碳同位素分辨率在小麦水分利用效率研究中的应用进展

首先介绍了植物中稳定性碳同位素测定的方法,碳同位素比（δ＾１３Ｃ）和碳同位素分辨率（Δ）与细胞内ＣＯ２浓度（Ｃｉ）和水分利用效率（ＷＵＥ）的数量化关系。并介绍了近１５年来稳定性碳同位素在小麦水分利用效率研究中的应用进展。主要有以下几个方面：碳同位素分辨率（Δ）与地上部干物重／耗水量的关系,Δ与生物产量和籽粒产量的关系;Δ与气孔导度（Ｇ）,Δ与细胞内ＣＯ２浓度（Ｃｉ）／外界ＣＯ２浓度（Ｃａ）的关系;     

13C同位素判别技术在评价植物水分利用效率中的应用

由于在农田中无法直接测量植物水分利用效率,本文通过介绍13C同位素判别技术的原理及其测定方法,以及利用13C/12C技术测定植物生理水分利用率的原理,评述了碳的稳定同位素的判别技术在研究植物长期的水分利用效率(Season-long water use efficiency,缩写为WUEsl)的可能性以及在其他方面的应用。     

稳定同位素在植物水分来源及利用效率研究中的应用

介绍了稳定氢、氧、碳同位素技术在定量区分植物水分来源及利用效率研究中的应用。以往大量研究结果表明,由于植物根系在吸收水分过程中没有发生同位素分馏,所以通过比较和分析植物木质部水分及其可利用水源的氢氧同位素δ值,就可以定量判断植物的水源;植物在光合作用过程中会产生碳同位素的分馏,从而使得植物叶片中的碳同位素组成能够成为指示植物水分利用效率的一个间接指标,是目前研究植物叶片长期水分利用效率的最佳方法;稳定同位素技术作为安全的示踪剂,有助于人类了解植物的生理生态功能,随着该技术的不断完善和研究的不断深入,同位素技术将会在生态学研究的许多领域得到广泛的应用。     

不同玉米品种水分利用效率的研究

选用5个玉米杂交种为试材,探讨了苗期生长发育和水分利用效率的关系。结果表明,GWUE、产量和耗水量在品种间的差异显著,在3种供水条件下,郑单958是高GWUE品种,具有高产中耗水的特性,鲁单981是低GWUE的品种,是低产高耗水品种,而四单19的GWUE是在干旱胁迫下最具增长潜力的品种,具有稳产节水的特性。     

中亚热带毛竹和杉木的稳定碳同位素组成及其对水分利用效率的指示

测定和分析中亚热带毛竹和杉木植物叶片的δ13C值,结果表明:该区毛竹和杉木叶片的稳定碳同位素组成的变化范围分别为-29.42‰～-26.98‰平均值为(-27.96±0.16)‰和-27.88～-23.78‰平均值为(-26.41±0.18)‰.与我国其它地区植物的δ13C值平均值相比,毛竹除了比我国热带雨林区和亚热带...     

农田防护林对小麦水分利用效率的影响

通过田间试验,研究了农田防护林对小麦水分利用效率的影响。结果表明,防护林能使其防护范围内小麦的水分利用效率提高.提高的主要原因是防护林所形成的独特小气候。气孔阻力、空气饱和差和叶—气水汽浓度差等都与小麦的水分利用效率呈强负相关关系。防护林对这几个因子影响的结果,均有利于提高小麦的水分利用效率。     

