灌溉对渭北塬区冬小麦水分利用效率与增产潜力的影响

１９９３年～１９９５年,在渭北旱缝塬通过对冬小麦进行了不同灌溉量试验,研究在不同灌溉条件下冬小麦的水分利用率（ＷＵＥ）和水分增产潜力,结果表明,在一定的供水范围内,随着供水量的增加,冬小麦ＷＵＥ呈非线性增长,冬小麦产量与耗水量的关系为二次曲线函数关系,在冬小麦生长关键时期灌溉６０ｍｍ,每６６６．７ｍ＾２,可增加产量１００ｋｇ。     

半干旱地区补充灌溉对冬小麦根系及耗水特征的影响

通过田间定位试验分析了不同生育期补充灌溉对冬小麦根系及土壤水分耗损特征的影响。试验共设4个处理,分别为雨养不灌溉(W0)、拔节期灌水30 mm(W1)、孕穗期灌水30 mm(W2)及拔节期灌水30 mm+孕穗期灌水30 mm(W3)。试验结果表明:在平水年,拔节期—开花期冬小麦耗水量占整个生育期耗水量的42%,在丰水年下降到29%。而补充灌溉仅在平水年型下提高了拔节—开花期的耗水比例,减弱了分蘖的两极分化,增加了开花期冬小麦群体数量,实现了增产,其中又以W1及W3效果最为显著。综合2 a数据,灌水实现了增产但并未有效提高产量水分利用效率(WUE)。究其原因可能是,在半干旱地区,冬小麦增产增效的关键在于生育后期对深层土壤水分的利用,而补充灌溉并没有增加冬小麦深层根系,反而降低了对土壤深层水分的利用程度,从而导致产量增加但水分利用效率(WUE)并未同步提升。     

限量灌溉对冬小麦水分利用的影响

利用防雨池栽方式研究了不同灌水处理的土壤水分变化规律及其土壤干旱对冬小麦水分利用的影响。实验结果表明,冬小麦对土壤供水具有较高的利用能力。耗水强度最大的时期是拔节至开花期,平均日耗水量达到5.71mm;耗水强度最小的是越冬至返青期,日耗水量不足0.25mm。灌水后使耗水强度加大,总灌水量为420mm的处理(E)的耗水强度是只在播前灌60mm底墒水处理(A)的4.65倍,而前者全生育期耗水量是处理A的1.92倍。生育后期过多灌水或土壤严重缺水均显著影响冬小麦对土壤水分的利用效率。过多灌水显著地降低了灌溉的边际效益,造成了水资源的浪费。     

控制灌溉条件下种植密度对玉米中地77生长和耗水的影响

以玉米中地77为材料,研究了辽西半干旱区控制灌溉条件下种植密度对玉米生长和耗水的影响.结果表明,随着玉米的生长,株高、茎粗、单株叶面积、穗长、轴重、行粒数、穗粒数和穗粒重随种植密度的增加有减小的趋势,穗粗和穗行数受种植密度的影响较小,但叶面积指数、秃尖、日耗水量、阶段耗水量和全生育期耗水量均随着种植密度的增加而增大,全生育期高密度玉米总耗水量高出低密度28.6％;回归分析表明玉米产量和水分利用效率均随种植密度的增加先增大后减小,综合考虑节水和增粮的目的,在辽西半干旱地区控制灌溉条件下,建议玉米中地77种植密度为6 ～ 6.75万株·hm-2.     

覆膜对不同播期冬小麦根系生长和产量的影响

为探究覆膜对冬小麦根系生长和产量的影响,于2017—2018和2018—2019年度在冬小麦生育期设置2种栽培模式（CK: 裸地穴播,PM: 全膜穴播）和3个播种日期（0：传统播期,10：晚播10 d,20：晚播20 d）,分析了覆膜措施对不同播期冬小麦地上部和根系生长、产量及其构成,以及水分利用效率的影响。结果表明,覆膜处理有效增加了不同播期冬小麦返青期后的根长密度（RLD）、根表面积密度（RSD）、根系生物量、地上部生物量;各生育期PM0处理的RLD、RSD、根系生物量、地上部生物量均最大。覆膜对晚播冬小麦根系生长具有一定的加速作用,使得两季冬小麦PM10处理的RLD、RSD和根系生物量在返青期分别比CK0处理高2.90%、13.63%和23.04%。与CK0处理相比,两季冬小麦灌浆期 PM0、PM10、PM20处理的地上部生物量分别显著增加65.63%、75.57%和54.71%（P<0.05）。两季冬小麦覆膜处理的产量和水分利用效率均比同播期裸地处理高,其中,两季冬小麦PM0、PM10处理的产量分别比CK0处理提高28.92%、14.35%,水分利用效率分别比CK0处理提高17.87%、7.90%。此外,研究还发现,冬小麦返青期、开花期、灌浆期总RLD均与有效穗数、产量、水分利用效率呈极显著正相关关系（P<0.01）;冬小麦返青期总RSD、根系生物量均与有效穗数、产量及水分利用效率呈极显著正相关关系（P<0.01）。综上,覆膜措施通过改良土壤的水热环境,加速并促进了冬小麦根系的生长发育,进而改善了冬小麦根系对水分和养分的吸收,增加冬小麦植株的抗逆性。     

