最优管理方案:返青期土壤水分控制下、上限为相对饱和含水率的70%~100%;分蘖初期为90%~100%;分蘖中期含水率90%,田面水层10 mm;分蘖末期为60%~100%;拔节孕穗期为90%~100%;抽穗开花期为0~20 mm,为节水高产型灌水方法和调亏灌溉制度的制定提供基本依据。     

滴灌施肥对免耕冬小麦水分利用及产量的影响

【目的】为解决黄淮海平原麦区冬小麦滴灌用水量和合理的水肥配合等问题,以山东省桓台县免耕农田为试验点,系统研究了滴灌施肥对土壤水分垂直运移、冬小麦产量及其构成因素、水分利用效率等的影响。【方法】采用测墒补灌和生育期滴灌施肥相结合的方法,以常规漫灌施肥处理为对照。设置65 mm（W1）、98 mm（W2）、130 mm（W3）、195 mm（W4）和260 mm（W5）5个滴灌梯度水平处理。在130 mm滴灌水平下,分别于冬小麦的分蘖期、拔节期、孕穗期、扬花期和灌浆期5个生育时期设置相应的氮磷钾肥料配比,采用氮磷钾3个因素,每个因素4个水平的二次饱和D-最优设计方法进行田间试验。氮、磷、钾4个水平分别为：0水平（0、0、0）,1水平（94.5、42.4、59.2 kg•hm-2）,2水平（189、84.7、118.3 kg•hm-2）和3水平（270、121、169 kg•hm-2）。【结果】测墒补灌试验结果表明,W1、W3和W5处理滴灌后土壤水分主要向下运移至60、80和100 cm以下土层。滴灌量越大,土壤水分垂直运移深度越大。滴灌量260 mm时存在灌溉水深层渗漏的风险;W1处理在整个生育期土壤含水量明显低于其他滴灌处理,滴灌量130 mm以上的处理,整个生育期0-80 cm土层的含水量为田间持水量的75%-80%;滴灌施肥处理与常规漫灌施肥处理相比显著增加了冬小麦的有效穗数,不同滴灌处理中灌溉量与穗粒数呈正相关关系,与千粒重呈负相关关系;滴灌量130 mm时,小麦籽粒产量最高;滴灌显著提高了冬小麦的水分利用效率,并以W3处理最高,达2.28 kg•m-3;对滴灌施肥试验的拟合结果表明,试验区冬小麦最佳N、P2O5和K2O施用量分别为206.63、86.72和88.07 kg•hm-2。【结论】在黄淮海平原地区免耕冬小麦采用测墒补灌和滴灌施肥相结合的方法可以显著提高水分利用效率和小麦籽粒产量,较常规对照分别提高了57.46%和21.13%。主要原因是滴灌后水分向下运移至作物根区内,减少了灌溉水深层渗漏的风险,促进了作物对随水施入肥料的吸收。合理的滴灌施肥配比下总体可节水51.85%,节约氮肥23.47%、磷肥28.33%和钾肥47.89%。     

黄土塬区冬小麦产量及水分利用效率对播前底墒变化与生育期差别供水的响应

【目的】通过黄土塬区播前底墒变化和生育期差别供水(降水+补充灌溉)对冬小麦产量、耗水量以及水分利用效率影响的田间试验,揭示该区域农田有限水资源高效利用的调控机制,明确现有措施下冬小麦旱作生产潜力可实现水平。【方法】划设田间试验小区,在夏闲期通过覆盖保水与生物耗水措施形成底墒差异的基础上,设计如下试验:(1)由不同底墒+生育期降水形成4个冬小麦全生育期无补灌处理,以分析冬小麦产量及水分利用效率对播前底墒变化的响应。其2 m土层底墒变化范围为350—550 mm。(2)相同底墒下不同生育期灌一水处理:在平均底墒约为500 mm下分别在拔节期、孕穗期和灌浆期补充灌溉40 mm,探讨冬小麦不同生育期对等量灌溉的响应差别。(3)高底墒542.3 mm与571.6 mm下分别进行灌2水与4水处理,形成冬小麦全生育期比较充分的供水条件,研究冬小麦在低水分胁迫下产量提升的可能程度及其水分利用效率特征。【结果】(1)在黄土塬区降水季节分布特征下,播前底墒对冬小麦产量具有决定性作用,产量随底墒线性增加。在做好夏闲期蓄水保墒的基础上,旱作冬小麦产量可达到充分供水情况下能够取得产量的88%—90%水平。(2)与2 m土层底墒为500 mm且生育期无补充灌溉的处理比较,供水增加同为40 mm时,表现为底墒增加处理的产量提高了11.8%,次之是在拔节期与孕穗期分别补灌的处理,但三者间产量无显著差异;播前底墒较高并在拔节期及孕穗期补充灌溉的处理冬小麦产量达到试验年份较高水平,且作物水分利用效率(WUE)也得到提高。(3)冬小麦产量与耗水量表现为Logistic曲线关系,随着耗水量的增大,产量提升速率表现为先快后慢,边际水分利用效率(MWUE)则持续降低,而WUE表现为上升、达到峰值和下降三个阶段,且WUE到达其最高值的耗水量小于产量到达其最高值的耗水量。【结论】黄土塬区气候条件下,播前底墒差别与生育期差别供水对冬小麦产量均有影响,由底墒或不同生育时期分别增加等量供水在总供水水平相同时其增产效应基本一致;采用Logistic曲线模型可以较好地模拟冬小麦产量与耗水量之间的关系,揭示产量、耗水量及WUE间的内在联系。     

