不同蓖麻荫蔽模式下亏缺灌溉对小粒咖啡生长及土壤微生物数量的影响

为探明小粒咖啡快速生长和土壤环境优化的最佳亏缺灌溉和荫蔽栽培耦合模式,于2016—2017年通过小区试验,研究4个灌溉水平:充分灌溉(FI,1.2Ep,Ep为水面蒸发量)、3个亏缺灌溉(DI1,1.0Ep、DI2,0.8Ep和DI3,0.6Ep)和3种荫蔽栽培模式(无荫蔽S0:单作咖啡,对照;轻度荫蔽S1:一行咖啡间作一行蓖麻;重度荫蔽S2:一行咖啡间作两行蓖麻)对小粒咖啡冠层结构、干物质量和土壤微生物数量的影响。结果表明:与FI相比,DI1改变土壤细菌、放线菌数量不明显,而显著增加小粒咖啡冠面积和干物质量,分别为9.53%和10.46%(P0.05),同时减少冠下总辐射5.51%,但不显著(P0.05); DI2和DI3减少根区细菌、真菌和放线菌数量8.94%～47.06%;与S0相比,S1显著增加真菌、细菌和放线菌数量,分别为13.99%、30.77%和9.72%(P0.05),同时增加叶面积指数(LAI)和干物质量,分别为10.31%和30.02%(P0.05);不同灌水和荫蔽模式下土壤细菌、真菌、放线菌的数量随含水率和温度的增加呈先增后减的趋势,与含水率和温度呈二次曲线关系; DI1S1获得最大的干物质量、较大的LAI和最小冠下总辐射;与FIS0相比,DI1S1显著增加干物质量62.90%(P0.05),而显著减少冠下总辐射21.77%(P0.05);因此,DI1S1为小粒咖啡幼树较优的水光管理组合。     

干旱胁迫-复水与氮肥耦合对小粒咖啡生长和水氮生产力的影响

以小粒咖啡(卡蒂姆P7963)为材料,研究连续2.5年不同施氮水平下周期性干旱胁迫后复水对小粒咖啡生长、产量、叶片光合特性和水氮生产力的影响.设灌水(周期性干旱胁迫后复水)和施氮2因素,4个灌水模式分别为充分灌水(I_F-F:100%ET₀+100%ET₀,ET₀为参考作物腾发量)、轻度干旱胁迫-复水(I_L-F:80%ET₀+100%ET₀)、中度干旱胁迫-复水(I_M-F:60%ET₀+100%ET₀)和重度干旱胁迫-复水(I_S-F:40%ET₀+100%ET₀),3个施氮水平分别为高氮(N_H:每次750 kg N·hm^-2)、中氮(N_M:每次500 kg N·hm^-2)和低氮(N_L:每次250 kg N·hm^-2),分4次等量施用.结果表明: 小粒咖啡株高、茎粗、产量、水氮生产力受灌水和施氮影响显著,株高和茎粗与日序数呈S型曲线关系,干旱胁迫时小粒咖啡叶片光合作用显著下降,复水后大部分光合作用指标能不同程度恢复.与I_F-F相比,I_L-F干豆产量增加6.9%,而I_M-F和I_S-F干豆产量分别减少15.2%和38.5%;I_L-F和I_M-F水分利用效率分别增加18.8%和6.0%,而I_S-F水分利用效率减少12.1%;I_L-F氮肥偏生产力增加6.1%,而I_M-F和I_S-F氮肥偏生产力分别减少14.0%和36.0%.与N_H相比,N_M干豆产量和水分利用效率分别增加20.9%和19.3%,而N_L分别减少42.4%和41.9%;N_M和N_L氮肥偏生产力分别增加81.4%和72.9%.与I_F-FN_H相比,I_L-FN_M干豆产量、水分利用效率和氮肥偏生产力分别增加37.6%、52.9%和106.4%.回归分析表明,灌水量为318 mm、施氮量为583 kg·hm^-2时,干豆产量(2362 kg·hm^-2)最大;灌水量为295 mm、施氮量为584 kg·hm^-2时,水分利用效率(0.78 kg·m^-3)最大,即产量和水分利用效率同时达到最大值时最接近I_L-FN_M水氮组合.因此,I_L-FN_M为小粒咖啡最佳的水氮组合模式.     

