灌水时期对花生生育后期土壤剖面水分变化和产量的影响

通过对防雨旱棚池栽条件下,花生生育后期土壤剖面水分、产量的测定,研究了不同灌水时期对花生生育后期土壤水分时空变化以及花生产量的影响.结果表明,花生生育期内,0～120cm土壤剖面含水量的分布以其变异系数大小可分成激变层、次活跃层、相对稳定层和活跃层4个层次.浇水时期影响土壤水分垂直分布;花生结荚至结荚后20d,苗期浇水和全生育期浇水处理的0～20cm土层土壤含水量随深度增加而降低;结荚后期除全生育期浇水处理外,其余生育期浇水处理0～30cm土层土壤含水量随深度增加而增加;30～70cm土层为花生根系吸水贮存层,土壤含水量随深度增加相对稳定;70cm以下土层含水量均随深度增加而增加,为水分补给层.在花生生育期内土壤水分时间变化特征与灌水时期有密切关系,浇水可明显提高0～20cm土层土壤含水量,70cm以下土层土壤含水量的变化滞后于灌水时期20d左右;结荚期浇水可明显提高花生水分生产效率和产量.     

深松及氮肥深施对超高产春玉米根系生长、产量及氮肥利用效率的影响

以内单314为材料,研究深松及氮肥深施对超高产春玉米生育后期根系生长、产量及氮肥利用效率的影响.结果表明,随着散粉后生育进程的推进,玉米单株根重、根系体积逐渐下降,且在同一生育期表现出随土层深度加深呈递减的趋势.0～ 60 cm土层单株根系表面积自散粉期开始呈先升后降的变化趋势,峰值出现在灌浆期.各处理根系活力随土层深度的增加总体上表现为先升高后下降的变化趋势,随着散粉后生育进程的推进,根系活力的峰值出现下移.深松30 cm根重、根系体积及根表面积明显增加,根系活力显著提高;深松30 cm及氮肥深施15 cm可促使根系下移,明显提高深层根系特别是20 ～ 40 cm根系活力及比重.     

模拟根层障碍条件下不同深度玉米根系与产量的关系研究

在池栽条件下采用模拟根层障碍的方法,研究不同深度根系与玉米生长和产量的关系。结果表明,根层阻隔显著降低玉米根系的生物量、总根长和根表面积,各处理光合生产能力和子粒产量显著低于无阻隔(对照);随着阻隔层的下移,根系和冠层各指标和产量受到的影响逐渐变小,0~20、21~40、41~60、61~80、80 cm以下各层根系对产量的相对贡献率分别为52%、11%、7%、12%、19%。20 cm耕层以下根系对产量的贡献达48%,其中60cm以下土层内根系对产量的贡献达31%,说明深层根系虽然生物量占总生物量比例很小,但其在花粒期对深层水肥的吸收利用对产量形成具有重要作用。     

玉米深层根系对地上部营养生长和产量的影响

采用切断土柱根系方法,研究了在玉米拔节期和抽雄期时土表20 cm和40 cm以下根系对玉米杂交种四密21和掖单19地上部营养生长和产量及其构成因子的影响.结果表明,与不断根相比,在抽雄期切断20 cm深处根系,使四密21和掖单19株高分别降低37.1 cm和32.1 cm,叶绿素总量降低20.0%和37.0%,光合速率降低21.6%和19.6%,百粒重降低12.1%和9.0%,穗粒数减少18.8%和17.5%,产量降低26.2%和20.0%.切断土层40 cm深处根系,株高分别下降23.5 cm和23.6 cm,百粒重下降10.1%和5.2%,穗粒数减少13.1%和12.0%,产量降低21.5%和18.6%.拔节期断根使叶绿素含量显著降低,切断20 cm深处根系使四密21和掖单19叶绿素降低13.6%和25.2%,切断40 cm深处根系使叶绿素下降10.4%和14.2%.切断根系对玉米产量的影响,为抽雄期大于拔节期。     

