作物获得最佳产量的亏缺灌溉及其实施策略

要想减少对灌溉水量的相对需求，必须尽可能降低或防止不必要的水分损失，同时可通过亏缺灌溉使有限供水得到强化利用。作者在总结前人工作的基础上，提出实施亏缺灌溉的七条原则来优化管理有限水分资源，使作物产量降低较小的同时获得最大水分利用效率。它们是：（１）使用抗旱能力较强的作物；（２）考虑水分亏缺发生时的作物生长发育阶段；（３）增加降雨对作物水分需求的贡献；（４）播前灌溉的需要性；（５）应用于深层土壤具有中等程度以上持水性能的土地；（６）管理地面灌溉系统以降低水分渗漏和径流；（７）改进作物栽培措施。     

分蘖期干旱胁迫下养分管理对双季晚稻生长及产量的调控效应

针对丘陵双季稻区易发生季节性干旱导致养分供应受阻、水稻生长发育受影响、产量下降等问题,研究了干旱条件下5种养分管理措施(即T1:增施钾肥+喷清水;T2:叶面喷施0.2%Zn SO4;T3:增施钾肥+叶面喷施肥0.2%Zn SO4;T4:提高后期施N比例+喷清水;CK:常规施肥+喷清水)对双季晚稻生长发育、产量形成以及产量的影响。结果表明,分蘖期干旱胁迫下,不同养分管理对双季晚稻生长发育和产量的影响具有明显的差异,其影响程度由强到弱依次为:T3T1T2T4CK。T3在分蘖期干旱胁迫下能有效促进水稻分蘖能力,提升苗峰值和有效分蘖数,最高分蘖数比CK高7.26%,并显著提高拔节期和齐穗期的叶片SPAD值、叶片光合速率和叶片蒸腾速率以及根系活力,同时还显著增加拔节期、齐穗期和成熟期地上部单株干物重,改善植株干物质的积累,其增幅分别在2.19%~25.22%,从而显著提高双季晚稻每公顷有效穗数、每穗实粒数、每穗总粒和结实率等产量构成因素,最终使双季晚稻在干旱胁迫条件下获得较高产量。T3的产量在所有处理中最高,达10.07 t·hm~(-2),分别比T1、T2、T4及CK高6.34%、7.70%、14.17%和25.56%。     

不同覆膜栽培对玉米土壤水分温度及产量的影响

采用烘干称重法和地温计法测定了环县川旱地不同覆膜与露地栽培方式下全生育期内0~80 cm土层的土壤含水量和0~40 cm土层的土壤温度,成熟期随机测量不同处理方式下的株高、株重、茎粗、穗粗、穗行数、行粒数、穗粒数、千粒重和单株叶面积等指标,计算经济产量和生物产量,分析不同覆膜与露地栽培对玉米土壤水热环境和产量的调控机制。结果表明,全膜双垄沟播栽培较全膜平铺穴播、半膜平铺穴播、半膜覆盖垄播和露地平播栽培,全生育期0~80 cm土壤水分分别提高了0.3%、1.0%、1.6%和2.4%,0~40 cm土壤温度分别提高了0.3℃、1.2℃、1.6℃和2.2℃,生育期分别缩短了0、3、5 d和13 d,生物产量分别提高了679.5、2 740.5、3 376.5 kg·hm-2和4 861.5 kg·hm-2,经济产量分别提高了424.5、1 729.5、2 032.5 kg·hm-2和2 971.5 kg·hm-2。因此,在相应的旱作农业区大力推广全膜双垄沟播栽培技术,能大幅提高玉米产量,有利于保障国家粮食安全。     

旱地不同施肥对冬油菜产量及土壤水分状况的影响

研究了不同施肥处理下黄绵土区冬油菜产量、土壤水分状况及其水分利用效率的变化。结果表明:有机肥与化肥配施明显提高了冬油菜籽粒产量和水分利用效率,较不施有机肥平均提高了12.95%和10.74%;冬油菜产量以有机肥配施氮磷钾处理最高,为1 180.05 kg·hm~(-2),较对照(不施肥料)提高了369.32%,耗水量和水分利用效率也最高,分别为489.73 mm和2.41 kg·hm~(-2)·mm~(-1),较对照分别提高了6.40%和338.18%;冬油菜收获后不同处理不同土层土壤含水量较播前大幅度下降,0~20 cm土层土壤含水量较播前下降了8个百分点左右,0~100 cm土层土壤储水量以不施肥处理最大,为244.36 mm。肥料配施提高了作物产量,但也增加了土壤耗水量,土壤干燥化程度也将加剧。     