干热区小粒咖啡提质增产的灌水和遮荫耦合模式

通过大田试验研究了灌水量分别为充分灌水的100%(CI)、75%(DI75)和50%(DI50)3个灌水水平和光照强度分别为自然光的100%(T100)、70%(T70)、55%(T55)和40%(T40)4个遮荫水平对小粒咖啡生长、产量及品质的影响,并建立了不同灌水和遮荫水平下小粒咖啡产量和品质的综合效益评价模型.结果表明:与CI相比,DI75增加小粒咖啡干豆中脂肪和绿原酸含量6.0%和10.2%,DI50显著增加咖啡因含量,而降低水分利用效率.与T100相比,T70增加干豆产量和水分利用效率27.2%和26.8%,增加干豆中总糖和绿原酸含量6.3%和5.5%.而T55和T40显著减少干豆产量、水分利用效率,以及干豆中咖啡因和绿原酸含量.与CIT100相比,DI75T70提高干豆产量和水分利用效率28.0%和44.5%,增加咖啡干豆中总糖、蛋白质、脂肪和绿原酸含量分别为12.2%、14.7%、6.6%和10.0%,而减小咖啡因含量8.3%.综合分析表明,DI75T70(灌水量为充分灌水的75%和70%的自然光照)的产量和品质的综合效益最优,可以实现小粒咖啡的优质高产和节水高效.     

亏缺灌溉对板蓝根叶片光合生理特性及产量的影响

以北板蓝根(Isatis tinctoria)为研究对象, 于2018年在河西走廊中部干旱绿洲开展水分控制试验, 设轻、中、重度亏水及充分供水4个控水水平, 通过大田试验探究膜下滴灌条件下亏缺灌溉对板蓝根叶片生理指标、灌水量及产量的影响, 为河西地区板蓝根灌溉策略的制定提供理论依据。结果表明, 板蓝根叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s)因营养和肉质根生长期受到亏缺灌溉影响而显著下降, 降幅随亏水程度的加剧而增大, 轻度亏水处理对叶片光合能力的影响不显著, 且在复水之后存在一定的补偿响应; 轻度亏水处理的产量与对照(8 348.91 kg·hm^-2)相比无显著差异, 而其它处理的产量均有不同程度的下降; 灌水量与产量的拟合关系呈二次抛物线, 即产量不随灌水量的增加而升高。因此, 综合分析表明膜下滴灌调亏降低了板蓝根叶片的光合能力, 而营养生长期轻度亏缺灌溉可以节水并提高产量和灌溉效率。     

Effects of Deficit Irrigation on the Photosynthetic and Physiological Characteristics of Leaves and Yield of Isatis tinctoria

以北板蓝根(Isatis tinctoria)为研究对象, 于2018年在河西走廊中部干旱绿洲开展水分控制试验, 设轻、中、重度亏水及充分供水4个控水水平, 通过大田试验探究膜下滴灌条件下亏缺灌溉对板蓝根叶片生理指标、灌水量及产量的影响, 为河西地区板蓝根灌溉策略的制定提供理论依据。结果表明, 板蓝根叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s)因营养和肉质根生长期受到亏缺灌溉影响而显著下降, 降幅随亏水程度的加剧而增大, 轻度亏水处理对叶片光合能力的影响不显著, 且在复水之后存在一定的补偿响应; 轻度亏水处理的产量与对照(8 348.91 kg·hm^-2)相比无显著差异, 而其它处理的产量均有不同程度的下降; 灌水量与产量的拟合关系呈二次抛物线, 即产量不随灌水量的增加而升高。因此, 综合分析表明膜下滴灌调亏降低了板蓝根叶片的光合能力, 而营养生长期轻度亏缺灌溉可以节水并提高产量和灌溉效率。     