滴灌量对冬小麦根系时空分布及水分利用效率的影响

为了解滴灌冬小麦根系生长及水分利用对滴灌量的响应,以新冬18号为材料,利用双管分根法比较分析了拔节期后4.24、6.12、8.01和9.89 kg·管^-14种水分处理（每个处理灌水4次）下滴灌小麦根干重和根长的分布、0~100 cm土层含水量及产量和水分利用效率的差异。结果表明,加大滴灌量使0~100 cm土层湿润深度增加,尤其是提高了0~40 cm土层的含水量下限,并增加该土层的小麦初、次生根干重及根干重密度、根长及根长密度,延缓花后初、次生根干重密度的衰减。增加滴灌量显著提高小麦产量和水分利用效率。说明增加滴灌量可促进滴灌冬小麦拔节期至孕穗期根系生长,并延缓生育后期根系的衰亡,有利于产量和水分利用效率的提高。     

调亏灌溉下冬小麦根系分布与耗水的关系

为探明调亏灌溉下冬小麦根系分布与耗水的关系,在大田条件下,以ND09-1、济麦22、烟农15、石家庄8号和潍62036为材料,研究了起身期、拔节期、开花期、花后20 d和成熟期0～200 cm不同土层冬小麦耗水动态与根系总重、总长以及根干重密度(DRWD)和根长密度(RLD)垂直分布的关系.结果表明,石家庄8号和济麦22开花期根系总干重、根系总长度、80～120 cm土层DRWD和RLD值都显著大于其他品种,花后20 d至成熟期间80～140 cm土层水分消耗量也明显大于其他品种,最终千粒重和产量也显著高于其他品种.提高灌浆后期深层根量有利于增强小麦植株利用深层水分的能力,保证灌浆后期的水分供应,实现节水高产.     

草甸黑土中大豆根系及其活性的动态分布

采用钢丝网框架剖面法，在不同生育阶段分别测定了大豆根系干重和根系活性在草甸黑土中的动态分布。结果表明：大豆根系在草甸黑土中呈浅层分布状态，平均80％以上分布在3～18cm土层内，20cm以下根量锐减。水平分布是以主根为中心随距离加大根重减少，随生育时期的推移根重分布比例逐渐外移。高活性根区与根冠密集区变化一致，随侧根的生长逐渐远离主根，其水平分布区间是，V3期距主根5～10cm、R5期已移至13～40cm；垂直分布为两层，分别在5～17cm和30cm以下土层内。     

玉米不同品种根系分布和干物质

对四个不同类型的玉米品种的根系分布动态及其干物质积累进行了研究。结果表明:玉米的根系分布具有相似的规律,在土壤中的垂直分布:在0～40cm耕层占总根量的50%～60%,41～70cm占25%～30%,71cm以下深层相对较少;在土壤中的水平分布:以株为中心由里向外逐渐减少,1/4行距处为40%～45%,1/2株距处为25%～30%,1/2行距处为20%～25%;但不同类型玉米品种也各有特点,掖单22的根系相对比较集中,可以减少行距和株距,增加密度;豫玉22根系分布比较分散,利于充分利用水肥条件,具有较强的抗旱性;登海9号和农大108根系垂直分布比较集中,水平分布均匀,根系在后期比较强壮,必须提供足够的水肥,并适当延长生长期,才能发挥其潜力。     

玉米不同品种根系分布和干物质积累的动态变化研究

对四个不同类型的玉米品种的根系分布动态及其干物质积累进行了研究.结果表明:玉米的根系分布具有相似的规律,在土壤中的垂直分布:在0～40 cm耕层占总根量的50%～60%,41～70 cm占25%～30%,71 cm以下深层相对较少;在土壤中的水平分布:以株为中心由里向外逐渐减少,1/4行距处为40%～45%,1/2株距处为25%～30%,1/2行距处为20%～25%;但不同类型玉米品种也各有特点,掖单22的根系相对比较集中,可以减少行距和株距,增加密度;豫玉22根系分布比较分散,利于充分利用水肥条件,具有     

黄土高原冬小麦及苜蓿的根系构形特征

图1和图2概括了黄土高原冬小麦、苜蓿的根系构形特征.小麦次生根有3个分生高峰期,深层根有2个生长高峰期.耕层根量占总根量的70%左右.种子根、次生根及50cm以下的深层根对产量的贡献均在40%左右.越冬光合产物多积存于分蘖节处,亦运至深层根中,且在春生叶、茎、穗中均有痕量分布;苜蓿主根可钻开314～942cm~3的根柱.每公顷4～5年生苜蓿地有42～109万个径粗0.2～2.2cm、深3～4m的根柱及近20t干物质充注其中.归纳出了“地利场界定根构形,制约植株产量”的根土结构定则及其表述模型,并提出了钻犁营养柱耕作法的设想.     

