施肥深度对不同水分条件下冬小麦根系特征及提水作用的影响

【目的】研究施肥深度对不同水分条件下2个不同品种冬小麦根系提水作用的影响,为制定旱地作物水分管理策略提供科学依据。【方法】以抗旱型长武134（CW134,R）和水分敏感型西农979（XN979,S）冬小麦为试验材料,采用自行设计的上下分层隔离式土培箱装置（分为上室（0~20 cm）和下室（20~60 cm））,设2个水分处理,分别为上层中度水分胁迫（M,上室土壤水分含量为田间持水量的55%~60%,下室为70%~75%）和上层重度水分胁迫（D,上室为田间持水量的35%~40%,下室为70%~75%）;对CW134设不施肥（N）、上层施肥（U）、下层施肥（L）3个施肥处理,对XN979仅设上层施肥（U）1个施肥处理,通过时域反射计（TDR）对不同处理的土壤含水量进行控制和观测。研究不同水分条件下,施肥深度对不同品种冬小麦根系提水作用、土壤体积含水量、耗水量、籽粒产量、水分利用效率的影响。【结果】品种和施肥深度显著影响不同水分条件下冬小麦根系长度（RL）、根系表面积（RSA）和根系体积（RV）（Plt;0.05）。M和D条件下,上层施肥处理冬小麦CW134的RL、RSA和RV分别较XN979显著增加。2个冬小麦整个生育期提水量变化均呈单峰状,除不施肥处理根系提水量在灌浆期达到最大外,其余施肥处理提水量均在扬花期达到最大。M条件下上层处理冬小麦CW134的土壤体积含水量在23:00左右开始上升,至第2天凌晨01:00-05:00均保持高水平,随后又开始迅速下降;而XN979土壤体积含水量只在01：00-03：00出现峰值,随后也迅速下降。D条件下上层施肥处理CW134和XN979土壤体积含水量变化与M条件下类似,只是CW134的土壤体积含水量在03:00-05:00出现峰值。冬小麦全生育期根系提水总量及作物水分利用效率受作物品种、水分处理和施肥深度共同影响,表现出一定的显著性差异。与M相比,D条件下CW134和XN979的全生育期提水总量均降低,但相同水肥条件下CW134生育期根系提水总量、水分利用效率高于XN979。【结论】在旱作农业中可利用抗旱型冬小麦品种较发达的根系和较高的生育期提水作用来充分发掘深层土壤水分;施肥深度也可以调节作物根系分布特征及提水作用,能进一步促进作物对有限水分的高效利用。     

施肥对水分胁迫下冬小麦光合和水分利用的影响

水分和营养均限制旱地作物生产力的发挥。施肥可提高作物产量,增加对土壤水分利用,改善作物水分利用效率(WUE)。本试验用盆栽模拟干旱条件,研究施肥对水分胁迫下冬小麦植株水分状况和蒸腾作用等的影响,对土壤-植物-大气连续体系中水分运转及利用作一初探。     

植物根系的提水作用

在查阅国外大量研究资料的基础上，结合作者几年来的研究结果，对根系提水作用的概念、鉴定、发生数量、研究方法和测定方法以及影响因素进行了论述。并结合中国西北地区干旱半干旱特点和土壤养分与水分分布的空间变异性，探讨了根系提水作用的农学意义，提出了今后开展根系提水作用研究的方向。     

不同水分梯度下玉米水分利用效率研究

对4种不同水分梯度下18个不同基因型玉米品种水分利用效率进行了二因素裂区设计试验研究,结果表明:在雨养条件下,农大108、丹玉86、中玉9号、东单60号、沈玉18号5个基因型品种抗旱性强、水分利用效率(WUE)高,经济系数亦高;在补灌60,100,160 mm条件下,先玉335号和郑单958两个基因型品种在各种补灌条件下均表现高产,而且WUE和经济系数均高;从补灌水增产值的WUE角度看,随补灌水量的增加,增产值的WUE在下降,说明实行节水灌溉(非充分灌溉)有利于提高水分利用效率;补灌水对产量构成因素影响最大的是每穗结实粒数。     

半湿润偏旱区施肥对冬小麦水分利用效率和产量的影响

1992～1995年,在半湿润偏旱区进行了施肥对冬小麦水分利用效率和产量影响试验,获得耗水量与产量关系的数学模型.研究结果表明,在一定施肥范围内,冬小麦的水分利用效率和产量随着施肥量的增加而提高.     

