隔沟交替灌溉对棉花生长、产量和水分利用效率的调控效应

为了探讨旱区农业高效节水新途径,于2004—2006年在甘肃石羊河流域干旱荒漠绿洲区田间,研究了常规沟灌、固定隔沟灌溉、隔沟交替灌溉对棉花生长、产量和水分利用效率的调控效应,结果表明,隔沟交替灌溉对棉花株高抑制作用较明显,而对蕾铃等生殖生长的影响较小,该技术能够调整棉花营养生长与生殖生长的关系,有效控制作物生长冗余,调节光合产物在根冠间的比例和分配,优化根冠比;可以在保持相同光合速率水平下大大降低叶片蒸腾损失,提高叶片水分利用效率,使霜前花比例提高,产量水平的水分利用效率分别较常规沟灌和固定隔沟灌提高17.22%和18.59%。在西北旱区棉花上应用隔沟交替灌溉技术具有较大的节水增产潜力。     

控制供水对棉花叶片的光合生理特性和水分利用率的影响

控制供水处理后，棉花叶片的光合作用发生差异，４个处理叶片的光合作用都有午休现象发生，较高的土壤含水量，并没有消除午休现象的发生，较低的土壤含水量对午休也没有延长的作用，但土壤干旱明显影响了棉花的光合作用（Ｐｎ），午休期间，光合作用降低幅度较大。当土壤含水量较低时，叶片的蒸腾速率（Ｔｒ）也有较明显下降的趋势。大水供应，虽然使棉花的水分利用效率（ＷＵＥ）有所提高，但其产量相对较低。充分供水使棉叶的光合生理处于较好状况，但其产量并不高。适水处理和适水偏旱处理，对增加产量和提高水分利用效率都是有意义村。     

不同沟灌方式水、氮调控对棉花产量及水分利用效率的影响

设置交替隔沟灌、常规沟灌和固定隔沟灌方式,施氮量和灌水量采用二次通用旋转组合设计进行试验,研究水、氮调控对沟灌棉花产量、水分利用效率的影响.结果表明:棉花产量与施氮量在56.2～95.2kg·hmˉ2范围内呈显著正相关,与灌水量在37.52～160.00mm范围内呈显著正相关.相同水、氮处理下交替隔沟灌与常规沟灌相比棉...     

水分胁迫对设施马铃薯叶片脱落酸和水分利用效率的影响研究

采用盆栽方法,设置土壤相对含水量(RSM)为85%(对照)、65%、45%、25%,研究干旱胁迫对设施马铃薯全生育期叶片脱落酸(ABA)含量和水分利用效率(WUE)的影响。结果表明:马铃薯发棵期土壤相对含水量在25%~85%范围内,随着土壤水分胁迫强度的增加,马铃薯叶片ABA含量和St NCEDs(9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase,9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶)基因的转录水平呈逐渐增加趋势,重度土壤水分胁迫情况下叶片ABA含量增加33%,St NCED1基因转录提高4倍,而St NCED2基因转录提高9倍。在水分胁迫下马铃薯发棵期叶片水分状况发生不同变化。其中气孔导度呈下降趋势,在土壤相对含水量为45%时下降幅度最大,为81%,并且在同一时间内,土壤相对含水量为45%气孔开放最大;在不同的水分处理间,土壤相对含水量为25%的叶气温差最大,平均比对照高2℃;相反,随着土壤水分胁迫增加,叶水势和叶片相对含水量越来越小,日变化过程中在同一时刻,土壤相对含水量为45%时水分利用效率最高,在12∶00和18∶00达到了最高峰,分别为1.13μmol/mmol和1.15μmol/mmol。     

不同沟灌方式下土壤水、热分布研究

为了阐明不同沟灌方式对土壤水、热分布的影响,开展大田分区试验,研究了玉米生长期间交替隔沟(AFI)和常规沟灌(CFI)方式下不同位置处（沟位、坡位、垄位）土壤水热变化。结果表明,在一个灌水周期内,AFI的根区土壤水分以向下和侧向入渗为主,土壤水分有利于被作物根系吸收利用,而CFI的根区土壤水分始终保持较高的水平,促进土壤水分向根区以下移动,容易发生渗漏损失;沟灌方式引起剖面土壤温度的变化,高水分区域引起低土温,1个灌水周期内AFI根区平均土温比CFI高0.56~1.78℃,但不同点位之间根区平均土温差异较CFI小。在玉米生长期间,AFI根区平均土温比CFI高0.05~2.16℃,根区平均土壤含水量比CFI低3.31%左右。土温与土壤含水量存在良好的二次曲线关系,当土壤含水量X=37.30%时,土壤温度出现最低值。因此,与常规沟灌相比,交替隔沟灌溉具有控墒调温的作用,有利于根区土壤水分的高效利用,促进根区土温的均匀分布。     

