不同土层测墒补灌对冬小麦耗水特性及产量的影响

于2010-2011年选用高产小麦品种济麦22进行大田试验,设置0～20 cm（W₁）、0～40 cm（W₂）、0～60 cm（W₃）和0～140 cm（W₄）4个测墒补灌土层,于越冬期（目标相对含水量均为75%）、拔节期（目标相对含水量均为70%）和开花期（目标相对含水量均为70%）进行测墒补灌,以全生育期不灌水处理（W₀）为对照,研究不同土层测墒补灌对冬小麦耗水特性及产量的影响.结果表明： 小麦越冬期、拔节期和开花期补充灌水量为W₃>W₂>W₁,W₄处理小麦越冬期和拔节期补充灌水量较少,但开花期补灌量显著高于其他处理;全生育期补灌量占总耗水量的比例为W₄、W₃>W₂>W₁.土壤水消耗量占总耗水量的比例为W₁>W₂>W₃>W₄;随测墒补灌土层深度的增加,土壤水消耗量占总耗水量的比例减少;W₂处理80～140 cm和160～200 cm土层土壤水消耗量显著高于W₃和W₄处理.各处理的总补灌量为W₃>W₄>W₂>W₁;籽粒产量为W₂、W₃、W₄>W₁>W₀,W₂、W₃、W₄间无显著差异;水分利用效率为W₂、W₄>W₀、W₁>W₃,W₂与W₄之间无显著差异.综合考虑灌水量、籽粒产量和水分利用效率,W₂处理是本试验条件下的最佳处理,即以0～40 cm土层测墒补灌效果最优.     

拔节期与开花期测墒补灌对小麦旗叶荧光特性和水分利用效率的影响

为研究依据不同土层的土壤质量含水量进行测墒补灌对小麦(Triticum aestivum)拔节期与开花期旗叶荧光特性和水分利用效率的影响, 2011-2012和2012-2013年度两个小麦生长季, 设置0-20 (D1)、0-40 (D2)、0-60 (D3)和0-140 cm (D4) 4个土层进行处理, 测定土壤质量含水量, 以各土层平均土壤相对含水量在拔节期为65%和在开花期为70%为目标相对含水量进行补灌, 全生育期不灌溉为对照(D0)。结果表明: (1) D2处理拔节至开花期40-100 cm土层和开花至成熟期40-140 cm土层的土壤贮水消耗量高于其他处理, 开花至成熟期是小麦贮水消耗的最大时期。(2)开花后旗叶水分利用效率、PSII潜在活性(F_v/F_o)、PSII电子传输活性(F_m/F_o)、相对电子传递速率(ETR)和光化学猝灭系数(q_P) D2处理最高, D3次之, D0最低。(3)两个小麦生长季, 各处理的籽粒产量为D2 > D3 > D1 > D4 > D0, D2的水分利用效率分别为20.19 kg·hm^-2·mm^-1和21.92 kg·hm^-2·mm^-1, 高于D0、D3和D4处理, 与D1处理间无显著差异。综合分析, 小麦拔节期和开花期依据0-40 cm土层的土壤质量含水量进行测墒补灌可兼顾高产和高水分利用效率。     

不同土层测墒补灌对冬小麦耗水特性与光合速率和产量的影响

于2012—2014年两个冬小麦生长季,在大田条件下设置：全生育期不灌水(W₀)处理,当地定量节水灌溉(拔节期和开花期均灌水60 mm,W₁)处理,依据0～20 cm (W₂)、0～40 cm (W₃)、0～60 cm (W₄)和0～140 cm (W₅)土层土壤含水量测墒补灌处理,于拔节期和开花期补灌至土壤相对含水量为田间持水量的65%和70%,研究依据不同土层土壤含水量测墒补灌对冬小麦耗水特性、光合速率和籽粒产量的影响.结果表明：各处理拔节期灌水量为W₁、W₄＞W₃＞W₂、W₅,开花期灌水量和总灌水量均为W₅＞W₁、W₄＞W₃＞W₂,W₃总耗水量显著高于W₂处理,与W₁、W₄和W₅处理无显著差异.W₃土壤贮水消耗量高于W₁、W₄和W₅处理,其中,W₃在拔节至开花阶段和开花至成熟阶段对40～140 cm和60～140 cm土层土壤贮水消耗量均显著高于其余灌水处理.灌浆中期W₃处理小麦旗叶光合速率、蒸腾速率和水分利用效率最高,W₁和W₄处理次之,W₀处理最低.W₃处理两个生长季的籽粒产量分别为9077和9260 kg·hm^-2,水分利用效率分别为20.7和20.9 kg·hm-2·mm^-1,均显著高于其余处理,灌溉水生产效率最高.综合考虑灌水量、籽粒产量和水分利用效率,小麦拔节期和开花期适宜进行测墒补灌的土层深度为0～40 cm.     