不同水分条件下桃树根系的分形特征

根系结构是影响植物生长的重要因素,利用分形维数可以对根系的形态结构进行定量化的描述。通过对不同水分条件下盆栽桃树根系的分形维数(FD)值进行研究发现,水涝处理根系的分形维数值最小,干旱胁迫也使维数变小,先干旱后复水促使维数值变大。     

滴灌施肥对免耕冬小麦水分利用及产量的影响

【目的】为解决黄淮海平原麦区冬小麦滴灌用水量和合理的水肥配合等问题,以山东省桓台县免耕农田为试验点,系统研究了滴灌施肥对土壤水分垂直运移、冬小麦产量及其构成因素、水分利用效率等的影响。【方法】采用测墒补灌和生育期滴灌施肥相结合的方法,以常规漫灌施肥处理为对照。设置65 mm（W1）、98 mm（W2）、130 mm（W3）、195 mm（W4）和260 mm（W5）5个滴灌梯度水平处理。在130 mm滴灌水平下,分别于冬小麦的分蘖期、拔节期、孕穗期、扬花期和灌浆期5个生育时期设置相应的氮磷钾肥料配比,采用氮磷钾3个因素,每个因素4个水平的二次饱和D-最优设计方法进行田间试验。氮、磷、钾4个水平分别为：0水平（0、0、0）,1水平（94.5、42.4、59.2 kg•hm-2）,2水平（189、84.7、118.3 kg•hm-2）和3水平（270、121、169 kg•hm-2）。【结果】测墒补灌试验结果表明,W1、W3和W5处理滴灌后土壤水分主要向下运移至60、80和100 cm以下土层。滴灌量越大,土壤水分垂直运移深度越大。滴灌量260 mm时存在灌溉水深层渗漏的风险;W1处理在整个生育期土壤含水量明显低于其他滴灌处理,滴灌量130 mm以上的处理,整个生育期0-80 cm土层的含水量为田间持水量的75%-80%;滴灌施肥处理与常规漫灌施肥处理相比显著增加了冬小麦的有效穗数,不同滴灌处理中灌溉量与穗粒数呈正相关关系,与千粒重呈负相关关系;滴灌量130 mm时,小麦籽粒产量最高;滴灌显著提高了冬小麦的水分利用效率,并以W3处理最高,达2.28 kg•m-3;对滴灌施肥试验的拟合结果表明,试验区冬小麦最佳N、P2O5和K2O施用量分别为206.63、86.72和88.07 kg•hm-2。【结论】在黄淮海平原地区免耕冬小麦采用测墒补灌和滴灌施肥相结合的方法可以显著提高水分利用效率和小麦籽粒产量,较常规对照分别提高了57.46%和21.13%。主要原因是滴灌后水分向下运移至作物根区内,减少了灌溉水深层渗漏的风险,促进了作物对随水施入肥料的吸收。合理的滴灌施肥配比下总体可节水51.85%,节约氮肥23.47%、磷肥28.33%和钾肥47.89%。     

水肥一体化下不同施肥和灌水量对玉米根系发育及水分生产率的影响

玉米根系的发育状况直接关系着玉米的抗倒伏能力、对养分和水分的吸收利用能力。在宁夏盐池县栽培粮饲兼用玉米正大12,研究水肥一体化下不同施肥处理,不同灌水处理与玉米根系各项生长指标的关系,生育期根系发育动态变化,根系发育和水分生产率的关系。试验表明:(1)在水肥未饱和状态下,根系发育状况是影响水分生产率的直接因素,水肥对水分生产率的影响是通过对根系发育的影响而间接完成的。(2)施肥低于一定范围,笔者研究区为45 kg·667 m~(-2),肥料主要用于地上部分生长,对根系发育不起太大作用,施肥高于一定范围,随着施肥量的增加,根系发育才呈递增趋势。随着灌水量的增加,根系生长呈一个先上升,后下降,然后上升的趋势,说明了适度干旱反而有利于根系的生长,较充足的水分也有利于根系发育。根系对P素的需求最多,对K素的需求略小于P素。     

长期施肥对冬小麦产量和水分利用效率的影响

对长期定位施肥试验第32年度的测定数据进行分析,探讨长期施肥对黄绵土区冬小麦产量和土壤水分的变化及其利用效率的影响。结果表明,施肥提高了冬小麦籽粒产量.有机肥与化肥配施的增产效果更显著。肥料单施增产率在60%以上,肥料配施增产率在120%以上。冬小麦产量以有机肥配施氮磷钾处理最高(4 932.00 kg/hm~2),较对照(不施肥料)提高189.16%.水分利用效率也最高[9.65kg/(hm~2·mm)],较对照提高174.15%。不同施肥处理0~20 cm土层土壤含水量较播前下降缓慢,20~80 cm土层土壤含水量则均迅速下降。冬小麦收获后0~100cm土壤有效储水量较播前下降,下降最大的是有机肥配施氮磷钾处理,为56.6 mm,土壤耗水量最大,为511.00 mm。可见,肥料配施提高作物产量,但也增加了土壤耗水量,土壤干燥化程度也将加剧。     

