播种密度对旱地不同类型冬小麦产量和水分利用效率的影响

在旱地条件下,选择3个不同类型冬小麦品种进行播种密度研究,结果表明,单位面积小麦产量随密度变化的关系可用二次抛物线回归方程来表达,品种对获得最佳经济产量的播种密度要求不同,每hm2多穗型315万、中间型369万、大穗型433万;播种密度对穗数与穗粒数的变化影响较大,对千粒重影响相对较小;品种与种植密度的不同,对整个小麦生育期田间耗水量无明显影响,水分利用效率与产量的变化趋势基本一致。     

拔节后补灌对不同穗型冬小麦耗水和籽粒产量的影响

为探究拔节期和开花期不同补灌方案对不同穗型冬小麦耗水特性、籽粒产量和水分利用效率的影响,于2017-2019年在山东省泰安市以大穗型品种山农23和中多穗型品种山农29为试验材料,以拔节后无灌水(T1)为对照,设置拔节期补灌目标为0~20 cm土层相对含水率达100%田间持水率(T2)、拔节期和开花期补灌目标为0~20 cm土层相对含水率达100%田间持水率(T3)和拔节期补灌目标为0~40 cm土层相对含水率达100%田间持水率(T4) 3种补灌方案。结果表明,拔节后不同补灌方案对大穗型和多穗型小麦品种影响基本一致。与T1处理相比,T4处理显著提高了0~100 cm土层土壤相对含水率,使60~100 cm土层土壤相对含水率在开花期仍保持较高水平;T3处理显著提高了拔节期0～60 cm和开花期0~40 cm土层土壤相对含水率。与T3处理相比,T4处理的拔节至开花阶段耗水量增加了28.9%,其中对上层土壤总供水的表观消耗量增加了66.4%;T4处理在开花至成熟阶段对深层土壤总供水的表观消耗量增加了68.0%,对上层土壤总供水的表观消耗量降低了37.4%。在开花至成熟期降水较多(121.2 mm)的年份,T4处理的开花至成熟阶段耗水量、开花后旗叶净光合速率和籽粒产量相对于T3处理均无显著变化,但总耗水量较高,水分利用效率显著降低;在开花至成熟期降水较少(45.2 mm)的年份,T4处理的开花至成熟期的阶段耗水量、开花后旗叶净光合速率、籽粒产量和水分利用效率较T3处理均显著降低。因此,在小麦全生育期降水量为111.6~220.2 mm、开花后降水量为45.2~121.2 mm的条件下,大穗型和中多穗型小麦品种均以在拔节期和开花期将0~20 cm土层补灌至100%田间持水率的补灌方案最优,可同时实现高产和高水分利用效率。     

不同种植模式对冬小麦产量及水分利用特性的影响

为探讨适宜河北山前平原高产限水区冬小麦节水稳产的种植模式,于2014-2015年研究了不同种植模式对最大叶面积指数、群体变化、表层土壤水分含量、耗水特性、产量及水分利用效率的影响。试验设秸秆覆盖(微喷灌)、全膜覆土穴播(不灌水)、垄上覆膜(膜侧条播,淋灌)、免耕沟播(每沟淋灌)、免耕沟播(隔沟淋灌)、微喷灌对照、畦灌对照共7个处理,畦灌对照灌水量为150mm(越冬水和拔节水各75mm),各微灌处理灌水量均为30mm(拔节水)。结果表明,秸秆覆盖处理较微喷灌对照增产2.1%,差异不显著,水分利用效率二者相同;秸秆覆盖处理冬前、返青期、拔节期表层土壤水分含量均高于微喷灌对照。秸秆覆盖处理、微喷灌对照较畦灌对照分别减产0.6%和2.6%,差异不显著,而水分利用效率同为31.7kg·hm-2·mm-1,较畦灌对照增加32.1%,差异极显著。秸秆覆盖处理成穗率显著高于微喷灌对照,微喷灌对照成穗率显著高于畦灌对照;秸秆覆盖处理冬前0~20cm土层含水量较微喷灌对照、畦灌对照分别增加6.36%和5.92%,差异均显著。秸秆覆盖处理下冬小麦生育期土壤水消耗量略低于膜侧条播处理,而高于其他微灌处理,说明秸秆覆盖模式在降水量偏少的年份有利于冬小麦利用0~2m土壤贮水。     

