间歇灌溉对北方水稻生理生态需水的影响

通过田间试验研究了间歇灌溉(IT)条件下北方水稻生理生态需水变化特性．试验于2002年在中国科学院沈阳生态实验站水田试验区进行．分别采用非称重式蒸渗仪和小型蒸渗仪对间歇灌溉和淹灌(CSF)条件下的稻田蒸散量和棵间蒸发量进行了测定．结果表明。间歇灌溉条件下的水稻蒸腾量与淹灌相比没有达到显著差异,而稻田棵间蒸发量和渗漏量则分别减少了16％和24％。水分利用效率提高了10％,在显著减少用水量的情况下并未对水稻产量造成不良影响．针对本地区土质而言,与淹灌相比,尽管间歇灌溉可以有效地减少稻田用水量,但仍有近60％的稻田用水通过渗漏损失掉．为此,本文提出着眼于提高稻田水分利用效率、降低渗漏量和土壤水蒸发量的相应对策．     

地膜覆盖和底墒灌溉对春小麦产量形成的影响

大田试验研究了地膜覆盖和底墒灌溉对春小麦产量形成的影响.地膜覆盖利于作物前期生长和水分利用,但不利于后期干物质积累和产量的形成.底墒灌溉对春小麦干物质积累和水分利用均有不利影响.对照 CK 、覆膜 M 、底墒灌溉 W 和覆膜+底墒灌溉 MW 4个处理产量分别为2554.0、2750.1、2424.3、3123.1kg·hm-2,补灌底墒与地膜覆盖具有协同促进作用.     

不同灌溉方式对水稻生物学特性与水分利用效率的影响

以杂交水稻两优培九为试验材料,利用测坑栽培条件,比较了4种灌溉方式下的水稻生物学特性与水分利用效率.结果表明,与淹水灌溉相比,间歇灌溉叶面积指数大,叶片光合速率高,蒸腾速率较低,叶片水分利用效率高;半干旱栽培叶片水分利用效率相对较高;干旱栽培叶面积指数小,叶片净光合速率和水分利用效率降低,且后期叶片早衰.间歇灌溉、半干旱栽培和干旱栽培比淹水灌溉分别节水8.75%、17.96%和29.69%;产量分别增产24.02%、减产5.07%和减产38.93%;水分利用效率以间歇灌溉最高,半干旱栽培次之,淹水灌溉和干旱栽培较低.间歇灌溉下稻粒的整精米率、精米率、粒长均高于其它处理,但垩白粒率和垩白度低于其它处理;随着稻田耗水量的减少,水稻的直链淀粉含量降低,而胶稠度和蛋白质含量提高.试验结果表明间歇灌溉为南方稻区较适宜的灌溉方式.     

温度、光辐射及水分对温室甜瓜幼苗干物质积累与分配的影响及其模拟模型

利用分期播种法和灌溉上限法,研究了温度、光辐射和水分等环境因子对温室甜瓜幼苗植株干物质积累与分配的影响,并基于积温学原理,综合环境其他因子,模拟建立了甜瓜幼苗受有效积温、日温差积累、光辐射积累等多因子驱动的干物质积累与分配模型．结果表明：周年不同播期,随着有效积温、光辐射积累及不同灌溉水分上限的变化,甜瓜幼苗期植株干物质积累和分配分别呈指数函数和二次抛物线函数变化,但不同播期及水分处理函数常数不同．综合分析认为,干物质积累和分配模型分别为有效积温驱动下的指数函数和二次抛物线函数,常数项均由日温差积累和光辐射积累驱动,它们之间为一次函数关系．验证结果表明,该模型能较为真实、客观地模拟植株干物质积累与分配变化过程,对甜瓜苗期生长分析与生产管理具有应用价值．     