不同测墒补灌水平对小麦水氮利用及土壤硝态氮淋溶的影响

于2012—2014年两个小麦生长季,以全生育期不灌水（W₀）为对照,设置3个测墒补灌处理,即拔节和开花期使0～140 cm土层土壤平均相对含水量分别为65%(W₁)、70%(W₂)和75%(W_3),研究其对土壤水利用、小麦氮素积累转运和土壤硝态氮分布及籽粒产量的影响.结果表明： W₂处理土壤贮水消耗量及占总耗水量的比例和灌溉水占总耗水量的比例较高,且吸收利用100～140 cm土层土壤贮水量较高.开花期营养器官氮素积累量及开花后氮素积累量均为W₂、W₃＞W₁＞W₀,成熟期营养器官氮素积累量为W₃＞W₂＞W₁＞W₀,营养器官氮素向籽粒中的转移量和成熟期籽粒氮素积累量均为W₂＞W₃＞W₁＞W₀.成熟期0～60 cm土层硝态氮含量表现为W₀＞W₁＞W₂＞W_3,80～140 cm土层为W₃显著高于其他处理,140～200 cm土层各处理间无显著差异.W₂处理的籽粒产量、水分利用效率、氮素吸收效率及氮肥偏生产力均最高.在本试验条件下,综合考虑籽粒产量、水分利用效率、氮素吸收效率及土壤硝态氮的淋溶,W₂处理是高产节水生态安全的最佳灌溉处理.     

测墒补灌对小麦光合特性和干物质积累与分配的影响

以高产冬小麦品种济麦22为材料,研究了测墒补灌对小麦光合特性和干物质积累与分配的影响.结果表明:W2(拔节期补灌至相对含水量75％,开花期70％)和DW2(拔节后10 d补灌至相对含水量75％,开花期70％)灌浆后期旗叶光合速率和实际光化学效率分别高于W3(拔节期补灌至相对含水量80％,开花期70％)和DW3(拔节后10 d补灌至相对含水量80％,开花期70％)处理;W2和DW2开花期和成熟期干物质积累量、开花前贮藏干物质向籽粒的转运量和籽粒干物质分配量高于W1(拔节期补灌至相对含水量65％,开花期70％)和DW1(拔节后10d补灌至相对含水量65％,开花期70％)处理,水分利用效率和灌溉水生产效率显著高于W3和DW3处理.相同补灌水平下,DW2和DW3灌浆后期旗叶光合速率和实际光化学效率分别高于W2和W3处理,开花期干物质积累量及其向籽粒的转运量低于W2和W3处理,开花后干物质积累量、籽粒产量、水分利用效率和灌溉水生产效率高于W2和W3处理.DW2是本试验条件下的高产高水分利用效率灌溉方案.     

测墒补灌对冬小麦氮素积累与转运及籽粒产量的影响

2007-2009年,在田间条件下,以冬小麦品种济麦22为材料,以0-140 cm土层平均土壤相对含水量为指标设计4个测墒补灌试验处理:W0(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期65%+开花期65%)、W1(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期70%+开花期70%)、W2(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期80%+开花期80%)和W3(土壤相对含水量为播种期90%+拔节期80%+开花期80%),研究不同水分处理对冬小麦氮素积累与转运、籽粒产量、水分利用效率及土壤硝态氮含量的影响。结果表明:(1)成熟期小麦植株氮素积累量为W1处理最高,W3处理次之,W0和W2处理最低,W0和W2处理间无显著差异;氮素向籽粒的分配比例为W2处理显著低于W1处理,W0、W1、W3处理间无显著差异。开花期和成熟期营养器官氮素积累量、营养器官氮素向籽粒中的转移量、成熟期籽粒氮素积累量均为W1>W3>W2>W0,各处理间差异显著。(2)随着小麦生育进程的推进,0-200 cm土层土壤硝态氮含量先降低后回升再降低,在拔节期最低。成熟期W0和W1处理0-200 cm土层土壤硝态氮含量较低,W2和W3处理120-200 cm土层土壤硝态氮含量较高。(3)W0处理小麦氮素吸收效率、利用效率和氮肥偏生产力最低;随灌水量的增加,氮素利用效率呈先升高后降低趋势;W1处理小麦对氮素的吸收效率和利用效率较高,氮肥偏生产力最高。W0处理水分利用效率较高,但籽粒产量最低;灌水处理籽粒产量、灌溉水利用效率和灌溉效益两年度均随测墒补灌量的增加而显著降低。在本试验条件下,综合氮素利用、籽粒产量、灌溉水利用效率及土壤中硝态氮的淋溶,W1是高产节水的最佳灌溉处理,在2007-2008年和2008-2009年度补灌量分别为43.83 mm和13.77 mm。     

