冬小麦高产咸水灌溉制度的田间试验研究

通过田间咸水灌溉试验,研究在不同咸水灌溉条件下,运城盆地湖区灌区土壤水盐运移规律及其对农作物产量的影响,进一步探讨咸水灌溉冬小麦适宜的灌溉制度。研究结果表明:灌区咸水适宜的灌溉定额为825～975³/hm²,灌区上游矿化度小于3g/L的微咸水适宜的灌水次数为4次;灌区中游矿化度3～5g/L的咸水适宜的灌水次数为2～3次;灌区下游矿化度5～7g/L的咸水灌水次数最多不能超过1次。该研究结果为灌区土壤盐渍化的防治和地下咸水的合理开发利用提供了依据。     

微咸水非充分灌溉对冬小麦生长发育及夏玉米产量的影响

为实现微咸水替代淡水, 缓解环渤海地区淡水资源紧缺的目的, 采用桶栽和大田试验相结合的方法,研究了不同矿化度咸水非充分灌溉对冬小麦产量、产量构成、生理指标及其后茬玉米产量的影响。桶栽试验表明, 小麦产量灌2 水>灌1 水>旱作, 产量差异主要由千粒重变化引起;两种灌水处理中灌水的矿化度对产量无明显影响。大田冬小麦试验设越冬后不灌水(A0), 越冬后拔节期灌淡水(A1)、2 g·L^-1 微咸水(A2)和4 g·L^-1 微咸水(A3)4 个处理。结果表明, 微咸水灌溉降低了小麦离体叶片的失水速率, 提高了小麦的比叶重;微咸水灌溉引起了小麦千粒重降低, 但对穗粒数和穗数无显著影响;不同处理小麦产量为A2>A3>A1>A0。微咸水灌溉增加了0~40 cm 土壤含盐量; 随着灌溉水矿化度的增加, 土壤含盐量呈增加趋势, 且主要增加了0~40 cm 土层的K⁺+Na⁺含量。虽然后茬玉米季未进行微咸水灌溉, 但土壤积累的盐分对玉米形成了减产效应, A2 和A3 处理的玉米产量比A1 分别降低11.8%和18.8%, A3 比A2 处理的玉米减产8.0%;全年产量为A2>A1>A3>A0。因此, 在冬小麦-夏玉米一年两熟种植区, 利用2 g·L^-1 及以下的微咸水灌溉小麦, 对全年产量无显著影响。     

不同微咸水组合灌溉对土壤水盐分布和冬小麦产量影响的田间试验研究

为了研究不同组合灌溉顺序对土壤水盐分布状况和冬小麦产量的影响,2003年-2005年在河北省中科院南皮生态试验站进行了冬小麦田间微咸水灌溉试验。通过对冬小麦主根区和100 cm深度土壤的水、盐分布状况和冬小麦产量进行分析,结果表明3 g/L的微咸水可以作为冬小麦的灌溉用水,但连续使用会导致土壤发生积盐;拔节期应尽量避免使用微咸水,且不宜连续使用微咸水进行灌溉,组合灌溉最好采用咸淡交替的方式;综合土壤的积盐状况和冬小麦产量分析,淡（拔节水）淡（抽穗水）咸（灌浆水）的组合灌溉顺序为最优方案,该研究为合理开发利用灌区地下微咸水提供了依据。     

土壤湿度对冬小麦光合速率的影响

本文通过盆栽及大田试验,对冬小麦开花灌浆期不同土壤湿度的小麦叶片光合速率测定得出:(1)土壤湿度在田间持水量的70%-85%时小麦光合速率最高,光合对土壤湿度的反应低湿较高湿更敏感;(2)土壤干旱可使小麦光合午休加重,适当灌溉可减小光合速率中午降低的程度;(3)土壤干旱后灌水,可明显提高小麦光合速率,以适宜土壤湿度下限时灌水效果最好.     