灌水模式对冬小麦光合特性、水分利用效率和产量的影响

试验于2013—2014和2014—2015年连续2个生长季在自动控制干旱棚内的隔离池中进行,拔节期设3个灌水梯度,灌水量分别为0(J_0)、37.5(J_1)、75 mm(J_2),扬花期设3个灌水梯度,灌水量分别为0(F_0)、37.5(F_1)、75 mm(F_2),灌浆期所有处理均按75 mm灌溉,共9个处理,研究不同灌溉模式对小麦中后期不同生育阶段植株生长、耗水量、水分利用效率、光合特性和产量构成因素的影响.结果表明:拔节期干旱(0和37.5 mm)显著降低了小麦扬花期的净光合速率和拔节后的叶面积,扬花期的灌水量直接影响扬花期后的旗叶净光合速率;拔节期干旱扬花期补水和扬花期干旱灌浆期补水都可以有效提高植株的干物质量;拔节期灌水量越多,全生育期耗水量越大;除J_1F_2外,全生育期灌水量越大,耗水量越大,产量也越高;J_1F_2处理产量和水分利用效率最高.扬花期充足的灌水量使J_1F_2处理具有较高的花后旗叶净光合速率,此期补偿性灌溉加快了干物质积累,也保证了较高的穗粒数,使其最终产量高于J_2F_2处理或与之持平,同时J_1F_2拔节期较低的灌水量降低了小麦生育中后期的耗水量,其水分利用效率也显著高于其他处理.综上,J_1F_2是小麦生育中期理想的水分处理组合.     

水稻地上部干物质积累动态的定量模拟

选用4个不同株型水稻品种进行不同施氮水平的田间试验,于主要生育期测定植株地上部干物质积累量（DMA）,并对DMA及出苗至成熟期累积辐热积（TEP）进行归一化处理,建立了基于相对DMA（RDMA）和相对TEP（RTEP）的水稻相对干物质积累（RDMA）动态模型,进而定量分析了水稻干物质积累过程的动态特征.结果表明：Richards方程能够准确描述水稻地上部干物质积累的动态模式,具有明确的生物学意义,具体方程式为RDMA=1.0157/(1+e^{3,6329-7.5907×RTEP})^1/0.5574,r=0.9938;利用独立的水稻田间试验资料对所建模型进行了检验,水稻不同RTEP所对应的DMA观测值与模拟值之间的根均方差为0.86 t·hm^-2.根据水稻地上部干物质积累速率方程的2个拐点,可将整个干物质积累过程划分为前、中和后期3个阶段,发现水稻干物质最大积累速率及其出现时的相对辐热积和相对干物质积累量分别为2.24、0.56和0.46.     

北方稻田生态系统水量平衡及水分效率研究

１９９３～１９９５年研究了５种不同模式水稻田生态系统水量平衡及水分效率结果表明,不同水稻田模式其总耗水量之间有明显差异,其中节水模式和节水节肥模式较常规模式节省灌溉水达１５～２３％,水分生产效率增加３０％以上．各模式蒸发蒸腾耗水量在同一生长季内基本相同．田间结构及调控管理对其无明显影响实测水稻生育期田间蒸发蒸腾量与计算的可能蒸发蒸腾量相差不过５％。     

水稻植株对稻田甲烷排放的影响

稻田CH4排放是稻田土壤中CH4产生、氧化和传输不同过程的净效应,水稻植株强烈影响稻田CH4的产生、氧化和传输过程,是导致稻田CH4排放季节性变化规律的一个重要因素,本文综述了水稻植株对稻田CH4排放过程的不同影响,水稻植株根系分泌物和脱落物作为产甲烷前体促进稻田土壤中CH4的产生,在水稻生长后期,植株根系分泌物和脱落物被认为是稻田土壤甲烷产生的主要基质,是导致这一时期稻田CH4高排放通量的主要原因;水稻植株根系泌氧在根际环境形成一个微氧区域氧化稻田甲烷,整个水稻生长季稻田土壤中产生的CH4大约36％～90％在植株根际环境中被氧化;约80％甚至更多的稻田CH4通过水稻植株的通气组织进入大气圈,植株对稻田CH4的传输具有十分重要的意义。     

