微喷灌模式下冬小麦产量和水分利用特性

为探讨华北地区微喷灌模式下冬小麦节水高产栽培适宜的灌溉制度,于2012-2013年(平水年)和2013-2014年度(枯水年),在同一块地观测了微喷灌和畦灌模式不同灌水处理对冬小麦群体变化、叶面积指数和籽粒产量,以及水分利用效率和耗水特性的影响。两种灌溉模式按不同灌水量和灌水次数设置6种组合处理,微喷灌的灌水量为60~180 mm,畦灌的灌水量为74~229 mm。2012-2013年度,微喷灌各处理小麦平均产量较畦灌增加5.6%,灌水量低于或等于90 mm时,微喷灌的产量显著高于畦灌;微喷灌模式下,灌水量120 mm时获得最高产量,但灌水量超过150 mm时,微喷灌模式产量显著低于畦灌模式。2013-2014年度,微喷灌模式平均产量较畦灌模式增加0.8%,灌水量150 mm时微喷灌模式的产量最高。千粒重和水分利用效率也表现为微喷灌模式高于畦灌模式,2012–2013年度分别增加5.1%和8.7%,2013–2014年度分别增加7.9%和10.7%。在本试验条件下,为获得冬小麦高产、高水分利用效率,建议微喷灌模式在平水年灌水量90~120 mm、耗水量325~355 mm,在枯水年灌水量105~150 mm、耗水量335~380 mm,每次灌水定额30~45 mm。微喷灌与畦灌相比,在同等产量水平下,平水年节水潜力为20~50 mm,枯水年为70~110 mm。     

保护性耕作对华北平原冬小麦水分利用的影响

以保护性耕作长期定位试验为研究对象,比较分析了华北平原保护性耕作与传统耕作冬小麦田土壤水分的动态变化、作物耗水量、水分利用效率及作物产量。结果表明：免耕冬小麦田0-180 cm土壤含水量高于翻耕,随土层深度的加深含水量之间差异减少。土体0-30 cm贮水量呈波浪状变化,其中免耕具有很好的蓄水保墒作用;耕作处理之间0-180 cm的土体贮水量虽无显著差异,但免耕处理土体贮水量高于翻耕,秸秆还田高于无秸秆处理。秸秆直立免耕（ZT1）处理作物耗水量最少,分别比翻耕（CT）,翻耕＋秸秆还田（CTR）,旋耕＋秸秆还田（RTR）,秸秆粉碎免耕（ZT2）少消耗3.8,39.6,55.8,61.8 mm的水分;ZT1处理的产量为5 139.7 kg/hm^2,比CT（7 314.8 kg/hm^2）减产29.7%;ZT1处理水分利用效率为13.9 kg/（mm.hm^2）比CT减少32.4%。     

华北平原冬小麦生长对水分胁迫的响应

通过对叶面积指数、生物量、水分利用效率、灌浆速率等数据的分析发现：拔节期胁迫对冬小麦的产量和水分利用效率有一定的影响；充分灌水处理生物产量较高但是水分利用效率低；不同生育期水分胁迫的处理对土壤储水量的消耗有明显的不同最大相差143．3mm；以棵间蒸发形式消耗的无效耗水也有明显的差异，最多相差20mm。     

灌水控制下限对冬小麦产量及水分利用效率的影响

通过对冬小麦全生育期实施不同土壤水分控制下限,研究冬小麦的耗水规律,分析水分胁迫对其生长发育和产量形成的影响,并建立了产量与水分关系的数学模型。结果表明,不同水分处理的冬小麦耗水规律基本一致,但日耗水强度和总耗水量各处理间差别明显。各生育时段耗水量占全生育期总耗水量的百分比以孕穗灌浆期最大,达到45%;其次为拔节期,在20%左右;越冬期最小,只有4.0%~10.0%。土壤水分控制下限为55%的处理冬小麦水分利用效率最高,约为1.75kg/m3,对应的耗水量在350~400mm之间。     