不同灌水模式对冬小麦产量及水分利用的调控效应

为明确不同灌水次数和灌水时期对小麦产量和水分利用效率的影响,在池栽条件下,以小麦品种矮抗58为材料,设置全生育期不灌水(W0)、灌拔节水(W1)、灌拔节水+孕穗水(2水,W2)和灌拔节水+孕穗水+灌浆水(3水,W3)4个处理,通过定位试验探讨不同灌水方式对小麦产量及水分利用效率(WUE)的调控效应。结果显示,与W0处理相比,3个生长季W1、W2和W3处理的平均产量分别提高37.2%、52.9%和52.7%,而平均耗水量分别增加27.1、70.4和94.9mm;灌水的增产效果在不同年份间存在差异,干旱年份的增产幅度显著大于正常年份。小麦总耗水量和WUE、产量均呈二次曲线关系,其中WUE以W1为最大,而产量以W2最大。综合考虑小麦产量和水分利用效率,正常降水年份在拔节期灌1次水、干旱年份灌拔节水+孕穗水(2水)为小麦节水高产灌溉模式。     

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。     

播期对秸秆带状覆盖下冬小麦干物质积累、产量及水分利用效率的影响

为明确半干旱雨养区玉米秸秆带状覆盖条件下播种时间对小麦产量和水分利用效率可能带来的影响,在甘肃省通渭县常河镇甘肃农业大学旱作小麦试验基地设7个播期处理,分别为9月14日(T1)、9月19日(T2)、9月24日(T3)、9月29日(T4)、10月4日(T5)、10月9日(T6),以9月24日露地种植为对照(CK),研究了播期对冬小麦生育期、干物质积累及产量等性状的影响。结果表明,T2处理的产量和WUE最高,穗粒数和千粒重也显著高于其他处理。推迟播期缩短了冬小麦全生育其天数,各生育阶段天数抽穗前大于抽穗后;播期对植株干物质积累的影响表现为营养生长期大于生殖生长期,花前干物质向籽粒的转运量及其对籽粒的贡献率随播期推迟呈增加的趋势。综合来看,在半干旱雨养区玉米秸秆带状覆盖条件下9月19日是冬小麦最佳播期。     

越冬期测墒补灌对冬小麦光合特性和水分利用效率的影响

为了解越冬期测墒补灌对冬小麦光合特性和水分利用效率的影响,于2013-2014年小麦生长季,选用高产冬小麦品种济麦22为材料,在大田条件下,依据0~40 cm土层进行测墒补灌。设置5个试验处理,即全生育期不灌水（W0）、越冬期不灌水（W1）、越冬期补灌至土壤相对含水量70%（W2）,越冬期补灌至土壤相对含水量75%（W3）及越冬期+拔节期+开花期各灌溉60 mm（W4）,其中W1、W2和W3处理在越冬期补灌基础上于拔节期和开花期分别补灌至土壤相对含水量的65%和70%,对不同水分条件下冬小麦叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、干物质积累、籽粒产量和水分利用效率进行了分析。结果表明,小麦各生育期总灌水量为W4＞W3＞W2＞W1＞W0。在灌浆中期,小麦旗叶净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均表现为W4＞W2、W3＞W1＞W0,拔节期、开花期和成熟期干物质积累量表现为W4＞W2＞W3＞W1＞W0;W2处理开花后干物质积累量和对籽粒的贡献率与W4处理无显著差异,均显著高于W0、W1和W3处理;各处理籽粒产量表现为W4＞W2、W3＞W1＞W0;水分利用效率表现为W2＞W1、W3＞W4＞W0。依据0~40 cm土层进行测墒补灌,小麦越冬期土壤目标相对含水量达70%的W2处理的补灌水量低于W3和W4处理,籽粒产量和水分利用效率较优,分别为8 864. 46 kg·hm^-2和22.14 kg·hm^-2·mm^-1,是高产节水的最佳灌溉处理。     

