根系分区灌溉和水分利用效率

根系分区灌溉是指仅仅部分根系受到正常的灌溉,其余根系则受到人为的干旱,两项理论根据指出这种措施可减少植物的水分肖耗,并保持一定的生物产量,其一是植物蒸腾失水与气孔导性是线性关系,而光合作用与气孔导性则是一种渐趋饱和的关系,如果气孔导性从最大值适应调低,可显著降低蒸腾,但对光合影响应小得多,其二是处于干燥土壤中的根系可感觉干旱,产生干旱信号来调节地上部分的气孔开度,显然,这项措施在田间有多大效用值得深入研究。 先是大田作物的蒸腾失水仅部分地受气孔控制,界面层的扩散阻力起很大作用。因此该措施可能对界面层阻力较小的,如果树等作用大些,另外,根系干旱信号可否“长期”地产生和调控气孔仍需试验证明。     

交替地下滴灌对春玉米产量和水分利用效率的影响

采用自动式遮雨棚水分精量控制试验研究了交替地下滴灌条件下不同灌溉定额对春玉米产量和水分利用效率的影响.结果表明:交替地下滴灌春玉米需水关键时期为拔节-抽雄期、抽雄-灌浆期,具体表现为耗水模系数与耗水强度大,且对水分敏感性高,在灌溉条件有限的情况下要优先满足春玉米这两个时期的水分需求.随着灌溉定额的增加,产量呈现增加趋势;灌溉定额小于2764.5 m³·hm^-2时产量随灌溉定额增加快速增加,大于2764.5 m³·hm^-2时产量随灌溉定额增加缓慢增加;当灌溉定额为3357.1 m³·hm^-2时产量最高,达12109.0 kg·hm^-2.与固定地下滴灌相比,在灌溉定额相同条件下,交替地下滴灌产量提高5.4%,水分利用效率提高1.4%,灌溉水利用效率提高5.6%.与固定地下滴灌相比,灌溉定额减少20%时,交替地下滴灌虽然产量下降1.8%,但水分利用效率提高11.0%,灌溉水利用效率提高22.7%.综合考虑产量、水分利用效率两个指标,确定试验区春玉米交替地下滴灌的适宜灌溉定额为1600.4～3357.1 m³·hm^-2.     

根系分区交替灌溉不同交替周期对苹果树

以11~12年生苹果树为研究对象,于2006~2007年在烟台市农科院果树研究所试验果园进行了根系分区交替灌溉（APRI）试验,研究了APRI灌溉模式下不同交替灌溉周期对苹果树生长、产量、品质及水分利用效率的影响。结果表明,APRI处理的苹果树湿润一侧土壤含水量随深度增加而减少,并出现明显拐点,交替周期愈短拐点愈接近地表,干旱一侧则随深度增加而增大,二者含水量最大差值出现在土壤表层0~10 cm。每2周交替灌溉1次的APRI1处理的叶水势、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度稍有降低,但与对照均没有明显差异,而每4周交替灌溉1次的APRI2和APRI3处理的上述指标则显著低于对照（P < 0.05）。APRI处理显著抑制植株的新梢生长,但对果实直径没有显著影响。APRI1和APRI2处理的苹果产量比对照和APRI3下降了11.1 %~14.8 %,但供水量减少了50 %,水分利用效率提高了71 %~80 %,而且显著提高了可溶性固形物含量和果实干物质含量,使果实含酸量降低,果实硬度增加,果实品质明显改善。由此可以推断采用根系分区交替灌溉并进行适宜的交替周期处理（如本试验中的APRI1）可以达到大量节水、提高苹果品质而不明显降低产量的目的,是苹果生产中一种切实可行的灌溉方式,值得旱地苹果园大力推广。     

不同膜下滴灌方式对设施黄瓜生理特性及水分利用效率的影响

为了探明黄瓜膜下分根交替滴灌的节水效果,为设施黄瓜节水灌溉提供理论依据和技术参数,以‘津优3号’黄瓜为试材,采用随机区组设计,以土壤田间持水量的65%为灌水下限,田间持水量的90%为灌水上限,研究了分根交替滴灌(APDI)、固定1/2根区滴灌(FPDI)和传统滴灌(CDI)3种灌溉模式对黄瓜生长、生理特性、产量与品质及水分利用效率的影响,结果表明:(1)随灌溉处理时间的延长,3种灌溉模式的单株叶面积和株高的差异越来越显著,而茎粗和叶片数差异不显著;(2)与传统滴灌相比,分根交替滴灌模式下黄瓜叶片净光合速率略有下降而蒸腾速率显著降低,水分利用效率显著提高;(3)分根交替滴灌处理下黄瓜可溶性蛋白、可溶性糖含量与传统滴灌相比差异不显著,Vc含量却显著增加;(4)分根交替滴灌模式下黄瓜产量比传统滴灌下降1.5%,而灌水量减少17%,水分利用效率提高18.6%,节水效果显著。综上所述,分根交替滴灌可以在保证设施黄瓜产量没有显著下降的前提下,改善品质和显著提高水分利用效率,可作为设施节水提质增效的一种灌溉模式,推广应用前景广阔。     