保护性耕作对华北平原冬小麦水分利用的影响

以保护性耕作长期定位试验为研究对象,比较分析了华北平原保护性耕作与传统耕作冬小麦田土壤水分的动态变化、作物耗水量、水分利用效率及作物产量.结果表明:免耕冬小麦田0～180 cm土壤含水量高于翻耕,随土层深度的加深含水量之间差异减少.土体0～30 cm贮水量呈波浪状变化,其中免耕具有很好的蓄水保墒作用;耕作处理之间0～180 cm的土体贮水量虽无显著差异,但免耕处理土体贮水量高于翻耕,秸秆还田高于无秸秆处理.秸秆直立免耕(ZT1)处理作物耗水量最少,分别比翻耕(CT),翻耕 秸秆还田(CTR),旋耕 秸秆还田(RTR),秸秆粉碎免耕(ZT2)少消耗3.8,39.6,55.8,61.8 mm的水分;ZT1处理的产量为5 139.7 kg/hm2,比CT(7 314.8 kg/hm2)减产29.7%;ZT1处理水分利用效率为13.9 kg/(mm·hm2)比CT减少32.4%.     

水分胁迫效应对冬小麦生长发育的影响研究

利用温室管栽试验，研究水分胁迫效应对冬小麦生长发育的影响。结果表明：苗期水分胁迫，拔节期与开花期复水能激发冬小麦根、茎、叶、冠生物量显著增长，三叶至分蘖期控水的处理绿叶面积日增量最大；前期一直干旱灌浆期复水能明显减缓植株的衰老速率。冬小麦前期经受中度或重度水分胁迫，拔节期复水后增产效果最大，前期经受中度水分胁迫，开花期复水后水分利用效率最高。确定土壤含水量占田间持水量55％为冬小麦分蘖期水分胁迫效应增产节水的水分临界指标。     

膜下滴灌棉花关键生育期不同灌水量、灌水次数对其生长、产量及水分利用效率的影响

通过2004年棉花生长季田间试验,我们研究了膜下滴灌棉花关键生育期不同灌水量和灌水次数对其生长、产量及水分利用效率（WUE）的影响,旨在建立河北南部棉区滴灌条件下的优化灌溉模式,提高作物水分利用效率,达到节水增产目的。试验结果表明：不同灌水方式对棉花产量和水分利用效率的影响具有显著差异,棉花需水关键期花铃期分2次少量灌水处理,每次灌水量10．42mm,明显优于两次多量灌水和集中一次灌溉等其他处理,产量和WUE最高,分别高达4929．0kg／hm^2和0．98kg／m^3,具有明显的节水增产效益。     

旱地冬小麦覆盖黑色液膜生态效应研究

1998～2000年在山西临汾、万荣、屯留就黑色液膜覆盖冬小麦的增产效应及机理进行了研究。结果表明：在枯水年型条件下，黑色液膜覆盖冬小麦具有较好的产量效应、生物学效应、增温效应和储水供水效应。较好地协调了旱地小麦的穗数、穗粒数、千粒重问的关系，使每公顷产量达2188．5kg，较对照增产17．95％；水分利用效率达到0．78kg／m^3，较对照提高22．26％。该项研究为旱地小麦覆盖材料开辟了新的领域     

限量灌水对冬小麦光合性能和水分利用的影响

在自然大田和人工防雨池栽条件下，研究了限量灌水对冬小麦光合性能和水分利用的影响。结果表明，田间土壤耗水强度以拔节于挑旗期间为最大，此期间限量灌水较显著地减缓了冬小麦生育后期光合面积的衰减，使叶片的气阻阻力降低，蒸腾强度升高，群体和叶片的光合速率均升高，改善了光合性能，提高了产量和水分利用率。     

不同灌水时期组合对膜下滴灌马铃薯产量及水分利用效率的影响

通过设置不同的灌水处理,研究了不同灌水时期组合对膜下滴灌马铃薯产量及水分利用效率的影响,以期为确定膜下滴灌马铃薯适宜的灌水方案提供理论依据。在总灌水量为1 725 m³/hm²、灌水次数均为7次的情况下,以不灌水处理为对照(CK),分别设置4个不同灌水时期组合,分别为B1(6月15日灌水300 m³/hm²、6月25日灌水225 m³/hm²、7月5日灌水300 m³/hm²、7月15日灌水300 m³/hm²、7月25日灌水225 m³/hm²、8月4日灌水225 m³/hm²、8月14日灌水150 m³/hm²)、B2(6月5日灌水150 m³/hm²、6月15日灌水300 m³     