微咸水灌溉对盐渍化地区冬小麦生长的影响和土壤环境效应

本文在田间条件下,利用３．２ｇ／Ｌ微咸水和淡水对河北省东南部盐渍化地区冬小麦进行灌溉试验,对其生长过程中叶面积发展动态、地上部干物质累积规律及其在不同器官中的分配状况和土壤疚等方面进行了研究。研究表明利用微咸水进行灌溉对冬小麦的生长有一定的抑制作用地上部干物质累积量只有淡水灌溉处理的７５％左右,但对其最后的经济产量影响不大,相应的提高了收获指数。微咸水灌溉啬土壤表层盐分,对小麦生长略有影响,如合理     

微咸水非充分灌溉对土壤水盐分布与冬小麦产量的影响

为了实现高效用水,缓解北方地区水资源紧缺的状况,根据河北省中科院南皮生态农业试验站2003－2005年的冬小麦微咸水非充分灌溉田间试验资料,研究了微咸水非充分灌溉对土壤含盐量、冬小麦产量和产量构成因素以及水分利用效率的影响。结果表明,从拔节前到麦收后的冬小麦主根区土壤含盐量随着生育期的发展呈明显升高趋势;随着缺水阶段的后移,0～100 cm深度土壤积盐程度逐渐增大;穗粒数对缺拔节水敏感程度最高,缺抽穗水对单位面积穗数的影响最大,缺灌浆水对千粒重的负效应最大;总的来说产量随着缺水阶段的后移,水分胁迫的负效应逐渐减小,水分利用效率随着缺水阶段的后移有所提高,微咸水非充分灌溉的灌水优先顺序应为拔节水、抽穗水和灌浆水。该研究为黄淮海地区冬小麦在微咸水非充分灌溉下的适宜灌溉次数和灌溉水量的确定提供了科学依据,有利于合理开发利用当地微咸水资源。     

微咸水灌溉对土壤水盐分布及冬小麦生长的影响

水资源短缺成为制约黄河三角洲地区社会经济发展的主要瓶颈和突出问题,合理开发利用该区的地下微咸水资源,利用微咸水进行农田灌溉已成为缓解该区域水资源短缺的重要策略之一。以黄河三角洲盐渍化典型地区为例,通过野外田间灌溉试验探讨了微咸水对土壤水盐分布特征及冬小麦生长、产量、光合作用特性的影响,并提出了土壤水盐调控措施。结果表明:(1)冬小麦生长期微咸水灌溉(淡水-微咸水-微咸水组合灌溉)增加了试验田土壤的含盐量,特别是表层0—20cm增加量达0.9g/kg;随后的雨季降水使土壤盐分得到淋洗进而避免盐分过多积累,至下一季冬小麦播种前0—20cm土壤盐分增加量减至0.12g/kg;(2)受微咸水灌溉的影响,冬小麦灌浆期的蒸腾速率显著下降(p0.05),但光合速率和气孔导度等差异不显著(p0.05);(3)微咸水灌溉和淡水灌溉的冬小麦产量分别为9 767,10 455kg/hm~2,微咸水灌溉下冬小麦略有减产,但无显著性差异(p0.05),千粒重均为44.9g,2种灌溉条件下冬小麦生长期的叶面积指数和叶绿素含量差异不显著(p0.05)。在当地淡水资源短缺的情况下,可以考虑使用3g/L的微咸水与淡水进行合理的组合灌溉,节约淡水资源,具有较好的社会经济效益,但从微咸水长期安全使用和土壤可持续利用来讲,需要采取一定的水盐调控措施并长期监测土壤盐分动态。     

冬小麦微咸水灌溉制度的研究

通过中科院南皮生态试验站冬小麦微咸水灌溉试验,研究不同灌溉定额对土壤水分利用效率、盐分运移规律以及作物产量的影响,并进一步探讨灌区适宜的灌溉制度。研究结果表明,从水分利用效率大小、年内盐分平衡以及作物需水规律综合考虑,小麦生育期适宜灌溉定额为120 m³/667 m²。该研究结果为灌区地下微咸水的合理开发利用提供了依据。     

