土壤水分时间变异对玉米生长及水分效率的影响

为探究土壤水分时间变异对玉米生长发育和水分利用效率的影响,在盆栽条件下采用负压灌溉（-5、-10、-15 kPa、）和手工浇灌（artificial irrigation,AI）两种方式分别形成稳定性土壤水分和波动性土壤水分,分析了不同处理对玉米拔节期至成熟期的土壤含水量动态变化及其总耗水量、农艺性状、光合作用、干物质量、水分利用效率等指标的影响。结果表明：①玉米拔节期至成熟期,-5、-10、-15 kPa、AI的平均土壤体积含水量分别为53% FC（field capacity,田间持水量）、47% FC、38% FC、78% FC,负压灌溉处理为弱时间变异的稳定性土壤含水量,AI为中等时间变异的波动性土壤含水量。②与时间变异性中等的78% FC相比,时间变异性弱的53% FC和47% FC的株高、茎粗、叶面积较大,更有利于玉米的生长发育;时间变异性弱的53% FC的玉米叶片SPAD值和净光合速率较高,更有利于玉米的光合作用。③相比变异性中等的78% FC,时间变异性弱的53% FC的玉米干物质量、籽粒干重、生物量水分利用效率和产量水分利用效率分别显著提高了39.0%、1066%、28.8%、87.3%。④在稳定的弱时间变异条件下、38% FC~53% FC范围内,玉米的农艺性状、光合作用、水分利用效率等指标均随含水量的增加而提高。综上所述,平均土壤体积含水量为47% FC~78% FC时,弱时间变异性的土壤水分条件更有利于玉米的生长发育和水分利用效率的提高;相同土壤水分时间变异性条件下、38% FC~53% FC范围内,玉米生长发育和水分利用效率等指标均随含水量的增加而提高。     

负压供水下土壤水分对樱桃萝卜生长及水分利用效率的影响

为探究负压供水下土壤水分对樱桃萝卜生长及水分利用效率的影响,采用盆栽试验,设置-5（T1）、-9（T2）、-14 kPa（T3）三个负压供水压力处理和一个常规浇灌（CK）处理,分析不同水分处理对樱桃萝卜土壤含水量、农艺性状、光合特性、水分利用效率等指标的影响。结果表明：①整个水分处理期间,CK、T1、T2、T3的土壤含水量分别平均为12.60%、12.63%、10.07%和8.47%,其中T1和T2为弱时间变异土壤水分,而T3和CK为中等时间变异土壤水分;全生育期累计灌水量和蒸散量均表现为CK>T1>T2>T3,各处理间均差异显著。②成熟期时,T1、T2、T3三个处理的樱桃萝卜株高、最大叶长、根径、干物质量、根鲜重等指标整体上均随土壤含水量的下降而下降;土壤含水量基本相同的T1和CK处理,前者的最大叶长、根鲜重显著高于后者,但株高、根径、干物质量等无明显差异。③不同处理樱桃萝卜叶片的SPAD值整体上无明显差异,生长前期净光合速率在处理之间没有表现出明显差异,但生长后期T1和T2显著高于CK,T3显著低于CK。④采收后不同处理的根鲜重、干物质量均表现为T1>T2>CK>T3,其中T1、T2显著高于T3,T1的根鲜重较CK显著提高36.09%,T3的根鲜重较CK显著降低42.36%;不同处理的根冠比没有显著差异,在0.95~1.05之间;产量水分利用效率(WUEY)和生物量水分利用效率(WUEB)均表现为T2>T1>T3>CK,T1、T2的WUEY和WUEB较CK分别显著提高了43.42%、57.89%和52.67%、62.00%。综上所述,土壤含水量和土壤水分时间变异性共同影响了樱桃萝卜的生长发育和产量形成,平均含水量基本相同时弱时间变异的土壤水分条件能够促进植株生长发育,显著提高樱桃萝卜的产量及水分利用效率。以上研究结果对进一步明确土壤水分与作物关系具有重要的科学指导意义。     