水分胁迫对八宝景天生理特性的影响

为了解八宝景天对水分胁迫的适应性,本试验以八宝景天1a生扦插苗为试验材料,研究了水分胁迫下土壤含水量、叶片相对含水率(RWC),超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)、以及相对电导率的变化。结果表明：在干旱胁迫下,土壤含水量和叶片组织相对含水量呈下降趋势;在水涝胁迫下,土壤含水量和叶片组织相对含水量呈升高趋势。在水分胁迫下,相对电导率和丙二醛含量升高,而超氧化物歧化酶活性和过氧化物酶活性则呈现先上升后下降的趋势。综合指标分析认为,八宝景天对水分胁迫具有较强的忍耐能力。     

毛叶枣不同种源砧木的抗旱性评价

利用盆栽方法对毛叶枣的4个不同种源的砧木进行了抗水分胁迫试验研究。正常供水条件下几种供试材料的蒸腾作用日变化均表现出“单峰型”的变化趋势。不同种源的毛叶枣砧木苗净光合速率都随土壤含水量的下降而下降,其变化趋势可以由指数方程(y=aebx)拟合,从干旱胁迫开始到中度水分胁迫时(土壤含水量6%),净光合速率的下降幅度由大到小排列次序为:元江毛叶枣>元谋毛叶枣>广州毛叶枣>滇刺枣。当土壤含水量降低到相同水平的6%时,广州毛叶枣的净光合速率比滇刺枣、元江、元谋毛叶枣的净光合速率高,说明在干旱条件下广州毛叶枣具有较高的干物质生产能力。4种毛叶枣砧木在干旱胁迫过程中的水分利用效率与土壤含水量的关系可以用二次回归方程拟合,苗木受到干旱胁迫的初期,水分利用效率随土壤含水量的下降而下降。随着干旱胁迫程度的逐渐加强,当土壤含水量小于8%～10%时,水分利用效率随着土壤含水量的下降而有所提高,体现了供试材料避旱的机制。     

基于物联网技术的草莓水肥一体化应用效果研究

设施大棚条件下,对基于物联网技术的水肥一体化系统在草莓种植上的应用效果进行了研究。结果表明:相对于常规灌溉土壤含水量控制在70%对草莓叶片叶绿素相对含量的影响不明显,增加追肥次数会明显提高叶片叶绿素相对含量;70%土壤含水量时,草莓对钾的吸收略有下降;水分控制处理未降低草莓产量,提高了草莓种植水分利用率;70%土壤含水量时,增加追肥次数可以提高草莓种植效益。     

小麦叶片水分利用效率及相关生理性状的关系研究

利用19个抗旱性不同的小麦品种,对干旱状态下叶片水分利用效率和光合速率、蒸腾速率等12个指标之间的关系进行了研究。结果表明,叶片水分利用效率与叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度、水势和叶片离体失水速率之间的关系密切,说明这些生理性状是瞬间和短时期叶片水分利用效率的直接影响因素;而与叶片抗氧化酶活性、蜡质含量、叶片湿度和相对含水量相关性不大。因此认为,应该有针对性地研究与水分利用效率关系密切的生理性状,为小麦抗旱节水遗传育种研究提供理论依据。     