施氮对黄土高原半湿润区冬小麦产量和水分利用效率的影响

为探讨施氮对黄土高原半湿润地区冬小麦产量和水分利用的影响,通过田间长期定位试验,设置0 kg·hm~(-2)(N0)、100 kg·hm~(-2)(N100)、200 kg·hm~(-2)(N200)、300 kg·hm~(-2)(N300)和400 kg·hm~(-2)(N400)5个施氮水平,比较分析了不同处理间冬小麦不同生育时期0～200 cm土层土壤剖面水分动态变化及产量和水分利用效率的差异。结果表明,与未施氮(N0)处理相比较,施氮处理的冬小麦籽粒产量、籽粒产量水分利用效率、干物质量和干物质量水分利用效率均显著增加,而各生育时期土壤水分含量降低。两年的冬小麦耗水量和籽粒产量均表现为N100、N200N0N300、N400;籽粒产量水分利用效率和干物质量水分利用效率均呈增加趋势,但N200与N300及N300与N400处理间差异不显著。综合来看,在本试验条件下,施氮200 kg·hm~(-2)时冬小麦既能高产,也可高效利用土壤水分。     

测墒补灌条件下深松和耙压对冬小麦耗水特性和产量的影响

为探索适于冬小麦高产节水的耕作模式,通过裂区试验,在小麦全生育期不灌溉、拔节期和开花期测墒补灌两种水分管理方式下,设置旋耕、深松+旋耕、深松+旋耕+耙压2遍共3种耕作方式,研究了测墒补灌条件下深松和耙压对冬小麦耗水特性和籽粒产量的影响。结果表明,深松能明显促进小麦拔节后对0~200cm土层土壤贮水的吸收,显著提高产量和水分利用效率。与深松+旋耕处理相比,深松+旋耕+耙压2遍处理显著减少小麦播种至越冬前对土壤水分的消耗,在全生育期无灌水的条件下总耗水量减少,籽粒产量和水分利用效率明显提高;在小麦拔节期和开花期测墒补灌条件下,深松+旋耕+耙压2遍处理小麦在拔节至开花期和开花至成熟期的阶段耗水量和日耗水量明显提高,籽粒产量显著增加,水分利用效率无显著变化。     

全生育期增温对冬小麦物侯期、产量和水分利用效率的影响

为明确太行山山前平原地区冬小麦生长发育、产量形成及水分利用对气候变暖的响应,以冬小麦品种藁优5218为材料,于2017-2018和2018-2019连续两个冬小麦生长季在旱棚内采用开放式增温系统(free air temperature increase,FATI)模拟气候变暖趋势,分析了FATI的增温效果及全生育期增温对冬小麦物候期、茎秆发育、产量及水分利用效率的影响。结果表明,与自然条件(CK)相比,增温后冬小麦穗分化进程加快,整个生育期缩短4~6 d,主要表现为越冬—拔节期的生育进程缩短,而灌浆期的持续时间延长;增温导致冬小麦茎秆基部变细薄,降低节间横截面维管束数目及木质化程度,增加倒伏风险;增温降低了冬小麦产量和水分利用效率(WUE),两个生长季分别减产10.4%和5.3%,WUE分别下降16.1%和12.7%。因此,气候变暖不利于该区域小麦产量和WUE的提高,可通过栽培管理措施或品种改良来使冬小麦生产系统适应增温趋势,实现稳产提效。     

微喷带灌溉下带长对小麦耗水特性和籽粒产量的影响

为探讨测墒补灌下微喷带灌溉在小麦节水灌溉中的应用,在带宽80 mm下设置60 m(T1) 、80 m(T2) 和100 m(T3)3个带长处理,研究了微喷带灌溉下带长对小麦耗水特性和籽粒产量的影响。其中,T1处理沿畦长方向设置0~6 m(A)、14~20 m(B)、34~40 m(C)、54~60 m(D)4个取样区段,T2处理在T1处理的基础上增设74~80 m(E)取样区段,T3处理在T2处理的基础上增设94~100 m(F)取样区段。结果表明, T1处理拔节期和开花期灌水后不同取样区段0~60 cm土层土壤质量含水量均无显著差异;T2处理拔节期灌水后表现为A、B、C、D>E,开花期灌水后表现为A、B、C>D>E;T3处理拔节期和开花期灌水后均表现为A、B、C>D>E>F。小麦拔节至开花期耗水量、耗水强度和耗水模系数均表现为T3>T2>T1,开花至成熟期耗水量、耗水强度和耗水模系数均表现为T1、T2>T3。小麦籽粒产量和水分利用效率均表现为T1、T2>T3,灌溉水利用效率表现为T1>T2>T3。综上来看,在带宽80 mm条件下微喷带灌溉的带长为60 m时小麦产量和水分利用效率最高,而且水分分布均匀,应用效果最优,带长80 m的效果也较好。     