苜蓿、玉米根系提水作用测定的影响因素——植物根系提水作用机理研究Ⅰ

通过一种上干下湿的分根装置,应用中子水分仪在大田条件下研究了苜蓿和玉米根系提水作用测定中几种相关因素的作用和影响,提出了总提水作用的概念和测算模式.结果显示,夜间9 h（20∶00-5∶00）的表观根系提水量（Qm）,一龄苜蓿为8.02 g,开花期的中单2号和豫玉22玉米分别为7.52 g和4.76 g.但其蒸腾失水量（Qt）平均分别为90.26 g4、6.94 g和48.07 g,供试土壤表面的自然蒸发量和上下土层之间隔水层的毛管升水量,苜蓿处理为6.60 g和6,58 g,玉米处理为5.20 g和6.66 g.分别占每株供试苜蓿表观根系提水量（Qm）的11.25倍、82.3%和82.1%,中单2号玉米的6.24倍、69.1%和88.6%,豫玉22玉米的10.1倍、109.2%和139.9%.表明被测植株的蒸腾速率、供试土壤表面水分的自然蒸发和隔水层的毛管作用对植物根系提水作用测定有着及其显著的影响.因此,植物总根系提水量QT应由实际提水量Qp与植株的蒸腾量Qt两部分构成,其中Qp为表观提水量Qm与上层土壤的蒸发量Qe之和再减去隔水层的毛管升水量Qc,即：QT=Qp＋Qt=（Qm＋Qe-Qc）＋Qt.     

Canopy morphological changes and water use efficiency in winter wheat under different irrigation treatments

Water is a key limiting factor in agriculture. Water resource shortages have become a serious threat to global food security. The development of water-saving irrigation techniques based on crop requirements is an important strategy to resolve water scarcity in arid and semi-arid regions. In this study, field experiments with winter wheat were performed at Wuqiao Experiment Station, China Agricultural University in two growing seasons in 2013–2015 to help develop such techniques. Three irrigation treatments were tested: no-irrigation(i.e., no water applied after sowing), limited-irrigation(i.e., 60 mm of water applied at jointing), and sufficient-irrigation(i.e., a total of 180 mm of water applied with 60 mm at turning green, jointing and anthesis stages, respectively). Leaf area index(LAI), light transmittance(LT), leaf angle(LA), transpiration rate(Tr), specific leaf weight, water use efficiency(WUE), and grain yield of winter wheat were measured. The highest WUE of wheat in the irrigated treatments was found under limited-irrigation and grain yield was only reduced by a small amount in this treatment compared to the sufficient irrigation treatment. The LAI and LA of wheat plants was lower under limited irrigation than sufficient irrigation, but canopy LT was greater. Moreover, the specific leaf weight of winter wheat was significantly lower under sufficient than limited irrigation conditions, while the leaf Tr was significantly higher. Correlation analysis showed that the increased LAI was associated with an increase in the leaf Tr, but the specific leaf weight had the opposite relationship with transpiration. Optimum WUE occurred over a reasonable range in leaf Tr. In conclusion, reduced irrigation can optimize wheat canopies and regulate water consumption, with only small reductions in final yield, ultimately leading to higher wheat WUE and water saving in arid and semi-arid regions.     

贮墒旱作冬小麦耗水特征与水分利用效率

为探究华北地下水超采区冬小麦进一步减灌节水的有效栽培措施,2013—2016年,以石麦15为试材,进行只灌底墒水、生育期不灌溉的贮墒旱作模式(W0)与现行春季灌2水的节水灌溉模式(W2)比较试验,研究2种栽培模式对冬小麦耗水特征和水分利用效率的影响。结果表明:1)W0与W2相比,3年平均产量降低16.6%,主要是因为穗数和穗粒数减少,库容降低,但千粒重明显增加;2)W0全生育期耗水强度较低,主要是拔节后耗水强度逐渐降低,其总耗水量比W2减少52mm;3)与W2相比,W0提高了土壤水分利用率,开花前较多地利用0~100cm土层的土壤贮水,成熟时耗水深度达到200cm,增加了对土壤深层贮水利用,麦收后多腾出土壤水分库容99mm,有利于接纳夏季降雨,减少汛期雨水损失;4)W0在减少灌溉用水150mm的条件下,获得6 600kg/hm~2以上产量,其水分利用效率与W2无显著差异,达到1.8kg/m~3以上。研究认为,在华北地下水超采区推广贮墒旱作模式,并与节水灌溉模式合理轮作,能大幅度减少灌溉用水并实现适度丰产和水分高效的结合。     