局部灌水条件下不同根区在作物吸水中的作用

采用分根装置,在均匀灌水、固定部分根区灌水和根系分区交替灌水3种方式下,分期测定玉米的耗水量、两个1/2根区及整个根区的土—根系统水分传导与土壤含水量,研究各个根区在作物水分吸收中的作用。结果表明,3种灌水方式下,玉米耗水量与全部根区和灌水区土-根系统水分传导间均存在密切的正相关关系。均匀灌水条件下,1/2根区水分传导约占全部根区水分传导的一半;固定灌水条件下,灌水区占全部根区水分传导的比例远大于非灌水区,与全部根区接近。交替灌水条件下,两个根区对全部根区水分传导的贡献呈交替变化,其非灌水区占全部根区水分传导的比例较之固定灌水明显增大。全部根区土-根系统水分传导与灌水区土壤含水量明显相关,灌水区土壤含水量决定了整株作物的水分吸收情况。交替灌水的非灌水区从土壤到根系仍有一定的水分传输作用,而固定灌水的非灌水区使全部根区的土—根系统水分传导降低。     

不同供水条件下小麦不同绿色器官的气孔特性研究

为了考察小麦叶片与非叶器官气孔结构特性的差异及其对供水条件的反应，本研究设置不同灌水处理，利用电镜观察小麦灌浆期不同绿色器官的气孔分布和结构特征，并分析其与气孔特性指标间的关系。结果表明，在不同灌水处理下看到各非叶器官（穗、旗叶鞘和穗下节间）均分布着气孔，但其数目少于旗叶叶片。护颖仅在远轴面存在气孔；外稃在多水条件下（4水处理）近轴面出现较多气孔，而远轴面看不到气孔，但在水分胁迫（无水处理）条件下，气孔却出现在远轴面而不在近轴面；在不同水分处理下均观察到芒上明显的气孔分布。从气孔大小看，穗各部分（护颖、外稃、内稃和芒）略小于其他器官。随着灌水次数的减少，各器官气孔密度呈增大趋势，气孔器及气孔孔径表现出长度增加、宽度减小的特征。限水灌溉下非叶器官（穗、旗叶鞘和穗下节间）在籽粒灌浆期气孔导度、蒸腾速率和光合速率的稳定性高于叶片。相关分析表明，不同器官的气孔导度与蒸腾速率均呈显著正相关，非叶器官气孔导度与光合速率的相关程度明显低于叶片。说明在干旱少水条件下，叶与非叶器官蒸腾作用均会减弱，叶片光合速率亦相应降低，而非叶器官光合速率可能保持相对稳定，可相对提高其水分利用效率。     

冬小麦蒸腾效率对土壤水分响应的生理机制探讨

通过盆栽试验,研究了两种生态型冬小麦(石家庄8号和洛旱2号)在三种土壤水分条件下(L:田间持水量的60%~65%;M:田间持水量的70%~75%;H:田间持水量的80%~85%)蒸腾效率的变化及其生理机制。结果表明:随着土壤水分的降低,植株叶片水势降低,根冠比增加,两个品种间没有显著差异。土壤水分的降低,使植株生物量减少,蒸腾耗水减少,但蒸腾效率提高。L处理下石家庄8号和洛旱2号植株水平的蒸腾效率分别提高119.0%和62.2%。植株叶片光合速率与蒸腾速率随土壤水分的减少不断下降,但叶片水平的蒸腾效率提高,且与植株水平蒸腾效率呈极显著正相关(R2=0.96)。气孔导度随土壤水分的减少而降低,并与蒸腾速率呈极显著正相关(R2=0.97),表明蒸腾主要受气孔因素调节;光合速率随土壤水分减少而降低,但胞间CO2浓度升高,表明光合主要受非气孔因素调节,这种调节机制使得植株在干旱胁迫下更高效利用水分。试验结果初步揭示:光合与蒸腾调节机制的差异构成了试验品种在干旱下蒸腾效率提高的生理基础。     

石新733小麦的水分生理特点及节水灌溉效应

石新733是一个高产优质小麦新品种,为探明其是否适用于节水高产栽培,于2003—2004和2004—2005年度进行了节水灌溉对其水分生理性状和产量影响的田间试验。结果表明,石新733的叶片渗透调节能力比邯麦9、石麦9和衡7228的平均值高71.6%,叶水势比衡7228约高0.1 MPa。石新733的离体叶片失水速率较高;蒸腾速率、净光合速率和气孔导度与石麦9和邯麦9接近,均高于衡7228;胞间CO₂浓度和蒸腾效率品种间没有明显差别。与灌5水处理相比,灌2水处理的叶水势和叶片气体交换参数均相近而灌浆盛期的光合功能和蒸腾效率较高。石新733的产量高于其他3个品种,其中,不灌水和灌2水处理分别比其他3个品种平均产量增加11.3%和7.0%。全生育期只灌拔节和抽穗开花期2水的节水处理比灌4水的常规灌溉处理增产5.6%,说明该品种可在节水高产栽培上应用。     