播种期补灌对土壤含水量和小麦籽粒产量的影响

为明确播种期0~200 cm土体贮水量及其纵向分布对小麦出苗、群体发育和籽粒产量的调节作用,于2013-2014年度小麦生长季,在土壤容重、田间持水量和肥力条件一致,而小麦播前土壤贮水量不同的A、B两个地块,在播种期设置不同的计划湿润层深度和目标土壤含水量进行补灌。结果表明,在地块A和地块B 0~100 cm土层土壤贮水量分别为201.5和266.3 mm、0~200 cm土层土壤贮水量分别为554.2和586.4 mm的条件下,播种期补灌,土壤水分平衡后,灌溉水在地块B下渗的深度较大,但主要集中在60 cm以上土层,其中0~10和0~20 cm土层土壤含水量提高的幅度最大;小麦出苗率主要受播种期0~10 cm土层土壤含水量的影响,而群体发育、干物质积累和产量形成则受播前土壤贮水量和播种期补灌水平的共同影响。播种期上部土层土壤含水量过低不利于幼苗发育,显著减少越冬至拔节期间的单位面积茎数。播种前0~100 cm土层土壤贮水量过低,即使播种期在一定范围内增加补灌水量,并于拔节期和开花期再补灌,仍会制约小麦生育中后期的生长,导致成穗数和干物质积累量减少,产量降低。在同一底墒条件下,小麦总耗水量和籽粒产量均随播种期补灌目标土壤相对含水量的提高呈增加趋势,但补灌水量过多,籽粒产量不再增加,水分利用效率降低。     

灌溉策略对冬小麦水分利用和生长的影响

为探究不同灌溉策略下冬小麦水分利用和生长的情况,在总灌溉量相同的前提下设置拔节水+开花水单次参比蒸散30%灌溉(W1)、拔节水+开花水单次参比蒸散60%灌溉(W2)和拔节水+开花水大水漫灌(W3)3种灌溉策略,利用称重式蒸渗仪和diviner 2000研究了不同灌溉策略下冬小麦的耗水动态、蒸散特征和水分利用效率。结果表明,大水漫灌处理(W3)下冬小麦主要利用上层(0～50 cm)土壤水分,而低速率灌溉(W2和W1)处理增强了植株根系对深层(70～100 cm)土壤水分的吸收;同时,低速率灌溉可以降低蒸散速率,W3、W2和W1的日蒸散速率最大值在拔节水灌溉期间分别为13.20、10.82和10.58 mm·d^-1,在开花水灌溉期间分别为15.10、10.57和9.10 mm·d^-1,其中低速率灌溉主要降低了单日蒸散的午间高峰值,减少了无效耗水。大水漫灌处理不利于生长后期株高的增加,而低速率灌溉不仅有利于株高的形成,也有利于叶片维持较高水平且稳定的SPAD值,保证了籽粒灌浆,使得W2处理的穗粒数和千粒重较W3处理分别提高7.25%和3.93%。综合来看,低速率灌溉策略通过低量持续的供水改变了冬小麦植株根系对土壤水利用的层次,减少无效水蒸散,维持叶片稳定的光合能力,提高了产量和水分利用效率。     

Effect of lowering the root/shoot ratio by pruning roots on water use efficiency and grain yield of winter wheat