江西千烟洲湿地松人工林碳蓄积及其与水分的关系

为揭示人工造林对碳循环的贡献以及碳蓄积同水分利用的关系,通过树干解析方法建立南方湿地松（Pinus elliottii）生长模型,并利用树干液流计测定水分消耗过程,分析了从个体到群落尺度的生物量积累特征以及水分消耗规律,包括材积方程、生物量方程、树木生长方程,同时计算单位面积年耗水量及其与生物量积累的相关关系。试验区内湿地松的直径连年生长量从造林初期开始就一直呈下降趋势;20年生的湿地松人工林密度为1599株/hm^2（初植密度5000株/hm2）,蓄积量为157m3/hm2,最大蓄积量为209m3/hm^2。目前湿地松林地上生物量为72.061t/hm^2,生物量积累速率为8493kg/（hm^2.a）（折合碳约为4370kg/（hm^2.a））,与通量观测得到的净交换量（NEE）结果基本一致。树干液流测定结果显示,湿地松树干液流速度平均为21495cm3/（cm^2a）,林地通过树木蒸腾耗散的水分为4769.643t/（hm^2.a）,相当于477mm的降水量,为全年降水的48%;最大耗水量相当于634mm降水;水分消耗量与地上干物质形成的比例为562∶1,将生物生长量折算成蓄积量计算则水分消耗系数为1091∶1。NPP与林分耗水速度之间呈显著的正相关关系,包括日变化和月变化。     

不同水分管理下优质稻花后植株碳氮流转与籽粒生长及品质的相关性

以桂华占、八桂香为材料,在干湿交替灌溉、亏缺灌溉、淹水灌溉3种水分条件下,研究优质稻花后植株碳氮流转与籽粒生长及品质的相关性。结果表明:不同水分管理下,桂华占和八桂香花后碳氮流转与籽粒的生长间存在密切相关。主要表现在:(1)茎鞘和叶片干物质转运对籽粒干物质积累的贡献率为16.86%～25.68%,花后茎叶干物质运转速度和运转率与籽粒起始灌浆势呈显著甚至极显著正相关;籽粒最大灌浆速率、活跃灌浆期、持续灌浆时间与叶片干物质运转速度和运转率呈极显著正相关,与茎鞘干物质运转速度和运转率呈极显著负相关;(2)茎鞘碳同化物转运对籽粒的产量和淀粉产量的贡献率则为干湿交替灌溉>亏缺灌溉>淹水灌溉;但叶片碳同化物转运对籽粒的产量和淀粉产量的贡献率则为淹水灌溉>亏缺灌溉>干湿交替灌溉;茎叶可溶性糖积累量的减少和籽粒直链淀粉含量和积累量增加是同步的,且茎叶可溶性糖积累量快速递减期(花后3～12d)与直链淀粉含量和积累量快速递增期(花后6～12d)同步;(3)茎鞘和叶片氮素转运对籽粒氮素积累的贡献率为44.05%～117.66%,叶片总氮转运对籽粒氮素积累的贡献率大于茎鞘,茎鞘和叶片氮同化物对籽粒氮素的贡献率以淹水灌溉处理的最大,亏缺灌溉处理的次之,干湿交替灌溉处理的最小。     

The effects of irrigation regimes on the water use,dry matter production and physiological responses of paddy rice

In most cases, rice production is associated with flooding irrigation and the efficiency of irrigated water use (WUEi) is generally lower for production of rice than for other crops. We have examined the effects of various irrigation regimes on water consumption in a well-puddled paddy field, as well as on dry matter production, grain yield and physiological responses of the plants. Four sets of conditions were studied, with two replications, in the well-puddled paddy field: Continuous flooding irrigation treatment (CSF); three intermittent irrigation treatments, designated II-0, II-1 and II-2, in which plants were re-irrigated when the water potential of the soil fell below 0, –10, and –20 kPa at a depth of 5 cm, respectively. Water consumption was lower during II-0 than during CSF because the percolation rate was reduced by the reduction in the hydraulic head of the ponded water. Intermittent irrigation led to the repeated shrinking and swelling of soil during II-1 and II-2 and, therefore, soil cracks developed rapidly. Since they became the major routes of water percolation, these soil cracks increased water consumption during II-1 and II-2 above that during CSF and II-0. There were no significant differences in dry matter production and grain yield between CSF and II-0, but both were significantly greater than in the case of II-1 and II-2. Therefore, WUEi increased in the following order: II-0, CSF, II-2, II-1, although the difference was very small between II-1 and II-2. A lower crop growth rate (CGR) resulted from a decrease in the net assimilation rate (NAR) during II-1 and II-2, and there was also a reduction in the leaf area index (LAI) during II-2. Early senescence with ripening and water stress around midday decreased the rate of photosynthesis in leaves, causing the lower NAR. These physiological responses of the plants were responsible for the reduction on the dry matter production and grain yield in the intermittent irrigation. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