新疆内陆干旱区不同灌水量对长绒棉光合特性的影响

为探索新疆内陆干旱区不同灌水量对长绒棉新海14号光合特性的影响,利用小区试验,在5种灌水量（W）条件下,对其光合特性进行研究。结果表明：灌水量为7650m3/hm2时,叶片净光合速率日变化呈单峰曲线;随着灌水量的降低,其净光合速率日变化呈双峰曲线。新海14号的光补偿点为50μmol/m2·s;灌水量为2850m3/hm2时,其光饱和点为310μmol/m2·s,灌水量为5475m3/hm2以上时,其光饱和点为1280μmol/m2·s。叶片的净光合速率及蒸腾速率随灌水量的升高而增加,气孔阻力随灌水量的升高而降低。水分利用效率随着灌水量的降低而提高,呈极显著负相关;棉花产量对灌水量极为敏感。净光合速率与蒸腾速率呈显著正相关,与气孔阻力呈极显著负相关;蒸腾速率与气孔阻力呈显著负相关。新海14号的光合作用最适宜灌水量为6945m3/hm2;灌溉的临界值为5250m3/hm2     

节水灌溉与常规灌溉对旱直播水稻叶片生理特性、产量及品质的影响

为研究不同灌溉方式对直播稻产量和品质的影响。以3个水稻品种为试验材料,在大田旱直播栽培模式下,设置常规灌溉和节水灌溉2种灌溉方式,分析测定直播稻的叶片光合、稻谷产量和品质等指标。结果表明,相对于常规灌溉,节水灌溉处理剑叶叶绿素含量和叶片含水率分别下降3.66%和4.37%,灌浆中后期剑叶光合速率和水稻产量分别提高5.78%和5.69%。对稻米品质的影响因不同品种表现不同,对于‘新稻567’和‘新稻568’两品种,节水灌溉处理稻米加工和食味品质分别下降了6.21%和3.84%,垩白粒率和垩白度分别增加了18.9%和5.37%;对于‘新科稻31’,节水灌溉处理稻米的加工品质提高了3.4%,垩白粒率和垩白度分别下降了19.59%和27.84%。相关分析表明,叶片含水率与光合速率呈正相关,产量和品质与光合速率的关系因不同灌浆时段而异。提高灌浆中后期光合速率,可以提高水稻产量和稻米的加工品质,但稻米外观和食味品质有所下降。综上表明,通过节水灌溉可以提高水稻产量,但在米质调控上因品种而异。因种设定不同的土壤水势灌溉标准,对发展节水型直播稻生产和提高稻田水分利用效率具有重要意义。     

苹果不同生育期根系分区灌水的生理效应研究

根系分区灌水是一种新型灌水技术,在不影响产量的前提下能够提高水分利用效率。通过春梢生长期、春梢停长期、秋梢生长期苹果根系分区灌水试验,研究了不同生育期1/4、2/4、3/4根系体积灌水对苹果植株水分状况、生长习性和叶片Pn、Tr、Gs、WUE等生理指标的影响。结果表明,春梢生长期1/4根系体积灌水即可满足植株的水分需求,而春梢停长期、秋梢生长期需要2/4根系灌水;减小灌水根系体积后,新梢和叶片生长被抑制,叶片Pn、Tr、Gs降低,由于Tr较Pn下降幅度大,WUE明显提高。     

雨养和灌溉条件下小麦叶片光合特性的比较

摘要：在雨养和灌溉条件下,以小麦品种“青麦6号”为研究对象,对小麦灌浆期旗叶的光合速率、蒸腾速率、气孔导度、水分利用率对光强的响应及各种光合特性指标间相关性进行研究。结果表明：在雨养和灌溉两种处理下光合速率、气孔导度都随光强的增大而增大,都可以用Michaelis-Menten方程模拟;在高光强下灌溉处理的光合速率、气孔导度比雨养处理的高。灌溉处理的蒸腾速率比雨养处理的高,但其水分利用率却低于雨养处理。光合速率与蒸腾速率因气体交换的同步性而具有明显的线性关系,但水分亏缺对蒸腾速率的影响相对于对光合速率的影响更直接、更强烈。     