不同滴灌量下冬小麦耗水特性及干物质积累分配研究

在2013—2014年、2014—2015年田间试验研究了W1(2 550、2 325 m3·hm~(-2)),W2(3 450、3 000 m3·hm~(-2)),W3(4 350、3 675 m3·hm~(-2)),W4(5 250、4 350 m3·hm~(-2))4种滴水量处理对0~140 cm土层含水量及小麦叶面积指数、光合势、干物质积累分配、水分利用效率及产量等的影响。结果表明,拔节至灌浆期间,在每次滴水225~900 m3·hm~(-2)的范围内,增加滴水量主要直接增加0~60 cm土层含水量,间接减少60~140 cm土层储水消耗量,W4土壤储水消耗较W1减少50%左右;增加拔节至成熟期间冬小麦群体叶面积指数、光合势;增加干物质积累量和花后光合产物对子粒的贡献率,降低花前营养器官贮藏物向子粒的转移量、转移率和其对子粒的贡献率,增加产量、降低灌溉水利用效率。总滴水量大于3 675 m3·hm~(-2)(其中,拔节至灌浆期间的滴水量大于2 700 m3·hm~(-2))增产不显著,并且大幅度降低灌溉水利用效率。降水量对冬小麦产量形成影响很小,灌水量对小麦产量和水分利用效率起决定性作用;北疆冬小麦全生育期适宜总滴水量为3 450~3 675 m3·hm~(-2)(其中,拔节期、孕穗期、开花期、灌浆期各450~675 m3·hm~(-2)),可以获得的产量是6 737.4~8 604.1 kg·hm~(-2)。     

限量灌溉对冬小麦水分利用的影响

利用防雨池栽方式研究了不同灌水处理的土壤水分变化规律及其土壤干旱对冬小麦水分利用的影响。实验结果表明，冬小麦对土壤供水具有较高的利用能力。耗水强度最大的时期是拔节至开花期，平均日耗水量达到5．71mm；耗水强度最小的是越冬至返青期，日耗水量不足0．25mm。灌水后使耗水强度加大，总灌水量为420mm的处理(E)的耗水强度是只在播前灌60mm底墒水处理(A)的4．65倍，而前者全生育期耗水量是处理A的1．92倍。生育后期过多灌水或土壤严重缺水均显著影响冬小麦对土壤水分的利用效率。过多灌水显著地降低了灌溉的边际效益，造成了水资源的浪费。     

华北平原秸秆覆盖滴灌冬小麦中后期耗水规律研究

基于2013—2015年华北平原典型区连续两年田间试验,采用Penman-Monteith公式、FAO单作物系数法以及水量平衡法,研究分析了充分滴灌下秸秆覆盖与不覆盖对冬小麦棵间蒸发、耗水量、产量及水分利用效率的影响,研究结果表明:滴灌条件下秸秆覆盖显著抑制了日棵间蒸发量及其日变化波动幅度(P0.05),在冬小麦中后期相比不覆盖可减少棵间蒸发30%以上;基于田间冬小麦的气孔阻力系数实测值,采用P-M公式直接计算冬小麦日耗水量具有较高精度,其值与FAO单作物系数法计算值具有较高相关性(R~20.8);秸秆覆盖滴灌减少了7%~15%的灌溉定额,但与不覆盖滴灌相比,冬小麦日耗水量和生育期总耗水量不存在显著差异(P0.05),冬小麦4—6月份期间平均日耗水量在4.0~4.5 mm·d~(-1)之间;充分滴灌下秸秆覆盖并没有显著提高作物的产量和水分利用效率(P0.05)。     

地膜覆盖条件下旱地冬小麦的耗水特征

１９９６年－１９９８年在山西省农科院旱地农业研究中心中试基地,对不同覆膜条件下小麦的耗水特征进行了研究,试验结果表明：旱地小麦采用地膜覆盖能够有效地减少土壤水份蒸发,使植株蒸腾速率增强,     