控制性分根区交替滴灌对苹果幼树形态特征与根系水分传导的影响

采用固定滴灌(根区一侧固定供水)、控制性分根区交替滴灌(根区两侧交替供水)和常规滴灌(紧贴幼树基部供水)3种灌水方式和3种灌水定额(固定滴灌和交替滴灌均为10、20和30 mm,常规滴灌为20、30和40 mm),对比研究了控制性分根区交替滴灌对苹果幼树形态特征与根系水分传导的影响.结果表明： 交替滴灌的根区两侧土壤出现反复干湿交替过程,常规滴灌的根区两侧土壤含水率差异不显著.在灌水定额相同时,灌水侧的土壤含水率在3种灌水方式间差异不显著.与常规滴灌和固定滴灌相比,交替滴灌显著增加了苹果幼树的根冠比、壮苗指数和根系水分传导,在30 mm灌水定额处理下,交替滴灌的根冠比分别增加31.6%和47.1%,壮苗指数增加34.2%和53.6%,根系水分传导增加9.0%和11.0%.3种灌水方式下,根干质量和叶面积均与根系水分传导呈显著线性正相关.控制性分根区交替滴灌增强了苹果幼树根系水分传导的补偿效应,促进了根系对水分的吸收利用,有利于干物质向各个器官均衡分配,显著提高了根冠比和壮苗指数.     

控制性分根区交替滴灌对苹果幼树形态特征与根系水分传导的影响

采用固定滴灌(根区一侧固定供水)、控制性分根区交替滴灌(根区两侧交替供水)和常规滴灌(紧贴幼树基部供水)3种灌水方式和3种灌水定额(固定滴灌和交替滴灌均为10、20和30 mm,常规滴灌为20、30和40 mm),对比研究了控制性分根区交替滴灌对苹果幼树形态特征与根系水分传导的影响.结果表明： 交替滴灌的根区两侧土壤出现反复干湿交替过程,常规滴灌的根区两侧土壤含水率差异不显著.在灌水定额相同时,灌水侧的土壤含水率在3种灌水方式间差异不显著.与常规滴灌和固定滴灌相比,交替滴灌显著增加了苹果幼树的根冠比、壮苗指数和根系水分传导,在30 mm灌水定额处理下,交替滴灌的根冠比分别增加31.6%和47.1%,壮苗指数增加34.2%和53.6%,根系水分传导增加9.0%和11.0%.3种灌水方式下,根干质量和叶面积均与根系水分传导呈显著线性正相关.控制性分根区交替滴灌增强了苹果幼树根系水分传导的补偿效应,促进了根系对水分的吸收利用,有利于干物质向各个器官均衡分配,显著提高了根冠比和壮苗指数.     

根区交替地下滴灌对马铃薯产量及水分利用效率的影响

采用田间试验方法,研究了根区交替地下滴灌（APRI）对马铃薯生理指标、产量及水分利用效率的影响.结果表明：在马铃薯块茎生长期,与对照处理（CDI）相比,APRI处理的马铃薯叶片光合速率的降低不显著（4.7%）,而蒸腾速率和气孔导度则明显降低,降幅分别达15.8%和15.4%,CDI处理略高的光合速率是以消耗更多的水分为代价;与CDI处理相比,APRI处理的马铃薯产量仅降低5.4%,但灌溉水量却节省了25.8%,使灌溉水分利用效率和总水分利用效率分别提高了27.5%和15.3%.对于马铃薯来说,根区交替地下滴灌是一种切实可行的节水灌溉技术.     

红砂幼苗根系形态特征和水分利用效率对土壤水分变化的响应

为探讨干旱与半干旱区受损红砂种群幼苗适宜生长的土壤水分条件,采用盆栽方法,研究了红砂幼苗在充分灌溉(FI)、适度灌溉(MI)、干旱处理(DT)3个水分处理下根系形态和水分利用效率的变化特征。结果表明:(1)红砂幼苗根系形态因水分条件和根序的不同而各异;随灌溉量的减少红砂幼苗根系直径和根体积均表现为FIMIDT,但干旱处理促进了根系的伸长生长和比表面积和比根长增加,根系形态的可塑性是红砂幼苗获取水分适应干旱环境的重要策略之一。(2)随根序的升高,各处理水平下红砂幼苗根长、比根长均显著减少,而其根直径和体积却显著增加,表明红砂幼苗根系内部具有高度的形态异质性。(3)与FI处理相比,MI和DT处理下红砂幼苗根系总生物量分别增加了50.00%、19.23%,但MI和DT处理却显著降低了红砂幼苗地上生物量,特别是叶片生物量下降幅度最大,分别降低了62.15%、83.28%,导致根冠比随灌溉量的减少而逐渐增加。(4)干旱处理显著提高了红砂幼苗的水分利用效率。研究认为,在灌溉量减少的情况下,红砂幼苗可通过根长、根系表面积和体积、直径等形态变化来优化其空间分布构型,以调节植株对水分的利用,提高水分利用效率。     