干旱胁迫对不同穗型超级稻品种产量及穗部性状的影响

通过水分仪结合称重法的盆栽试验,在水稻幼穗分化至灌浆结实的不同时段,人为控制土壤水分以模拟干旱胁迫的发生,研究了中度干旱胁迫对不同穗型超级稻品种产量因素及穗部性状的影响。结果表明:不同时段的中度干旱胁迫对水稻产量及穗部性状都有影响,最终籽粒产量均比正常供水时显著下降,穗分化15~30 d控水处理影响最大,其次是开花至花后15 d和花后15~30 d的控水处理,减产原因主要是结实率下降和千粒重降低。不同品种受影响的程度有所不同,超级稻品种较普通杂交稻品种来说相对要小,但也有受影响较大的超级稻品种,大穗型品种(国稻6号、两优培九、Ⅱ优7号)受干旱胁迫的影响程度要低于中穗型品种(天优998、Ⅱ优602、汕优63)。     

亏缺灌溉及叶面喷锌对番茄产量品质及水分利用效率的影响

通过盆栽试验,研究了3个土壤水分水平(W1:田间持水量的60%～65%、W2:75%～80%、W3:90%～95%)、两个锌溶液水平(Z0:0%、Z1:0.2%)对番茄生长、果实产量及品质、耗水、水分利用效率的影响.结果表明,随土壤水分的增加,番茄株高、植株生物量显著提高,W3处理的生物量分别比W2、W1高出20.8%和35.9%,但果实产量表现为先升高后降低的趋势,即W2＞W3 ＞W1的变化规律,过高的土壤水分或土壤干旱使果实产量明显降低;叶面喷施锌溶液对生物量的影响不明显,但使W1、W2、W3下的果实产量分别提高9.4%、9.2%和3.1%,且使果实口味改善、品质提高;土壤水分的提高使植株的耗水量增加,却降低了水分利用效率,水分和喷施锌溶液对以生物量计的水分利用效率影响不显著,但对以果实产量计和营养成分计的水分利用效率均达到显著程度,W2Z1处理的水分利用效率最高分别为:WUE产量=61.62 kg/m3、WUEVc=9.56 mg/m3、WUE糖=4.7 g/m3.     

土壤水分对寒地水稻穗部性状和产量的影响

选用上育397和绥粳3号两个水稻品种,于分蘖期、穗分化期、抽穗后1～10天、抽穗后11～20天分别进行土壤水势为-0.030～-0.035 MPa 和-0.060～-0.065 MPa的控水试验,研究土壤水分对寒地水稻穗部性状和产量的影响.结果表明:分蘖期控水使穗数显著降低,穗粒数减少;穗分化期控水使穗长明显变短,穗节数和穗颈节枝梗数显著降低,穗粒数、成粒率和千粒重均显著降低;抽穗后1～10天控水使穗粒数减少,千粒重变小.控水处理对每穗的二次枝梗数、二次枝梗上的总粒数、成粒率和千粒重的影响均大于对一次枝梗上这些因素的影响.两品种相同水分胁迫条件下的减产幅度以穗分化期＞分蘖期＞抽穗后1～10天处理＞其它处理.对产量构成因素的影响为穗粒数＞成粒率＞每穴穗数＞千粒重.增加各部位的枝梗数、二次枝梗上的实粒数和成粒率更利于产量的提高.     