气候变化对不同水分条件下柿幼树光合作用的影响

以两年生柿树为试材,研究了高浓度CO₂处理（700 μmol·mol^-1）、高温处理（日平均温度高于正常日平均温度约5 ℃）、高温和高浓度CO₂复合处理及对照（温度为外界环境温度,CO₂浓度380 μmol·mol^-1）对不同水分条件下柿树净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、水分利用效率(WUE)、叶绿素含量和叶绿素荧光参数F_v/F_m、F_v/F_o的影响.结果表明:高温和高浓度CO₂复合处理使处于各水分条件下的柿树T_r、G_s减小,WUE增大;在高、中水分条件(分别为田间持水量的75%～85%和55%～65%)下高温和高浓度CO₂复合处理使柿树P_n增大,在低水分条件(为田间持水量的35%～45%)下使柿树P_n减小.高浓度CO₂处理使处于各水分条件下的柿树P_n、WUE增大,G_s、T减小.高温及高温和高浓度CO₂复合处理下WUE均受土壤水分状况的影响,并随土壤含水量的升高而升高.与对照相比,高浓度CO₂处理还提高了各水分条件下植株叶片水平的水分利用效率、叶绿素a、叶绿素b、叶绿素（a+b）、类胡萝卜素含量及F_v/F_m和F_v/F_o,缓解了水分胁迫,提高了柿树的抗逆能力.     

种植模式与灌溉定额对机采长绒棉冠层不同层次光截获与产量形成的影响

优化机采长绒棉株行距配置与灌溉定额,是构建棉花合理个体与群体结构,提高产量和机采脱叶效率,实现农机农艺融合的重要途径。本研究采用裂区试验设计,在相同种植密度条件下,设置了一膜三行等行距(S3)、一膜四行宽窄行(S4)和一膜六行宽窄行(S6)3种种植模式,副区为3150 m³·hm^-2(W1,中度亏缺,田间持水量50%)、4050 m³·hm^-2(W2,轻度亏缺,田间持水量75%)和4980 m³·hm^-2(W3,充分灌溉,田间持水量100%)3个灌溉定额,研究了不同处理对长绒棉各层次冠层结构、光合有效辐射传输规律和产量形成的影响机制。结果表明：扩大行距和轻度亏缺灌溉可以降低生育后期叶面积指数下降速率,增加下部冠层的光合有效辐射透过率(T_r);在S3W2处理下,冠层上、中、下各层T_r分布均匀,接近2∶2∶1的比例;虽然冠层整体光截获率(I_n)有降低趋势,但下层光截获率增加,显著提高了生殖器官的...     

北京山区黄栌叶片水分和光能利用效率季节变化及影响因子

未来气候变化将影响光合环境资源供给,尤其是水分和光能。为深入了解植物对气候变化的适应性,使用LI-6800便携式光合仪,于2021年5—10月份(完全展叶期)测定了北京山区广布灌木黄栌(Cotinus coggygria)叶片的光响应曲线,分析其水分利用效率(WUE=最大净光合速率[P_nmax]/气孔导度[g_s])和光能利用效率(LUE)的季节变化特征及影响因子。结果显示：黄栌叶片WUE在5—6月份呈下降趋势,7—10月份比较稳定;LUE在5—7月份呈上升趋势,8—10月份比较稳定。WUE和LUE的生长季平均值分别为98.25μmol/mol和0.06 mol/mol,变异系数分别为22%和17%,两者呈负相关(R²=0.86;P<0.01)。环境因子中,WUE和LUE主要受土壤含水量(SWC)影响,WUE随SWC增加呈线性降低趋势,而LUE随SWC增加呈线性增加趋势。SWC每增加0.1 m³/m³,P_nmax和g_s分别线性增加...     

土壤水分状况对花生和早稻叶片气体交换的影响

通过田间测坑试验研究了长期处于不同土壤水分状况下花生和早稻叶片气体交换的一些特点.结果表明,花生分枝期轻度和中度水分胁迫使气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)略有下降,净光合速率(Pn)和叶片水分利用效率(WUE)减小,轻度水分胁迫Gs/Tr略有上升而中度胁迫Gs/Tr变小.花生结荚期轻度和中度水分胁迫都使Gs、Tr、Gs/Tr和Pn显著降低,WUE大幅度上升.花生结荚期明显受土壤水分胁迫影响.早稻灌浆期轻度和中度水分胁迫Gs、Tr和Gs/Tr变化不显著,Pn和WUE增加,并且轻度水分胁迫下籽粒产量增加.Gs和Gs/Tr变化情况相结合可以作为作物水分胁迫程度的一个参考指标,即如果Gs和Gs/Tr同时下降则作物已经受到水分胁迫影响.     