A pot and a field experiment were conducted to assess the effects of root/shoot ratio (R/S) on the water use efficiency (WUE) and grain yield of winter wheat. The R/S was regulated by pruning the roots during the stem elongation stage, resulting in reduced root systems of the plants. At the heading stage, the root dry weight of root-pruned plants was less than that of intact-root plants, but their R/S was similar to that of intact-root plants under both experimental conditions. After tiller pruning, the R/S of root-pruned plants was significantly lower than that of intact-root plants (p < 0.05). Root pruning reduced the rate of leaf transpiration and lowered the number of tillers per plant (p < 0.05) during the vegetative stage. As a result, root-pruned wheat showed reduced water use when compared to intact-root plants before heading (p < 0.05). At anthesis, there was no significant difference in transpiration between plants with intact roots and those with pruned roots in the pots. However, under field conditions, transpiration of root-pruned plants was significantly higher than that of intact-root plants at anthesis. Additionally, at anthesis root-pruned plants had a higher rate of leaf photosynthesis and lower rate of root respiration, which resulted in a significantly higher grain yield at maturity when compared to plants with intact roots. Under both experimental conditions, there were no significant differences in shoot dry weight per plant between root-pruned and intact-root plants grown in monoculture. When root-pruned plants were grown with intact-root plants, the root-pruned wheat was less productive and had a lower relative shoot dry weight (0.78 and 0.86, respectively) than the intact-root plants (1.24 and 1.16, respectively). These results suggest that plants with pruned roots had a lower ability to compete and to acquire and use the same resources in the mixture when compared with intact-root plants. Root pruning improved the WUE of winter wheat under both experimental conditions. This suggests that appropriate management for the root system/tillers in wheat crops can be used to increase grain yield and water use efficiency. Specifically, lowering the R/S improved the grain yield and WUE of winter wheat significantly by lowering its competitive ability and improving root efficiency. Therefore, drought-resistance breeding to improve the grain yield and WUE, at least for wheat, should be made by targeted selection of less competitive progeny with a small R/S for cultivation in arid and semiarid areas.     

绿洲灌区垄作沟灌栽培对春小麦生长和产量的影响

针对绿洲灌区水资源供需矛盾突出的问题,采用春小麦垄作沟灌的方法,研究了垄作沟灌栽培对春小麦生长和产量的影响。结果表明,垄作沟灌栽培促进了春小麦根系的发育和地上部的生长。与平作相比,0～20、20～50和50～100cm土层内根长分别增加39.21%～40.60%、26.99%～27.58%和39.43%～59.49%,叶面积系数增加0.22～1.16,地上部分干物质积累量增加9.56%～42.68%,株高降低6.41cm。在相同灌溉定额下,垄作春小麦增产7.18%～34.97%,平均穗粒数和千粒重分别增加10.35%和5.05%,水分利用效率提高0.31～0.16kg·mm-1,说明垄作栽培具有明显的节水增产效果。     

孕穗期渍水对不同小麦品种根系生长和籽粒产量的影响

为给长江中下游地区小麦高产耐渍品种选用提供参考,以小麦品种扬麦25、扬麦24、宁麦13和宁麦9号为材料,分析了孕穗期连续10 d渍水处理对小麦叶面积和光合速率、地上部干物质积累、籽粒产量及其结构和不同土层（0~100 cm）根系干重的影响。结果表明,与对照（正常水分）相比,渍水处理显著降低小麦籽粒产量,降幅12%~31%,穗粒数和千粒重的减少是减产的主要原因。相比其他品种,渍水后扬麦25产量降幅小,产量构成较协调,受渍水影响轻。渍水处理显著减少小麦开花期和成熟期不同土层根系干重,其中对下层根系的影响大于上层根系;渍水也显著降低乳熟期倒三叶面积、倒二叶和倒三叶净光合速率,明显抑制成熟期地上部各器官和花后光合物质积累。在对照条件下,扬麦25的根系干重在开花期与其他品种相近,成熟期的0~20和80~100 cm土层根系干重则较高;在渍水条件下,扬麦25能在花后维持较高的上层根系生物量,成熟期的0~60 cm土层根干重占总根干重比例较高。不同水分处理下,扬麦25均具有面积大的旗叶且高的净光合速率,花后维持较久的上三叶绿色面积和积累更多的光合产物。因此,小麦花后根系生物量保持稳定（尤其是表层根系）,绿叶面积较大且衰减慢（尤其是旗叶）,有助于增强小麦花后光合物质积累能力,促进籽粒灌浆和单穗高产稳产,这可作为高产耐渍品种的筛选依据。     

小麦花后淹水胁迫对根区土温及籽粒灌浆的影响

为了探讨淹水对花后冬小麦根区土温及籽粒灌浆的影响,在淮北平原涝渍易发地河南商丘市,对处于花后灌浆阶段的冬小麦进行淹水试验。结果表明,淹水使小麦百粒重降低,花后灌浆阶段淹水1 d、3 d和5 d使乳熟期的小麦百粒重比非淹水处理分别降低6.93%、10.35%和10.31%;淹水使小麦灌浆速率受到抑制,淹水5 d、3 d、1 d和CK的平均单粒灌浆速率分别为1.36、1.39、1.52和1.61 mg·d^-1,淹水超过5 d使小麦的乳熟时间推后。淹水使10~40 cm土层间温差变小,淹水时间越长,10~40 cm土温降低越多,淹水结束后土温回升也越快。花后淹水使小麦干物质量及籽粒产量降低,淹水5 d以上使小麦地上、地下部分干物质量显著降低。因此,小麦花后灌浆阶段淹水会影响根区环境和地上部干物质的形成,并最终影响籽粒灌浆及产量。     

