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。     

施用硫肥对冬小麦光合生理特性及产量的影响

在田间条件下,连续两年通过不同硫肥处理对多穗型小麦品种豫麦49和重穗型小麦品种豫麦66的光合特性和产量性状影响进行了系统研究。结果表明,施用硫肥对提高群体光合速率(CAP)、旗叶净光合速率(Pn)、叶绿素(Chl)含量以及硝酸还原酶(NR)活性等方面有重要作用,但不同硫肥处理之间,不同小麦品种之间存在差异。本研究结果还表明,不同的硫肥处理对提高两种穗型冬小麦产量有差异,且对产量构成因素也有不同的影响。比较硫肥不同处理对两种小麦品种光合生理特性及产量的调控作用以及投入成本来看,在目前高产田养分供应条件下,两品种均以基施S120 kg/hm2效果相对较优。     

水氮协同对玉米光合特性及产量的影响

探求引黄灌区在水肥协同条件下影响玉米光合特性及产量构成的机理,为满足旱区作物优质高产提供理论依据。在2019—2020年开展大田试验,采用2因素裂区试验设计,主区为施氮量,分别为减氮30％(N0)、常规施氮(N1);副区为滴灌量,分别为减少滴灌量30％(W0)、常规滴灌量(W1)和增加滴灌量30％(W2),分析玉米关键生育时期光合特性和产量。结果表明:施氮量和滴灌量对叶片叶绿素相对含量(SPAD)、净光合速率(Pn)、光系统Ⅱ(PSⅡ)中P680反应中心吸收光能的大小(ABS/RC)、PSⅡ中最大光化学效率(Fv/Fm)、捕获光能与热耗散能量的比值(Fv/F0)、荧光参数(PI)、产量和产量构成因素影响显著。2年最高平均产量为N0W2处理。同一施氮量不同滴灌量下叶片SPAD值、净光合速率差异显著,且随着滴灌量的增加而增加,但N0W2与N1W2差异不显著。2年不同水氮处理下叶面积指数(LAI)随着生育进程推进呈先增后降趋势,在抽雄期达到最大值。Fv/Fm、Fv/F0、ABS/RC、PI随生育期推进呈先增后降趋势,滴灌量对其影响效应大于施氮量;各荧光参数在同一施氮量下随着滴灌量的增加而增加,在滴灌量W2下N0处理生育后期Fv/Fm、ABS/RC、PI与N1处理差异不显著,Fv/F0显著低于N1处理,说明适当施氮在保持捕获光能的同时可以增加热耗散,降低高温对叶片的损害。在宁夏引黄灌区采用水肥一体化模式配合水氮处理(全生育期施氮量292 kg/hm²和滴灌量4290 m3/hm²),能够提高玉米产量和氮肥利用率,为当地玉米高产优质高效栽培以及水肥高效利用提供理论支撑和技术指导。     

水氮配置对地下渗灌枣树光合特性及产量的影响

探寻旱区适宜的水氮配置对地下渗灌枣树光合特性及产量的影响.以8年成龄枣树作为研究对象,设置不同灌溉定额(W1:2250 m3/hm2、W2:3000 m3/hm2、W3:3750 m3/hm2)+施氮量(N1:240 kg/hm2、N2:300 kg/hm2、N3:360 kg/hm2)的2因素3水平试验.分析不同配置...     

节水灌溉对黄淮海地区冬小麦水分消耗与光合特性的影响

20082~009年在大田试验条件下研究了节水灌溉对冬小麦耗水特性、光合特性、产量及水分利用效率(WUE)的影响。结果表明,小麦播种至拔节期,以消耗0—40 cm土层水分为主,在此期间42 mm降水条件下,不灌冻水处理在拔节前0—40 cm土层达到重度水分亏缺,灌冻水处理只为轻度水分亏缺。前期重度水分亏缺对后期根系吸收深层水分和旗叶光合速率起到显著影响。轻度水分亏缺条件下,气孔导度下降,蒸腾速率随之降低;而光合速率可得以维持,单叶水分利用效率提高。随灌水次数增加,总耗水量加大,土壤水和降水的消耗比例显著降低。产量、WUE与耗水量均呈二次曲线关系,但变化趋势不一致,两曲线在耗水量360 mm处相交,为两者理论上最佳结合点。本试验中,冻水+拔节水处理产量最高,达到7753 kg/hm2,比不灌水处理(W 0)提高了40.2%,WUE值为1.9 kg/m3,与W 0处理差异不显著,为本试验的最优节水高产灌溉方案。     