晋北半干旱区免耕对玉米光合和蒸腾特性的影响

采用田间小区试验,对覆盖免耕、留茬免耕和传统翻耕三种耕作方式下玉米不同生育期土壤温度、土壤含水量以及玉米蒸腾速率和净光合速率进行观测。结果表明:与翻耕相比,免耕可降低0-20cm土层的土壤温度;覆盖免耕玉米地土壤温度的降低幅度较大,而留茬免耕地则较小;免耕对土壤温度的降低作用随着玉米的生长发育而减弱。免耕能够提高土壤含水量,尤其是0-60cm土层。免耕与翻耕相比,在玉米苗期,叶片的蒸腾和光合速率降低,其中覆盖免耕玉米日平均蒸腾与光合速率比翻耕分别降低了8.5%和9.7%,差异显著;留茬免耕略有降低,但差异不显著。在拔节前期,免耕与翻耕田玉米的蒸腾和光合速率无显著差异;在拔节后期、抽穗期和灌浆期,覆盖免耕玉米蒸腾和光合速率均比翻耕显著提高;留茬免耕在灌浆期玉米的蒸腾与光合速率均比翻耕显著提高,其它时期与翻耕差异不显著。     

海水入侵区地下微咸水补充灌溉冬小麦的研究

庄莱州湾海水入侵地区较严重的山东省莱州市沿岸内陆,利用高矿化水灌溉耐盐性植物大田试验的基础上,于2003年lo月～2004年6月进行了海水入侵区微咸水补充灌溉冬小麦的田间大面积试验,并对灌区地下水时空分布进行初步观测,结果表明：(1)海水入侵地区大面积种植冬小麦,返青后期的关键生育期,采用2．4～3．2g／L和3．2～5．0g／L微咸水与咸水,适时、适量地进行补充灌溉,其产量比雨养种植的小麦增产35．87％～38．43％．获得较高经济产量。(2)微咸水补充灌溉二次后,60cm土体盐分累积比雨养种植处理(不灌溉)增加了28．5％和72．3％,随着作物的生理耗水和生态耗水作用的加强,土壤盐分随水分的蒸发而主要积累于40cm以上的土层．季节性降雨使土壤盐分下降,雨量偏小或季节性干旱,土壤盐分仍然存在于上层土体。然而,微咸水灌溉冬小麦,增加了土壤水的体积容量,及时补充因干旱缺水而造成植物的生理耗水量,确保植株干物质的积累,取得较高的生物产量。     

复合改良物料对滨海盐土的改土降盐效果与综合评价

为实现泥质滨海盐土低成本快速脱盐后种植经济作物,本研究以磷石膏、牛粪、腐殖酸和玉米秸秆为复合改良物料的原料,利用了"深翻耕、浅改良、高垄作、少滴灌"农艺措施和耐盐植物梯次种植的生物措施,采取L16(45)正交设计开展试验研究,系统分析了不同复合改良物料对泥质滨海重盐土的改土降盐和对经济作物黄蜀葵的增产效果;应用模糊数学评判原理与方法,综合评价了各复合改良物料的改土降盐与增产效应,确定出适合滨海泥质盐土应用的优选复合改良物料。结果表明:在"翻耕40cm,改良30cm,起垄15cm,滴灌土壤基质势控制在?10kPa,前茬种植田菁"的综合农艺措施条件下,本研究中物料成本在2.55～6.01元?m?2的各复合改良物料对泥质滨海盐土均有显著的改土降盐效果,0～10cm土层土壤盐分含量均由10.86g·kg?1下降到2.0 g·kg?1以下, 10～20 cm土层土壤盐分含量下降到2.5 g·kg?1以下; 0～10 cm土层土壤有机质增加到12 g·kg?1以上,土壤碱解氮和有效磷含量提升明显,土壤大团聚体含量增加2.41～7.62倍。以土壤盐分含量、pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、微团聚体为评价指标,结合物料成本,筛选出适宜于滨海泥质重盐渍土的最优复合改良物料:22 500 kg·hm?2磷石膏+105 m3·hm?2有机肥+3 750 kg·hm?2腐殖酸+45 m3·hm?2玉米秸秆,该最优复合物料应用两年后,土壤有机质、碱解氮含量最高,与对照相比分别增加181.87%和130.52%,物料施用成本仅4.05元?m?2。     