越冬期测墒补灌对小麦耗水特性和光合有效辐射截获利用的影响

于2013—2014和2014—2015年两个小麦生长季进行田间试验,供试品种为‘济麦22’,设置5个处理,分别为W₀(全生育期不灌水)、W₁(越冬期不灌水,拔节期和开花期分别补灌至0～40 cm土层土壤相对含水量为65%和70%)、W₂(越冬期、拔节期和开花期分别补灌至土壤相对含水量为70%、65%和70%)、W₃(越冬期、拔节期和开花期分别补灌至土壤相对含水量为75%、65%和70%)和W₄(越冬期、拔节期和开花期均定量灌溉60 mm),研究越冬期测墒补灌对小麦耗水特性和光合有效辐射截获利用的影响.结果表明: 总灌水量及其占总耗水量的比例为W₄＞W₃＞W₂＞W₁＞W₀;土壤贮水消耗量占总耗水量的比例为W₀＞W₁、W₂＞W₃、W₄;总耗水量和开花至成熟期的耗水量均为W₄＞W₂、W₃＞W₁＞W₀.两生长季小麦开花后冠层光合有效辐射(PAR)截获率为W₄＞W₂、W₃＞W₁＞W₀,而花后冠层PAR反射率各处理间的表现与之相反.灌水处理中干物质净积累量为W₄处理最高,W₁处理最低.两生长季小麦越冬期0～40 cm土层土壤相对含水量补灌至70%的W₂处理籽粒产量仅低于定量灌溉的W₄处理,水分利用效率和灌溉效益最高,是本试验条件下节水高产的最优处理.     

测墒补灌对不同穗型小麦品种耗水特性和干物质积累与分配的影响

在田间试验条件下, 以中穗型小麦(Triticum aestivum)品种‘山农15’和大穗型品种‘山农8355’为供试材料, 设置3个0-140 cm土层土壤相对含水量处理: W0 (拔节期65%, 开花期60%)、W1 (拔节期70%, 开花期70%)、W2 (拔节后8天70%, 开花后8天70%), 采用测墒补灌的方法补充土壤水分达到目标相对含水量, 对两个不同穗型小麦品种的耗水特性和干物质积累与分配进行了研究。结果表明: (1)两品种籽粒产量均以W0处理最低, ‘山农15’ W1和W2处理无显著差异, ‘山农8355’ W1处理显著高于W2处理; 两品种W1处理的水分利用效率和灌溉水利用效率均显著高于W2处理。‘山农15’ W1处理的籽粒产量和灌溉水利用效率分别显著低于和高于‘山农8355’的W1处理, 水分利用效率无显著差异; 两品种W2处理的籽粒产量、水分利用效率和灌溉水利用效率均无显著差异。(2)两品种总耗水量以W0处理最低, ‘山农15’ W1处理显著低于W2处理, ‘山农8355’两处理无显著差异; 两品种W1处理的土壤供水量及其占总耗水量的比例显著高于W2处理。‘山农15’ W1处理的总耗水量和灌水量占总耗水量的比例显著低于‘山农8355’, 土壤供水量占总耗水量的比例显著高于‘山农8355’; 两品种W2处理总耗水量, 土壤供水量及其占总耗水量的比例无显著差异。(3)两品种W1处理成熟期干物质积累量显著高于其他处理, W1处理提高了‘山农8355’开花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率, 对‘山农15’无显著影响。‘山农15’ W1和W2处理成熟期干物质积累量显著低于‘山农8355’, 开花前贮藏同化物向籽粒的转运量和转运率、对籽粒的贡献率均显著高于‘山农8355’, 开花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率低于‘山农8355’。综合考虑干物质积累与分配、籽粒产量、水分利用效率和灌溉水利用效率, W1处理是两品种节水高产的最佳土壤相对含水量处理。     

