土壤水分亏缺对冬小麦根系的影响

为给小麦高产稳产栽培提供依据,利用桶栽试验方法,通过人工调节土壤含水率形成4个水分梯度,即土壤水分含量分别占田间最大持水量的75%～80%(CK)、65%～70%(T1)、55%～60%(T2)和45%～50%(T3),研究了土壤水分亏缺对冬小麦根系的影响.各生育时期冬小麦单株平均次生根数随含水率的减少而减少,但不同生育时期水分亏缺对发根数的影响差异很大.拔节～孕穗期土壤水分亏缺引起次生根数的差异最明显,T1、T2、T3的次生根数分别只有CK 的79%、70%、62%;抽穗～开花期的影响其次,T1、T2、T3的次生根分别为CK 的82%、70%、64%;灌浆～成熟期的影响最小,分别为CK的97%、93%和89%.冬小麦根系在生育前期比生育后期对水分适应能力强.分蘖期水分亏缺处理对根系干重的影响不显著,拔节～孕穗期和抽穗～开花期根系干重受水分的影响达到极显著水平.拔节～孕穗期的水分亏缺处理对根系伸长有益,其中以轻度水分亏缺处理(T1)的伸长作用最强;抽穗～开花期水分亏缺处理也有助于根系伸长,但轻度水分亏缺处理(T1)对根系的伸长作用最弱.     

苗期干旱对玉米产量和水分利用效率的影响

通过在防雨棚中进行的盆栽试验,以5个玉米杂交种(郑单958、郑单19、四单19、龙单13、鲁单981)为试材,研究了苗期轻度干旱和中度干旱对玉米产量和水分利用效率(wateruseefficiency,WUE)的影响。结果表明:5个品种的产量和耗水量均随干旱程度的加大而递减,四单19和龙单13的产量对干旱胁迫的敏感度小,耗水量对干旱胁迫的敏感度大(除四单19中度干旱)。轻度干旱提高了四单19和龙单13的WUE,中度干旱只提高了四单19的WUE,其它品种的WUE均随干旱程度的加大而递减。相关分析表明,WUE与抗旱指数呈显著正相关,WUE与产量呈显著正相关(除轻度干旱),但WUE与耗水量相关性不显著。四单19综合表现最好,在两种干旱胁迫处理下均同步实现了抗旱、节水、稳产的目标。     

不同土壤水分含量对水稻水分利用特征的影响

 采用控制土壤水分含量的盆栽实验,研究了土壤水分含量对水稻水分利用特性的影响。结果表明,常规水作累积耗水量显著高于覆膜未淹水处理,但稍低于覆膜淹水处理;覆膜轻度水分胁迫或无胁迫处理不仅能够维持和提高产量,水分利用效率也有所提高。随着土壤水分含量的降低,全生育期水稻累积耗水量、各生育期耗水量及耗水强度逐渐降低,且田间持水量与全生育期累积耗水量呈极显著二次曲线相关。无水分胁迫覆膜处理下拔节孕穗期耗水量及模比系数高于其他生育期,其他处理耗水量和模比系数在乳熟期最高。随着土壤水分含量降低,抽穗开花期前各生育期水稻耗水模比系数有降低趋势,其后则有升高趋势;耗水强度下降;有效穗数和实粒数减少,产量逐渐降低,水分生产率先上升后下降。水稻产量与水分利用率具有显著二次曲线相关性。     