CO2浓度增加和水分亏缺对典型绿肥植物光合性能及水分利用效率的影响

探讨大气CO₂浓度和水分变化对3种典型绿肥植物光合性能及水分利用效率的影响,可为未来气候变化情形下草地生态系统适应性管理提供理论支持。本试验利用可精准控制CO₂浓度的人工气候室,设置400(自然大气)和800 μmol·mol^-1(倍增)两个CO₂浓度,80%土壤田间持水量(FC)(充分灌水对照)、55%～60%FC(轻度水分亏缺)、35%～40%FC(中度水分亏缺)、<35%FC(重度水分亏缺)4个水分梯度,研究CO₂浓度增加和水分亏缺对甘蓝型油菜、白三叶和紫花苜蓿叶绿素含量、气体交换参数及水分利用效率(WUE)的影响。结果表明: 同一CO₂浓度下,与充分灌水对照相比,当土壤水分<40%FC时,3种植物的叶绿素含量和气体交换参数均显著降低;土壤水分为55%～60%FC时,3种植物的叶绿素总含量无显著变化,而白三叶和紫花苜蓿的光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)降低了6%～25%,但WUE无显著性差异。与大气CO₂浓度相比,CO₂浓度倍增使充分灌水处理下甘蓝型油菜的P_n显著降低了21.5%,而显著增加了轻度水分亏缺下3种植物的P_n,且增加了中度水分亏缺下甘蓝型油菜和紫花苜蓿的P_n,但只对重度水分亏缺下紫花苜蓿的P_n有所改善;CO₂浓度倍增显著增加了白三叶和紫花苜蓿在所有水分处理下的WUE,但只增加了甘蓝型油菜在轻度水分亏缺下的WUE。CO₂浓度和水分的交互作用对3种植物的P_n均有显著影响,但仅对甘蓝型油菜的WUE有显著影响。综上,3种植物对大气CO₂浓度倍增和水分亏缺的响应存在明显差异,CO₂浓度升高能改善轻度水分亏缺对3种植物光合性能和WUE的不利影响,但只改善了重度水分亏缺下紫花苜蓿的光合性能。     

遮阴和藜竞争对黄顶菊光合荧光和生长特性的影响

为了防控黄顶菊进一步在国内蔓延,明确黄顶菊的生长机制迫在眉睫.本研究设不同遮阴程度(0、50%和80%)和种植方式(黄顶菊单种、藜单种、两者混种)共9个处理,研究遮阴和种植方式对两种植物出苗率、光合荧光和生长特性的影响.结果表明: 适度遮阴有利于黄顶菊出苗,但是出苗不整齐,这是造成黄顶菊入侵性强的一个重要因素.随着光照强度的增强,两种植物净光合速率(P_n)、光化学猝灭(q_P)、PSⅡ电子传递速率(ETR)、实际量子产量(Y)、非光化学猝灭(q_N)、水分利用效率(WUE)、茎生物量比(SMR)、冠宽(CW)和干物质积累量(DM)都增加,而比叶面积(SLA)降低;黄顶菊叶生物量比(LMR)显著增加,而藜不显著;黄顶菊DM增幅比藜的增幅高.80%遮阴下,藜P_n和DM都高于黄顶菊.自然光下,黄顶菊P_n、q_N、WUE和相对竞争强度(RCI)最高,混种黄顶菊CW、DM和混种藜P_n、Y显著低于相应的单种处理.黄顶菊的光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)均比藜高.因此,黄顶菊耐阴能力比藜弱,两种植物都是通过增加SLA和降低LMR来适应弱光;黄顶菊适应强光的能力大于藜,自然光下混种黄顶菊通过增加SMR和降低CW来提高竞争力.     