不同矿化度微咸水灌溉冬小麦对下季作物产量和周年土壤盐分平衡的影响

冬小麦夏玉米一年两熟是环渤海低平原主要粮食作物种植模式,该区淡水资源匮乏,但浅层微咸水相对丰富,在降水较少的冬小麦生长季,适当利用微咸水代替淡水灌溉对维持冬小麦稳产高产有重要作用。冬小麦季实施微咸水灌溉后土壤盐分累积如何影响下季作物夏玉米生长以及对土壤周年盐分平衡影响,是微咸水能否长期安全利用的关键。为探究上述问题,于2015—2019年连续4年在环渤海低平原中国科学院南皮生态农业试验站进行冬小麦季不同矿化度微咸水灌溉定点试验,共设置含盐量为1 g·L~(-1)淡水(F)、3 g·L~(-1)微咸水(S3)、4 g·L~(-1)微咸水(S4)、5 g·L~(-1)微咸水(S5) 4个梯度,在拔节期灌水1次,灌水量均为70 mm;另以生育期不灌水作为对照(旱作, CK)。结果表明,不同矿化度微咸水灌溉处理间冬小麦产量没有显著差异,但平均比CK显著增产31.6%。同时,冬小麦生长季微咸水灌溉均增加了收获时1 m以上土层的含盐量,并随灌溉水含盐量增加而增加;对1 m以下土层含盐量影响不明显。夏玉米播种时灌溉70 mm淡水不仅解决了土壤墒情不足问题,并可使0～20 cm土层盐分控制在1 g·kg~(-1)以下,保证夏玉米出苗和群体建立,对夏玉米产量没有显著影响。经过夏季降雨的淋洗, S3、S4和S5处理0～40cm土层含盐量降低幅度超过30%,深层土壤含盐量变化不明显,1m以上土层可以实现周年盐分平衡。本研究表明冬小麦-夏玉米一年两季种植,冬小麦耐盐能力较强的特征使其生育期可以通过不大于5g·L~(-1)的微咸水灌溉维持稳产,在保证夏玉米出苗水进行灌溉的条件下,夏玉米季通过雨季降水淋盐维持0～1m主要根层土壤不发生明显积盐过程,可实现长期微咸水灌溉下土壤和作物安全。     