孕穗期干旱胁迫对超级稻后期光合性能及产量的影响

以6个超级稻品种及1个常规旱稻品种为材料在防雨棚内进行盆栽,于各品种的孕穗期控制水分(用土壤水分张力计监测土壤水分在-75 k Pa)进行干旱胁迫处理6 d,研究孕穗期干旱胁迫对不同超级稻品种后期光合性能及产量的影响。结果表明:干旱胁迫处理使6个超级稻品种始穗后0~7 d内叶绿素含量及光合速率下降,始穗后14~21 d叶绿素含量及光合速率提高;齐穗后叶面积指数、有效叶面积指数、高效叶面积指数均有不同程度下降;有效穗数下降3.9%~6.8%、穗实粒数下降7.0%~18.5%、千粒重提高1.8%~5.1%,实际产量下降10.4%~17.2%。在正常灌溉条件下,y两优2号、新两优6号、丰两优4号实际产量分别位居第一、二、三位,其中y两优2号较产量倒数后三位的品种增产23.2%~27.5%,新两优6号较产量倒数后三位的品种增产16.0%~20.7%,丰两优4号较产量倒数后三位的品种增产12.4%~17.3%,且增产均达极显著水平;在孕穗期干旱胁迫条件下,y两优2号、丰两优4号、新两优6号实际产量分别位居第一、二、三位,其中y两优2号较产量倒数后三位的品种增产18.3%~21.5%,丰两优4号较产量倒数后三位的品种增产11.4%~14.9%,新两优6号较产量倒数后三位的品种增产11.2%~14.8%,增产亦均达极显著水平。无论在正常灌溉还是在孕穗期干旱胁迫条件下,6个超级稻品种的产量均极显著高于常规旱稻品种的产量。因此,y两优2号、丰两优4号、新两优6号可以在安徽江淮丘陵缺水地区推广种植。     

生物炭对亏缺灌溉下温室重壤土栽培番茄产量及品质的影响

探究生物炭对亏缺灌溉下温室重壤土栽培番茄产量和品质的影响,确定番茄产量和综合品质最优的灌水量及生物炭添加量,为重壤土地区温室番茄栽培提供灌水及生物炭施加依据。采用桶栽试验,设置3个生物炭添加量(0,3%,6%,按干土重的百分比计)和3个灌水水平(充分灌溉W1:75%～85%θ_f;中度亏缺W2:55%～65%θ_f;重度亏缺W3:40%～50%θ_f。θ_f为田间持水量),共9个处理。结果表明:无生物炭添加时,亏缺灌溉下番茄产量降低了13.8%～54.0%(P<0.05),果实硬度、果色指数、VC、可溶性固形物、有机酸含量等营养品质指标均显著降低,果型指数、番茄红素则呈现增加的趋势,灌溉水利用效率在重度亏缺下降低了10.9%(P<0.05);在充分灌溉条件下添加生物炭,番茄产量和灌溉水利用效率分别提高了12.3%～22.0%和23.3%～28.6%,可溶性固形物含量降低了6.4%～17.7%(P<0.05),对VC、番茄红素、有机酸含量及外观品质无显著影响;在亏缺灌溉条件下添加生物炭不利于...     

沙地改良剂对土壤水分及燕麦产量和品质的影响

于2011年在内蒙古武川县研究了沙地改良剂对土壤水分及燕麦产量和品质的影响.结果表明,沙地改良剂能够明显提高0～60 cm土层土壤含水量,其中以12000 kg/hm2施用量效果最佳;施用量6000 kg/hm2、12000kg/hm2、18000 kg/hm2和24000 kg/hm2沙地改良剂土壤水分利用效率较对照分别显著提高了14.50％、25.70％、13.28％和5.86％;不同用量沙地改良剂处理较对照增产显著,当施用量为12000 kg/hm2时,燕麦籽粒产量和生物产量最高,达4884.4 kg/hm2和13001.3 kg/hm2,施用量为18000 kg/hm2时次之;沙地改良剂对燕麦籽粒粗蛋白、赖氨酸和β-葡聚糖含量影响显著,均以12000 kg/hm2施用量时效果较佳,施用量过大或过小都不利于燕麦品质的提高.     

不同时期水分胁迫对水稻生长特性和产量形成的影响

通过网室盆栽试验,研究了不同时期水分胁迫对杂交稻生长和产量的影响。结果表明,中优6号各生育期不同程度水分胁迫都会影响水稻产量,减产最大的时期是穗分化期和开花期,产量比对照下降49.4%和30.7%。水稻分蘖期受水分胁迫对穗数影响最大。穗分化期水分胁迫对总粒数和结实率影响最大,开花期水分胁迫对千粒重影响最大,结实率与穗抽出率存在正相关,相关系数达到0.9211。穗分化期和开花期重度水分胁迫,穗抽出率明显下降。在水分胁迫条件下,光合速率下降主要发生在下午。讨论了水分胁迫对水稻产量和生长的影响。     

土壤水势下限对寒地水稻产量的影响

以里鉴稻5号(J)和垦稻12号(D)为试材,采用负压武土壤湿度计严格监测土壤水势,2007～2008年在建三江科研所、大兴农场园区和庆安试验站进行大田控水试验;2009年在黑龙江八一农垦大学盆栽场(大庆市)进行盆栽控水试验;于水稻返青至成熟期进行-20 kPa和-10 kPa的间歇控水处理,系统地研究土壤水分对寒地水稻...     

