氮肥基追比对测墒补灌小麦耗水特性和籽粒产量的影响

为明确氮肥基追比对测墒补灌小麦耗水特性和籽粒产量的调控效应,以济麦22为材料,在总施氮量为240 kg·hm^-2条件下,设置0∶10（N₁）、3∶7（N₂）、5∶5（N₃）、7∶3（N₄）、10∶0（N₅）5个氮肥基追比,研究了氮肥基追比对测墒补灌小麦耗水特性和干物质积累及籽粒产量的影响。结果表明,N₃处理显著提高了160~200 cm土层土壤贮水消耗量、灌水量及降水量占总耗水量的比例和开花后耗水量;降低了总耗水量、土壤贮水消耗量及其占总耗水量的比例和开花前耗水量。N₃处理比N₁、N₂、N₄和N₅处理开花至成熟期干物质积累强度分别高20.97%、8.61%、10.37%、23.81%,成熟期植株总干物质积累量和干物质在籽粒中的分配量分别高9.92%、5.39%、7.75%、12.73%和11.57%、5.29%、5.75%、16.19%。N₃处理的水分利用效率、土壤水利用效率和降水利用效率均最大,分别为18.88、62.65和37.07 kg·hm^-2·mm^-1;灌水利用效率较高。综合考虑小麦耗水特性和籽粒产量,在本试验条件下,氮肥基追比为5∶5最优。     

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。     

测墒补灌对冬小麦耗水特性、旗叶水势、籽粒产量和水分利用率的影响

为了解土壤相对含水量对小麦耗水特性和籽粒产量的影响,以小麦品种济麦22为材料,在田间试验条件下,设置5个土壤水分处理(W0～W4),其中各处理在0～140cm土层越冬、拔节和开花期土壤相对含水量分别为:80%、60%和52%(W0),80%、70%和65%(W1),85%、70%和65%(W2),80%、70%和70%(W3),85%、70%和70%(W4),比较分析了不同土壤水分条件下小麦耗水特性、旗叶水势和相对含水量及籽粒产量的差异。结果表明,W2处理的降水量占总耗水量的比例显著高于W3和W4处理,与W1处理无显著差异;灌水量及其占总耗水量的比例低于W4处理,与W3处理无显著差异;土壤耗水量占总耗水量的比例显著高于W4处理,低于其他处理。灌浆前期W2处理旗叶水势低于W3和W4处理,与W1处理无显著差异,旗叶相对含水量与其他处理无显著差异;灌浆后期W2处理旗叶水势和相对含水量均显著高于W1和W3处理,与W4处理无显著差异。W2和W4处理的籽粒产量无显著差异,均高于其他处理;W2处理的水分利用效率和灌溉效益高于W4处理。综合来看,本试验条件下,W2处理为冬小麦兼顾高产和节水的最佳测墒补灌模式。     

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。     

不同播种方案下补灌对冬小麦水分利用和产量的影响

为明确不同的群体结构下冬小麦的合理补灌水时间和数量,于2018-2019年冬小麦生长季,通过裂裂区试验,以品种为主区,选用大穗型品种山农23和中多穗型品种山农29;以播种方案(播期+种植密度)为副区,设10月5日播种+基本苗120×10~4株·hm~(-2)(适期精播,A1)和10月12日播种+基本苗240×10~4株·hm~(-2)(晚播增密,A2)两个水平;以补灌方案为副副区,设拔节期和开花期补灌使0～20 cm土层土壤相对含水率达100%田间持水率(W1)和拔节期补灌使0～40 cm土层土壤相对含水率达100%田间持水率(W2)两个水平,分析了拔节期和开花期补灌对不同播期和种植密度下冬小麦水分利用和籽粒产量的影响。结果表明,在A1条件下,与W2处理相比,W1处理显著降低了小麦对土壤贮水的消耗,增加了对补灌水的利用,提高了自群体总茎蘖数量达到最大值至开花期的分蘖消亡速率,增加了成熟期群体干物质积累量,显著提高穗粒数、千粒重、水分利用效率和灌水生产效率;在A2条件下,与W2处理相比,W1处理提高了拔节至开花期间的分蘖消亡速率、成熟期群体干物质积累量、穗粒数、籽粒产量和灌水生产效率,显著增加小麦对土壤贮水的消耗量和农田耗水量。上述结果说明,拔节期和开花期补灌使麦田0～20 cm土层土壤相对含水率达100%田间持水率,提高了两种播种方案下大穗型和中多穗型小麦品种的穗粒数、千粒重和灌水生产效率,尤其提高了适期精播小麦的水分利用效率和晚播增密小麦的籽粒产量,是调控不同群体结构下冬小麦实现高产和高水分利用效率的最优补灌方案。     