造墒与播后镇压对小麦冬前耗水和生长发育的影响

为明确造墒和播后镇压对小麦冬前耗水和群体与个体特征及产量的影响,为确定播后镇压技术和提高小麦水分利用效率提供依据,分别于2013—2014年和2014—2015年小麦生长季在河北省衡水市选用当地小麦品种‘衡4399’,分9月15日(I9.15)、9月20日(I9.20)、9月25日(I9.25)和9月30日(I9.30)4期造墒,以不造墒为对照(CK),每期处理又设每延米0 kg(G0)、95 kg(G95)和120 kg(G120)3个水平镇压的冬小麦田间试验。冬前对土壤水分和小麦幼苗生长情况进行动态监测,翌年成熟期考察产量性状并测产。结果表明,播种时土壤水分含量高,冬前阶段农田蒸散量也高。同一造墒不同镇压处理比较,I9.30处理以G95田间蒸散量最低,其他处理均以G120蒸散量最低,处理间差异显著。对苗情的影响,同一造墒不同镇压比较,苗期单株生物量、叶面积、群体总茎数以G120与G95处理较高,以G0处理较低,处理间显著水平不同;同一镇压不同造墒处理间比较,不造墒的CK总茎数显著减少,产量显著较低,且年际变化不稳定。造墒与镇压对穗数影响较大,其中造墒处理穗数显著高于CK,镇压处理对穗数的影响表现一致:G120G95G0。以上处理对产量与对穗数的影响一致:造墒处理间产量差异水平不同,但以CK最低;镇压处理间产量差异不显著,但以G0最低。造墒和镇压对产量的交互作用不显著。综上可见,墒情适宜是小麦播后镇压的基础,镇压又是提墒壮苗的保障。河北地区小麦造墒水提前到9月20—25日,播种后采用95 kg×m~(-1)镇压器便于田间操作且镇压效果较好。     

冬小麦叶片叶绿素含量及光合速率变化规律的研究

试验研究不同水分条件下冬小麦叶片叶绿素含量及光合速率的变化结果表明,随水分胁迫的加剧冬小麦叶片叶绿素含量降低,且叶绿素b比叶绿素a含量下降速度快,不同水分条件下冬小麦叶片叶绿素含量及光合速率季节变化趋势基本一致,拔节~抽穗期迅速上升,灌浆期后迅速下降,且叶绿素含量与光合速率呈显著正相关。随水分胁迫的加重冬小麦产量和经济系数均有所降低。     

新型有机无机复合肥对冬小麦产量及关键期生长的影响

合理灌溉和施用肥料是实现冬小麦节水增产增效的关键,本研究选用"小偃22号"小麦品种,通过田间试验,于2009~2010年研究了不同施用量新型有机无机复合肥(SAF)对冬小麦农田关键期土壤剖面含水量以及作物生长与产量的影响。结果表明:1)各SAF处理较常规施肥(NF)增产在10%~30%之间;随着灌水量的增大,SAF最佳施肥量也随之增大,3种灌水处理中,理论最大产量出现在灌1水处理中,为8 894.11 kg·hm-2,此时对应的SAF施肥水平为1 350 kg·hm-2。2)小麦拔节初期,SAF处理土壤剖面含水量从表层到深层呈现缓慢减小再持续增大的"V"型分布,而常规施肥处理则呈现为减小增大再减小再增大的"W"型分布;在小麦灌浆期,SAF处理土壤剖面含水率的峰、谷值的深度均深于常规施肥处理。3)小麦分蘖期,SAF处理使小麦植株相对低矮,根相对粗短,这种趋势随着肥料施量的增大越发明显。在灌浆期,中SAF处理植株最为低矮,而穗重及地上干物质量最大;小麦灌浆速率差异主要表现在中SAF处理的小麦灌浆速率明显高于其余处理。上述结果表明:SAF使土壤垂直剖面含水率峰、谷值出现的位置更深;SAF处理的灌浆速率高于常规施肥处理,相比常规施肥处理,SAF处理可使作物在低灌水条件下(拔节期灌水60 mm)更好地实现最优产量。     