灌溉和种植方式对冬小麦耗水特性及干物质生产的影响

于2008-2010年通过田间试验,以高产中筋冬小麦品种济麦22为材料,设等行距平作、宽窄行平作、沟播3种种植方式,每种种植方式下设不灌水(W₀)、拔节水(W₁)、拔节水+开花水(W₂)、拔节水+开花水+灌浆水(W₃)4种灌溉处理(每次灌水量为60 mm),研究不同灌溉和种植方式对冬小麦耗水特性及干物质积累与分配规律的影响.结果表明： 随灌水量的增加,3种植方式下农田总耗水量均增加,灌水量占总耗水量的比例也增加,而土壤贮水消耗量及其占总耗水量的比例显著降低;与W₀处理相比,各灌水处理提高了开花后干物质的积累量、小麦籽粒产量,而水分利用效率(WUE)降低.同一灌溉条件下,与其他两种种植方式相比,沟播方式土壤贮水量消耗比例、籽粒产量和WUE均较高.综合考虑小麦的籽粒产量和WUE,沟播结合灌拔节水+开花水是华北平原冬麦区较适宜的节水种植方式.     

微喷灌水氮一体化对冬小麦生长发育和水肥利用效率的影响

在等灌水量和施氮量下,探索小麦-玉米一年两熟轮作区玉米秸秆还田后冬小麦生育期微喷灌水氮一体化模式对冬小麦生长发育和水肥利用效率的影响。2016—2018年通过2年田间大区试验,在生育期设6种微喷灌水氮一体化模式,其中,灌水设W₁(越冬水+拔节水+灌浆水,各灌600 m³·hm^-2)、W₂(越冬水+返青水+拔节水+灌浆水,各灌450 m³·hm^-2)和W₃(越冬水、拔节水各灌600 m³·hm^-2,返青水、灌浆水各灌300 m³·hm^-2)3种模式;施氮设N₁(基施氮60%+随拔节水追氮40%)和N₂(基施氮60%+随拔节水追氮30%+随灌浆水追氮10%)2种模式,以W₁下不施肥为对照(CK),共7个处理,调查群体动态、灌浆期干物质积累转移和成熟期养分积累规律。结果表明: 1)越冬水灌水量由450 m³·hm^-2增至600 m³·hm^-2,有利于越冬期植株总茎数和成穗数的增加而增产,灌返青水拔节期总茎数增加,对成穗数影响较小;拔节期施氮越多,单株茎数增加越多,但成穗数降低。2)生育期灌4水(W₂和W₃),配合拔节期和灌浆期分次水氮一体化(N₂),有利于灌浆期总干物质积累、穗粒数和千粒重增加而增产。3)灌4水处理比灌3水处理生育期耗水量和氮、磷、钾素吸收量增加,水肥利用效率提高。灌4水处理(W₂和W₃)中N₂的生育期耗水量低于N₁,氮、磷、钾素吸收量高于N₁,灌水和氮磷钾利用率显著提高,以W₃N₂效果最好。因此,W₃N₂处理,即玉米秸秆还田后播种冬小麦,微喷灌生育期灌4水,越冬水和拔节水灌水量增加到600 m³·hm^-2,配合拔节水和灌浆水追施氮肥,使冬小麦成穗数和千粒重增加而增产,且水肥利用效率最高,是山西南部冬小麦微喷灌水肥一体化高产高效最佳水氮管理模式。     

