黄土高原刺槐人工林根系分布与土壤水分的关系

对黄土高原丘陵沟壑区4种典型立地下刺槐人工林根系分布与土壤水分的关系进行了研究。结果表明；阴坡、半阴坡的细根（直径≤1mm）在400cm土层中的分布较为均匀，半阳坡和阳坡的细根集中分布在0—100cm土层中．在200-400cm土层中分布较步；各立地输导根（直径〉1mm）在分布深度上存在差异，阴坡和半阴坡输导根分布较深，阳坡输导根分布均较浅．半阳坡分布较阳坡为深；各立地下刺槐根系的水平分布均较广，水平根单向延伸最大均在8m左右．不同立地条件下土壤水分状况的差异是各立地根系尤其是细根分布差异的主要原因之一；各立地细根分布范围对土壤水分变化有较大影响，同时根系分布也会影响到土壤水分的季节变化．     

喷灌条件下高产冬小麦植株体内氮磷钾的时空分配特点

在河北省大曹庄农场机械化和喷灌生产条件下，研究了冬小麦植株体内氮，磷，钾的时空分配特点。结果表明，在7500kg/hm^2以上（7600-9450kg/hm^2)的产量水平下，拔节期以前，氮，磷，钾均以在叶片和叶鞘中分配较多，生育后期氮和磷逐渐向子粒集中，成熟时子粒集中了全株70%的氮和90%的磷，而钾则主要集中在营养器官中，研究中就各生育时期小麦植株的养分含量在营养诊断中的意义和特点进行了讨论。     

喷灌冬小麦耗水与棵间蒸发试验

 【目的】研究喷灌条件下冬小麦的耗水规律,指导田间灌溉实践。【方法】在北京地区2005－2008年3个冬小麦生长季节,开展不同喷灌水量条件下土壤水分分布、冬小麦耗水和棵间蒸发特性的试验研究,并分析影响棵间蒸发的主要因素。【结果】喷灌条件下,0～40 cm土层土壤的含水量受灌溉水量影响较明显,耗水量随着灌水量增加而增加。返青至收获期,冬小麦棵间蒸发为耗水量的25%左右,棵间蒸发随着灌水量的增大而增大,但棵间累积蒸发与作物耗水量之比随之而下降。【结论】适当加大灌水定额,减少灌溉次数,可在一定程度上抑制土壤的无效蒸发,提高灌溉水的利用率。     

两种根系采样方法的对比及冬小麦根系的分布规律

用挖坑冲洗法和改良根钻法研究了耕层(0~30cm)和1m土体内冬小麦根系生物量及其空间分布。研究结果表明,用根钻在垄上、垄间和与垄相切3个位置取样的采样方法较挖坑冲洗法优越。冬小麦根系总量一般在抽穗前后达到最大,一般为2.5~3.5t/hm2。收获期的总根量一般为2.0t/hm2左右。严重的氮素短缺、干旱和盐分胁迫条件下,灌浆期的根总量明显减少,但深层根系比例相对较大。然而,从单穗平均根量来说,并不一定减少,连续5季不施氮肥条件下的单株根量甚至可能是水肥充足处理单株根量的1.5~2.0倍。水肥适宜条件下,抽穗期以后根系在土壤剖面中的分布从上而下大致每10cm减少一半,总根量可用公式R=Σ[(12)n-1×y1](R为总根量,y1为0~10cm土层的根量,单位:t/hm2)近似表示。     

喷灌对冬小麦水分利用的影响

华北平原的冬小麦应用喷灌常规畦灌相比，有明显改善灌溉水利用效率的作用。其主要原因在于：1）喷灌尽管每次灌水量较少，但其土壤贮水量的下降速度明显低于畦灌；2）喷灌使灌溉水大部分集中于0-60cm土层，有利于冬小麦的水分利用；3）喷灌可以在不降低光合的前提下减小作物的蒸腾速率，在喷灌的各生育期间作物耗水量较畦灌减少，耗水强度也相对较小；4）喷灌可以在产量基本不减或稍有提高的情况下节约大量灌溉水，从而提高作物对灌溉水的利用效率。     