黄瓜光合特征及水分利用效率对土壤含水量的响应

【目的】采用新型负压灌溉系统,研究不同系统供水负压控制下的土壤含水量对黄瓜叶片碳同化和蒸腾耗水协同作用的影响,旨在分析与确定黄瓜适宜土壤含水量范围,为黄瓜的节水生理研究提供参考依据。【方法】通过遮雨网室盆栽试验,设4个系统供水负压水平(W1:0,W2:-5 k Pa,W3:-10 k Pa,W4:-15 k Pa),研究不同土壤含水量对黄瓜光合特征、产量和水分利用效率的影响。【结果】同一系统供水负压下,黄瓜整个生育期土壤含水量基本保持稳定,W1、W2、W3和W4处理下控制的土壤相对含水量(RSWC)分别为(103.8±1.2)%、(88.7±3.7)%、(77.4±4.5)%和(61.8±3.2)%。RSWC在61.8%-88.7%范围,黄瓜叶片气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)日均值均随着土壤含水量降低而下降。黄瓜叶片净光合速率(Pn)和LWUE在同一生育时期的日均值与土壤相对含水量(RSWC)均呈极显著抛物线型关系(P0.01),且不同生育时期Pn和LWUE的最高值对应的RSWC不相同。黄瓜植株干物质量和产量均以W2(RSWC为88.7%)处理最高,黄瓜经济水分利用效率以W3(RSWC为77.4%)处理最高。【结论】负压灌溉条件下,达到黄瓜叶片碳同化和蒸腾耗水之间协同平衡关系的适宜土壤相对含水量为:开花期RSWC为70%—93%、盛瓜期RSWC为78%—103%、末瓜期RSWC为73%—104%。在此范围内,黄瓜能够获得较大的叶面积、蒸腾速率、光合速率和水分利用效率,从而获得较高的干物质量和黄瓜产量。     

云南省宾川县农业高效用水研究

 针对云南省宾川县水资源紧缺的实际情况,分析宾川县农业高效用水的可行性,得出应从采用节水灌溉技术,采取工程措施减少输水损失,充分利用土壤水等途径来提高水的利用率,从而达到高效用水的目的。     

水分和氮肥管理对灌溉水稻优质高产高效调控机制的研究进展

随着人们对稻米需求量日益增加,水稻（特别是优质稻米）产出需保持逐年增长趋势,但水资源紧缺及水稻生产中过量氮肥投入致环境承载压力增大等因素均阻碍水稻生产。因此,水稻生产当前面临的矛盾是如何在减少资源（水分和氮素）投入条件下产出更多优质稻米,节水省氮栽培模式下获得高产优质稻米是未来水稻生产走可持续发展道路的重要保障。笔者回顾水分管理制度（节水栽培模式、灌溉模式及土壤含水量）、氮肥管理制度（施氮量和施氮方法）及水氮协同管理对灌区水稻产量、品质和水/氮资源利用效率的调控效应,阐明水氮互作对优质高产高效水稻的生理生态调控机制,提出灌区优质高产高效水稻实现过程中潜在的关注点及相应的研究构想。     

新疆石河子垦区主要作物需水特征及水效益比较

根据新疆石河子垦区50年气象数据资料,计算分析了主要作物需水量变化及自然降水条件下农田水分平衡状况,并对主要作物水分生产效率效益进行了比较.结果表明:春小麦、冬小麦、春大豆、春谷子、苜蓿需水量均呈上升趋势,其中春小麦增加幅度最大,每5 a平均增加6.6 mm,而春玉米、水稻、棉花需水量呈下降趋势.粮食作物中以水稻亏水量最高,冬小麦、春玉米次之,而春大豆、春谷子、春小麦、薯类作物相对较小,经济作物中以糖类作物亏水量最高,其次为加工番茄、苜蓿、棉花,而瓜类、麻类、油料作物相对较小.不同灌溉方式下作物水分利用效率效益差异较大,粮食类作物如春小麦、春玉米水分利用效率高于其他作物,而果菜类作物如葡萄、蟠桃、线椒水分经济效益最高.     

不同生产模式对马铃薯产量和水分利用效率的影响

针对定西马铃薯产业连续集约化种植造成产量降低、品质降低以及土壤污染等问题,通过大田试验,研究了不同生产模式对马铃薯产量和水分利用效率的影响,结果表明:在全生育期,不同处理土壤含水量在0-100cm呈现先增加后减小的趋势变化,其中60-80cm土层土壤含水量最高,但各处理无显著差异,T3(全膜覆盖垄上微沟+化肥减量追施+...     

