微喷灌条件下不同水氮处理对冬小麦水氮利用和产量的影响

在关中平原冬小麦生产中,降雨分布不合理和肥料利用效率低制约了农业的发展。为提高该地区小麦产量和水氮利用效率,于2017-2019年在陕西杨凌西北农林科技大学曹新庄试验站进行冬小麦田间试验,供试品种为普冰151,采用施氮和灌水二因素裂区设计,灌水量为主区（W₀:0m·hm^-2;W₁:600  m·hm^-2;W₂:12 00 m·hm^-2）,灌溉方式为微喷灌;施氮量为副区（N₀:0 kg·hm^-2;N₁:75 kg·hm^-2;N₂:150 kg·hm^-2;N₃:225 kg·hm^-2;N₄:300 kg·hm^-2）,研究了灌溉量和施氮量对冬小麦产量和水氮利用效率的影响。结果发现,灌溉量和施氮量对冬小麦产量、经济效益和水氮利用效率有显著影响;灌溉能提高氮肥偏生产力和水分利用效率,灌溉水利用效率随着灌溉量增加而降低,水分利用效率随着灌溉量增加先升高后降低。施氮量超过150 kg·hm^-2,水分利用效率、灌溉水利用效率和冬小麦产量不会显著增加,氮肥偏生产力随着施氮量升高而降低。因此,施氮量150 kg·hm^-2配合越冬灌水600 m·hm^-2,能够在保障高产的基础上,提高水、氮利用效率,降低种植投入成本,增加农民收入,实现关中平原小麦高产高效水氮运筹的目标。     

氮水运筹对苏北平原稻茬麦干物质积累、产量和氮肥利用的影响

为明确苏北平原稻茬麦的最优氮水运筹模式,以淮麦30为材料,在大田测土施肥条件下,设置0 kg·hm^-2（N₀）、180 kg·hm^-2（N₁）、270 kg·hm^-2（N₂）3个施氮量和生育期不灌水（W₀）、灌拔节水（W₁）、灌拔节水+孕穗水（W₂）3个灌水处理,研究小麦干物质积累与转运、产量形成和氮素吸收与利用对不同氮水运筹的响应。结果表明,小麦干物质积累量、转运量和转运效率,氮素积累量、转运量和转运效率,花后干物质贡献率及氮素贡献率均随施氮量和灌水次数的增加而增加,各处理均以N₂W₂效果最佳。氮肥和灌水次数的增加对小麦成穗数、穗粒数、千粒重和产量、氮素收获指数与氮素利用效率均有显著促进作用,以N₂W₂效果最佳。氮肥农学效率、氮肥表观利用率和氮肥偏生产力则随施氮量增加而降低,以N₁W₂效果最佳;在相同氮肥水平下,灌水处理的上述三个指标较不灌水处理高。对本试验条件下各测定指标,氮肥在氮水运筹中起主导作用,且氮肥和灌水有显著的互作效应。综上,在苏北平原稻茬麦区,施氮量180 kg·hm^-2结合浇灌拔节水和孕穗水（W₂）的氮水模式可在协调小麦干物质和氮素的积累、转运与分配、促进增产的同时,提高氮肥利用效率,从而实现节氮增产的目标。     

不同水氮处理对冬播春小麦产量和水氮利用效率的影响

为探明春麦冬播高产、高效水氮运筹模式,2019-2021年在田间进行两因素三水平裂区试验,灌水量设3 150(W₁)、3 600(W₂)和4 200 m³·hm_-2(W₃)三个水平;施氮量设0(N₀)、135(N₁)和210 kg·hm_-2(N₂)三个水平,研究了9种水、氮处理组合对春小麦品种新春48号0~100 cm土层耗水量、群体叶面积指数、干物质积累量、产量及水、氮利用效率的影响。结果表明,增加灌水量提高了0~40 cm 土层含水量,减少了40～100 cm土层储水消耗量,增加了总耗水量;同一灌水量条件下,施氮量对总耗水量影响不显著;水、氮协同增产效应大于其单因素效应,增加滴水量或氮肥量均增加小麦群体叶面积指数、总光合势和干物质积累量,水分利用效率（1.12～1.23 kg·m^-3）和氮肥农学利用效率（7.58～11.17 kg·kg_-1）呈先增后降趋势。水、氮协同增产是叶面积指数、总光合势和干物质积累量提高的结果。北疆春麦冬播适宜的水、氮运筹模式为总灌水量3 600～4 200 m³·hm_-2、总施氮量135～210 kg·hm_-2。     