冬小麦根系形态性状及分布

【目的】了解冬小麦根系形态的动态分布规律,为优化根系构型、提高小麦产量潜力提供参考。【方法】本研究借助于微根管技术,对冬小麦根系生长至消亡过程中的根长密度、根尖数、表面积、直径和以根长为基础的根系生长速率进了原位监测。【结果】冬小麦根系的根长密度和根尖数均在拔节期达到最大值,根表面积和直径在抽穗前达到最大值;收获1周后,其根长密度、表面积和根尖数开始大幅降低;10—40 cm土层根系的平均直径较大,根长密度的最大值出现在30—40 cm土层;冬小麦绝大多数根系的直径（RD）小于0.5 mm,0.1 mm＜RD≤0.25 mm区间的根长密度是其它区间之和的1.3—2.1倍;返青至拔节前期,0—40 cm土层的根系增长速率最为显著,拔节中后期40—80 cm土层则显著增大。【结论】返青至抽穗期冬小麦的根系生长最旺盛,其生长重心也逐渐下移,收获后死亡节律滞后。深层根系的直径较小,0.1 mm＜RD≤0.25 mm区间的细根是冬小麦根系的主要组成部分。     

Experimental Investigation of Soil Evaporation and Evapotranspiration of Winter Wheat Under Sprinkler Irrigation

Sprinkler irrigation is one of the typical irrigation technologies used for the winter wheat-summer maize double cropping system in the North China Plain. To evaluate the evapotranspiration （ET） of winter wheat under sprinkler irrigation in Beijing area, field experiments were conducted in growing seasons through 2005-2008, in the experimental station located in Tongzhou County, Beijing, China, with different irrigation depths. Results indicated that a relatively large variation of soil water content occurred within 0-40 cm soil layer. The seasonal ET of winter wheat generally increased with increasing irrigation amount, while the seasonal usage of soil water had a negative relationship with irrigation amount. Soil evaporation （Es） was about 25% of winter wheat ET during the period from reviving to maturity. Es increased while Es/ET decreased with increasing irrigation amount. Sprinkler irrigation scheduling with relatively large irrigation quota and low irrigation frequency can reduce Es and promote the irrigation water use efficiency.     

The Equilibrium and Growth Stability of Winter Wheat Root and Shoot Under Different Soil Water Conditions

The equilibrium between root, shoot and growth stability under different soil water conditions were investigated in a tube experiment of winter wheat. The water supplying treatments included： sufficient irrigation at whole growth phase, moderate deficiency irrigation at whole growth phase, serious deficiency irrigation at whole growth phase, sufficient irrigation at jointing stage, tillering stage, flowering stage, and fillering respectively, after moderate and serious water deficit during their previous growth stage. Root and shoot biomass were measured. On the basis of the cooperative root-shoot interactions model, the equilibrium and growth stability were studied on the strength of the kinetics system theory. There was only one varying equilibrium point between the root and shoot over the life time of the winter wheat plant. Water stress prolonged the duration of stable growth, the more serious the water deficit, the longer the period of stable growth. The duration of stable growth was shortened and that of unstable growth was prolonged after water recovery. The growth behavior of the plants exposed to moderate water deficit shifted from stable to unstable until the end of the growth, after rewatering at flowering. In the life-time of the crop, the root and shoot had been adjusting themselves in structure and function so as to maintain an equilibrium, but could not achieve the equilibrium state for long. They were always in an unbalanced state from the beginning to the end of growth. This was the essence of root-shoot equilibrium. Water stress inhibited the function of root and shoot, reduced root shoot interactions, and as a result, the plant growth gradually tended to stabilize. Rewatering enhanced root shoot interactions, prolonged duration of instable growth. Rewatering at flowering could upset the inherent relativity during the long time of stable growth from flowering to filling stage, thus leading to unstable growth and enhanced dry matter accumulating rate in the whole plant.     

节水条件下大田冬小麦的根冠关系

重点研究了京郊通县地区不同灌水条件下冬小麦根冠的发育规律，根冠间的动态消长关系及对后期产量形成的影响程度及敏感性。结果表明：水分胁迫会引起根、冠功能降低，导致根、冠生长与干物质积累量下降。然而不同水分条件下根、冠的生长特征，根、冠自调节、自适应的功能表现却不同；前期受水分胁迫抑制，后期恢复供水时，“补偿生长”作用较突出；根长密度最大速率的剖面分布将随着生育阶段的增长由表层向底层转移。     