测墒补灌对冬小麦干物质积累与分配及水分利用效率的影响

于2007-2008和2008-2009小麦生长季, 以高产中筋冬小麦品种济麦22为材料, 在山东兖州小孟镇史王村(35.41°N, 116.41°E)采用大田试验, 研究了4种灌水处理对冬小麦干物质积累与分配及水分利用效率的影响。结果表明, 不灌水的W0处理(土壤相对含水量为播种期80% + 拔节期65% + 开花期65%)成熟期干物质积累量最低, W1处理(土壤相对含水量为播种期80% + 拔节期70% + 开花期70%)成熟期干物质积累量最高, 籽粒干物质分配量显著高于W2处理(土壤相对含水量为播种期80% + 拔节期80% + 开花期80%)和W3处理(土壤相对含水量为播种期90% + 拔节期80% + 开花期80%);开花前贮藏在营养器官中的干物质开花后向籽粒的再分配量和再分配率均为W0>W3>W2>W1, 开花后干物质积累量对籽粒的贡献率为W1>W2>W3>W0;W1处理在灌浆末期保持较高灌浆速率和净光合速率, 提高了开花后干物质的积累量和向籽粒的分配比例, 有利于增加粒重;W0处理水分利用效率较高, 但产量最低;灌水处理的籽粒产量、灌溉水利用效率、降水利用效率和灌溉效益两生长季均随测墒补灌量的增加而显著降低。综合两年结果, W1是本试验条件下高产节水的最佳灌溉处理, 其播种期、拔节期和开花期设计0~140 cm土层土壤平均相对含水量分别为80%、70%和70%, 在两个小麦生长季中, 通过测墒, 分别补充灌水43.8 mm和13.8 mm, 灌溉水和降水的利用效率最高, 并获得了最高籽粒产量, 分别为8837.8 kg hm^-2和9040.9 kg hm^-2。     

灌溉与秸秆覆盖条件下冬小麦农田小气候特征

采用四种灌溉方式和有无秸秆覆盖的组合处理，研究了灌溉与秸秆覆盖结合条件下冬小麦农田的小气候特征。结果表明，从2月份开始，覆盖处理在14:00时的土壤温度明显低于不覆盖处理。秸秆覆盖能够降低近地面空气湿度和提高近地面空气温度，在灌溉条件下表现尤为明显。灌溉能够降低近地面的湍流交换系数和湍流热通量，提高潜热通量，而秸秆覆盖的作用相反。秸秆覆盖具有增强灌溉水入渗能力的作用。秸秆覆盖显著降低冬小麦的产量和水分利用效率(WUE)。     

秋季玉米秸秆覆盖对丘陵旱地小麦生理特性及水分利用效率的影响

西南丘陵冬春季节干旱频繁,严重影响小麦播种立苗及产量。2012—2013(干旱)和2013—2014年度(湿润),在四川简阳开展田间试验,比较不同玉米秸秆处理方式对旱地小麦生理性状、水分利用效率及产量的影响。试验共设4个处理,分别是无覆盖(CK)、无覆盖+播后和拔节期灌水(T1)、休闲期覆盖(T2)和休闲期+小麦生育期覆盖(T3)。干旱年份T1、T2和T3的产量分别为4151、3926和3603 kg hm–2;较CK增产42.0%、34.3%和23.2%,提高水分利用效率27.2%、29.6%和18.8%。湿润年份处理间产量差异较小。与CK相比,干旱年份灌水和覆盖提高了播种至开花阶段的干物质积累量,有效抑制了花后旗叶、倒二叶的叶绿素降解;覆盖处理有利于保持播前充足的底墒及生育期间较高的土壤含水量;T2处理主要生育时期的根干重、根冠比、根长密度、根质量密度和根表面积密度增加,下层土壤中的根系增多。籽粒产量与各生育阶段干物质积累量、花后旗叶和倒二叶的SPAD及水分利用效率呈显著或极显著正相关。秋季玉米秸秆就地覆盖具有显著的纳雨保墒作用,可提高小麦立苗质量,延缓叶片衰老,进而增产。     