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。     

不同揭膜期对南宁春植蔗生长及蔗茎产量的影响

为了探明覆膜甘蔗生长、产量及经济效益同步提高的最佳揭膜时期的栽培措施,本试验以桂糖03-2287甘蔗品种为材料,采用地膜覆盖栽培,设置齐苗期、分蘖末期和拔节伸长前期等3个不同生长时期揭膜处理,以不盖膜作对照,探讨不同时期揭膜对甘蔗生长及产量的影响。结果表明,比较不盖膜对照,地膜覆盖分蘖末期揭膜处理增产13.1%,差异极显著,齐苗期揭膜和拔节伸长前期揭膜分别增产6.4%和6.9%,差异显著;地膜覆盖处理间,分蘖末期揭膜比齐苗期揭膜和拔节伸长前期揭膜处理增产也达到极显著,而齐苗期揭膜与拔节伸长前期揭膜间的产量差异不显著。各处理的经济效益与蔗茎产量的高低成正相关,即分蘖末期揭膜拔节伸长前期揭膜齐苗期揭膜对照。由此表明,南宁春植蔗覆膜栽培以分蘖末期揭膜增产效果较好,过早或过迟揭膜都不利于产量的进一步提高。     

秸秆还田量对旱地全膜覆土穴播春小麦水分利用及产量的影响

为了解半干旱区秸秆还田量对全膜覆土穴播春小麦水分利用和产量的影响,2018年在甘肃中部半干旱旱作区(35°35′N, 104°36′E)开展大田试验,以陇春35号为供试品种,设置1 500 kg·hm~(-2)秸秆还田(SRL)、3 000 kg·hm~(-2)秸秆还田(SRM)、4 500 kg·hm~(-2)秸秆还田(SRH)和无秸秆还田(CK)4个处理,测定和分析了不同处理下全膜覆土穴播春小麦不同生育时期0～300 cm土壤贮水量、0～300 cm土层阶段耗水量和WUE的特点。结果表明,与CK相比,不同量的秸秆还田均可提高春小麦播种到抽穗期0～300 cm土层土壤贮水量和拔节到灌浆期春小麦对0～300 cm土层的耗水量,降低拔节到成熟期冠层温度,显著增加春小麦叶片SPAD值、叶面积指数、生物量、产量和水分利用效率。SRM处理的产量较SRH和SRL处理分别增加4.0%和17.4%,WUE分别提高4.8%和16.0%。因此,在甘肃中东部半干旱旱作区,全膜覆土穴播春小麦的适宜秸秆还田量为3 000 kg·hm~(-2);秸秆还田能够改善春小麦生育前中期土壤墒情,有利于中后期水分利用,促进春小麦叶片光合物质生产,最终实现增产和水分高效利用。     

拔节后补灌对不同穗型冬小麦耗水和籽粒产量的影响

为探究拔节期和开花期不同补灌方案对不同穗型冬小麦耗水特性、籽粒产量和水分利用效率的影响,于2017-2019年在山东省泰安市以大穗型品种山农23和中多穗型品种山农29为试验材料,以拔节后无灌水(T1)为对照,设置拔节期补灌目标为0~20 cm土层相对含水率达100%田间持水率(T2)、拔节期和开花期补灌目标为0~20 cm土层相对含水率达100%田间持水率(T3)和拔节期补灌目标为0~40 cm土层相对含水率达100%田间持水率(T4) 3种补灌方案。结果表明,拔节后不同补灌方案对大穗型和多穗型小麦品种影响基本一致。与T1处理相比,T4处理显著提高了0~100 cm土层土壤相对含水率,使60~100 cm土层土壤相对含水率在开花期仍保持较高水平;T3处理显著提高了拔节期0～60 cm和开花期0~40 cm土层土壤相对含水率。与T3处理相比,T4处理的拔节至开花阶段耗水量增加了28.9%,其中对上层土壤总供水的表观消耗量增加了66.4%;T4处理在开花至成熟阶段对深层土壤总供水的表观消耗量增加了68.0%,对上层土壤总供水的表观消耗量降低了37.4%。在开花至成熟期降水较多(121.2 mm)的年份,T4处理的开花至成熟阶段耗水量、开花后旗叶净光合速率和籽粒产量相对于T3处理均无显著变化,但总耗水量较高,水分利用效率显著降低;在开花至成熟期降水较少(45.2 mm)的年份,T4处理的开花至成熟期的阶段耗水量、开花后旗叶净光合速率、籽粒产量和水分利用效率较T3处理均显著降低。因此,在小麦全生育期降水量为111.6~220.2 mm、开花后降水量为45.2~121.2 mm的条件下,大穗型和中多穗型小麦品种均以在拔节期和开花期将0~20 cm土层补灌至100%田间持水率的补灌方案最优,可同时实现高产和高水分利用效率。     