不同喷射角微喷带灌溉对土壤水分布与冬小麦 耗水特性及产量的影响

【目的】研究不同喷射角微喷带灌溉对土壤水分布与冬小麦耗水特性及籽粒产量的影响,以期为创新小麦节水灌溉技术,实现小麦高产高效栽培提供理论依据。【方法】2010—2012年冬小麦生长季,选用高产冬小麦品种济麦22,在田间条件下设置T0：生育期不灌水;T1、T2、T3、T4采用微喷带灌溉,微喷带带长均为40 m,喷射角分别为35°、50°、65°和80°。每条微喷带沿小麦种植行向铺设在行间,灌溉左右各4行（L1—L4）小麦,实际灌溉宽度1.6 m。【结果】（1）拔节和开花期采用微喷带补灌,同一处理下,各取样区间L1—L4的0—200 cm土层土壤含水量变化规律一致,其中T1、T2和T3处理的各行间上部土层土壤含水量均表现为：随行间距离微喷带增加,土壤含水量逐渐降低;随微喷带喷射角增大,灌溉水在土壤中的分布均匀系数显著增加。T4处理各行间0—200 cm各土层土壤含水量无显著差异,灌溉水在土壤中的分布均匀系数最高。（2）与T1、T2和T3处理相比,T4处理在拔节期至开花期对40—80 cm土层土壤贮水消耗量和开花至成熟期20—80 cm土层土壤贮水消耗量显著升高,对深层土壤贮水消耗量和总土壤贮水消耗量显著降低,拔节至开花期的阶段耗水量、开花期补灌水量、总灌水量和总耗水量亦显著降低。（3）T4处理的籽粒产量、产量水分利用效率和土壤贮水利用效率显著高于其余各处理。【结论】在本试验条件下,采用80°喷射角的微喷带灌溉处理是兼顾高产和高水分利用效率的最优处理。     

不同灌溉条件下冬小麦冠层含水量的光谱响应

【目的】寻找快速、无损地诊断冠层含水量的方法,对冬小麦长势监测、旱情评估及变量灌溉提供技术支持。【方法】基于田间变量灌溉试验,分析生育期、灌溉量对冬小麦冠层含水量的影响,解析冠层光谱对不同灌溉处理下冠层含水量的响应规律,以冠层等效水厚度（EWTc）为表征指标,基于连续小波变换（CWT）技术,构建冬小麦冠层等效水厚度光谱诊断模型,利用独立样本验证模型精度。【结果】冬小麦冠层等效水厚度在生育后期均随着灌溉量的增多而增加,并随着生育进程的推进而减少;冬小麦冠层光谱反射率随着生育进程的推进而降低,在近红外和中红外波段冠层光谱反射率均表现为1水>0.5水>0水;与原始冠层光谱反射率相比,经连续小波变换后的小波系数与冠层等效水厚度相关性在第1、2、3、5、6、7分解尺度均有不同程度的提高,提高幅度在8.40%—26.20%;以第6尺度2 400 nm、第2尺度1 596 nm和第7尺度2 397 nm构建的冠层等效水厚度光谱诊断模型稳定性和精度较好,验证样本决定系数R ²为0.5411,RMSE为0.0127 cm。【结论】冬小麦冠层含水量随着灌溉时间与灌溉量发生规律性变化,在水分敏感波段范围内呈现明显的光谱响应特征,连续小波变换技术可以有效提高冠层光谱特征参量与冠层等效水厚度的相关性,实现冬小麦冠层含水量光谱诊断,可以为冬小麦田间变量灌溉决策提供技术支持。     

海河平原春季限水灌溉下冬小麦农田水分动态及产量形成特征

海河平原冬小麦生产与水资源匮乏的矛盾十分突出,亟需建立限水灌溉制度,实现丰产与水分高效的协调统一。于2018—2020年冬小麦生长季,选取旱地组（石麦22、衡观35和冀麦418）和水地组（石农086、冀麦585和石新828）2种类型小麦品种,设置适期播种和晚播2个播期以及春季2次灌水、不灌水和春3、4、5、6叶龄1次灌水处理。研究不同处理土壤水分动态变化及冬小麦产量形成特征。结果表明： 春季限水灌溉下,0—60 cm土层为主要供水层,其含水量（SWC60）变化显著影响小麦产量形成;春4叶龄为冬小麦春季1次灌水的最佳灌溉时期,灌水前干旱程度较轻,灌水后直至乳熟末期SWC60才低于60%,干旱胁迫也相对较轻;春季限水灌溉下,冬小麦产量显著降低,旱地组品种产量降幅低于水地组品种。不同春季叶龄1次灌水处理总体表现为春4叶龄灌水产量降幅最小,平均减产约10%。春季1次灌水晚播处理的产量水平与对应的适期播种处理无显著差异。春4叶龄灌水处理产量和水分利用效率（WUE）显著高于其他春季1次灌水处理,其单位面积穗数、穗粒数和千粒重更为均衡协调,最终在实现7 502.9~8 050.0 kg·hm^?2产量水平的同时,WUE达17.5 ~20.1 kg·hm^?2·mm^?1,较春季2次灌水节水70.1 mm。上述研究结果为构建精量高效的小麦春季限水灌溉制度提供了依据。