蕉肥间作下微喷灌对蕉园土壤水氮动态及香蕉产量的影响

为研究香蕉—粮肥兼用绿豆间作模式(简称蕉肥间作)下微喷灌对蕉园土壤水氮动态及香蕉产量的影响,试验设置4种不同灌溉定额处理:MSI2(900 m~3·hm~(-2))、MSI3(1 350 m~3·hm~(-2))、MSI4(1 800 m~3·hm~(-2))、MSI5(2 250 m~3·hm~(-2)),以不灌溉和清耕栽培为对照。结果表明:蕉肥间作下绿豆生长期间各灌溉处理土壤棵间蒸发量均呈不同程度的下降,香蕉清耕栽培MSI0土壤棵间蒸发量呈上升趋势。随着灌水量的增加,香蕉棵间蒸发量逐渐增高,MSI5棵间累积蒸发量最高达385.6 mm,分别比MSI2、MSI3、MSI4高12.2%、7.6%、4.9%,导致灌溉水利用效率降低。微喷灌处理提高表层土壤含水量,MSI2、MSI3、MSI4和MSI5处理0～30 cm土层含水量显著高于MSI0和MSI1,在30 cm以下,土壤含水量开始递减。微喷灌还可改善土壤耕层结构,提高土壤有效氮含量。以MSI2处理土壤三相比(2∶1∶1)较为理想,MSI3处理表土层有效氮含量最高。MSI4处理产量高达48 218 kg·hm~(-2),MSI3处理蕉果含糖量高达25.67%。因此,蕉肥间作下通过微喷灌方式,适量灌溉有利于提高香蕉产量和改善品质。     

不同耕作方式对复播大豆光合特性、干物质生产及经济效益的影响

013-2014年设置复播大豆田间试验,调查滴灌条件下麦后不同耕作方式复播大豆的生理指标及主要农艺性状,以探究适合北疆滴灌条件下麦后复播大豆的高产耕作方式.结果表明： 麦后实施不同土壤耕作方式复播大豆,在测定期间的群体叶面积指数(LAI)、叶绿素含量(SPAD)、叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(g_s)均表现出翻耕覆膜(TP)>
翻耕(T)>旋耕(RT)>免耕(NT),而胞间CO₂浓度(C_i)呈现相反的结果.其中, TP处理两年LAI、SPAD、P_n、T_r、g_s的均值分别比NT处理高55.0%、9.1%、41.8%、37.5%和56.4%,而C_i下降22.1%,且均达显著差异水平,说明TP处理增强了大豆的光合效率,提高叶片同化CO₂的能力,这是其较NT处理大豆增产的主要光合生理机制.TP处理显著提高了植株干物质积累量,其单株荚数、单株粒数、百粒重分别较NT处理提高50.3%、48.1%、11.8%,增产达20.8%,差异显著.因此,本试验条件下,北疆麦后复播大豆宜采用翻耕后地膜覆盖结合膜下滴灌技术的耕作方式.     

Deficit Irrigation as a Strategy to Save Water： Physiology and Potential Application to Horticulture

Water is an increasingly scarce resource worldwide and irrigated agriculture remains one of the largest and most inefficient users of this resource. Low water use efficiency （WUE） together with an increased competition for water resources with other sectors （e.g. tourism or industry） are forcing growers to adopt new irrigation and cultivation practices that use water more judiciously. In areas with dry and hot climates, drip irrigation and protected cultivation have improved WUE mainly by reducing runoff and evapotranspiration losses. However, complementary approaches are still needed to increase WUE in irrigated agriculture. Deficit irrigation strategies like regulated deficit irrigation or partial root drying have emerged as potential ways to increase water savings in agriculture by allowing crops to withstand mild water stress with no or only marginal decreases of yield and quality. Grapevine and several fruit tree crops seem to be well adapted to deficit irrigation, but other crops like vegetables tend not to cope so well due to losses in yield and quality. This paper aims at providing an overview of the physiological basis of deficit irrigation strategies and their potential for horticulture by describing the major consequences of their use to vegetative growth, yield and quality of different crops （fruits, vegetables and ornamentals）.     