灌溉对沙拐枣幼苗生长及氮素利用的影响

采用盆栽试验,比较了5个灌溉梯度下(4.6、6.1、7.7、9.2、13.0 kg·株-1·次-1)沙拐枣幼苗氮素累积分配、利用和回收特征及其生长特性差异。结果表明:随灌溉量增加,沙拐枣幼苗整株氮素累积量和干物质量均显著增加,但在最高灌溉量下沙拐枣幼苗出现严重病害。生长旺季干物质和氮素主要分配在同化枝中,平均分别占总株的39.5%和66.1%,随灌溉量增加分配比例显著增加;季末茎和老枝是干物质和氮素的主要累积器官,平均分别占总株的54.7%和47.8%,分配比例也随灌溉量增加而显著增加。干旱条件下沙拐枣幼苗具有较高的根冠比,增加灌溉量后显著下降。生长旺季沙拐枣幼苗具有较高氮素回收效率,平均为64.4%,灌溉后明显增加;季末平均为58.1%,灌溉后有下降趋势。在两个生长季平均氮素利用效率分别为120.5和235.8g/g,增加灌溉量虽可提高植物氮素利用效率,但在最高灌溉量下氮素利用效率出现降低。由此可见,沙拐枣幼苗物质分配特征具有明显的季节性和可塑性,灌溉量过高和过低都不利于沙拐枣幼苗生长及氮素回收和利用效率的提高,因此中等灌溉量(7.7—9.2 kg·株-1·次-1)更有利于其生长及自身特性发挥。     

不同稻作模式下稻田土壤活性有机碳变化动态

通过大田试验,研究了稻鸭复合种养(RD)、间歇灌溉(RW)、常规淹水灌溉(CK)3种不同稻作模式下稻田土壤可溶性有机碳(DOC)、易氧化态有机碳(ROC)和微生物生物量碳(MBC)3种活性有机碳组分的动态变化规律.结果表明:3种稻作模式下土壤DOC、MBC在水稻拔节-齐穗阶段含量最高;ROC在水稻整个生育期内变化平稳,没有表现出显著的阶段性差异.MBC受水稻生育期的影响最大;DOC受水稻生育期和稻作模式的影响均较大;而ROC主要受稻作模式的影响.与CK相比,RD能显著提高土壤DOC和ROC及其有效率;而RW极显著降低了DOC及其有效率,明显提高了ROC及其有效率.3处理间MBC及微生物熵均没有显著差异.     

喷灌条件下耕作方式和亏缺灌溉对麦后移栽棉产量和水分利用的影响

探明耕作方式和亏缺灌溉对麦后移栽棉产量和水分利用的效应,对于建立麦后移栽棉的适宜耕作方式及灌溉制度十分重要.在大田条件下设置了翻耕和免耕2种耕作方式(灌水定额均为45 mm)及相应减小50％灌水定额的亏缺灌溉,分析了不同耕作方式和亏缺灌溉对棉花耗水规律、籽棉产量、水分利用效率和纤维品质的影响.结果表明:与翻耕相比,免耕减少了棉田20.3％的棵间土壤蒸发;不论何种耕作方式,亏缺灌溉在不影响棉花产量和纤维品质的同时,有效降低了耗水量,提高了水分利用效率.在喷灌条件下,灌水定额为22.5 mm的免耕耕作方式,不仅可有效降低麦后移栽棉田间无效棵间土壤蒸发,还可实现节水、优质、高产的有效统一.     