不同年代小麦品种旗叶的光合特性及抗氧化酶活性研究

以不同时期在黄淮冬麦区推广并具有一定代表性的5个小麦品种碧蚂1号、丰产3号、小偃6号、小偃54和小偃81为材料,研究了品种更替过程中小麦旗叶的光合特性以及抗氧化酶活性的变化.结果表明,各小麦品种旗叶净光合速率均于开花后10 d左右达到最大值后下降,并在开花灌浆期有显著差异,且近期品种始终高于早期品种.随着灌浆进程推进,各小麦品种旗叶叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、抗氧化酶活性呈现出与净光合速率基本一致的变化趋势(其中过氧化氢酶活性为下降趋势),而丙二醛含量持续升高,但近期小麦品种始终低于早期品种且差异达到极显著水平(P<0.01).研究发现,近期育成小麦品种的旗叶在生育后期具有相对较高的光合速率,可能与其叶绿素和可溶性蛋白含量下降速率较缓、抗氧化酶活性较高、膜脂过氧化程度较轻有关.     

灌水对小麦旗叶光合功能衰退的影响

利用田间小区试验研究了不同灌水对冬小麦旗叶光合功能衰退的影响。研究表明：小麦旗叶光合衰退初期引起光合下降的原因主要是气孔限制,后期则为非气孔限制。灌水可提高旗叶光合速率,并使由气孔限制非气孔转变的时间推后,同时,还可增加叶绿素含量,增强根活力,使小麦旗叶光合功能持续期延长,过量灌水改善旗叶光合速衰的效果主要表现在后期,对产量提高的意义并不大。     

低压喷灌对土壤-小麦系统氮素时空分布及产量的影响

为建立冬小麦节水省肥的高效灌溉模式,以传统地面灌溉方式(漫灌)为对照,研究不同水量的低压喷灌对冬小麦土壤-作物系统氮素时空分布及产量的影响。结果表明:低压喷灌显著降低了土壤紧实度,增大了开花期后土壤脲酶活性,使土壤硝、铵态氮集中分布在0～60cm的根系密集土层范围内,防止了水分和氮肥的深层渗漏;低压喷灌显著降低了氨挥发速率峰值和氨挥发总量,同时,植株冠层叶片、叶鞘和茎秆垂直分布的全氮含量及氮素转运率均大于传统漫灌,产量及水氮利用效率均有不同程度增加。在本试验条件下,低压喷灌减量15%的处理小麦产量及水氮利用效率最高,水氮损失最少。     

灌溉和种植方式对冬小麦生育后期旗叶光合特性及产量的影响

于2009—2011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)、灌拔节水(W₁)、灌拔节水+开花水(W₂)、灌拔节水+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生育后期旗叶光合特性和产量的影响.结果表明: 随冬小麦灌水量的增加,3种种植方式下小麦花后旗叶叶面积和光合速率均增加,光系统Ⅱ最大光化学效率和实际光化学效率也增加;与W₀处理相比,各灌水处理提高了小麦籽粒产量,但水分利用效率(WUE)降低.同一灌溉条件下,与其他两种种植方式相比,沟播方式小麦花后旗叶光合速率、光系统Ⅱ最大光能转化效率和实际光化学效率均较高,且W₂处理籽粒产量显著高于其他处理.统筹考虑冬小麦的籽粒产量和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.     

FACE条件下大气O3浓度增高对小麦剑叶光合色素含量的影响

应用FACE研究平台,采用烟农19、扬麦16、嘉兴002、扬麦15和扬辐麦2号等5个小麦品种,以O₃自然浓度为对照,研究了大气O₃浓度增高50%对不同小麦品种剑叶光合色素含量的影响.结果表明：开放式大气O₃浓度增高条件下,小麦剑叶叶绿素a (Chl a)、叶绿素b (Chl b)、叶绿素总量Chl(a+b)和类胡萝卜素含量在孕穗期和开花期与对照差异不显著,而花后各时期均不同程度的降低,其中,Chl a、Chl b和Chl(a+b)含量下降达显著水平,说明大气O₃浓度增高对叶绿素合成影响较小,但加速了其衰降过程.不同品种小麦剑叶光合色素含量对大气O₃浓度增高的反应存在基因型差异,扬麦15和嘉兴002对大气O₃浓度增高的敏感性弱于扬麦16、扬辐麦2号和烟农19.在籽粒灌浆盛期(花后21 d左右),剑叶Chl a、Chl b和Chl(a+b)含量与千粒重呈显著正相关.     