遮阴和施氮对冬小麦旗叶光合特性及产量的影响

为了探明弱光条件下小麦光合速率降低的原因,为黄淮海麦区小麦生产中合理施氮和高产高效栽培提供理论依据,通过田间试验研究了拔节期至成熟期弱光胁迫(透光率为50%的黑色遮阳网遮阴)和氮素水平[N0,0 kg(N)×hm~(-2);N1,120 kg(N)×hm~(-2);N2,240 kg(N)×hm~(-2)]对冬小麦旗叶光合特性及产量的影响。结果表明:冬小麦拔节期至成熟期长期遮阴,导致旗叶叶绿素含量、PSⅡ荧光光化学猝灭系数(q P)和实际光化学量子产量(ΦPSII)在3个施氮水平下均显著增加,其中以N2施氮水平下增幅最大,同时显著降低了叶绿素a/b和荧光非光化学猝灭系数(q N),进而提高了旗叶光化学效率,降低了热能耗散,提高光能利用率。在开花期至灌浆中期,由于光能不足造成小麦旗叶净光合速率Pn降低,而在灌浆后期,遮阴处理较正常光照能维持较高的叶绿素含量和光能转化效率,从而Pn高于正常光照。在相同光照条件下,随施氮量增加,小麦旗叶净光合速率Pn、叶绿素含量、PSⅡ荧光光化学猝灭系数(q P)和实际光化学量子产量(ΦPSⅡ)显著提高,这有利于植株充分利用光能,增强光合作用。弱光导致穗数、穗粒数及千粒重显著降低(P0.05),穗粒数降低幅度最大(13%~46.8%),千粒重降低幅度最小(3.4%~8.5%),穗数的降低幅度为8.6%~22.5%,严重影响氮肥的增产效应。遮阴和施氮水平间交互显著影响了叶绿素含量、穗粒数和产量,但对其他指标影响并不显著。综合而言,增施氮肥缓解了弱光胁迫对光合作用的不利影响,遮阴条件下施氮处理(N1、N2)净光合速率Pn较对照(N0)增幅为11.5%~27.4%,其中以N2[240 kg(N)×hm~(-2)]水平增幅最大。在不同施氮水平下,遮阴处理均提高了光能转化效率,但遮阴显著降低了植株光合速率及产量构成因素,导致产量显著降低(P0.05)。     

秸秆还田与氮肥耦合对冬小麦光合特性及产量形成的影响

秸秆还田下不同N肥用量的耦合试验研究表明,与单施N肥处理比较,秸秆还田能明显改善冬小麦的光合性能,提高小麦千粒重,进而提高小麦产量。秸秆还田下随施N量增加,小麦各时期光合速率和蒸腾速率显著提高,但当施N量超过225kg/hm2,反而引起光合性能降低。本试验结果表明,秸秆还田下配施N肥主要通过影响每hm2穗数影响产量,以秸秆还田配施N 225kg/hm2的处理为宜。     

限水灌溉下春季追氮方式对小麦旗叶光合和衰老特性的影响

限水条件下,等量氮不同施用方式对小麦旗叶光合和衰老特性的调控效应不同;不同抗旱性品种对施氮方式的响应也有所差异。与拔节初期1次施氮处理（SF）相比,拔节初期、挑旗期2次施氮处理（DF）增加了供试品种旗叶中后期的叶绿素含量（Chl）、可溶蛋白含量（SP）、RuBPCase活性、气孔导度（Gs）和光合速率（Pn）,延长了叶绿素含量缓降期（RSP）、光合速率高值持续期（PAD）,提高了叶源量（LSC）;使旗叶生长中后期的超氧化物歧化酶（SOD）活性和过氧化物酶（POD）活性增加,细胞的活性氧（O2-）含量和丙二醛（MDA）含量降低。与抗旱品种石麦12相比,DF处理对抗旱性中等的品种石新733的旗叶光合生理参数、光合功能高值持续期具有更大调控效应。DF处理使供试品种的千粒重、产量和水分利用效率增加,其中石麦12后两指标增幅达显著水平。表明在春季适宜施氮量范围内,在肥力中等偏下地力条件下,生育中后期（挑旗期）追施适量氮素,具有提高叶片的细胞保护酶活性、维持细胞的较强活性氧清除能力,改善限水条件下小麦旗叶光合碳同化能力、延缓旗叶衰老、促进子粒灌浆和提高水分利用效率的作用。     