水分胁迫下磷营养对玉米苗期根系导水率的影响

采用室内水培试验法 ,选择高水肥型玉米品种 ,以 PEG6 0 0 0模拟干旱胁迫 ,Hoagland全营养液和无磷营养液控制磷素水平 ,用压力室法测定了三叶期的玉米根系导水率 (L pr)的变化规律。结果表明 :缺磷植株根系的导水率显著降低 ,但在复磷后 4～ 2 4 h内导水率能恢复到与供磷对照植株接近的数值 ;干旱胁迫可导致玉米根系导水率急剧降低 ,但供磷处理的导水率仍然大于无磷处理 ;复水后 ,供磷植株 Lpr 恢复能力较无磷植株强 ,表明磷处理植株对干旱有较强的忍受能力和恢复能力。 Hg Cl2 处理表明磷营养可通过影响水通道蛋白的活性或表达量来调节根系导水率。     

不同畦灌方式对冬小麦土壤水分和水分利用效率的影响

通过田间畦灌试验,研究了冬小麦主要生育阶段的需水规律,分析了不同畦灌方式对冬小麦土壤水分及水分利用效率的影响,评价不同畦灌处理下的灌水质量及节水效益。结果表明,冬小麦灌浆期对水分需求量最大;与漫灌(CK）处理相比,冬小麦畦灌小区30 m×3 m的灌水均匀度与灌溉效率最高,达到93.33%和84.46%,耗水量减少了5.96%,产量增加了25.30%,水分利用效率提高了33.24%,增收1561.61元·hm^-2。结合当地实际生产情况,推 广适宜的畦灌模式是入畦单宽流量5 L·m^-1·s^-1,畦宽3 m左右,畦长30 m左右为宜。     

水氮磷耦合对拔节期冬小麦根系水分调节特性的影响

【目的】研究不同水氮磷耦合条件下,冬小麦根系形态、生理和细胞结构变化与功能的关系。【方法】采用盆栽调亏灌溉的方法,以“小偃22”为试材,采用拌肥方式于播种时设低肥N₁P₁(纯氮 0.1 g/kg、P₂O₅ 0.05 g/kg)和高肥N₂P₂(纯氮0.3 g/kg、P₂O₅ 0.15 g/kg)2个氮磷肥处理;在拔节期设土壤含水量分别为田间持水量的70%～85%（正常供水,CK）、55%～70%（轻度亏缺,LS）和40%～55%（重度亏缺,SS）3个水分处理。于水分亏缺处理20 d后取样,从形态学、生理代谢和解剖学层面研究拔节期不同水氮磷耦合对冬小麦根系水分调节特性的影响。【结果】在相同营养条件下,拔节期水分亏缺会导致冬小麦地下部干物质量、地上部干物质量和总生物量减小;但根冠比增加,与CK相比,LS、SS在N₁P₁和N₂P₂ 2种氮磷肥处理条件下,根冠比分别升高了32.3%,14.3%和11.5%,4.7%;根毛密度也明显增加。水分亏缺造成冬小麦根系皮层薄壁细胞体积变大,皮层占根系直径的比例增加;木质部导管横截面积显著减小,低肥条件下LS、SS分别较CK减小17.11%,43.32%,高肥条件下分别较CK减小11.10%,46.70%,并伴随有导管变形。同时,水分亏缺可以使冬小麦根系活力提高,游离脯氨酸、可溶性糖的合成和积累增加,从而提高其水分调节特性。同一水分状况下,与低肥条件相比,高肥条件能明显提高拔节期冬小麦的抗旱性。【结论】拔节期冬小麦在高肥轻度水分亏缺条件下,能够从代谢和结构2个层面作出更为合理、协调的综合性响应来维持植物体内的水分平衡,提高其水分利用效率和抵抗干旱的能力。     

施肥对不同时期遮阴小麦光合、产量和品质的影响

为探究通过施肥能否减缓太阳辐射减弱对小麦生长发育及产量形成的不利影响,通过田间模拟试验,研究了不同生育期遮阴下施肥对冬小麦植株光合生理、产量和品质的影响。采用3因素3水平正交试验设计,遮阴设3水平,即不遮阴(S0,遮阴率0)、开花-成熟期遮阴(S1,平均遮阴率68%)、分蘖-成熟期遮阴(S2,平均遮阴率68%);复合肥(N-P₂O₅-K₂O)施用量设3水平,即100 kg·hm^-2(F1)、200 kg·hm^-2(F2)和300 kg·hm^-2(F3);硅肥施用量(以SiO₂计)设3水平,即0(R0)、200 kg·hm^-2(R1)和400 kg·hm^-2(R2)。结果表明：S1提高冬小麦开花-灌浆期旗叶净光合速率(Pn),S1和S2降低开花-灌浆期气孔导度(Gs)和灌浆期蒸腾速率(Tr),提高胞间CO₂浓度(Ci);S1和S2降低千粒质量、结实率、产量,减少籽粒直链淀...     