免耕、覆盖、深松配套技术及耕作模式的研究(之一)──问题的提出及国内外研究概况

采取小区试验同大区开发相结合的方法,采用一年二作制,探讨冬小麦—夏玉米现行轮作体系下麦秸立茬覆盖一玉米免耕播种—化控—苗期深松节水雨养模式。该耕作模式能减少土壤水分蒸发 ３～３．４个百分点,节省抗旱用水５０ ％左右,多蓄积自然降水 １００～１５０ ｍｍ,犁底层及其以下层次的土壤容重明显降低、孔隙度相应增加、氧化还原电位相应提高,水稳性团粒结构明显增加,盐碱土地区具有明显的促进脱盐的作用,夏玉米一般提前成熟７ｄ左右,增产幅度一般为１０％～３０％。     

土壤水分空间变异研究

以天津市静海县良种场内一块长约110 m,宽约40 m的冬小麦田作为试验区,采用规则格网采样,按照10 m×10 m设置格网,共设48个采样点,通过GPS手持机进行定位,分别于小麦越冬前、拔节期、灌浆期,利用便携式土壤湿度数据采集器对试验地各个采样点0～20、20～40 cm2种深度土壤含水量进行了测定,利用ARC/INFO的地统计分析模块绘制了冬小麦3个不同生育期试验区土壤水分空间分布图,并分析了其垂直和水平方向的空间变异特征,以期为确定最佳灌溉时机和灌溉量提供科学依据。     

山西冬小麦作物需水量近45年变化特征

[目的]研究冬小麦生态需水量随气候变化的响应机制。[方法]利用1961~2005年山西冬小麦产区各县的气象资料和区域各农业气象观测站观测资料,根据区域冬小麦物候规律将山西冬小麦区分为5个区域,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式结合作物系数,分别计算5个区的冬小麦作物需水量,并结合同期降水量,分析各发育期冬小麦作物的需水、缺水变化规律,需水、缺水年际变化特征。[结果]结果表明,山西冬小麦各区域作物需水量在436.1~446.0 mm之间,表现出由轻旱-干旱-重旱区域作物需水量逐渐增加的趋势 以抽穗~灌浆期需水强度最大,冬前分蘖期和春季的拔节~灌浆期需水最为关键 生态缺水量平均为260 mm,缺水率在60%以上 各生育期返青~拔节期缺水率最大 气候变暖背景下,区域冬小麦生态需水量基本表现出下降趋势,而生态缺水率呈增加趋势,20世纪80年代需水量下降比较明显,缺水率则较小,从90年代开始随着暖干化趋势明显,作物缺水率也日益严重。[结论]抓好关键期水分利用、优化灌溉制度对提高冬小麦产量非常重要。     

灌水量和灌水期对超高产小麦灌浆期光合特性及产量的影响

在连续多年创小麦超高产纪录试验田,通过Li-6400便携式光合测定仪,采用开放式气路测定旗叶净光合速率、胞间CO2摩尔分数、气孔导度等相关指标,研究灌水量和灌水期对超高产小麦灌浆期光合特性、水分利用率和产量的影响.结果表明,在灌水0～300 mm,灌水对超高产小麦生育后期的光合特性有显著调节作用;与CK处理相比,灌水可显著提高超高产小麦灌浆期旗叶SPAD值和叶面积指数,使小麦能够保持较好的叶片结构和功能状况,这是小麦获得超高产的基础;随着灌水量增加,超高产小麦旗叶气孔导度和蒸腾速率增加,胞间CO2摩尔分数降低,净光合速率提高;至T5处理(灌冬水、拔节水和灌浆水各60 mm)灌浆期旗叶各项光合指标协调,净光合速率最高,成熟期其产量最高,并达到超高产水平;进一步增加灌水量,小麦旗叶衰老加快,净光合速率降低,产量下降,水分利用率显著降低.在本试验条件下,灌冬水、拔节水和灌浆水各60 mm是超高产麦田适宜的用水方案.     