水氮供应对灌浆期冬小麦籽粒淀粉合成相关酶活性及产量的影响

为明确不同水氮供应对冬小麦灌浆期籽粒蔗糖代谢、淀粉合成相关酶活性及籽粒产量的影响,在大田栽培条件下,以冬小麦品种矮抗58为材料,设3种水分处理（低水W₀、中水W₁、高水W₂）和4个施氮水平（无氮N₀、低氮N₁、中氮N₂、高氮N₃）,研究了不同水氮供应下灌浆期籽粒蔗糖代谢、淀粉合成相关酶活性的变化特点。结果表明,水分胁迫能增加籽粒的蔗糖积累速率,缩短灌浆进程,促进小麦早熟;降低了籽粒中腺苷二膦酸葡萄糖磷酸化酶（ADPG-PPase）、可溶性淀粉合成酶（SSS）、束缚态淀粉合成酶（GBSS）和淀粉分支酶（SBE）活性。适当增施氮肥能够促进籽粒中蔗糖向淀粉转化,增加4种淀粉合成相关酶活性,其中W₁N₂处理的ADPG-PPase、SSS、GBSS和SBE活性峰值最高, 较W₁N₃、W₁N₁和W₁N₀处理分别增加了1.5%、7.9%、11.9%、5.8%和9.6%、4.5%、4.7%、5.2%和13.6%、7.6%、20.9%、10.5%,氮肥过量会对以上4种酶活性产生抑制作用。适当提高氮肥水平能增加小麦成穗数、穗粒数和千粒重,最终极显著地提高小麦产量,W₁N₂处理较W₀N₀和W₂N₃处理分别增产164.6%、3.0%。在小麦灌浆期间控制土壤田间持水量为60%~65%、配施氮肥240 kg·hm^-2能协同提高小麦籽粒蔗糖含量,保证源器官有足够供应能力,提高淀粉合成酶活性,促进小麦体内碳氮代谢,最终增加产量。     

水氮运筹对强筋小麦干物质转运与籽粒产量的影响

为探讨冀东麦区水氮运筹对强筋小麦干物质转运与籽粒产量的影响,以强筋小麦品种津农7号为材料,采用裂区试验设计,以追氮春灌时间为主区［返青期追氮灌水（T₁）、起身期追氮灌水（T₂）和拔节期追氮灌水（T₃）］,氮肥运筹为副区［基施N 120 kg·hm^-2+追施N 120 kg·hm^-2（N₁）、基施N 90 kg·hm^-2+追施N 120 kg·hm^-2（N₂）和基施N 120 kg·hm^-2+追施N 90 kg·hm^-2（N₃）］,比较分析不同处理下津农7号籽粒产量、干物质转运和氮肥偏生产力的差异。结果表明,水氮运筹对津农7号的籽粒产量和穗粒数影响显著,不同处理下小麦籽粒产量为8 734.82～9 763.22 kg·hm^-2,其中T₂N₁和T₂N₂处理的籽粒产量显著高于其他处理;T₂的平均氮肥偏生产力较T₁和T₃分别高4.84%和1.88%,且T₂N₂处理最高。各处理花后干物质转运对籽粒产量的贡献率为57.35%～89.74%,说明小麦籽粒产量多源于花后干物质积累。T₂条件下成熟期小麦营养器官氮素积累量和籽粒氮素积累量均显著高于T₁和T₃,且N₃下花前氮素转运效率较N₂无显著变化,说明追氮灌水前移至起身期可促进强筋小麦氮素转运及籽粒氮素积累。在本试验条件下,基施N 90 kg·hm^-2,起身期灌水并追施N 120 kg·hm^-2可在协调小麦干物质和氮素的积累、转运和分配的同时稳定产量,提高氮肥利用率,从而实现强筋小麦节氮稳产。     