Deficit Irrigation as a Strategy to Save Water: Physiology and Potential Application to Horticulture

Water is an increasingly scarce resource worldwide and irrigated agriculture remains one of the largest and most inefficient users of this resource. Low water use efficiency (WUE) together with an increased competition for water resources with other sectors (e.g. tourism or industry) are forcing growers to adopt new irrigation and cultivation practices that use water more judiciously. In areas with dry and hot climates, drip irrigation and protected cultivation have improved WUE mainly by reducing runoff and evapotranspiration losses. However, complementary approaches are still needed to increase WUE in irrigated agriculture. Deficit irrigation strategies like regulated deficit irrigation or partial root drying have emerged as potential ways to increase water savings in agriculture by allowing crops to withstand mild water stress with no or only marginal decreases of yield and quality. Grapevine and several fruit tree crops seem to be well adapted to deficit irrigation,but other crops like vegetables tend not to cope so well due to losses in yield and quality. This paper aims at providing an overview of the physiological basis of deficit irrigation strategies and their potential for horticulture by describing the major consequences of their use to vegetative growth, yield and quality of different crops (fruits, vegetables and ornamentals).     

水氮运筹对膜下滴灌棉花光合特性及产量形成的影响

以不同基因型棉花品种为材料,在土柱栽培条件下研究膜下滴灌条件下水氮运筹方式对新疆棉花光合性能和产量构成的影响.结果表明： 播前灌溉+盛花期前限量滴灌+盛花期后充分滴灌,并配合氮肥基施20%+追施80%的水氮运筹方式（W₄N₂）下,盛花期叶片叶绿素含量、气孔导度（g_s）、净光合速率（P_n）、PSⅡ实际光化学效率（Φ_PSⅡ）和光化学猝灭系数（q_P）均显著低于全生育期常规滴灌处理,非光化学猝灭系数（NPQ）增加,地上部干物质累积量受到限制;盛铃期至吐絮期叶绿素含量、g_s、P_n、Φ_PSⅡ、q_P均随水氮供应量的提高而增大,地上部干物质产生超补偿积累,且有利于光合产物向棉铃的运转与分配.在氮肥基施20%+追施80%的施氮方式下,新陆早13号以播前灌溉+全生育期常规滴灌（W₃）处理的籽棉产量较高,新陆早43号以播前灌溉+盛花期前限量滴灌+盛花期后充分滴灌（W₄）处理籽棉产量最高.因此,在播前灌溉条件下适当减少盛花期前、增加生育中后期水氮供应,可以延长冠层叶片光合功能期,促进光合物质优先向生殖器官分配,充分发挥膜下滴灌棉花的增产潜力.     

Physiological mechanisms contributing to the increased water-use efficiency in winter wheat under deficit irrigation

Deficit irrigation in winter wheat has been practiced in the areas with limited irrigation water resources. The objectives of this study were to (i) understand the physiological basis for determinations of grain yield and water-use efficiency in grain yield (WUE) under deficit irrigation; and (ii) investigate the effect of deficit irrigation on dry matter accumulation and remobilization of pre-anthesis carbon reserves during grain filling. A field experiment was conducted in the Southern High Plains of the USA and winter wheat (cv. TAM 202) was grown on Pullman clay loam soil (fine mixed thermic Torretic Paleustoll). Treatments consisted of rain-fed, deficit irrigation from jointing to the middle of grain filling, and full irrigation. The physiological measurements included leaf water potential, net photosynthetic rate (Pn), stomatal conductance (Gs), and leaf area index. The rain-fed treatment had the lowest seasonal evapotranspiration (ET), biomass, grain yield, harvest index (HI) and WUE as a result of moderate to severe water stress from jointing to grain filling. Irrigation application increased seasonal ET, and ET increased as irrigation frequency increased. The seasonal ET increased 20% in one-irrigation treatments between jointing and anthesis, 32-46% in two-irrigation treatments, and 67% in three- and full irrigation treatments. Plant biomass, grain yield, HI and WUE increased as the result of increased ET. The increased yield under irrigation was mainly contributed by the increased number of spikes, and seeds per square meter and per spike. Among the irrigation treatments, grain yield increased significantly but the WUE increased slightly as irrigation frequency increased. The increased WUE under deficit irrigation was contributed by increased HI. Water stress during grain filling reduced Pn and Gs, and accelerated leaf senescence. However, the water stress during grain filling induced remobilization of pre-anthesis carbon reserves to grains, and the remobilization of pre-anthesis carbon reserves significantly contributed to the increased grain yield and HI. The results of this study showed that deficit irrigation between jointing and anthesis significantly increased wheat yield and WUE through increasing both current photosynthesis and the remobilization of pre-anthesis carbon reserves.