Yield and water use responses of winter wheat to irrigation and nitrogen application in the North China Plain

With increasing water shortage resources and extravagant nitrogen application, there is an urgent need to optimize irrigation regimes and nitrogen management for winter wheat(Triticum aestivum L.) in the North China Plain(NCP). A 4-year field experiment was conducted to evaluate the effect of three irrigation levels(W1, irrigation once at jointing stage; W2, irrigation once at jointing and once at heading stage; W3, irrigation once at jointing, once at heading, and once at filling stage; 60 mm each irrigation) and four N fertilizer rates(N0, 0; N1, 100 kg N ha~(-1); N2, 200 kg N ha~(-1); N3, 300 kg N ha~(-1)) on wheat yield, water use efficiency, fertilizer agronomic efficiency, and economic benefits. The results showed that wheat yield under W2 condition was similar to that under W3, and greater than that under W1 at the same nitrogen level. Yield with the N1 treatment was higher than that with the N0 treatment, but not significantly different from that obtained with the N2 and N3 treatments. The W2 N1 treatment resulted in the highest water use and fertilizer agronomic efficiencies. Compared with local traditional practice(W3 N3), the net income and output-input ratio of W2 N1 were greater by 12.3 and 19.5%, respectively. These findings suggest that two irrigation events of 60 mm each coupled with application of 100 kg N ha~(–1) is sufficient to provide a high wheat yield during drought growing seasons in the NCP.     

冬小麦喷灌水量与产量关系研究

[目的]研究喷灌模式下冬小麦耗水规律及喷灌水量与产量的关系。[方法]在冬小麦不同时期喷灌,探讨喷灌条件下冬小麦的分蘖动态及日耗水量、水分生产率的变化。[结果]各处理返青期到收割期的土壤水分变化最大,各处理拔节期后的土壤水分差异较大。各处理冬小麦的日耗水量在拔节期到灌浆期达到最大值,为4.25mm。各处理的冬小麦分蘖大体上都呈"几"字形变化,并验证了小麦分蘖动态与产量的关系。拔节-抽穗和抽穗-扬花期为冬小麦的需水关键期,此时多灌10mm水可提高产量400kg/hm2。产量最高处理的水分生产率为1.98kg/m3,不是最高但最经济。[结论]喷灌条件下需水关键期灌水和灌水量是影响冬小麦产量的主要原因。灌水量相同时拔节-抽穗期灌水更能提高小麦产量和水分利用效率。     

A simulation of winter wheat crop responses to irrigation management using CERES-Wheat model in the North China Plain

To improve efficiency in the use of water resources in water-limited environments such as the North China Plain(NCP), where winter wheat is a major and groundwater-consuming crop, the application of water-saving irrigation strategies must be considered as a method for the sustainable development of water resources. The initial objective of this study was to evaluate and validate the ability of the CERES-Wheat model simulation to predict the winter wheat grain yield, biomass yield and water use efficiency(WUE) responses to different irrigation management methods in the NCP. The results from evaluation and validation analyses were compared to observed data from 8 field experiments, and the results indicated that the model can accurately predict these parameters. The modified CERES-Wheat model was then used to simulate the development and growth of winter wheat under different irrigation treatments ranging from rainfed to four irrigation applications(full irrigation) using historical weather data from crop seasons over 33 years(1981–2014). The data were classified into three types according to seasonal precipitation: 100 mm, 100–140 mm, and 140 mm. Our results showed that the grain and biomass yield, harvest index(HI) and WUE responses to irrigation management were influenced by precipitation among years, whereby yield increased with higher precipitation. Scenario simulation analysis also showed that two irrigation applications of 75 mm each at the jointing stage and anthesis stage(T3) resulted in the highest grain yield and WUE among the irrigation treatments. Meanwhile, productivity in this treatment remained stable through different precipitation levels among years. One irrigation at the jointing stage(T1) improved grain yield compared to the rainfed treatment and resulted in yield values near those of T3, especially when precipitation was higher. These results indicate that T3 is the most suitable irrigation strategy under variable precipitation regimes for stable yield of winter wheat with maximum water savings in the NCP. The application of one irrigation at the jointing stage may also serve as an alternative irrigation strategy for further reducing irrigation for sustainable water resources management in this area.