负压供水下土壤水分对樱桃萝卜生长及水分利用效率的影响

为探究负压供水下土壤水分对樱桃萝卜生长及水分利用效率的影响,采用盆栽试验,设置-5（T1）、-9（T2）、-14 kPa（T3）三个负压供水压力处理和一个常规浇灌（CK）处理,分析不同水分处理对樱桃萝卜土壤含水量、农艺性状、光合特性、水分利用效率等指标的影响。结果表明：①整个水分处理期间,CK、T1、T2、T3的土壤含水量分别平均为12.60%、12.63%、10.07%和8.47%,其中T1和T2为弱时间变异土壤水分,而T3和CK为中等时间变异土壤水分;全生育期累计灌水量和蒸散量均表现为CK>T1>T2>T3,各处理间均差异显著。②成熟期时,T1、T2、T3三个处理的樱桃萝卜株高、最大叶长、根径、干物质量、根鲜重等指标整体上均随土壤含水量的下降而下降;土壤含水量基本相同的T1和CK处理,前者的最大叶长、根鲜重显著高于后者,但株高、根径、干物质量等无明显差异。③不同处理樱桃萝卜叶片的SPAD值整体上无明显差异,生长前期净光合速率在处理之间没有表现出明显差异,但生长后期T1和T2显著高于CK,T3显著低于CK。④采收后不同处理的根鲜重、干物质量均表现为T1>T2>CK>T3,其中T1、T2显著高于T3,T1的根鲜重较CK显著提高36.09%,T3的根鲜重较CK显著降低42.36%;不同处理的根冠比没有显著差异,在0.95~1.05之间;产量水分利用效率(WUEY)和生物量水分利用效率(WUEB)均表现为T2>T1>T3>CK,T1、T2的WUEY和WUEB较CK分别显著提高了43.42%、57.89%和52.67%、62.00%。综上所述,土壤含水量和土壤水分时间变异性共同影响了樱桃萝卜的生长发育和产量形成,平均含水量基本相同时弱时间变异的土壤水分条件能够促进植株生长发育,显著提高樱桃萝卜的产量及水分利用效率。以上研究结果对进一步明确土壤水分与作物关系具有重要的科学指导意义。     

不同生育期灌水和施氮对夏玉米生长、产量和水分利用效率的影响

【目的】研究不同生育期灌水和施氮对玉米各生育期生长、产量和水分利用效率的影响。【方法】以夏玉米蠡玉16号为试验材料,设置了7个水分处理(全生育期灌水、苗期+拔节期灌水、苗期+抽穗期灌水、苗期+灌浆期灌水、拔节期+抽穗期灌水、拔节期+灌浆期灌水、抽穗期+灌浆期灌水)和3个氮素水平(不施氮肥、低氮(60kg/hm2)、高氮(180 kg/hm2)),研究不同生育期灌水和施氮对夏玉米生长、产量及水分利用效率的影响。【结果】不同生育期灌水和施氮对夏玉米的株高、叶面积、地上部干物质、产量及水分利用效率均有一定的影响。与全生育期灌水相比,在平均氮肥(各指标3个氮素处理的平均值)水平下,苗期+灌浆期灌水处理及抽穗期+灌浆期灌水处理的株高、叶面积、地上部干物质累积量和籽粒产量显著降低,且后者的水分利用效率最低。相比较而言,苗期+拔节期灌水、苗期+抽穗期灌水及拔节期+抽穗期灌水处理玉米产量的下降幅度不大,而灌溉水利用效率却有较大提高。【结论】在试验地区,与全生育期灌水相比,苗期+拔节期灌水、苗期+抽穗期灌水以及拔节期+抽穗期灌水处理有利于维持玉米产量并提高水分利用效率,而施氮也可以显著增加玉米的产量和水分利用效率。在本试验条件下,以高氮全生育期灌水处理的产量最高。     