开花灌浆期小麦叶片奢侈蒸腾发生的土壤水分阈值试验研究

奢侈蒸腾耗水对作物光合及产量形成贡献较低,而开花灌浆期是冬小麦产量形成的关键期,精准调控作物蒸腾耗水、明确影响奢侈蒸腾的土壤水分阈值,对提高冬小麦的水分利用效率至关重要。本研究以冬小麦品种‘石新828’为材料,在人工气候生长箱进行盆栽试验,定量研究土壤水分对作物气孔导度、光合速率和蒸腾速率的影响,明确开花灌浆期奢侈蒸腾产生的土壤水分阈值。结果表明：气孔导度与土壤水吸力关系密切,在土壤水吸力较低时,气孔导度随土壤水吸力增加而迅速降低,而土壤水吸力较高时,气孔导度降低速度变缓。光合速率随土壤水吸力增加以抛物线的形式递减,当土壤水吸力低于1.2 MPa时,光合速率接近最大值,随后土壤水吸力继续增加,光合速率逐渐降低。蒸腾速率随着土壤水吸力增加呈线性递减,降低速率为2.3 mmol·m^-2·s^-1·MPa^-1。光合速率与蒸腾速率的关系符合米氏方程,蒸腾速率低于2.179 mmol·m^-2·s^-1时,光合速率随蒸腾速率线性增加,当蒸腾速率高于此值时,单位光合速率的增加变缓,奢侈蒸腾开始产生,此值所对应的土壤水吸力为1.76 MPa,此时叶片光合速率处于较高（16 μmol·m^-2·s^-1左右）水平,叶片水平水分利用效率（WUE_L）达到最高7.3 μmol（CO₂）·mmol^-1（H₂O）。综上所述,小麦叶片奢侈蒸腾的发生始于水分利用效率从最高转向降低、光合速率处于较高水平而非最大。通过光合随蒸腾变化的米氏方程关系及蒸腾与土壤水吸力的线性关系,可以确定土壤水吸力1.76 MPa为小麦开花灌浆期叶片奢侈蒸腾发生的土壤水分阈值。     

冬前不同管理措施对土壤温度和冬小麦早期生长的影响

华北平原冬小麦/夏玉米一年两作下的少免耕和秸秆还田在减少耕作投入和降低农田无效蒸发方面作用显著,但也存在一些不利影响。本研究通过详细测定镇压、冬灌、秸秆覆盖等措施对土壤温度和冬小麦早期生长的影响,明确了少免耕和秸秆还田等措施的实施效果,为农业生产提供指导。结果表明,秸秆覆盖后土壤表层和5 cm深度最低地温越冬前、越冬期间和返青后比不覆盖分别高2.37℃、3.18℃、1.68℃和0.57℃、1.28℃、0.34℃,最高温度分别低2.68℃、4.40℃、4.82℃和0.54℃、0.75℃、1.85℃;冬灌后至冬小麦返青期表层土壤和5 cm处土壤平均最低温度比不冬灌分别高0.88℃和0.93℃,返青至拔节期两个层次的最高温度相差5.35℃和5.57℃;镇压与不镇压温度差异不明显。与对照相比,越冬前后秸秆覆盖和冬灌后冬小麦的茎蘖数和生物量都较低,尤其是在返青期,秸秆覆盖和冬灌下的茎蘖数和生物量比对照分别低29.8%、27.7%和5.2%、21.2%。秸秆覆盖和冬灌在冬季可降低最低温度的降幅,但春季不利于地温回升,有延缓冬小麦生长发育的可能。     

极端干旱区咸水滴灌林地盐结皮对土壤蒸发的影响

由于长期使用高矿化度咸水滴灌,土壤盐结皮在塔里木沙漠公路防护林带内广泛发育,它会对林带土壤蒸发过程产生重要影响。采用田间取样分析和微型蒸发器（MLS）人工控制试验相结合,分别研究了一个灌溉周期内盐结皮影响下林间裸地和防护林带内的土壤蒸发过程。结果表明,土壤水分蒸发量自表层向下层逐渐减少,且有盐结皮的土壤蒸发量小于无盐结皮土壤;土壤日蒸发量随着含水量的降低而逐渐减小,有盐结皮土壤前期高于对照,而后期低于对照;土壤累积蒸发量随着时间的变化逐渐增大,但增加量逐渐减小,有盐结皮土壤累积蒸发量小于对照;盐结皮对土壤蒸发的抑制效率随着时间的变化而不断降低,但裸地的降低速度高于林地;盐结皮抑制土壤水分蒸发的效果明显。