不同覆膜方式对旱地冬小麦土壤水分和产量的影响

为探讨黄土高原半干旱雨养条件下覆膜种植冬麦田土壤水分动态特征和增产效果,在2008—2009和2009—2010年生长季,以露地种植为对照(CK),研究了3种覆膜方式(全膜覆土穴播、全膜穴播、垄膜沟播)对冬小麦农田土壤水分、产量和水分利用效率的影响。结果表明,孕穗前期覆膜处理0~200 cm平均土壤含水量在2个生长季分别较CK高2.3%和1.7%,而在孕穗期至成熟期分别较CK低14.7%和7.6%。地膜覆盖可显著改善0~20 cm土壤墒情,但拔节后20~90 cm土层以及全生育期90~200 cm土层含水量普遍低于CK;2个生长季收获期0~200 cm平均土壤含水量覆膜处理较CK分别低64.7 mm和47.0 mm。在2个生长季中,覆膜处理平均耗水量分别较CK多64.6 mm和77.2 mm。2个生长季夏季休闲后,覆膜处理在秋播时0~200 cm的土壤含水量分别比CK高29.8 mm和22.8 mm,显然,覆膜有利于土壤水分的快速恢复。2个生长季覆膜处理的平均产量分别较CK高49.4%和53.2%,水分利用效率分别提高11.8%和14.3%。在3种覆膜处理中,虽然全膜穴播的产量和水分利用效率最高,但从劳动力和生产资料的投入同产出效益角度考虑,则以全膜覆土穴播最优。因此认为,全膜覆土穴播是一种高产高效、操作简单、适宜于半干旱区推广应用的冬小麦种植方式。     

冬小麦节水栽培三种灌溉模式的水氮利用与产量形成

为探讨华北平原冬小麦节水栽培适宜灌溉模式及其产量形成与资源利用规律,2004—2008连续4年在同一地块比较春不灌水(I₀)、春灌1水(I₁)和春灌2水(I₂) 3种灌溉模式对冬小麦水氮利用特性与产量形成的影响。在均实行晚播和一次性底施氮量157.5 kg hm^-2条件下,各模式年际间籽粒产量稳定,I₀、I₁和I₂模式的4年平均产量分别为6 134、7 515和8 134 kg hm^-2,平均总耗水量分别为3 334、3 829和4 270 m³ hm^-2,平均总吸氮量分别为162.5、197.9和212.2 kg hm^-2。在耗水构成中,土壤贮水消耗占总耗水量的比例分别为66.7%、49.2%和37.8%。3种灌溉模式的水分利用效率达1.9~2.0 kg m^-3,灌溉模式间无显著差异;氮素利用效率在3个灌溉模式间也无显著差异,平均为38.0 kg kg^-1 N。3种灌溉模式主茎穗占成穗数比例平均为81%,开花期上三叶叶面积指数2.6~3.8,旗叶节以上非叶绿色器官面积指数2.7~3.6。综合以上结果,冬小麦3种灌溉模式及其配套技术形成的群体结构可在不同产量水平上实现水、氮资源高效利用。     

灌溉条件下覆膜对冬小麦根系分布及抗倒性状的影响

为了验证小麦地膜覆盖技术是否适用不同气候地区。于2012－2013年在河北省曲周县中国农业大学万亩“双高”示范基地,在灌溉条件下观测了地膜覆盖对冬小麦生长发育及倒伏性能的影响。试验结果表明,地膜覆盖对小麦生长发育,尤其是前期群体数量和叶面积等有一定的促进作用,但在当季小麦生长后期雨水较多的情况下,会因使根系分布变浅、基部节间变长而增加小麦倒伏风险,抵消其增产增收的效果,据此探讨了华北灌区小麦覆膜栽培中需要注意的问题。     

覆膜和补灌对杂交谷子产量形成与水分利用效率的影响

针对干旱对杂交谷子的生产限制及耗水与产量的关系尚不明确的问题,通过大田试验研究了不同降水年型下地膜覆盖与补灌对杂交谷子产量形成与耗水的影响。结果表明,播后40~80 d是杂交谷子需水关键期,拔节时补灌增加了单位面积有效穗数,110 mm水分蒸散是提高抽穗期生物产量的充分条件;全生育期耗水400 mm可获得较高籽粒产量。抽穗期生物产量是籽粒产量形成的基础,产量形成具有"递进决定"的特征,覆膜结合补灌显著提高了抽穗期生物产量。丰水年覆盖条件下或在欠水年,补灌增加了花后干物质量;欠水年雨养花后物质在营养器官中累积,补灌促进了营养器官物质向籽粒转移。补灌下覆膜籽粒增产10.1%~18.6%,比露地提高水分利用效率10.7%~19.4%。在欠水年,雨养时覆膜下的籽粒产量较露地更低,补灌是显著提高产量和水分利用效率的必要条件。丰水年覆膜能显著提高籽粒产量和补灌的增产效应,欠水年补灌的增产效果则优于覆盖。地膜覆盖结合拔节期或抽穗期适量补灌是提高杂交谷子产量和水分利用效率的有效方法。