微喷带补灌对冬小麦耗水特性和产量的影响

为给适于麦田精量灌溉的新型灌溉设施和方法的研发提供理论依据,于2011-2013年冬小麦生长季,选用高产冬小麦品种济麦22为材料,以全生育期不灌水处理和传统畦灌处理为对照,设置6个不同带宽(60、80、100mm)和孔径(1.0和0.8mm)配置的微喷带补灌处理,研究了微喷补灌对冬小麦耗水特性和产量的影响。结果表明,在60~100mm带宽范围内适当增大微喷带带宽,或在80mm带宽下增加内喷孔孔径均可显著提高灌溉水分布均匀系数。带宽80mm、内喷孔孔径1.0mm配置的微喷带灌溉处理(T80/1.0)下小麦拔节期至开花期对80~200cm土层贮水的消耗量低于其他处理,对0~40cm土层贮水的消耗量亦较低,其开花期补灌水量、全生育期总灌水量和总耗水量均低于其他微喷带灌溉处理。T80/1.0处理籽粒产量、水分利用效率及灌溉效益均显著高于带宽为60mm的处理及内喷孔孔径为0.8mm、带宽为80mm和100mm的处理;T80/1.0处理与传统畦灌处理相比,灌水均匀度和籽粒产量均无显著差异,但全生育期总灌水量减少33.2~70.8mm,总耗水量减少47.6~52.2mm,水分利用效率提高2.1~2.9kg·hm-2·mm-1。说明小麦生育中后期采用带宽80mm、内喷孔孔径1.0mm配置的微喷带进行按需补灌,有明显的节水高产效果。     

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。     

限水灌溉对极端晚播密植小麦籽粒产量、蛋白质含量和水氮利用效率的影响

为了解极端晚播密植小麦的限水灌溉效果,2012年11月至2014年6月以弱春性小麦偃展4110和半冬性小麦矮抗58为材料,在华北地区典型水浇地进行晚播(11月中旬)密植(600万株·hm-2)试验,比较了常规灌溉(拔节期和开花期各灌水60mm)和限水灌溉(拔节期灌水60mm)的小麦开花后氮素吸收转运分配、籽粒产量和蛋白质含量以及水氮利用效率。与常规灌溉相比,限水灌溉可促进极端晚播密植小麦开花前氮素在开花后向籽粒的转运量、转运效率及其对籽粒氮素的贡献率,显著提高氮素收获指数和籽粒蛋白质含量,但对开花后氮素积累量以及小麦氮素吸收效率、籽粒产量和水分利用效率的影响因生长季而异。与常规灌溉相比,限水灌溉下偏旱的2012-2013生长季开花后氮素积累量和氮素吸收效率降低,籽粒产量和水分利用效率无显著变化;偏湿润的2013-2014生长季开花后氮素积累量和氮素吸收效率维持稳定,籽粒产量和水分利用效率分别提高4.3%~5.3%和10.4%~13.3%。极端晚播密植栽培模式下,限水灌溉不仅可促进小麦营养器官氮素向籽粒的转运,提高小麦氮收获指数和籽粒蛋白质含量,还能在偏湿润的年份提高籽粒产量和水分利用效率。     

测墒补灌深度对小麦旗叶光合作用和产量的影响

为筛选适宜于黄淮冬麦区小麦节水高产栽培的测墒补灌深度,在大田条件下设置0~20cm(D1)、0~40cm(D2)、0~60cm(D3)和0~140cm(D4)4个测墒补灌土层深度,越冬期各土层土壤相对含水量补灌至75%,拔节期补灌至70%,开花期补灌至75%,研究了测墒补灌深度对小麦旗叶光合作用和产量的影响。结果表明,D2处理越冬期、拔节期、开花期灌水量和总灌水量显著高于D1和D4处理,拔节期灌水量和总灌水量显著低于D3处理,土壤水消耗量与D1和D3处理无显著差异,但低于D4处理。D2和D3处理旗叶光合速率高于D4处理,旗叶磷酸蔗糖合成酶活性和蔗糖含量、籽粒支链淀粉和总淀粉含量高于D1和D4处理。D2和D3处理间千粒重和籽粒产量均无显著差异,但显著高于D1和D4处理;D2和D3处理的水分利用效率高于D4处理。0~40cm是本试验条件下小麦节水高产的适宜补灌深度。