氮肥基追比对冬小麦调亏灌溉的调控作用

为了解氮肥基追比对冬小麦调亏灌溉的调控作用,比较分析了2种氮肥基追比(10∶0和6∶4)下调亏灌溉(水分亏缺阶段为返青至拔节期)对冬小麦产量和水分利用效率的影响差异。结果表明,返青至拔节期水分调亏显著降低冬小麦的叶面积,抽穗后在充分供水条件下对根系活力的影响表现出较长后效,且降低了花后旗叶MDA的积累速率,最终显著提高了产量及水分利用效率。与氮肥基追比10∶0处理相比,6∶4处理下开花期冬小麦的叶面积显著增加,抽穗后在土壤自然干旱条件下灌浆期光合速率明显提高,花后旗叶MDA含量降低,稳产性增强。可见,在冬小麦生育后期土壤水分较好的情况下,返青至拔节期水分调亏对产量有正效应;生育后期土壤较干旱情况下,追施氮肥可以提高冬小麦的抗旱能力。     

调亏灌溉对冬小麦不同生育阶段光合速率的影响

为给冬小麦调亏灌溉（Regulated deficit irrigation,RDI）指标与模式的建立提供理论依据和技术参数,在防雨棚条件下,采用子、母盆栽方法,以冬小麦为试验材料,分析了RDI对冬小麦不同生育阶段光合速率（Pn）的影响,并对其进行了模拟,以探寻适宜的水分调亏阶段（时期）和调节亏水度。结果表明,冬小麦返青至拔节期水分调亏对Pn无显著影响;拔节至抽穗期轻度水分调亏的Pn未受显著影响,复水后补偿效应显著;中、重度调亏的Pn受到显著抑制,复水后虽有补偿效应,但与对照差异不显著;抽穗至灌浆期轻度水分调亏对Pn无显著影响,中、重度水分调亏的Pn受到强烈抑制,复水后补偿效应较弱,补偿时间也有限。据此认为,冬小麦RDI的适宜阶段为拔节期以前,适宜的调亏度为50%～65%FC（Field capacity,FC）;拔节至抽穗和抽穗至灌浆期也可轻度调亏,调亏度为60%～65%FC。     

调亏灌溉对冬小麦光合生理特性的影响及其优化农艺技术组合

在移动式防雨棚条件下．采用子母盆栽土培法和池栽微区试验相结合的方法,以冬小麦品种93中6为试验材料进行了调亏灌溉（Regulated deficit irrigation,RDI）试验研究,旨在了解调亏灌溉对小麦不同生育阶段生长动态、蒸腾速率（Tr）、光合速率（Pn）、光合产物积累与分配以及最终籽粒产量和水分利用效率（WUE）的影响,寻求适宜的调亏生育阶段（时期）和调节亏水度,为建立冬小麦RDI模式及其配套优化农艺方案提供理论依据。结果表明,适时适度的水分调亏显著抑制Tr,而Pn下降不明显;复水后Pn又具有超补偿效应,光合产物具有起补偿积累,且有利于向籽粒运转与分配;抑制营养生长,促进生殖生长。冬小麦调亏灌溉的适宜时段为三叶～返青,调亏度为40％FC（Field water capacity,FC）～60％FC,历时约55d;平均比对照增产0．88％～8．25％,节水12．80％～18755％,水分利用效率提高15．96％～32．98％。通过三因子正交旋转组合设计综合分析试验资料,分别建立了经济产量（Y）及水分利用效率（WUE）的数学模型。对模型的解析结果表明,当实施RDI时,可适当提高作物群体指标,并与施肥等其它农艺技术相结合,可以补偿RDI的负面效应。对所建数学模型进行目标联合仿真寻优,获得不同决策目标下RDI与农艺技术结合的优化方案。     

苗期调亏灌溉对夏玉米植株抗倒伏性状的影响

针对黄淮海平原夏玉米生产中干旱和倒伏问题,选用浚单20和伟科702两个高产品种为材料,采取盆栽调亏灌溉的方法,在苗期设置4个干旱胁迫水平,并在拔节期复水至正常水平,研究苗期不同程度的水分亏缺对玉米植株抗倒伏性状及产量的影响。结果表明,轻度干旱胁迫能降低玉米乳熟期穗位系数及长粗比,增加茎粗系数、地上第3节茎秆的穿刺强度及茎秆拉力。此外,轻度干旱胁迫的气生根及总根条数、根干重和根冠比较对照也有明显提高。灌浆期单株总叶面积及产量随干旱胁迫呈先增高后降低的趋势,其中,千粒重的变化是造成产量差异的关键。苗期轻度干旱胁迫结合拔节期复水,可以改善玉米农艺性状,增强茎秆抗倒伏能力,提高玉米子粒产量。     