不同生育期水分胁迫对杂交水稻光合及产量性状的影响

对两个籼型杂交水稻B优827和冈优725分别在分蘖期、孕穗期、开花期进行不同水分胁迫处理,研究光合速率、活性氧(ROS)、超氧化物歧化酶(SOD)活性及其同功酶等生理特性和产量变化。结果显示,轻度水分胁迫下,随着胁迫时间的增加,叶片中光合速率下降、活性氧含量上升,SOD活性也相应增加;重度水分胁迫下,随着胁迫时间的增加,光合速率下降迅速,活性氧含量和SOD活性比轻度胁迫上升幅度大,但胁迫第7～9 d SOD酶活性出现降低。不同程度水分胁迫处理收获后其产量大小分别为对照>轻度>重度。对开花期的SOD进行凝胶电泳显示6条同功酶谱带,并随着胁迫程度的增加其亮度明显升高,而且品种间有明显差异。三个时期抗旱能力比较表明,其大小为孕穗期>开花期>分蘖期。B优827在三个时期的轻度、重度水分胁迫下都表现为抗旱能力比冈优725强。     

土壤水分状况对水稻表层根系和产量的影响

以内2优6号和Ⅱ优7954为材料,研究了不同土壤水分状况对水稻表层根系生长和活力及表层根系对产量的影响。结果表明:内2优6号在轻度水分胁迫下产量与对照无显著差异,在重度水分胁迫下产量下降15.2%。水分胁迫使Ⅱ优7954产量提高。内2优6号对水分胁迫较Ⅱ优7954敏感。轻度水分胁迫对表层根系干重没有显著影响,在重度水分胁迫下,内2优6号表层根系干重下降10.5%~31.6%,Ⅱ优7954下降13%。然而,在土壤水分胁迫下,表层根系活力提高。穗分化期切根对产量的影响大于开花期,穗分化期切根主要影响每穗粒数,而开花期的切根主要影响结实率。     

幼穗分化期至齐穗期水分胁迫对水稻产量及功能叶性状的影响

2013年在宜良县通过田间试验,研究了水稻幼穗分化期至齐穗期水分胁迫对云南大面积生产应用的6个粳稻品种产量及产量构成因素、功能叶叶面积及SPAD值的影响。结果表明:幼穗分化至齐穗期水分胁迫后6个品种实际产量比正常灌溉产量下降11.03%,达极显著水平。幼穗分化至齐穗期水分胁迫后有效穗数、总粒数、实粒数分别比正常灌水降低4.58%、7.21%、8.53%,其中对实粒数影响最大,达显著水平。水分胁迫后齐穗期功能叶高效、低效、总叶面积指数比正常灌水分别降低13.60%、10.55%、12.92%,水分胁迫后幼穗分化至齐穗期的倒1叶、倒2叶、倒3叶SPAD值比正常灌水分别降低1.26%、1.32%、2.69%。在幼穗分化至齐穗期水分胁迫条件下,抗旱性强的品种穗总粒数、实粒数、结实率降低的幅度小,抗旱性较弱的品种降低的幅度大;抗旱性强的品种功能叶SPAD受影响越小,且有增加的趋势,而抗旱性较弱的品种呈下降趋势。     

基于作物水分盈亏指数的昆明水稻生长季干旱特征及成因分析

基于昆明站点1952—2013年逐日气象观测资料,根据联合国粮农组织1998年推荐的PenmanMonteith公式计算了昆明站近62 a来逐日的参考作物蒸腾量、水稻生育期需水量,利用Mann-Kendall趋势检验法研究作物需水量变化规律,同时根据水稻的水分亏缺指数(CWDI),采用通径分析方法研究各气象因子对水分亏缺指数的影响。结果表明:近62年来昆明地区平均旬需水量为32.55 mm;水稻生长季内干旱分布明显不均匀,随着生长季的推进,干旱级别从轻旱到重旱,干旱发生最严重时期是黄熟生育阶段,在整个水稻生长季内,水稻水分盈亏指数均值为38.07%,表明水稻处于重旱状态;在水稻生育期变异系数研究中,水分盈亏指数变异系数均较小,在返青、分蘖、拔节、抽穗、乳熟和黄熟六个阶段中,变异系数分别为1.8%、1.9%、1.3%、1.1%、0.8%、和0.8%,表明昆明地区近年干旱等级变化较小;影响水分盈亏指数最大正相关因素为日照,最大负相关因素为水汽压。     