滴灌土壤水分下限对春玉米生长发育及水分利用效率的影响

确定新疆滴灌春玉米不同生育期的适宜水分下限,可为该地区滴灌春玉米高产高效生产制度建立提供技术依据。以郑单958为试材,采用宽窄行覆膜种植,井水滴灌方式灌溉,分别在玉米拔节—抽雄期、扬花—灌浆期、乳熟—完熟期均设置3个不同的土壤水分下限水平,采用正交试验设计,研究了不同水分处理对春玉米生长发育和水分利用效率的影响。结果表明:滴灌春玉米不同生育阶段的适宜灌水下限不同,拔节—抽雄期、扬花—灌浆期、乳熟—完熟期土壤水分水下限分别为田间持水量的60%、90%和70%时,玉米生长发育最好,产量(15.61 t/hm~2)和水分利用效率〔29.14 kg/(hm~2·mm)〕最高,该处理(T_3)下全生育期总灌水量为464.2 mm。利用试验结果分别拟合产量与耗水量和水分利用效率的关系曲线,结果显示,耗水量为540.27 mm时水分利用效率最高〔27.97 kg/(hm~2·mm)〕,耗水量为570.68 mm时玉米产量最高(15.58 t/hm~2),该拟合结果与T_3处理的实际测定结果相近。滴灌条件下,春玉米拔节—抽雄期、扬花—灌浆期、乳熟—完熟期的适宜土壤水分水下限分别为田间持水量的60%、90%和70%。     

不同覆盖方式对玉米产量和水分利用效率的影响

在渗水地膜覆盖、普通地膜覆盖、普通地膜和渗水地膜交替覆盖、秸秆覆盖和裸地种植五种处理方式条件下,探讨了不同覆盖方式对辽西风沙半干旱地区玉米产量和水分利用效率的影响。结果表明,不同覆盖处理均可以不同程度的增加玉米产量和水分利用效率,其中渗水地膜覆盖能使玉米产量增加32.66%,土壤水分利用效率提高41.9%,说明渗水地膜覆盖是辽西风沙半干旱区提高玉米产量和水分利用效率的最佳方式。     

水分与玉米秸秆还田对小麦根系生长和水分利用效率的影响

【目的】通过两年的防雨棚微区控水试验,探索秸秆还田和水分调控对小麦根系生长、产量及水分利用效率的影响,为提高秸秆还田效果及推广应用秸秆还田技术提供参考。【方法】试验设玉米秸秆粉碎翻压还田（RS）和秸秆不还田（CK）处理;3种土壤水分处理,分别为田间持水量的50%—55%（干旱处理,D）、60%—65%（轻旱处理,SD）和70%—75%（适宜水分处理,N）。测量土壤水分含量、根干重、根干重密度、根系活力、籽粒产量和水分利用效率等指标。【结果】干旱条件下小麦成熟期的次生根数显著降低,与轻旱和适宜水分处理相比,不同生育时期小麦根系活力均显著降低,0—25 cm土层中的根干重密度在不同的生育时期也基本表现为降低趋势,产量下降幅度分别为4.34%—38.30%和14.30%—36.63%,但土壤贮水消耗量分别显著增加7.92%—25.56%和31.34%—90.72%,水分利用效率分别显著增加12.69%—30.09%和11.83%—32.88%。干旱条件下,与CK处理相比,RS处理在返青期和成熟期的单株次生根数分别提高了17.17%—29.41%和5.60%—27.86%,不同生育时期0—25 cm土层中根干重密度降低,花后根系活力及25—50 cm土层中根干重密度的下降幅度增大,产量和水分利用效率分别显著降低了15.02%—19.52%和7.51%—14.56%。轻旱和适宜水分条件下,与CK处理相比,RS处理提高了不同生育时期的单株次生根数,减缓了小麦花后的根系活力及25—50 cm土层中的根干重密度下降幅度,并且增加土壤贮水消耗量,降低灌溉量及总耗水量,除2013—2014年小麦生长季适宜水分条件下不同还田方式间产量和水分利用效率差异未达显著水平外,秸秆还田处理的产量和水分利用效率分别显著提高了6.09%—9.18%和6.77%—11.13%。另外,秸秆还田方式与水分调控的交互作用显著影响小麦产量和水分利用效率。【结论】在较好的土壤水分条件下（轻旱和适宜水分）,秸秆还田对小麦根系生长具有正效应,有利于延缓根系衰老,增加土壤贮水消耗量、产量及水分利用效率,减少灌溉量;而在土壤水分条件较差时进行秸秆还田,小麦产量和水分利用效率显著降低。     