几种水氮模式处理下冬小麦根系生长的差异

为了给冬小麦水氮管理提供理论依据,以京冬8号为试验材料,采用随机区组设计,研究了4种水氮模式(优化灌溉-传统施肥、传统水肥、秸秆还田-优化水肥、优化水肥、传统灌溉-优化施肥)处理下冬小麦根系生长的差异。结果表明,不同处理间冬小麦0~120 cm土层单位面积的根量有差异。与传统水肥相比,传统灌溉-优化施肥0~60 cm土层的根系长度有所减少,60~90和90~120 cm土层的根系长度分别增加14.62%和73.72%(P<0.05),总根量略增加;优化灌溉-传统施肥0~30 cm土层的根系长度明显增加(P<0.05),30~60、60~90和90~120 cm土层的根系长度分别减少3.52%、6.65%和18.21%,总根量增加;优化水肥和秸秆还田-优化水肥各土层的根量增加。与优化水肥相比,秸秆还田-优化水肥0~60 cm土层的根量有所增加,60~120 cm土层有所减少。各处理冬小麦根系密度随土层加深而递减的速度大小为优化灌溉-传统施肥>传统水肥>秸秆还田-优化水肥>优化水肥>传统灌溉-优化施肥。     

灌溉策略对冬小麦水分利用和生长的影响

为探究不同灌溉策略下冬小麦水分利用和生长的情况,在总灌溉量相同的前提下设置拔节水+开花水单次参比蒸散30%灌溉(W1)、拔节水+开花水单次参比蒸散60%灌溉(W2)和拔节水+开花水大水漫灌(W3)3种灌溉策略,利用称重式蒸渗仪和diviner 2000研究了不同灌溉策略下冬小麦的耗水动态、蒸散特征和水分利用效率。结果表明,大水漫灌处理(W3)下冬小麦主要利用上层(0～50 cm)土壤水分,而低速率灌溉(W2和W1)处理增强了植株根系对深层(70～100 cm)土壤水分的吸收;同时,低速率灌溉可以降低蒸散速率,W3、W2和W1的日蒸散速率最大值在拔节水灌溉期间分别为13.20、10.82和10.58 mm·d^-1,在开花水灌溉期间分别为15.10、10.57和9.10 mm·d^-1,其中低速率灌溉主要降低了单日蒸散的午间高峰值,减少了无效耗水。大水漫灌处理不利于生长后期株高的增加,而低速率灌溉不仅有利于株高的形成,也有利于叶片维持较高水平且稳定的SPAD值,保证了籽粒灌浆,使得W2处理的穗粒数和千粒重较W3处理分别提高7.25%和3.93%。综合来看,低速率灌溉策略通过低量持续的供水改变了冬小麦植株根系对土壤水利用的层次,减少无效水蒸散,维持叶片稳定的光合能力,提高了产量和水分利用效率。     

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。     

极端干旱区滴灌量对冬小麦水氮利用及根系分布的影响

为明确新疆南部极端干旱区滴灌小麦的灌水量阈值,在常规沟灌(总灌量为3 750 m·hm^-2)的基础上,设计了四种减量滴灌模式(灌水量分别为3 376、3 000、2 625和2 250 m·hm^-2),分析了滴灌量对冬小麦产量、水氮利用效率及根系分布的影响。结果表明,土壤无机氮残留量因灌水量不同而异,灌水3 376和2 625 m·hm^-2时较低;各灌水条件下土壤无机氮残留量均随小麦生育期推进先降后升,在灌浆期达到最高,而后下降。随土层深度的增加,土壤中无机氮含量也逐渐递减。冬小麦水分利用效率随灌水量的增加呈先增后降趋势,灌水量在2 250 ~3 000 m·hm^-2范围内,随灌水量的增加,水分利用效率先逐步增加,而后下降。小麦根系长度随灌水量的减少呈递减趋势,当灌水量高于或低于3 000 m·hm^-2时,小麦根系出现早衰现象。     

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.     

冬小麦冠层氮素垂直分布特征及其与籽粒蛋白质的关系

为了阐明小麦植株的氮素营养状况并合理调控品质形成,以弱筋小麦品种宁麦9号和强筋小麦品种豫麦34为材料.研究了氮肥运筹对冬小麦冠层氮素垂直分布特征的影响及其与籽粒蛋白质的关系.结果表明,植株氮含量随冠层层次的降低而降低;与对照(N0)相比,施氮显著增加了冠层氮含量.氮肥基追比对两品种冠层氮素垂直梯度值影响不一致,宁麦9号中上部叶片氮素梯度值随追肥比例增加而减小,下部叶片及茎鞘层氮素梯度值随追肥比例增加而增大;豫麦34整个冠层氮素垂直梯度值均随追肥比例增加而增大.相关分析表明,宁麦9号开花期冠层的下部、灌浆期下层叶片、中上层茎鞘间形成大的氮素梯度,促进了蛋白质积累;而豫麦34开花期冠层的中下部及灌浆期整个冠层形成大的氮素梯度,有利于提高籽粒蛋白质含量.因此认为宁麦9号和豫麦34分别采用基追比7:3和3:7的氮肥运筹方式能够合理协调氮素垂直分布,定向调控籽粒蛋白质的形成.     