耕作方式对冬小麦-夏玉米光合特性及周年产量形成的影响

【目的】作物的光合特性及干物质积累与转运是影响产量的重要因素。研究不同耕作方式对冬小麦-夏玉米光合特性、干物质积累转运及周年产量的影响,以期为冬小麦-夏玉米两熟地区选择适宜的耕作方式提供理论和实践依据。 【方法】以黄淮海地区2003~2014年连续12年定位试验为平台,在秸秆还田前提下,试验设4种耕作方式:传统翻耕（PC）为对照、免耕（PZ）、深松（PS）和旋耕（PR）。对2014~2015季冬小麦和2015季夏玉米各项光合参数、干物质积累和产量进行了测定。 【结果】长期不同耕作方式对冬小麦-夏玉米光合特性和周年产量影响显著,免耕、深松和旋耕处理的光合特性和周年产量均优于对照传统翻耕,依次为PS > PZ > PR > PC。PZ、PS和PR耕作方式显著提高了生育后期冬小麦和夏玉米功能叶的叶绿素含量、光合速率、气孔导度和蒸腾速率,其中冬小麦灌浆后期叶绿素含量分别提高了97.0%、121.1%和71.4%,光合速率分别提高了57.6%、71.6%和51.2%;夏玉米灌浆期叶绿素含量分别提高23.6%、28.1%和10.4%,光合速率分别提高18.6%、26.5%和19.2%,延缓了叶片衰老,使光合作用始终维持在较高水平。PZ、PS和PR处理冬小麦花后同化物对籽粒的贡献率分别达65.3%、67.8%和65.0%,夏玉米为66.3%、70.6%和63.4%,而对照处理（PC）冬小麦和夏玉米的贡献率仅为59.3%和60.9%。PZ和PS处理冬小麦和夏玉米的穗粒数和千粒重显著高于PC处理,穗数显著低于PC和PR。PZ、PS和PR可显著提高周年产量,分别提高15.4%、18.2%和11.0%。 【结论】在黄淮海地区,采用长期秸秆还田下免耕、深松和旋耕均可提高冬小麦和夏玉米叶绿素含量和光合速率,提高胞间CO₂利用能力,降低非气孔限制,增强花后干物质积累能力,增加花后同化物对籽粒的贡献率,协调产量构成因素的关系,提高单季和周年产量,其中深松效果最佳,免耕次之。     

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。     

氮素对超高产小麦生育后期光合特性及产量的影响

本试验在大田条件下研究了施氮量对超高产小麦生育后期光合特性的影响。利用LI-6400便携式光合测定仪,采用开放式气路测定了超高产麦田旗叶的净光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度等相关指标。结果表明,氮素对超高产小麦生育后期的光合特性有较大的调节作用,随着施氮量增加,小麦的净光合速率增强,但过高的施氮量（N 375 kg/hm2）导致灌浆后期叶片衰老快,净光合速率下降迅速,叶面积指数降低,千粒重下降明显,最终导致产量的减少。在本试验条件下,超高产麦田的适宜施氮量为N 300 kg/hm2。     

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。     

不同施硫量对冬小麦光合特性和产量的影响

以8901-11和4185两个冬小麦品种为材料,于2001～2002年度在河北农业大学教学基地进行了试验,研究了不同施硫水平对小麦光合特性和产量的影响。试验设4个施硫量处理,分别为S0、30、60、90kg/hm2,采用裂区设计,3次重复。试验结果表明,在一定的供硫范围内(0～60kg/hm2),顶部功能叶在各生育时期,倒3叶和旗叶在展开到衰亡过程中的叶绿素含量增加,光合速率提高,可溶性蛋白质含量增加。在该施硫量范围内,两品种的产量均随着施硫量的增加而增加,且以60kg/hm2的施硫量水平产量最高,单位面积穗数、每穗粒数和千粒重随施硫量的变化趋势也同产量的变化趋势基本一致。     