不同肥力下生育后期干旱对冬小麦产量及水分利用效率的影响

采用防雨棚下池栽试验,研究了不同肥力下冬小麦生育后期水分亏缺对冬小麦产量及水分利用效率的影响.结果表明,冬小麦干物质积累量、千粒重、穗数、穗粒数、产量均随土壤肥力和含水量的提高而呈增加的趋势,且与全生育期充分灌溉相比,各干旱胁迫处理的干物质积累量、千粒重、穗数、穗粒数、产量的降幅均随土壤肥力的提高而减小,其中土壤水分含...     

干旱胁迫下不同抗旱性小麦品种产量形成与水分利用特征

在移动防雨棚条件下,以晋麦47(抗旱性强)、偃展4110(抗旱性弱)和矮抗58(抗旱性中等)为材料,在足墒播种、安全越冬基础上,设置拔节~成熟期持续干旱(W1)、开花~成熟期干旱(W2)、拔节~成熟期供水适宜(W3)3种水分处理,研究了干旱胁迫对不同抗旱性冬小麦品种产量形成和水分利用的影响。结果表明:供水适宜时3个品种的产量和水分利用效率皆无显著差异,干旱胁迫显著降低了各品种产量,降幅表现为晋麦47矮抗58偃展4110。与偃展4110相比,晋麦47干旱时生育前期耗水较多,物质积累量较大,单位面积总粒数较高;而在产量形成期(开花~成熟)叶片蒸腾速率较低,耗水量较小,水分生产效率较高,贮藏物质转运对籽粒的贡献率较高,最终获得较高的产量和水分利用效率。矮抗58在花后干旱条件下具有较高的物质生产能力和花前贮藏物质贡献率,相对产量也较高。综合研究认为,干旱环境下早期的吸水能力和生长能力强、群体库容量大、花前贮藏物质贡献率和花后水分生产效率高是抗旱高产品种的重要特征。     

不同生育期水分亏缺和施氮对冬小麦产量及水分利用效率的影响

【目的】研究不同生育期土壤水分亏缺和施氮对冬小麦产量及水分利用效率的影响,探讨小麦生长的水分亏缺敏感期和合理施氮量。【方法】以冬小麦小偃22为试验材料,设置4个氮肥水平和11个水分亏缺处理,采用盆栽试验,研究不同生育期水分亏缺和施氮水平对冬小麦水分利用效率、产量及其构成要素的影响。【结果】不同生育期土壤水分亏缺和施氮水平对冬小麦产量和水分利用效率有一定影响。与全生育期不亏水处理相比,返青期水分亏缺处理冬小麦干物质显著降低了7.70%,产量、水分利用效率显著增加了4.95%和7.56%;拔节期、抽穗期水分亏缺处理冬小麦干物质显著降低了13.69%,15.88%,产量显著降低了5.69%,8.06%,且对有效穗数、穗粒数也有显著降低作用;灌浆期水分亏缺对冬小麦产量影响不显著,但耗水量显著减少了5.44%,水分利用效率显著增加了8.02%。与全生育期不亏水处理相比,返青期+拔节期、返青期+抽穗期、返青期+灌浆期、拔节期+抽穗期、拔节期+灌浆期、抽穗期+灌浆期水分亏缺处理冬小麦干物质和产量均有显著降低,其中返青期+拔节期、拔节期+抽穗期水分亏缺处理冬小麦干物质显著降低了17.44%,17.57%,产量显著降低了11.60%和14.52%,水分利用效率显著降低了8.02%和7.56%,且对有效穗数、穗粒数也有显著降低作用。施氮对冬小麦产量和水分利用效率有显著促进作用。中氮处理(0.3 g/kg,N2)冬小麦产量最高,耗水量较低,水分利用效率较高。【结论】冬小麦对拔节期、抽穗期、返青期+拔节期、拔节期+抽穗期水分亏缺很敏感,中氮处理具有最高的产量和较高的水分利用效率。