设施菜地重金属的剖面分布特征

以山东省寿光市种植1～12年的蔬菜大棚及相邻的小麦地为对象,研究了设施菜地中As、Cd、Cu、Zn、Cr、Ni 6种重金属在土壤剖面中的分布特征.结果表明：在0～150 cm土层内,随着土层深度的增加,设施菜地与小麦地中6种重金属含量均呈下降趋势;与小麦地相比,相同土层设施菜地中6种重金属的含量均明显较高,设施菜地0～20 cm土层中As、Cd、Cu、Zn、Cr、Ni的含量分别比小麦地相同土层高出35.0%、146.2%、65.6%、36.4%、21.5%和14.0%,120～150 cm土层分别高出10.6%、.5%、19.4%、20.2%、15.2%和9.3%,20～120 cm各土层中的含量亦高于小麦地.设施菜地0～20 cm土层中,Cd、Cu、Zn含量与种植年限呈显著正相关,随着种植年限的增加,其累积速率分别为0.027、1.153和2.830 mg·kg^-1·a^-1;设施菜地中6种重金属的含量与土壤有机碳、全氮含量呈正相关,除Ni和As外的4种重金属含量亦与土壤全磷含量呈极显著相关,有机肥等的施用可能在一定程度上导致设施菜地中重金属的累积.     

减氮补水对小麦高产群体光合性能及产量的影响

在大田条件下,设自然降水(W₁)、适量补水(W₂,拔节后土壤相对含水量维持在70%±5%)、充足补水(W₃,拔节后土壤相对含水量维持在85%±5%)3个水分处理和不施氮(N₁)、减氮(N₂,195 kg N·hm^-2)、高氮((N₃,270 kg N·hm^-2)3种氮肥水平,研究了减氮补水对小麦高产群体光照环境、光合性能和产量构成的影响.结果表明: 减氮补水(N₂W₂)处理在灌浆期明显改善了群体的光照环境,距冠层顶部20～30 cm处的光合有效辐射(PAR)较高氮补水(N₃W₂、N₃W₃)处理提高34.5%,透光率提高10.8%;N₂W₂处理孕穗期叶面积指数最高,灌浆期下降速率最慢,高值(大于7.6)持续期较高氮和无氮处理延长3～4 d,光合势平均提高9.7%;减氮补水(N₂W₂、N₂W₃)处理灌浆期旗叶的光合速率仍较高,但与N₃W₂处理差异不显著.N₂W₂处理旗叶的表观量子效率达0.101 μmol CO₂·m^-2·s^-1、P_n维持在27.692 μmol CO₂·m^-2·s^-1,光补偿点(LCP)较低,表现出较高的光合生产力;籽粒产量以N₂W₂处理最高.     

FACE条件下大气O3浓度增高对小麦剑叶光合色素含量的影响

应用FACE研究平台,采用烟农19、扬麦16、嘉兴002、扬麦15和扬辐麦2号等5个小麦品种,以O3自然浓度为对照,研究了大气O3浓度增高50％对不同小麦品种剑叶光合色素含量的影响.结果表明:开放式大气O3浓度增高条件下,小麦剑叶叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)、叶绿素总量Chl(a+b)和类胡萝卜素含量在孕穗期和开花期与对照差异不显著,而花后各时期均不同程度的降低,其中,Chl a、Chl b和Chl(a+b)含量下降达显著水平,说明大气O3浓度增高对叶绿素合成影响较小,但加速了其衰降过程.不同品种小麦剑叶光合色素含量对大气O3浓度增高的反应存在基因型差异,扬麦15和嘉兴002对大气O3浓度增高的敏感性弱于扬麦16、扬辐麦2号和烟农19.在籽粒灌浆盛期(花后21 d左右),剑叶Chl a、Chl b和Chl(a+b)含量与千粒重呈显著正相关.