灌水量对强筋小麦上三叶氮素代谢和籽粒加工品质的影响

为探究强筋小麦上三叶氮素积累与转运特征及氮代谢酶活性、籽粒产量和加工品质对灌水量的响应，本研究选用中麦998和津农7号2个强筋小麦品种，分析了灌水量［春季不灌水（W₀）；春灌拔节水和开花水，每次250 m³·hm^-2（W₂₅）；春灌拔节水和开花水，每次500 m³·hm^-2（W₅₀）］对强筋小麦氮代谢酶活性、上三叶氮素积累与转运、籽粒蛋白质含量、籽粒产量及水分利用效率、面粉加工品质的影响。结果表明，在相同生育时期，NR和GS活性、花前氮素转运量及花前氮素对籽粒氮素的贡献率均表现为旗叶>倒二叶>倒三叶；增加灌水量提高了籽粒、旗叶和倒二叶的NR和GS活性，但对倒三叶的NR活性影响不显著；W₂₅处理的旗叶开花期的氮素积累量和花前氮素转运量均显著高于其他2个处理，但倒二叶和倒三叶上述两个指标均以W₅₀处理最高；随灌水量的增加，蛋白质产量先上升后下降，籽粒产量增加，而水分利用效率显著降低；W₂₅处理的面筋指数、吸水率、形成时间、稳定时间、拉伸阻力、延伸性和拉伸面积指标最优或位居第二。综上所述，拔节和开花期各灌水250 m³·hm^-2有利于强筋小麦旗叶花前氮素积累及其向籽粒再分配，有利于蛋白质含量、产量和水分利用效率的协同提高，可改善籽粒加工品质。     

水氮运筹模式对冬小麦产量和水氮生产效率的影响

为从小麦高产和麦田环境安全兼顾角度探讨冬小麦种植的水氮运筹效应,于2013-2014年度在河北省藁城市,以冬小麦品种石麦18为材料,比较分析了节氮地面灌溉、限氮喷灌和限水限氮喷灌3个水氮运筹模式下冬小麦产量、水氮生产效率的差异。结果表明,不同水氮模式间小麦穗数、穗粒数差异不显著;限水限氮喷灌处理的千粒重显著高于其他处理;籽粒产量表现为限水限氮喷灌>限氮喷灌>节氮地面灌,且均达到9.6×10 kg·hm^-2以上的超高产水平;降低灌水量可显著减少农田耗水量,提高水分生产效率、灌溉水生产效率和氮素生产效率。在河北平原地区超高产冬小麦生产中,施氮量195 kg·hm^-2、春季总灌水量105 mm（拔节期45 mm、开花期30 mm、灌浆期30 mm）的限水限氮喷灌模式是同步实现高产及水氮高效利用的最佳运筹模式。     

不同施氮水平下水分调控对冬小麦产量及其构成因素的影响

为给西北地区冬小麦不同施氮水平下水分调控提供理论依据,于2009-2010年在西北农林科技大学试验基地进行了裂区试验,研究了三个施氮水平（分别为0、150、225 kg N·hm_-2,用N⁰、N¹⁵⁰和N²²⁵表示)下水分调控（不灌水不覆盖CK、越冬期漫灌WF、越冬期补灌WS、覆盖+越冬期补灌MWS、覆盖+拔节期补灌MJS和拔节期补灌JS）对旱地冬小麦产量及构成因素的影响。结果表明,施氮（N¹⁵⁰和N²²⁵）较不施氮（N⁰）具有显著的增产效应,但N²²⁵与N¹⁵⁰差异不显著,施氮增产原因主要是有效穗数和穗粒数显著增加。在N⁰、N¹⁵⁰水平下,水分调控处理中CK处理的产量最低,且与MJS和JS处理差异显著;N²²⁵水平下各水分调控处理间产量差异不显著,MJS和JS处理的有效穗数和穗粒数均显著高于CK处理。综合来看, 本试验条件下, MJS是最适的水分调控措施。     