灌水对不同小麦品种旗叶渗透调节、光合速率及产量的影响

为了解灌水对不同小麦品种旗叶水分生理特性和产量的影响,于2009-2010年度在田间栽培条件下,以2个小麦品种济麦22和洲元9369为材料,采用测墒补灌的方法研究了不灌水(W0)、拔节期0～140cm土层土壤相对含水量补灌至75%+开花期补灌至70%(W1)、拔节后8d补灌至75%+开花后8d补灌至70%(W2)、拔节后8d补灌至75%+开花后8d补灌至75%(W3)4个不同灌水处理下小麦旗叶渗透调节、光合速率和籽粒产量的差异。结果表明:(1)W3处理的小麦旗叶相对含水量、水势、渗透调节能力和光合速率高于W1和W2处理;济麦22旗叶相对含水量低于洲元9369,旗叶水势、渗透调节能力和光合速率高于洲元9369。(2)W3处理下穗数和千粒重显著增加,但穗粒数显著低于W1处理,以高的灌水量和耗水量获得最高籽粒产量,水分利用效率无显著变化。济麦22籽粒产量、穗数、千粒重、耗水量和水分利用效率均显著高于洲元9369,穗粒数低于洲元9369。本试验条件下,在拔节后8d和开花后8d0～140cm土层平均土壤相对含水量补灌至75%,是兼顾节水和高产的最优处理。     

夏玉米耗水特性与灌水指标的研究

夏玉米经济产量与耗水量呈二次函数关系。玉米苗期阶段吸水范围主要在0～20cm土层，中、后期吸水范围主要在0～40cm土层。大口期以后缺水，穗粒数和千粒重与0～100cm深土层绝对含水量的关系呈二次函数变化。夏玉米耗水量前期少，后期多，9000kg/hm²产量水平，全生育期总耗水量6750mm/hm²左右，平均耗水强度69.5mm/hm²·d，拔节期～大口期67.7mm/hm²·d，大口期～开花期81.2mm/hm²·d，开花期～乳熟期78.5mm/hm²·d。乳熟期～成熟期65.7mm/hm²·d．阶段耗水量动态分布为：苗期阶段990mm/hm²，穗期阶段2175mm/hm²，花粒期阶段3639mm/hm²，生育前半期耗水量占总耗水量的46.5%，后半期占53.5%。模系数分布动态为：苗期阶段14.6%，穗期阶段31.8%，花粒期阶段53.5%。各生育阶段适宜的土壤水分指标为：播种～拔节田间相对持水量70%～60%，拔节～大口70%～75%，大口～开花70%～80%，开花～乳熟80%左右，乳熟～成熟80%～705。夏玉米灌溉水分生产效率表现为报酬递减规律，底墒水水分生产效率最高，其次为开花水，9000kg/hm²夏玉米的水分生产效率为60kg/mm·hm²。夏玉米灌水最佳经济效益有一个适度，9000kg/hm²左右的适度值为1800～2400mm/hm²左右。正常年份夏玉米全生育期浇4水为宜，灌水定额以底墒水450mm/hm²，开花水、乳熟水、蜡熟水各675mm/hm²为宜。     