滴灌量对冬小麦耗水特性和干物质积累分配的影响

为给滴灌冬小麦高产栽培的水分管理提供理论依据,在播前足墒和越冬前灌水750 m33·hm-2的条件下分析了起身后不同滴灌量(2550、3150和3750 m3·hm-2,分别用W1、W2、W3表示)对冬小麦耗水及干物质积累、分配的影响.结果表明,随滴灌量的减少,冬小麦孕穗期至花后20 d的0～100 cm土层含水量明显降低,但土壤含水量沿毛管的横向差异增大,总耗水量减少,土壤贮水的消耗量明显增加;群体的叶面积指数和干物质积累量降低,尤其是远离毛管处下降更明显;开花前营养器官贮藏同化物向籽粒的转运量、运转率及对籽粒的贡献率增加,开花后干物质同化量和对籽粒的贡献率显著降低;籽粒产量降低,灌溉水利用效率呈增加趋势.3个处理中,W2的水分利用效率最高,产量与W3差异不显著.在本试验条件下,起身后滴灌冬小麦的适宜灌溉定额为3150～3750 m3·hm2.     

施氮量对新疆滴灌冬小麦根系生长及产量的影响

为探明滴灌冬小麦高产需氮肥规律,利用大田试验研究了N_0(0 kg·hm~(-2))、N_1(90kg·h~(-2))、N_2(180kg·h~(-2))、N_3(270kg·h~(-2))、N_4(360kg·h~(-2))施氮量对新冬18号0~60cm土层根系生长的影响及其与产量和氮肥利用率的关系。结果表明,随着施氮量的增加,拔节至成熟期间0~60cm土层根系干重、根长和根系活力均增加,N_3处理孕穗期小麦0~60cm土层根干重、根长分别较N_0处理增加11.93%、29.0%,增幅基本表现为0~20cm20~40cm40~60cm土层;N_3处理较N_0处理小麦产量增加30.35%,氮肥农学利用效率为6.90kg·kg-1。拔节期前后施适量氮肥可促进0~60cm土层根系生长和活力增强,是氮肥增产的重要原因。本试验条件下最适宜施氮量为180~270kg·h~(-2),可获得产量7 591.49~8 004.85kg·h~(-2),氮肥农学利用效率为6.90~8.06。     

灌水方式和灌溉量对冬小麦根冠结构的影响

为了解不同灌水方式和灌溉量下冬小麦根冠结构的变化,在2年试验的基础上,设置畦灌和喷灌两种灌水方式,畦灌设置1 300和1 911 m3·hm-2两种灌水量;喷灌设置900、1 200、1 500、1 800m3·hm-2四种灌水量,与灌水时期形成6个组合处理,分析了灌水方式和灌水量对冬小麦叶面积、光合性能、根系生长、产量及水分利用效率(WUE)的影响。结果表明,喷灌下少量多次灌溉能促进叶面积指数(LAI)提高,尤其早春灌返青水或起身水可明显增加单叶面积,促进倒5和倒6叶生长,灌水1 200m3·hm-2就可以获得较高的单叶面积和LAI;喷灌条件下LAI和光能截获率明显高于畦灌。少量多次喷灌可明显提高叶片净光合速率(Pn),并延缓其在生育后期的下降,促进生育中后期干物质积累;与畦灌比较,喷灌主要是提高了花后叶片Pn。喷灌处理的1m土层内根干重、根长密度和根表面积明显小于畦灌处理,但根系变粗,0~20cm根长度减小。在灌水次数较少、灌溉量较低的条件下,喷灌处理增产增效显著,而在灌水次数较多、灌溉量较高的条件下,喷灌处理由于LAI过高,奢侈蒸腾增加,反而不利于产量和WUE提高。相比畦灌,少量多次喷灌使小麦形成了一个典型的"大冠层、壮根系"的形态特征,在2012/2013年气候条件下,喷灌1 200m3·hm-2、灌水3~4次、拔节期灌溉第一水就可以构建高产高效冠层。     

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。     

前期控水条件下冬小麦的根系和群体光合作用特点

于1991－1994年应用盆栽和大田试验研究了前期控水节水高产技术对冬小麦根系和群体光合作用的调控作用。研究表明，前期限制供水有利前期根系发育，有利产量形成阶段光合物质生产，从而达到节水高产。