灌水对强筋小麦籽粒产量及营养品质的影响

为明确水地强筋冬小麦高产、优质、高效的灌溉技术,试验设3个灌水时期8个灌溉处理［越冬期灌1水（W₁）,拔节期灌1水（W₂）,孕穗期灌1水（W₃）,越冬期和拔节期灌2水（W₁₂）,越冬期和孕穗期灌2水（W₁₃）,拔节期和孕穗期灌2水（W₂₃）,越冬期、拔节期和孕穗期灌3水（W₁₂3）,全生育期不灌水处理（CK）］,于小麦成熟期测定籽粒产量、总蛋白及其组分含量和淀粉含量。结果表明,与不灌水的CK比较,所有灌水处理的籽粒产量、有效穗数、穗粒数、千粒重、蛋白质产量以及籽粒淀粉含量均显著增加,但籽粒的总蛋白及其组分含量均呈不同程度降低（W₁处理除外）。越冬期灌水对有效穗数、籽粒产量、总蛋白及其组分含量、淀粉含量的提升作用较大;拔节期灌水对穗粒数的提升作用较大,但对淀粉含量的提升作用较小,对总蛋白及其组分含量的降低作用较大;孕穗期灌水对千粒重的提升作用较大,对蛋白质产量的提升作用较小。随着灌水次数增加,小麦籽粒产量显著提高,淀粉含量先显著提高后基本不变,而籽粒总蛋白及其组分含量降低。W₁₂3处理籽粒产量最高,其次是W₁₃处理;W₁处理籽粒蛋白质及其组分含量最高,其次是W₁₂及W₁₃处理;W₂₃处理淀粉含量最高,其次是W₁₂或W₁₃处理。综合各项指标,最好的灌水组合是越冬期和孕穗期灌2水（W₁₃）。     

施氮对稻茬冬小麦氮肥吸收利用及转运的影响

为推动稻茬冬小麦氮肥高效利用,采取15N微区试验,研究了施氮量(N₀、N_{120、N210、N300)对稻茬小麦氮素吸收、转运、产量和氮肥利用的影响。结果表明,增加施氮量能够显著提高成熟期植株对肥料氮和土壤氮的吸收量。小麦对基肥氮的吸收以越冬至拔节期最高,对追肥氮的吸收以拔节至开花期最高。植株对追肥氮的积累量均高于基肥氮,对土壤氮的积累量在N120 处理下高于肥料氮,在N210、N300 处理下则相反;N120、N210、N300 处理下植株中土壤氮积累量占总吸氮量的比例分别为57%、48%、45%。成熟期叶片、茎鞘、穗轴+颖壳和籽粒中的氮素分配比例分别为6.09%~9.70%、9.01%~11.14%、7.19%~7.48%、71.96%~ 77.42%。肥料氮对籽粒氮素的贡献率随施氮量增加而显著增加,N120、N210、N300 处理分别为45.78%、 56.22%、61.25%。植株中肥料氮的转运量、花后积累量和土壤氮的花后积累量均随施氮量增加而显著增加,而土壤氮的转运量则随施氮量的增加而下降。基肥氮、追肥氮、肥料氮和土壤氮的转运效率分别为 77.31%~79.96%、77.89%~81.80%、77.61%~81.13%、51.55%~67.64%。植株花后氮积累量对籽粒氮素的贡献率约为1/5,肥料氮和土壤氮花后积累量对籽粒中肥料氮和土壤氮的贡献率分别为9.59%~ 14.56% 和 24.11%~34.48%。施氮量超过210 kg·hm^-2 时产量增加不显著,N120、N210、N300 处理氮肥回收率分别为54.48%、48.15%、41.64%。}     

不同水氮处理对小麦耗水特性及产量的影响

为给小麦高产节水栽培提供理论依据,以百农矮抗58为材料,在大田条件下设置3个灌水水平[不灌水(W0),灌1水(W1,拔节水),灌2水(W2,拔节和开花水)]和5个施氮水平[0kg·hm-2(N0)、90kg·hm-2(N1)、180kg·hm-2(N2)、240kg·hm-2(N3)、300kg·hm-2(N4)],研究水氮处理对冬小麦耗水特性及产量的影响。结果表明,随着施氮量的增加,小麦总耗水量和土壤贮水消耗量先增加后降低,以N3处理最高,各种水分利用效率也表现出相似趋势。随灌水次数的增加,总耗水量、土壤水利用效率和降水利用效率均提高,而水分利用效率和灌水利用效率则相反。阶段耗水量均随灌水次数增加而提高,施氮对阶段耗水量的影响因灌水不同而异,其中,N2和N3处理在拔节至开花期的耗水量较高,而在开花至成熟期则较低。籽粒产量随施氮量增加呈先升后降趋势,随灌水次数增加则持续提高。综合考虑产量和生产成本,W1N3处理为本试验条件下节水高产的水氮运筹推荐模式。     