不同时期干旱和干旱程度对夏玉米生长发育及耗水特性的影响

通过防雨棚下测坑试验,研究不同生育期干旱,设轻度干旱和重度干旱对夏玉米生长状况、耗水规律、产量以及水分利用效率的影响。结果表明,不同生育期干旱均会抑制植株株高和叶面积指数增长,受旱越重,株高和叶面积指数越小。适宜水分处理的植株株高与叶面积长势优于其他处理;与适宜水分处理相比,随着干旱时期的后移,产量呈先降后升的趋势,其中,苗期轻度干旱的处理减产最少,为9.88%,抽雄期重度干旱穗粒数最少,为349.98粒,减产最多,达32.67%;夏玉米拔节期重度干旱处理的耗水量最低,为258.09 mm,任何生育阶段受旱,其日耗水量随着干旱程度的加重而降低。对各处理产量和耗水量进行分析,两者呈良好的二次曲线关系,拔节期轻度干旱处理的水分利用效率(WUE)最高,为2.202 kg/m3,其次是苗期重度干旱的处理,后期干旱处理由于减产幅度超过节水的幅度,WUE降低。通过对各处理的产量和WUE综合分析,确定了夏玉米节水高产的灌溉控制指标。     

增施有机肥对全膜覆土穴播春小麦水分利用和产量的影响

为探究增施有机肥对全膜覆土穴播春小麦水分利用和产量的影响,于2016-2017年在甘肃陇中半干旱区设置田间定位试验,研究全膜覆土平作穴播(PMS)、全膜覆土平作穴播+有机肥(PMO)和裸地平作穴播(CK)3个处理下春小麦田的土壤水分、作物产量及水分利用效率。结果表明,在全生育期,PMO处理0～300 cm土壤贮水量分别较PMS和CK处理高1.30%～13.55%和6.95%～15.39%,SPAD值分别高1.61%～4.33%和6.43%～13.95%,单株生物量分别增加4.98%～16.11%和117.13%～200.00%;与CK相比,PMO和PMS处理均能显著提高春小麦的穗数、穗粒数、千粒重、籽粒产量和水分利用效率,PMO处理提高的幅度更大;PMO处理的籽粒产量分别较PMS和CK处理提高9.11%和53.74%,水分利用效率分别较PMS和CK处理提高26.50%和59.22%。     

花后水分亏缺对夏玉米产量及水分利用效率的影响

以郑单958为试验材料,分别于吐丝至吐丝15 d、吐丝至吐丝30 d和吐丝30 d至成熟期3个时期进行水分亏缺处理(T1、T2、T3),以花后适宜水分供应为对照(CK),研究花后不同时期水分亏缺对夏玉米产量和水分利用效率的影响。结果表明,3个阶段的水分亏缺均使玉米产量降低,其中,T1处理的降幅最大,T3处理的降幅最小,与CK相比均达到显著性差异。T1处理下玉米的叶片衰老最快,在整个生育后期叶面积指数一直处于较低的水平;成熟期时,各处理的叶面积指数均低于CK。T1和T2处理使成熟期时的单株总干重显著下降,较CK分别下降了24.98%、29.94%。T3处理下作物的水分利用效率最高,比CK高0.5 kg/(mm·hm2);T1处理下作物的水分利用效率最低,且与CK达到显著差异。各个时期的水分胁迫均使玉米的穗粒数减少,穗长变短,穗粗降低,行粒数减少,秃尖变长,空秆率上升。     

聚丙烯酰胺连年施用对燕麦生产的影响

为探明聚丙烯酰胺(PAM)施用后对燕麦不同生育阶段水分利用的影响,在长城沿线旱作丘陵区,设置6个处理,分别为对照(CK)、PAM施用一年(M1)、PAM连续施用二年(M2)、PAM连续施用三年(M3)、PAM连续施用四年(M4)、PAM连续施用五年(M5),通过大田试验,研究PAM施用不同年限对燕麦不同生育阶段的土壤保水、燕麦耗水特征、水分利用效率等特性的影响。结果表明,施用PAM提高了燕麦田不同生育阶段0~60cm土层的土壤含水量,促进了燕麦生物量的积累,降低了燕麦总耗水量,提高了燕麦产量和水分利用效率。各处理中,M4和M5处理的土壤含水量及贮水量均高于其他处理,而总耗水量最低,差异均显著(P0.05);M1、M2处理的多数被测指标与CK无显著差异。苗期0~10cm、拔节期10~20cm、抽穗期20~40cm、灌浆期0~10cm、成熟期10~20cm和40~60cm土层土壤含水量对产量的影响最大。各生育阶段,除播种-苗期及抽穗-灌浆期外,M5处理耗水量均显著低于M4处理。M4处理的经济效益和水分利用效率均最高,较对照分别增加35.67%和3.67kg·hm~(-2)·mm~(-1)。综合考虑产量、经济效益、水分利用效率,燕麦旱作地区应连续4年施用聚丙烯酰胺。     