灌溉施肥对冬小麦土壤氮素盈亏的影响

通过田间小区试验,研究了灌溉和施肥对冬小麦生育期间0～400cm土壤硝态氮累积、移动特征及小麦产量的影响,并对0～200cm土壤氮素的盈亏、氮肥利用率、残留率及损失率进行了表观估算,旨在为小麦的氮素利用与推荐施肥提供理论依据。结果表明,0-400cm硝态氮累积量随着施氮量的增加而显著增加。施氮量对0～100cm土体硝态氮累积量有显著影响,施氮与灌水对200cm以下土壤中的硝态氮累积都有影响,同时水氮交互作用不容忽视。施氮并结合灌水可以显著提高冬小麦籽粒产量,施氮而不灌水也有一定的增产作用。0～200cm土壤氮素的表现盈余主要出现在小麦拔节～灌策期间,表观亏缺主要在播种～拔节期及灌策～收获期。相同灌水量下,氮肥利用率随施氮量的增加显著降低,而损失率增加。施氮130kg／hm^2、灌水60mm处理的氮肥利用率最大,为25．7％。从硝态氮累积量、产量及氮肥利用率等方面考虑,本试验比较合理的肥水配比应为施氮130kg／hm^2,灌水60mm。     

灌水量和追氮方式对春小麦生态化学计量特征的影响

为探索陇中黄土高原丘陵沟壑区春小麦适宜水氮管理模式,在甘肃省定西市安定区李家堡乡开展大田试验,测定分析不同灌水量（W1:50 mm,W2:100 mm,W3:150 mm）和不同时期追氮（N1:孕穗初期追氮40 kg·hm^-2,N2:灌浆初期追氮40 kg·hm^-2,N3:孕穗期初期和灌浆初期各追氮20 kg·hm^-2）下春小麦各生育时期根、茎、叶的碳（C）、氮（N）、磷（P）元素含量、化学计量特征及其与产量之间的关系。结果表明,随着春小麦生长发育,根系C含量呈逐渐升高趋势,茎和叶C含量呈先升后降趋势,各器官P含量均呈逐渐降低趋势。灌水量和追氮对春小麦根茎叶的C、P含量影响均不显著;同一追氮方式下,春小麦N含量、N/P值随着灌水量的增加而增大,C/N值随着灌水量的增加而降低。C/P值不随外界环境因子的变化而变化,表现出强烈的内稳性。在同一灌水量下,孕穗期和灌浆期分两次追施氮肥处理的N含量、N/P值最大,春小麦单株生物量和籽粒产量与N含量、N/P值呈正相关。因此,在陇中黄土高原丘陵区小麦地,在灌水150 mm时,孕穗期和灌浆期各追施氮肥20 kg·hm^-2,更有利于提高小麦的产量和保持化学元素的平衡。     

不同栽培模式下冬小麦根系直径的频率分布

为明确不同栽培模式下冬小麦根系生长情况,以矮抗58为材料,通过分析高产、高效和高产高效三种栽培模式下冬小麦根系直径频率所服从的对数正态分布的参数μ和σ,探讨了根系的拓扑结构。结果表明,3种模式下,0~20cm和20~40cm土层中小麦根系在特定时期内都表现出能高效运输营养物质的鲱鱼骨形结构,但根系调整为鲱鱼骨形结构的时期和出现位置存在差异。高效模式下,根系鲱鱼骨形结构于拔节前和灌浆前在两个土层中都有出现;高产高效模式下,根系鲱鱼骨形结构于拔节前在两个土层中出现,灌浆前只在0~20cm土层出现,而20~40cm土层根系出现鲱鱼骨形结构则是在灌浆中后期;高产模式下,根系鲱鱼骨形结构于拔节前出现在0~20cm土层,拔节期两个土层中均出现,而灌浆中后期则只出现在20~40cm土层。从根系结构来看,高产高效模式下,小麦根系可以间接限制营养生长,且在灌浆中后期可以利用深层土壤的营养物质,是具有潜力的栽培模式。