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。     

拔节期和开花期测墒补灌对邯麦16号小麦产量及耗水特征的影响

为给邯郸地区小麦节水栽培提供依据,于2016-2017年选用高产小麦品种邯麦16号进行大田试验,设置了3个测墒补灌处理(分别用W70、W75和W80表示,W70处理拔节期、开花期的0～40 cm土层目标相对含水量均为70%,W75处理均为75%,W80处理均为80%),以全生育期不灌溉W0和当地常规灌溉WN为对照,研究了拔节期、开花期测墒补灌对邯麦16号小麦产量及耗水特征的影响。结果表明,与WN处理相比,W75处理的总灌水量明显降低,土壤水消耗量及其占总耗水量的比例明显提高,促进了小麦对土壤水的利用;W75处理的总耗水量明显下降,籽粒产量、水分利用效率、灌溉水利用效率、灌溉效率均显著增加。开花期依据土壤含水量补灌至目标相对含水量为75%的水分管理措施,较传统灌溉明显降低了总耗水,同时提高了小麦产量和水分利用率,实现了高产、节水及水分高效利用,是本试验条件下最优测墒补灌处理。     

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。     

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。     

测墒补灌条件下不同穗型小麦耗水特性和同化物积累与分配研究

为了解测墒补灌对小麦水分利用和干物质积累与分配的影响及与品种类型的关系,在田间条件下,以中穗型品种青农2号和济麦22、大穗型品种山农23和山农30为材料,设置小麦全生育期不灌水(W0)、节水灌溉(W1)和充分灌溉(W2)3个水分处理(W1处理拔节期和开花期0～40 cm土层土壤相对含水量分别补灌至65%和70%,W2分别补灌至85%和90%),研究了不同土壤水分下两种穗型小麦耗水特性和同化物积累与分配。结果表明,两种穗型小麦的W1处理灌水量及其占总耗水量的比例显著低于W2处理;60～140 cm土层土壤贮水消耗量显著低于W0处理,高于W2处理。W1处理开花前营养器官贮藏干物质在开花后向籽粒的转运量和对籽粒产量的贡献率均低于W0处理,而开花后干物质对籽粒产量的贡献率及成熟期干物质在籽粒中的分配量和分配比例均高于W0处理,W2处理的上述指标与W1处理均无显著差异。两种穗型小麦W1处理的籽粒产量高于W0处理,与W2处理无差异;W1处理水分利用效率和灌水利用效率高于W2处理。W1处理下两中穗型品种灌水量及其占总耗水量的比例和土壤贮水消耗量及其占总耗水量的比例的平均值分别比两大穗品种的平均值低4.95%、2.77%、7.15%和3.54%;两个中穗型品种开花前营养器官贮藏干物质向籽粒的转运量和贡献率比两个大穗型品种平均值分别高61.68%和70.33%,开花后干物质向籽粒的转运量、贡献率和成熟期干物质在籽粒中的分配量的平均值比两大穗型品种的平均值分别低13.88%、9.97%和18.08%。     

高产条件下不同小麦品种耗水特性及籽粒产量的差异

为给高产条件下小麦生产提供合理的节水灌溉方案,以山农15和烟农21为材料,设置3个水分(0~140 cm土层平均相对含水量)处理［W0：拔节(60%)+开花(55%);W1：拔节(75%)+开花(65%);W2：拔节(75%)+开花(75%)］,研究了不同小麦品种耗水特性、籽粒产量及水分利用效率的差异及对水分供应的响应。结果表明,两品种在W1处理下灌溉水利用效率最高;W2处理获得最高的籽粒产量和水分利用效率;在W1和W2条件下,山农15籽粒产量和水分利用效率显著高于烟农21。山农15各水分处理的总耗水量显著高于烟农21。在W0和W1条件下,山农15播前土壤贮水利用量和比例显著高于烟农21,而生育期降水利用比例低,灌溉水利用量无显著差异;在W2条件下,山农15播前土壤贮水利用量高于烟农21,生育期降水利用比例无显著差异,灌溉水利用量和比例高。在W0和W1条件下,山农15对20~60、60~100、140~200 cm土层的播前土壤贮水利用量均高于烟农21,说明山农15利用中下层播前土壤贮水的能力高。在本试验条件下,山农15为高产和高水分利用效率品种,两个品种均以W2为兼顾高产和高水分利用效率的最佳水分处理。     

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。     

小麦蒙头水对耗水特性和产量的影响

为了解蒙头水在小麦生产中的作用,以大面积种植的小麦品种矮抗58为材料,结合耕作方式研究了灌蒙头水对小麦水分利用特征和产量形成的影响。结果表明,蒙头水对水分利用特征、籽粒产量及其构成因素影响较大,耕作方式效应较小。与不灌蒙头水相比,灌蒙头水处理的拔节前和全生育期耗水量分别增加38.15%和15.35%,降水利用效率和土壤水利用效率分别提高20.70%和20.94%,灌溉水利用效率降低31.18%。灌蒙头水显著提高穗数、穗粒数和籽粒产量,对千粒重影响较小。建议在播前土壤墒情不足时补充蒙头水。