灌溉春玉米大喇叭口期光合特性及水分利用效率研究

为了寻求在气候变化过程中保持作物产量不断增长,提高作物水分利用效率的地面灌溉节水与生物节水综合配套技术。通过分期播种和不同灌溉方式对大田春玉米进行试验,采用LI-6400便携式光合仪测定了石羊河流域灌溉区环境因子和春玉米大喇叭口期叶片光合生理指标和水分利用效率,分析了不同播期和不同灌溉方式对春玉米光合参数和水分利用效率的影响。结果表明：滴灌、喷灌和漫灌3种灌溉方式中滴灌最有利于提高春玉米叶片的净光合速率（提高10%~21%）、气孔导度（提高33%~43%）和作物水分利用效率（提高12%~20%）。方差分析表明,不同播期对春玉米叶片净光合速率、气孔导度和水分利用效率影响较小,但第二播期的净光合速率较第一、三播期提高10%~20%、蒸腾速率提高20%~28%、气孔导度提高20%~28%。通过显著性相关分析,空气温度、大气CO2浓度和光合有效辐射是影响滴灌叶片光合参数的主要环境因子,相关系数达0.810~0.986(P<0.05)。光合有效辐射和大气CO2浓度是影响喷灌叶片光合参数的主要环境因子,相关系数达0.850~0.980(P<0.05)。空气湿度、温度和大气CO2浓度是影响漫灌光合参数和水分利用效率的主要环境因子,相关系数达0.969~0.989(P<0.05)。滴灌也是最适宜于干旱区的抗旱、节水、节肥和增产的灌溉方式,3个播期中第二播期（4月20日“谷雨”前后）是当地最适宜于地膜春玉米播种的时期。     

不同土壤水分条件下棉花库源比变化对产量形成的调节效应

在新疆气候生态条件下,以不同叶型棉花品种为材料,设置不同土壤水分处理,采用人工减源疏库的方法,研究不同土壤水分条件下库源比变化对棉花产量形成的影响。结果表明,中叶型品种新陆早13号在中水(控制0～60 cm土壤相对含水量的下限为田间持水量的70%～75%)条件下,叶源轻度胁迫显著增强剩余叶片光合能力,但光合物质累积量及向生殖器官的分配率和单株结铃数、铃重均未发生明显变化,子棉产量与对照无明显差异;鸡脚叶型品种标杂A1在高水(控制0～60 cm土壤相对含水量的下限为田间持水量的85%～90%)条件下,库容轻度胁迫后叶片光合速率和光合物质累积量与对照无明显差异,但光合产物向蕾铃的分配加快,铃重增大,子棉产量有所增加;小叶型品种新陆早10号减源或疏库后子棉产量均显著低于对照。因此,依据不同类型棉花源库关系对土壤水分的响应不同,通过棉田水分管理对源库进行调节,建立合理的库源比,可进一步提高水分利用效率和棉花产量。     

不同灌水方式对水稻生育特性及水分利用率的影响

以冈优527、D优363、汕优63为材料,设4个不同水分灌溉方式,研究了不同灌溉方式下水稻生育特性、产量和水分利用率。结果表明:与淹水灌溉相比,湿润灌溉(前期) 浅水灌溉(孕穗期) 干湿交替灌溉(抽穗-成熟期)的灌溉方式,可促进叶片和根系生长,剑叶叶绿素含量和净光合速率高,有利于干物质积累;植株生理活动旺盛;其有效穗、结实率、千粒重、产量和水分利用率均高于淹水灌溉。湿润灌溉有利于根系生长,延缓根系和叶的衰老;产量和水分利用率比淹水灌溉略高。旱种抑制水稻根系生长和地上部干物质积累,产量和水分利用率比淹水灌溉显著降低。因此,湿润灌溉(前期) 浅水灌溉(孕穗期) 干湿交替灌溉(抽穗-成熟期)的灌溉方式更有利于稻株生长发育、产量和水分利用率的提高。冈优527、D优363的水分利用率显著高于汕优63。