不同给水负压对辣椒生长及水分利用效率的影响

为筛选出南方地区辣椒(Capsicum annuumL.)生长最适宜的灌溉负压值,采用土壤盆栽试验的方法,选择2种典型菜园土壤(潮菜园土和红菜园土),研究3个给水负压(-5.0 kPa、-10.0 kPa和-15.0 kPa)对土壤水分含量、辣椒产量、累积耗水量和水分利用效率的影响,探讨负压灌溉下适宜辣椒生长发育的给水水平。结果表明,-5.0 kPa给水负压条件下,潮菜园土和红菜园土的相对含水量分别为61.6%和60.5%;辣椒产量潮菜园土256.0 g/pot,红菜园土141.7 g/pot,显著高于-10.0 kPa和-15.0 kPa处理。辣椒生长期(5月4日—7月21日)-5.0 kPa处理潮菜园土累积耗水量为21.5 dm3,显著大于-15.0 kPa处理,红菜园土为17.6 dm3,显著大于-10.0 kPa和-15.0 kPa处理;水分利用效率潮菜园土2.14 g/kg,红菜园土1.69 g/kg,显著高于-15.0 kPa处理。辣椒各生育期耗水强度,潮菜园土以开花座果期最大,-5.0 kPa处理为0.403 dm3/d,显著大于-15.0 kPa处理,红菜园土以结果期最大,-5.0 kPa处理为0.335 dm3/d,显著大于-10.0 kPa和-15.0 kPa处理。辣椒果长、果径和单果重,红菜园土以-5.0 kPa处理最优,潮菜园土以-10.0 kPa处理最优。综合辣椒产量和水分利用效率,潮菜园土和红菜园土以-5.0 kPa负压灌溉较为适宜。     

不同土壤水分对茶树光合作用与水分利用效率的影响

研究了不同土壤水分条件下茶树(铁观音和福鼎大白茶)光合作用及其水分利用效率(WUE)的变化。结果表明,不同土壤水分处理对茶树净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、WUE等生理指标及其日变化均产生明显影响;水分胁迫下茶树的Pn、Tr、Gs都下降,WUE日平均值的降幅比Pn的小。生长在同一生境中的铁观音对土壤水分的生态适应能力高于福鼎大白茶。     

不同负压供水灌溉对番茄产量及水分利用效率的影响

通过利用负压灌溉技术对盆栽番茄植株生长发育、产量及水分利用效率进行了探究,发现在0.0～－20.0 kPa 的不同负压灌溉条件下,盆载番茄的水分利用效率随着供水负压值的降低而有所升高,但是产量有所下降;在不影响番茄生长发育的条件下,要获得较高产量和水分利用效率,适宜的供水负压值为－10.0 kPa;盆栽番茄阶段耗水量呈先上升后下降的变化趋势,番茄的需水关键期为开花期和座果期。     

辣椒/玉米间作条件下土壤持水能力和作物水分利用特征研究

通过田间小区试验,在辣椒/玉米间作(10:2)条件下,对土壤的持水性能、土壤贮水量和作物水分利用效率特征研究分析。结果表明:(1)生长期间作辣椒第1行和第5行的土壤饱和持水量显著高于单作的玉米和辣椒,生长期的土壤饱和持水量显著高于盛果期;生长期间作辣椒的平均非毛管持水量比单作辣椒高54.86%,呈显著差异。(2)收获期玉米单作地的土壤贮水量显著高于辣椒单作地;收获期土壤平均贮水量相比播种前增加了64.95%。(3)间作辣椒产量和水分利用效率均为中间行显著高于第1行,与单作无显著差异性;间作玉米的产量和水分利用效率显著高于单作。从水分利用角度来看,玉米和辣椒间作能提高土壤持水性能,提高作物产量,也是提高田间有限水分利用效率的可行途径之一。     