保水剂与氮肥混施对土壤持水特性的影响

测定聚丙烯酰胺(PAM)、凹凸棒/聚丙烯酸(WT)和聚丙烯酸钠(HM)3种保水剂在浓度分别为2‰、5‰8、‰的NaCl、MgCl2、CaCl2、FeCl3、尿素、硝酸钾、氯化铵等7种溶液中的吸水倍率;用离心机法测定保水剂与氮肥混施条件下土壤的持水特性。结果表明:与去离子水比较,保水剂在盐溶液中的吸水倍率显著下降,且随着溶液浓度升高,保水剂的吸水倍率明显下降,对于同一盐溶液浓度,离子类型对保水剂吸水倍率的影响表现为:Na+Mg2+Ca2+Fe3+,WT保水剂表现出较强的抗离子特性;保水剂在不同氮肥溶液中的吸水倍率有较大差异,氮肥类型对保水剂吸水倍率的影响表现为:尿素硝酸钾氯化铵;保水剂与氮肥混合施入土壤能提高土壤的持水能力,但施入氮肥降低了保水剂的性能;推荐保水剂与氮肥混合使用时,施氮量不超过0.50 gN/kg干土,保水剂用量不超过6‰。     

新型改良剂对苏打碱土理化性质及水稻产量的影响

为明确新型土壤改良剂对碱土快速改良的效果,筛选出田间应用最佳的改良剂用量,采用田间试验与土柱淋溶模拟相结合方法,设A_0(不加改良剂)、A_1(改良剂5 t·hm~(-2))、A_2(改良剂7.5 t·hm~(-2))、A_3(改良剂15t·hm~(-2))4个处理,研究不同用量改良剂对盐碱土pH值、水溶性盐总量、碱化度、土壤养分变化特性及水稻产量的影响。结果表明:与A_0处理相比,用新型改良剂处理均显著降低了0~40 cm土层pH值、水溶性盐总量和Na+含量(P0.05),且随改良剂用量增加,呈现降低趋势。田间试验中施用改良剂的土壤碱化度由34.55%(A0)下降至18.20%(A_3)(P0.05),同时降低了收获后土壤有机质和有效磷的含量(P0.05)。经改良后,水稻空瘪率显著降低(P0.05),水稻的有效分蘖增加,穗粒数和千粒重显著提高(P0.05),其中,A_2处理水稻增产近三倍(290.8%)。综合改良效果与产投比,改良剂适宜施用量为7.5 t·hm~(-2)。     

不同旱作节水灌溉条件对土壤理化性质及水稻产量的影响

为探索更为适合的水稻节水灌溉方式,于2017—2019年在宁夏暖泉农场开展大田试验,采用三因素对比设计,设置3种不同水稻节水灌溉方式(保墒旱直播MDDS、播后上水旱直播IDFS及覆膜滴灌旱作FMDI),研究了不同节水灌溉方式对水稻土壤理化性质及产量的影响。结果表明：FMDI分蘖期0～10 cm土层日平均地温3 a平均较IDFS和MDDS增加1.7℃(P<0.05);FMDI节水效果明显,在灌溉水平为80%田间持水量条件下,依然可以保持较高的土壤含水量(3年分别为20.1%、19.9%及20.3%);MDDS和IDFS土壤紧实度分别比FMDI平均高出1.74倍、1.77倍;FMDI处理连续3 a土壤有机质、全氮、全磷和全钾较其他2种耕作处理均有显著增加;FMDI处理有显著增产作用,其3 a经济产量和收获指数均最高,与MDDS相比,FMDI的水分利用效率3个年份增幅分别为54.0%、60.0%和56.0%。综上可知,覆膜滴灌旱作(FMDI)方式为适宜该地区水稻种植的蓄水保墒、增温稳温、培肥地力和高产高效的土壤耕作覆盖措施。