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。     

水氮互作对温室黄瓜光合特征与产量的影响

在日光温室内研究了水氮互作对黄瓜叶片不同生育期光合特征与产量的影响,分析了各生育期黄瓜光合速率与产量的关系。结果表明:光合速率、蒸腾速率在盛瓜期最高,而水分利用效率则在初瓜期达最高。习惯灌水条件下,施氮量的增加有助于光合速率和蒸腾速率的提高,其中以灌水7470m3·hm-2、施氮1200kg·hm-2时(W1N1200)最高,但与灌水5190m3·hm-2、施氮600kg·hm-2时(W2N600)无显著差异;叶片水分利用效率以减量灌水、减施氮50%处理(W2N600)为最高,是习惯水氮处理(W1N1200)的1.08倍,对照(W1N0)的1.24倍。水氮互作对黄瓜产量及产量构成因素具有显著影响,其中以减量灌水30%左右、减施氮50%的处理组合(W2N600)最优,黄瓜产量最高可达17.06×104kg·hm-2。黄瓜的光合速率与产量、瓜条数、单果重之间呈二次曲线关系,其中盛瓜期的拟合方程最好。     

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。     

滴灌模式对农田土壤水氮空间分布及冬小麦产量的影响

大田作物最优滴灌模式的研究是滴灌技术深入推广应用过程中的重要研究内容,通过田间试验,选取地表滴灌和地下滴灌两种滴灌类型,研究其在4种不同灌溉制度下农田水、氮空间分布规律以及冬小麦产量的差异。试验结果表明,在土壤水分控制范围相同时,不同滴灌类型下冬小麦生育期内所需的灌水总量和灌水频率不存在显著差异;在施肥量和灌水定额基本相同时,地下滴灌较地表滴灌促使硝态氮向深层土壤运移的几率更大。但总体而言,不同滴灌类型相同灌溉制度下,硝态氮运移规律基本相似;同种滴灌类型不同滴灌制度下的各处理冬小麦产量存在显著差异。而且,在充分灌时,不同滴灌模式下的冬小麦产量差异性不显著;非充分灌时,滴灌模式对冬小麦产量存在显著影响。     

施氮对杂交谷子产量与光合特性及水分利用效率的影响

【目的】随着杂交谷子高产特性的凸显和栽培技术研究的不断深入,确立高产条件下的合理施肥方案具有重要现实意义。本文设定了不同氮素水平,研究施氮量对谷子生物量、产量、光合特性及水分利用效率（WUE）的影响,以确定杂交谷子高产的合理施氮方案。【方法】以张杂5号谷子为对象,采用田间小区试验,设施氮量0、 100、 200、 300（分3次施）、300（分2次施）、400 kg/hm2 共6个氮素水平（N0~N5处理）,通过测定杂交谷子籽粒产量、生物量、农田耗水量和光合特性,分析施氮与杂交谷子产量、光合特性及水分利用效率（WUE）之间的关系。【结果】谷子产量、光合特性及WUE与施氮水平密切相关。不同施氮处理谷子生物量比对照N0处理增加了26.33%~87.21%,处理间差异显著。谷子籽粒产量以N3（300 kg/hm2,分3次施）和 N5（400 kg/hm2）处理较高,分别为8202 kg/hm2和8537 kg/hm2,两处理间差异不显著。各生育阶段谷子的耗水特征变化趋势不同。生育前期耗水变化不明显,拔节-抽穗期谷子农田耗水量以N0处理日均耗水量最大;在生育后期N0处理耗水量最小,N3 耗水量最大。全生育期谷子总耗水量处理间差异较小,以N1（100 kg/hm2）处理总耗水量最大。杂交谷子叶片的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均以N0处理最小,N3处理为最大。籽粒水分利用效率、生物水分利用效率及单叶水分利用效率均以N3处理为最高。本试验条件下,施氮量为400 kg/hm2 时,虽获得了最高产量,但与施用N 300 kg/hm2 差异不显著,且水分利用效率较低,说明高量施氮的增产效果不明显。【结论】氮素的合理使用协调了水氮关系,提高了水分利用效率。同时,施氮还提高了杂交谷子的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度。施氮量相同,但施肥时期不同,产量和WUE也差异显著。谷子生育前期大量施肥降低了营养物质向籽粒的转移,产量较低。因此,推荐施氮 300 kg/hm2（分3次施）作为本地区杂交谷子高产高效的合理施氮量。