深层灌水对冬小麦耗水特性及水分利用效率的影响

以高产中晚熟冬小麦品种良星99为材料,在运城市盐湖区山西水利职业技术学院实训基地进行田间试验,研究了深层灌水对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响。结果表明:整个生育期,深层灌水处理根区20~160 cm土层土壤水分动态变化比地表灌处理明显;T1(地表灌水)处理总耗水量最大,显著高于T2(湿润层深度为根系60%)、T3(湿润层深度为根系75%)和T4(湿润层深度为根系90%),深层灌水增加了降雨和灌溉水的消耗,降低了土壤贮水的消耗;T2和T3处理间无显著差异,T3在抽穗至灌浆期末、灌浆至成熟期的耗水量和耗水模系数均较大;不同湿润层深度条件下,T1处理水分利用效率和产量最低,随湿润层深度增加,其他处理水分利用效率呈先增加后降低的趋势。湿润层深度为150 mm和188 mm的T2和T3产量、水分利用效率和灌溉水利用效率表现最好,T1处理最低。T3为本试验条件下高产节水的最佳处理。     

浅析灌溉对作物根系及产量的影响

结合文献资料,从作物根系的水平分布、垂直分布、硝态氮运移及产量等几个方面,概述了不同灌溉量和灌溉方式对作物的影响,分析了滴灌、渗灌等微灌技术的应用。最后,针对经济林木生产的实际现状,进行了展望：探索一种成本低、简单易操作、便于推广应用的灌溉措施更具有理论和实践意义。     

不同灌溉水平对冬小麦耗水构成及利用效率的影响

以北京地区为典型区域,设计5种不同灌溉处理,即按照生育时期分别进行无灌溉、灌1水、灌2水、灌3水及灌4水处理,利用中子仪和水分平衡法测定冬小麦耗水量,分析全生育期和关键时期的耗水特征.结果表明:冬小麦全生育期耗水量随灌溉次数增加呈增大趋势 ,拔节～抽穗期的耗水量最大,耗水量最少时期为苗期;随着灌溉次数的增加,土壤水消耗量逐渐减少;降水、灌溉和土壤供水是冬小麦耗水的主要来源,降水较少年份土壤供水和降水在耗水构成中所占比例较大,而降水较多年份冬小麦耗水的主要来源为降水;随着灌溉量的增加,灌溉逐渐成为冬小麦耗水构成的主要部分;产量随着耗水量增加渐次增加,水分利用效率和灌溉水利用效率则呈降低趋势.     

灌溉方式对黄瓜结果期根系特征与产量的影响

采用小区试验研究了不同灌溉方式对津春4号黄瓜根系特性与产量的影响.结果表明,不同灌水方式之间黄瓜根系的特征值差异达到显著水平,前期交替沟灌结果期常规沟灌处理单株根条数、根长、根体积、根冠比均高于其余五种处理,根系伤流量为19.86 mg/min,根系活力高达0.55 mg/(g·h).灌水方式对黄瓜单果重的影响不大,前期交替沟灌结果期常规沟灌处理的单株产量显著高于常规沟灌.因此,前期交替沟灌结果期常规沟灌有利于黄瓜根系的发育与产量的提高.     

节水灌溉对两个冬小麦品种影响效应的初步研究

在全生育期防止天然降水情况下，研究了节水灌溉对2个冬小麦品种（系）若干重要性状和土壤含水量的影响。结果表明，不同处理2个品种生育期缩短幅度为3d-24d，水分利用率较高。豫麦34抽穗－成熟阶段耗水量约占全生育期耗水量的2／5，且灌浆开始早，速度快，千粒重显著提高，产量和水分利用率均高，洛阳8716由于前中期生育时期长，开花迟，节水灌溉又使开花－成熟期大幅度缩短，导致粒重变小，产量降低。     

豫西配方施肥对旱地冬小麦水分利用效率的影响

针对豫西旱地冬小麦生产中盲目施肥、过量单一施肥问题,采用二因素五水平加一回归均匀布点设计,经过３ａ田间定位试验,探明了豫西旱地冬小麦高产的适宜氮、磷配比和用量,并分析了合理配方施肥对冬小麦产量、土壤水分和水分利用效率的影响。经大面积示范,推广,取得了明显的经济效益和生态效益。     