农业用水效率时空差异与影响因素分析

为探讨技术进步下农业用水效率的时空分异,首先利用超效率SBM（slacks-based measure）模型测算2009—2018年我国粮食主产区农业用水效率,其次使用泰尔指数分析农业用水效率的区域差距,最后应用面板随机效应模型分析不同地域农业用水效率的影响因素。结果表明,近年来我国粮食主产区（13个省、自治区）的农业用水效率呈现出波动上升的趋势;地区间差距在不断缩小,控制地区内部差距扩大是提升农业用水效率的关键;经济发展水平、年降水量、灌溉水价、节水农业技术水平和水资源禀赋对我国粮食主产区农业用水效率都有一定影响,但是不同地区之间存在差异。研究结果为各地区根据不同的情况制订更有针对性的政策,推进节水农业进步、提高农业用水效率,促进农业可持续发展及保障粮食安全提供了理论依据。     

西南地区几种典型竹种的光合特性及水分利用率的研究

采用便携式光合仪LI-6400对苦竹、慈竹、平竹进行了光合生理、蒸腾、水分利用日动态研究,结果表明,3个竹种的光合速率日变化均呈双峰型,并且有"午休"现象,净光合速率日平均值从大到小依次为慈竹(6.47μmol(/m2.s))>平竹(6.16μmol(/m2.s))>苦竹(4.93μmol(/m2.s));平竹的蒸腾速率日进程为双峰型,慈竹呈单调下降的趋势,苦竹呈单调上升的趋势,日平均蒸腾速率由大到小为平竹(3.07 mmol(/m.2s))>苦竹(1.57 mmol/(m2.s))>慈竹(1.34 mmol/(m2.s));日平均水分利用率由大到小为慈竹(4.77μmol/mmol)>苦竹(3.28μmol/mmol)>平竹(1.92μmol/mmol)。     

微咸水灌溉下3种耐盐植物光合特性及水分利用效率比较研究

以微咸水灌溉下耐盐植物胡杨、柽柳和四翅滨藜为研究对象,采用Li-6400便携式光合测定系统对其主要光合参数及水分利用效率等进行了观测及比较分析。结果表明:(1)光强在0～2 000μmol.m-2.s-1范围内,净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)随光强变化均表现为柽柳始终处于较高水平,胡杨次之,四翅滨藜较小;(2)光强为400～2 000μmol.m-2.s-1时,3种耐盐植物的蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)大小顺序为柽柳>胡杨>四翅滨藜,而水分利用效率(WUE)却表现为四翅滨藜>柽柳>胡杨;(3)光强在0～400μmol.m-2.s-1时,蒸腾速率(Tr)和水分利用效(WUE)表现为胡杨较高,柽柳次之,四翅滨藜较小,但是四翅滨藜的胞间CO2浓度(Ci)高于胡杨和柽柳。综合比较3种耐盐植物中,四翅滨藜的水分利用效率较高,蒸腾耗水较少,属于节水型树种;而胡杨和柽柳的水分利用效率较低,蒸腾耗水较高,属于相对耗水型树种。此外,四翅滨藜、胡杨和柽柳能适应高温、光照强烈和干旱的环境,在一定程度上表明其具有较强的逆境适应性。     

不同种植方式对旱地玉米耗水规律及水分利用效率的影响

在干旱条件下,选用郑单958和农大108为供试材料,在不同种植方式(平作、垄作和起垄覆膜)及不同种植粒数(单粒和双粒播种)下,研究其耗水规律及水分利用效率。结果表明:相同品种间,起垄覆膜在拔节至灌浆期,耗水量大于平作和垄作,灌浆至成熟期,耗水量小于平作和垄作;整体上,郑单958水分利用效率高于农大108;种植粒数处理之间没有差异。因此,采用起垄覆膜方式,选用合理品种,是提高玉米抗旱性和保证产量的有效途径。     