Mechanism of Photothermal Energy on the Growth and Yield of Rice under Water Level Regulation

The flooding caused by heavy rainfall in rice irrigation area and the drought caused by the drop of groundwater level are the research focus in the field of irrigation and drainage. Based on the comparative experiment and farmland water level control technology, this paper studied the average soil temperature under different soil layers (TM), the daily temperature change (TDC), the photosynthetic accumulation of single leaf and canopy in rice, and response of photothermal energy to rice root characteristics and growth factors in the paddy field under drought conditions. The results showed that the peak soil temperature under drought treatment was basically synchronous with the conventional irrigation, and the it was delayed by 2–6 h under flooding treatment compared to the drought treatment. Under different water gradients, the temperature decreased according to T_L > T_CK > T_H (L, H and CK represented water flooding, drought and control treatments), and the TDC was opposite. In addition to milky stage, the daily photosynthetic (Pn) accumulation of single leaf and canopy in the flooding and drought treated paddy fields were lower than conventional irrigation, and had a negative impact on leaf area index (LAI) and yield (YR), but did not form fatal damage. The root characteristic factors, RL (root length), RW (root weight), R-CR (root-canopy ratio) were promoted with drought, and YR under light drought was slightly higher than that under heavy drought. There was a strong positive correlation between TM and R-CR in all rice growth stages, while TDC-5 was negatively correlated with effective panicle number, TDC and R-CR in 20 cm soil layer were positively correlated. The correlation between daily Pn accumulation and YR was low, and the correlation between Pn and YR factors was negative or weak positive or negative. The total Pn was positively correlated with yield factors, and the correlation coefficient was higher than that of daily Pn.     

有机物沟埋还田模式与花后灌水量对玉米光合特性和产量的影响

有机物沟埋还田与花后灌水配合对增加玉米田保水供水能力,提高玉米花后光合性能、实现节水增产有重要意义.本试验以郑单958为供试材料,设置有机物沟埋还田和花后灌水量两个因素,有机物沟埋还田包括不还田(M₀)、秸秆单还田(M₁)和牛粪秸秆混合还田(M₂)3个还田类型,花后灌水量包括450 mm(W₁)和325 mm(W₂)2个水平,研究了其对玉米穗位叶光合性能、光系统Ⅱ(PSⅡ)效率和产量等的影响.结果表明:与秸秆单还田比较,牛粪秸秆混合还田有效提高了玉米花后光合能力和各器官的干物质积累量;与节水灌溉相比,正常灌溉加强了有机物还田对玉米光合能力的促进作用.牛粪秸秆混合还田与正常灌溉结合可显著提高玉米花后叶片的光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)和蒸腾速率(T_r),降低胞间CO₂浓度(C_i);提高玉米花后叶片PSⅡ的最大光化学效率(φ_po)和捕获的激子将电子传递到电子传递链中Q_A下游的电子受体的概率(Ψ_o);改善花后叶片光能利用率,维持花后叶片较高的光合性能;同时增加花后玉米各器官干物质的量,提高干物质总积累量和转运能力,有利于花后同化物对籽粒的分配,最终获得高产.节水灌溉降低了叶片的光合性能,造成产量的下降;但配合牛粪秸秆混合还田与不还田处理相比,水分利用效率、籽粒增长速率和增产效果均优于正常灌水.这表明牛粪秸秆混合还田与正常灌溉结合可有效提高玉米花后光合性能,增加干物质积累量,促进玉米增产;牛粪秸秆混合还田与节水灌溉结合一定程度上降低了因减少灌溉量造成的减产.     

轻型栽培技术对稻田潜杂草群落多样性的影响

为明确轻型栽培技术对稻田潜杂草群落多样性的影响,研究了旱直播、水直播、抛秧、机插秧、麦套稻5种轻型栽培稻作模式及传统手插秧模式下稻田杂草种子库的数量特征.结果表明：旱直播稻田种子库密度显著高于其他模式,达228416粒·m^-2,麦套稻模式其次.另外,旱直播稻田莎草类杂草与麦套稻稻田阔叶类杂草种子密度显著高于其他模式的各类杂草种子.传统手插秧稻田具有最高的物种丰富度,Margalef指数达1.86; 麦套稻与水直播模式中,Shannon-Wiener指数、Gini指数、Pielou群落均匀度指数明显高于旱直播和机插秧等模式.与传统手插秧相比,各轻型栽培稻作模式具有不同的潜杂草群落优势种.为防治稻田杂草的持续危害,应轮流实施不同轻型栽培稻作模式.