土壤湿度对玉米生长发育及产量的影响

为了提高玉米对土壤水分的利用率，以玉米为试验材料，在自然条件下，通过灌溉和非灌溉对比研究，分析不同土壤湿度对玉米生长发育及产量的影响。结果表明：试验田表层（O～30cm）与深层（30～50cm）土壤水分随时间的波动趋势相似，但表层土壤更易受外界影响。生育期内不同土壤湿度对玉米生长性状、干物质重及产量影响显著。灌溉处理为玉米生育期提供了更适宜的土壤水分，利于玉米地上干物质的累积，玉米进入乳熟期后，适当地灌溉更有利于稳产高产。     

沙土底墒与灌水量对玉米苗期生长发育的影响

在玉米盆栽试验条件下,采用二次回归正交设计,建立了沙土苗期土壤水分与株高和干重等参数关系的数学模型,得出了各参数最高条件下的最适宜底墒和最优灌水量。试验结果表明:底墒为13.3%,苗期灌水量为76.6 mm时,株高最高;底墒为11.8%,苗期灌水量为76.3 mm时,总干重最高;底墒为10.3%,苗期灌水量为70.2 mm时,根部干重重量最高;底墒为13.7%,苗期灌水量为138.3 mm时,茎端干重重量最高。     

不同灌溉制度对玉米生长过程中水分利用的影响

以玉米为试验材料,研究不同灌溉制度对玉米生长过程中水分利用情况的影响。结果表明,土壤水分是影响玉米根系分布的重要指标,早期缺水对玉米根系向土壤深层的延伸程度大于只在玉米生长中期缺水处理;玉米生长前期对水分需求非常旺盛,会直接影响玉米整体生长期,进而影响作物产量;后期水分亏缺,能够提高玉米对水分的利用率,对作物产量影响较小。     

覆膜方式对雨养饲用玉米生长、产量及水分利用效率的影响

为促进冀西北坝上高寒半干旱区旱地饲用玉米稳产、高产和提高水分利用效率,于2016—2017年在农业部张北农业资源与生态环境重点野外观测试验站,进行了露地平作(ck),双垄沟覆膜、微垄覆膜、土下覆膜处理对饲用玉米叶面积指数、干物质积累、土壤水分、产量和水分利用效率影响的试验研究。结果表明,在丰水年,双垄沟覆膜处理效果最好,与露地相比叶面积指数、干物质积累量、土壤蓄水量分别提高36.45%、70.24%、13.25%,产量和水分利用效率提高了67.24%和87.66%;在欠水年,土下覆膜处理效果最佳,较露地增产71.31%,水分利用效率提高81.69%。双垄沟覆膜是寒旱区提高饲用玉米产量和高效利用降水的有效技术,土下覆膜则更适用于土壤贮水丰富农田的高水效生产。     

不同玉米品种水分利用效率的研究

选用5个玉米杂交种为试材,探讨了苗期生长发育和水分利用效率的关系。结果表明,GWUE、产量和耗水量在品种间的差异显著,在3种供水条件下,郑单958是高GWUE品种,具有高产中耗水的特性,鲁单981是低GWUE的品种,是低产高耗水品种,而四单19的GWUE是在干旱胁迫下最具增长潜力的品种,具有稳产节水的特性。     

不同深松模式对玉米生长和土壤水分的影响

为探讨深松耕作在半干旱地区气候条件下对玉米生长的影响,以玉米品种先玉335为试验材料,研究了4种不同方式深松模式对耕层土壤水分状况、物理性状和玉米发育及产量的影响。结果表明:在苗期春季行间深松对蓄积降水效果不明显,可改善土壤物理性状,促进生长发育;夏季行间深松40cm与对照平作产量差异不显著,夏季深松效果好于春季深松,夏季深松40和30cm对产量影响不显著。