地膜玉米免耕轮作春小麦水氮生产力对灌水施氮水平的响应

针对绿洲灌区春小麦生产中水氮消耗量大、连作普遍问题,2015-2018年,在河西走廊甘肃农业大学绿洲试验站进行田间试验,设两种耕作措施(玉米茬免耕一膜两年用,NT;玉米茬传统翻耕,CT)、两种灌水水平(2400m^3·hm^-2,传统水平,I2;1920m^3·hm^-2,传统灌水减量20%,I1)和三种施氮水平(225kg·hm^-2,传统施氮,N3;180kg·hm^-2,减量20%施氮,N2;135kg·hm^-2,减量40%施氮,N1),分析了不同处理下春小麦籽粒产量、灌溉水生产力和氮肥偏生产力特征。结果表明,与CT、I2相比,NT和I1均能提高春小麦的籽粒产量、灌溉水生产力和氮肥偏生产力;与N3相比,N2的氮肥偏生产力提高11.6%~30.4%,籽粒产量和灌溉水生产力在2016、2017年均无显著变化,在2018年分别降低10.7%和10.4%;N1的籽粒产量降低6.1%~23.5%,灌溉水生产力和氮肥偏生产力分别增加6.1%~23.0%和27.6%~56.5%。在所有处理中,NTI1N2和NTI2N3处理的籽粒产量三年中均较高,二者间差异不显著,但NTI1N2处理灌溉水生产力和氮肥偏生产力较NTI2N3处理分别提高7.6%~20.4%和16.5%~30.4%;NTI1N2处理的籽粒产量、灌溉水生产力和氮肥偏生产力较CTI2N3处理分别提高3.8%~22.0%、19.7%~40.8%和29.7%~52.5%。综上所述,在西北绿洲灌区以覆膜玉米为前茬,免耕穴播小麦,配套施氮180kg·hm^-2、生育期灌水1920m^3·hm^-2的种植方式是适用于小麦节约水氮的高效生产模式。     

水氮限量供给下两个高产小麦品种物质积累与水分利用特征

为给小麦节水高产高效栽培提供科学依据,以主栽小麦品种济麦22和石麦15为材料,在大田条件下,设置2个灌水水平[春灌一水(W1)和春灌二水(W2)],在每个灌水水平下设置2个施氮量处理[192kg.hm-2(N1)和270kg.hm-2(N2)],探讨了有限水氮供给条件下两品种的干物质生产与水分利用特征。结果表明:(1)在W1水平下,济麦22的N1与N2处理籽粒产量和水分利用效率无显著差异,石麦15的N1处理籽粒产量和水分利用效率显著高于N2处理;在W2水平下,两品种籽粒产量和水分利用效率均以N1处理较高;在相同施氮水平下,两品种籽粒产量和水分利用效率均以W2处理较高;在不同水氮处理下,济麦22籽粒产量和水分利用效率高于石麦15。(2)在相同灌溉水平下,两品种花后物质积累量和分配比例均以N1处理高于N2处理;在相同施氮水平下,两品种花后物质积累量和分配比例均以W2处理高于W1处理;2个品种比较,石麦15花后物质积累量和分配比例高于济麦22,而济麦22花前物质积累量及其对产量的贡献率高于石麦15。(3)在不同水氮处理下,济麦22总耗水量、土壤贮水消耗量及花后耗水比例均大于石麦15。综合上述结果认为,两小麦品种在W2N1水氮组合下可实现高产与水分高效利用的协调统一。     