玉米秸秆还田对砂姜黑土水分动态及冬小麦水分利用效率的影响

为给冬小麦水分高效利用提供科学依据,根据土壤-植物-大气连续体(SPAC)原理,利用野外小型蒸渗仪,以不施肥为对照(CK),原位研究了配方施肥(PF)以及配方施肥+秸秆还田(PF+JG)处理对砂姜黑土水分动态和冬小麦水分利用效率的影响.结果表明,秸秆还田主要影响0～40 cm土层土壤剖面水分含量,而40～80 cm土层土壤水分含量基本保持稳定.在小麦出苗期和拔节期,PF+JG处理的0～40 cm土层土壤含水量较PF处理分别提高50.9％和34.6％.土壤水分最大有效库容在小麦全生育期呈单峰变化趋势,峰值在返青期;PF+JG处理的出苗期土壤水分最大有效库容较CK和PF处理增加了8.25％和20.82％,拔节期增加8.07％和10.95％,且均差异显著(P＜0.05).PF+JG处理的土壤水分入渗量分别是CK和PF处理的4.53和3.55倍;小麦耗水量较PF处理降低9.2％;小麦产量和水分利用效率分别比CK和PF处理增加124.1％、18.8％和144.0％、30.8％,且差异达显著水平(P＜0.05).说明秸秆还田对冬小麦产量和水分利用效率的提高作用与增加土壤水分有效库容、水分入渗量和减少总耗水量有关.     

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。     

玉米苗期不同供水条件下水分利用效率鉴定指标研究

试验在防雨棚中盆栽条件下进行。供试玉米杂交种5个,苗期设置正常供水、轻度干旱胁迫和中度干旱胁迫3种处理,拔节期均复水到正常水平。分别在拔节期、吐丝期和成熟期对相关形态及生理指标进行测定,并与水分利用效率(water use efficiency,WUE)进行多元逐步回归分析。结果表明:在吐丝期,正常供水和中度干旱时散粉至抽丝间隔(anthesis-silking interval,ASI)短的品种WUE高;在成熟期,正常供水时粒叶比高、茎较粗和轻度干旱时粒深的品种WUE高;在正常供水时,拔节期植株矮小、叶片失水率小、成熟期收获指数(harvest index,HI)较高和穗位比较大的品种在轻度干旱胁迫下具有较高WUE;在正常供水时,出籽率较高、行粒数较少的品种在中度干旱胁迫下具有较高WUE。     

施用生物炭对华北平原土壤水分和夏玉米生长发育的影响

2014～2017年在中国农业大学吴桥实验站设每年施用生物炭7 200 kg/hm~2(T1)、3 600 kg/hm~2(T2)、1 800 kg/hm~2(T3)和不施生物炭(CK)4个处理,探究施用生物炭对土壤水分和夏玉米生长发育的影响。结果表明,与CK处理相比,T1和T2处理的子粒产量分别降低10.59%～10.80%和6.30%～7.76%(P0.05)。施用生物炭显著降低全生育期的耗水量,提高水分利用效率。与T3和CK处理相比,T1和T2处理显著降低主要生育时期的SPAD值、光合速率、气孔导度和蒸腾速率,花后的叶面积指数也较低,从而降低花后的干物质积累。施用生物炭可以增加土壤含水量,减少夏玉米耗水量,进而提高水分利用效率;中高量的施用降低夏玉米和周年的子粒产量。因此,在华北平原生物炭施用量建议以低量为宜。     

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。