供水吸力对温室黄瓜产量与水分利用效率的影响

 【目的】研究不同供水吸力即不同土壤水分对温室黄瓜（Cucumis sativus L.）生长发育的影响,确定黄瓜不同生育期对水分的需求,为温室黄瓜灌溉决策提供理论依据。【方法】采用负水头供水控水盆栽装置,通过设定装置不同的供水吸力（WST）来持续稳定控制不同的土壤含水率,分析各供水吸力处理的黄瓜叶片光合、产量与水分利用效率的差异。【结果】负水头供水控水盆栽装置能通过调节供水吸力持续稳定控制土壤不同含水率;黄瓜植株在3—5 kPa供水吸力范围内产量与商品瓜率最高,叶片净光合速率、干物质积累量也较高;3—13 kPa处理范围内的黄瓜水分利用效率差异不明显,最高为7 kPa处理的36.57,1 kPa处理的黄瓜水分利用效率最低,与其它处理差异显著,表明对黄瓜各生育期进行分期水分调控才能显著提高水分利用效率;试验结果还表明,黄瓜随着生育进程需水量越来越大,供水不足会导致生长点枯死而停止生长,影响黄瓜产量与商品瓜率,黄瓜采收后期适当加大水分供应可以增加采收后期产量。【结论】3—5 kPa的供水吸力较适合温室黄瓜的生长,此时土壤相对含水量为67%—81%;适当降低黄瓜苗期土壤水分、控制花期土壤水分和增加结果期土壤水分能进一步提高产量与水分利用效率。     

灌水时期对小麦产量及水分利用效率的影响

采用裂区设计,研究了不同灌水时期对小麦产量和水分利用效率的影响。结果表明,冬前限量灌水塌实了土壤,促进了小麦冬前分蘖和次生根喷发,提高了成穗数,从而提高了产量;配合孕穗期增量灌水小麦产量最高、水分利用效率最高;配合拔节期增量灌水产量和水分利用效率均次之,且二者间差异不显著。     

不同水肥组合对玉米水分利用效率及经济效益的影响

对不同肥水组合的玉米水分利用效率及经济效益进行了研究。结果表明：高肥低水的水分利用效率最低,经济效益差;高肥中水、低肥高水组合的水分利用效率较高,其中低肥高水经济效益最高;中肥中水条件下可获得较低投入的最佳效益,但产量较低;高肥中水的水分利用效率最高,是高产节水的最佳组合,经济效益大,是实现玉米节水高产的重要环节。     

提高土壤水分/养分资源利用效率

阐述了土壤水分/养分资源利用效率的涵义及其表达式。分析了大田小麦-玉米种植制度下,土壤水氮状况和产量、利用效率的关系。着重分析了土壤水分和氮素的周年消耗特征。并应用多目标优化模型对小麦-玉米的水氮管理措施进行了优化。     

协同提升黄淮海平原作物生产力与农田水分利用效率途径

黄淮海平原是中国重要的粮食生产基地,也是水资源严重短缺地区。提高农田水分利用效率,在维持高产的前提下大幅度减少农业用水量,对缓解地区水资源危机、保障国家粮食安全具有重要意义。本文针对黄淮海平原现状,结合相关领域的国内外研究进展,分析提出了实现地区农田节水增产增效的对策及当前需要重点突破的理论与技术难点,主要包括4个方面：控制作物群体奢侈蒸腾耗水量的理论基础与方法;降低农田非生产性耗水的理论与途径;缓解地区淡水资源危机的非常规水安全持续利用机理与途径;基于区域水资源供需平衡的水分生产力均衡提升的机理与途径。最后提出黄淮海平原农田高效用水基础研究的主要挑战并展望了未来可能取得重大突破的领域。