滴灌量对冬小麦耗水特性和干物质积累分配的影响

为给滴灌冬小麦高产栽培的水分管理提供理论依据,在播前足墒和越冬前灌水750 m33·hm-2的条件下分析了起身后不同滴灌量(2550、3150和3750 m3·hm-2,分别用W1、W2、W3表示)对冬小麦耗水及干物质积累、分配的影响.结果表明,随滴灌量的减少,冬小麦孕穗期至花后20 d的0～100 cm土层含水量明显降低,但土壤含水量沿毛管的横向差异增大,总耗水量减少,土壤贮水的消耗量明显增加;群体的叶面积指数和干物质积累量降低,尤其是远离毛管处下降更明显;开花前营养器官贮藏同化物向籽粒的转运量、运转率及对籽粒的贡献率增加,开花后干物质同化量和对籽粒的贡献率显著降低;籽粒产量降低,灌溉水利用效率呈增加趋势.3个处理中,W2的水分利用效率最高,产量与W3差异不显著.在本试验条件下,起身后滴灌冬小麦的适宜灌溉定额为3150～3750 m3·hm2.     

减少灌水量对强筋小麦花后干物质和氮素积累、转运及产量的影响

为探究灌水量对强筋小麦花后干物质和氮素积累、转运及产量的影响,选用强筋小麦品种中麦998和中麦1062,在防雨棚池栽条件下,春季于拔节期和开花期灌水,每时期设600（W₆₀₀）、300（W₃₀₀）和0 m·hm^-2（W₀）3个灌水量处理,研究了减少灌水量对强筋小麦花后干物质含量、氮素积累和转运、籽粒产量、籽粒蛋白质含量和产量的影响。结果表明,随春季灌水量的减少,强筋小麦植株干物质积累量、氮素积累量、粒重比、叶重比、籽粒产量和蛋白质产量均表现为下降趋势,而蛋白质含量和水分利用效率呈上升趋势。两品种叶片氮素转运量和氮素转运效率以W₃₀₀处理下最高,且叶片氮素转运效率在W₃₀₀和W₆₀₀处理之间均无显著差异。中麦1062在W₀和W₃₀₀处理下水分利用效率无显著差异,中麦998在W₃₀₀和W₆₀₀处理下蛋白质含量无显著差异。综上可见,W₃₀₀处理既能有效提高强筋小麦花后干物质转运量,维持较高的产量和水分利用效率,同时又能提高氮素转运量和籽粒蛋白质含量,达到节水高产的目的。     

限水减氮对高产麦田群体动态和产量形成的影响

为解决河北省水资源匮乏和麦田施氮量偏多问题,于2013~(-2)014和2014~(-2)015年度,在河北省石家庄市藁城区分别设置限水灌溉的单因素试验和限水减氮的二因素裂区试验,研究了限水减氮对河北省高产麦田群体动态和产量的影响。结果表明,在2013~(-2)014年度,限水灌溉处理(拔节期45mm、开花期30mm、灌浆期30mm,春季总灌水量105mm)与节水灌溉对照(拔节期60mm、开花期60mm,春季总灌水量120mm)间小麦叶面积指数、光能截获率、生物产量、穗数和穗粒数差异均不显著;限水灌溉的千粒重显著增加,籽粒产量为10 081.08kg·hm~(-2),水分利用效率为27.98kg·hm~(-2)·mm-1。在2014~(-2)015年度,限水灌溉处理中W3处理(拔节期37.5mm、开花期15mm、灌浆期15mm,春季总灌水量67.5mm)的叶面积指数、光能截获率与节水灌溉对照(拔节期67.5mm、开花期67.5mm,春季总灌水量135mm)无显著差异,穗数和穗粒数有所降低,但千粒重显著增加,籽粒产量8 903.70kg·hm~(-2),比节水灌溉对照减产7.95%,生物产量降低7.15%,但水分利用效率和灌水利用效率分别提高9.28%和84.10%,且未显著增加0~140cm和0~200cm土层贮水的消耗,是本试验条件下保证高产高效的最佳限水灌溉模式。120、180和240kg·hm~(-2)的3个施氮水平间各指标差异均不显著。综合节水高产和减氮增效的现状,以小麦拔节期灌水37.5mm、开花期15mm、灌浆期15mm的灌溉模式结合生育期施N 120kg·hm~(-2)为本试验条件下的最优限水减氮组合。