宁南旱区沟垄集雨结合补灌对土壤水分利用及冬小麦产量的影响

为探明沟垄集雨结合不同时期补灌措施的集雨保墒效果,2013-2015年在宁南半干旱区设置不同补灌模式(全生育期不灌溉、前期(拔节期)补灌、后期(抽穗期)补灌、前后期均补灌)结合补灌方式(集雨补灌和传统畦灌),研究集雨补灌措施对土壤水分、冬小麦产量及水分利用效率的影响。结果表明:沟垄集雨补灌模式可有效改善0~200 cm土层土壤贮水量,尤其对0~40 cm土层提高较为明显。在2013-2014年(枯水年)灌水量减半的情况下,前期补灌和全生育期不灌溉处理的小麦产量均高于相对应的畦灌处理,分别提高了2.6%和6.2%,其余处理和对应的畦灌处理相比无增产效应;在4种补灌模式下,集雨补灌处理的水分利用效率、灌溉水利用效率均显著高于对应的畦灌处理,其中前期补灌最为显著,分别提高8.5%和105.1%。2014-2015年(丰水年),除集雨前后期均补灌处理外,前期补灌、后期补灌和全程不灌溉处理的产量均高于对应的畦灌处理,分别提高4.5%、7.4%(p0.05)和4.9%;在四种补灌模式下,除集雨前后期均补灌和不灌溉处理的水分利用效率与对应的畦灌处理相差不大外,其余各补灌处理的水分利用效率和灌溉水利用效率均显著高于相对应的畦灌处理,最大增幅分别为3.8%和114.7%。可见,沟垄集雨结合适量补灌措施可显著提高冬小麦产量和水分利用效率。     

未来气候变化对关中地区冬小麦耗水和产量的影响模拟

采用IPCC第四次评估报告给出的SRA1B、SRA2和SRB1 3种气体排放情景,选用Had CM3、IPCM4、MPEH5、NCCCSM 4种大气环流模式,利用随机天气发生器LARS-WG生成逐日气象资料,结合DSSAT模型,模拟历史(1961—2010年)和未来(2011—2030、2046—2065、2080—2090年)气候变化下灌溉与不灌溉条件下冬小麦生育期、耗水量及产量的变化情况。模拟结果显示:未来气候变化情景下,冬小麦生育期内平均气温上升,降雨量下降,2011—2030、2046—2065、2080—2090年3个时间段内平均气温分别上升0.93℃、1.76℃、2.87℃,降雨量分别下降27.40、39.37、42.50 mm。灌溉和不灌溉条件下冬小麦生育期内耗水量和产量较现状均下降,其中灌溉条件下分别减少5.16%和8.63%,不灌溉条件下减少9.58%和13.76%。无论何种气候变化情景,灌溉和不灌溉方式下冬小麦生育期均缩短且与生育期内的平均气温呈现较好的负相关性,生育期内降水量与耗水量、降水量与产量、耗水量与产量均具有较好的正相关性。     

增氧灌溉对盆栽冬小麦生长及土壤通气性的影响

以冬小麦为供试作物,以普通地下滴灌为对照（CK）,设置循环曝气（VAI）、双氧水（HP30、HP3K）三种增氧灌溉处理,系统监测土壤通气性、作物根系生长和养分吸收利用状况,研究土壤通气性与冬小麦生长的响应规律。结果表明,增氧灌溉可显著改善土壤通气性,与对照相比,灌溉后2 d内土壤通气性指标有显著改善,其中,VAI和HP30处理拔节期20 cm土层氧气扩散速率增大了43.99%和21.37%,VAI处理土壤呼吸增大了106.62%。增氧灌溉促进了作物根系生长,VAI处理0~10 cm土层根系总表面积和根长密度增加了44.18%和37.21%,HP30处理0~10 cm土层根长密度和根系总体积提高了21.13%和32.69%;增氧灌溉下作物的生理指标较对照有显著提高,其中,VAI、HP3K和HP30处理灌浆期光合速率提高了43.41%、26.37%和20.37%,VAI和HP30处理灌浆期气孔导度增大了23.53%和17.65%,蒸腾速率提高了11.61%和15.83%;同时,VAI处理和HP30处理产量提高了36.27%和23.37%,VAI处理水分利用效率增大了38.98%,均存在显著性差异。综上,增氧灌溉改善了作物根区的土壤通气性,促进了作物根系生长,提高了作物产量和水分利用效率,其中,VAI处理的改善效果最佳。     

污水灌溉对冬小麦产量及其品质的影响

通过测桶试验,研究了污水、稀释污水、再生水和清水灌溉条件下,冬小麦籽粒中淀粉、蛋白质、氮、磷、钾含量的变化,以及不同水质灌溉对小麦籽粒产量和籽粒中重金属残留的影响.结果表明:当灌水定额相同时,4种不同水质处理,小麦籽粒中粗蛋白质的含量为污水＞稀释污水＞再生水＞清水,且污水中粗蛋白质的含量要明显高于其他水质处理;低灌水定额时,污水、稀释污水和再生水处理与对照相比分别增产12.71%,9.57%和1.14%;高灌水定额时,污水、稀释污水和再生水处理与对照相比分别增产12.22%、5.05%和2.12%.污水、稀释污水和再生水与清水相比,小麦籽粒中的重金属含量无显著差异,其单项污染指数和综合污染指教远小于1.未形成污染.