玉米根系形态性状和空间分布对水分利用效率的调控

玉米根系形态性状(总根长、根系表面积和根系干物质重)与植物整体水分利用效率间具有显著或极显著的相关性,回归曲线趋势基本相同,均呈二次曲线关系,只是相关系数不同。说明从提高水分利用效率来说,根系需要维持适宜的大小。其中根长对水分利用效率的贡献是第一位的,而根系干物质重的贡献最小,根系表面积介于二者之间。从空间分布来说,玉米每层节根数、节根长度和直径在父母本和杂交种间也具有显著或极显著的差异。与中下层根量相比,母本与不抗旱的父本处于上层干土中的根系数量明显较多,且根系直径大,吸水困难。而杂交种在干旱条件下上层根重和数量维持不变,或略高于不抗旱品种,但中层和下层根系数量和长度明显高于不抗旱品种,且根系直径小于不抗旱品种,这样从多的有效根系数量和低的吸水阻力两方面保证了水分的吸收,从而使其产量和水分利用效率均最高,说明通过根系形态特性和空间分布的优化能够调节作物整体的水分利用效率。     

根系温度对甜椒生理特性的影响

甜椒苗期的最适根温为２５－３０℃。根温不适宜时,叶片生长明显减慢,光合速率下降,以致干物质积累减少。根温低的甜椒气孔呈前反馈式反应,根温高的气孔则呈反馈式反应,部分关闭和导度降低,胞间ＣＯ２分压减小,净光合速率降低。     

交替灌溉的节水调质机理及同位素技术在作物水分利用研究中的应用

基于节水灌溉技术原理与作物感知缺水的根源信号理论而提出的根系分区交替灌溉,是交替对作物部分根区进行正常的灌溉,其余根区受到适度水分胁迫的灌溉方式。应用同位素示踪技术追溯分根区交替供水条件下土壤-作物系统水分运转途径并揭示其节水调质机理是一个重要的研究方向。本文对根系分区交替灌溉的节水调质效应、节水机理、稳定性氢氧同位素在植物水分运移中的应用以及稳定性碳同位素在植物水分利用效率中的应用研究进展及应用前景作了简要介绍,并对将来需要重点研究的方向作了展望。以期为充分挖掘作物生理节水潜力,大幅度提高作物水分利用效率和实现节水、丰产、优质、高效的综合目标提供有效的调控途径。     

水肥异区交替灌溉对夏玉米生理指标的影响

以夏玉米品种‘户单4号'为材料,通过防雨棚内微区试验研究了两种灌水量(450 m~3/hm~2和900 m~3/hm~2)条件下水肥异区交替灌溉和均匀灌溉对夏玉米生长以及某些生理指标的影响.结果显示:(1)在节水50%的条件下,水肥异区交替灌溉与高灌水量均匀灌溉的夏玉米生物量、产量均无显著差异.(2)低灌水量时,水肥异区交替灌溉下的玉米根系伤流液、叶片可溶性蛋白含量、硝酸还原酶活性、光合速率、蒸腾速率等均高于均匀灌溉施肥处理,而植株全氮含量及叶片水分利用效率与均匀灌溉施肥的差异不显著.(3)高灌水量时,水肥异区交替灌溉处理除根系活力、光合速率以及蒸腾速率高于均匀灌溉处理外,其他指标均低于后者.研究表明,在低灌水量条件下,水肥异区交替灌溉能使夏玉米保持较高的根系活力和正常生理代谢,提高其叶片水分利用效率,从而达到了节水增产的目的.     

Alternate Infiltration Irrigation Improves Photosynthetic Characteristics and Water Use Efficiency in Mango Seedlings

Journal of Plant Growth Regulation - The growth status of mango (Mangifera indica L.) seedlings directly affects the yield and quality of mango, but there are few reports on water management at the...     

小麦叶片水分利用效率及相关生理性状基因的染色体定位

利用中国春-埃及红代换系对控制小麦水分利用效率、光合速率、蒸腾速率、POD活性以及SOD活性等的基因进行了染色体定位。结果表明,控制高水分利用效率的基因可能位于5A和5D染色体上;控制高光效的基因可能位于3A和3D染色体上;控制高蒸腾速率的基因可能位于7B染色体上;诱导POD和SOD活性增强的有利培因可能分别位于7D和6D、2B染色体上。这些研究结果可以为小麦机抗旱节水的遗传育种研究提供一定参号信息。     

调亏灌溉对菘蓝水分利用及产量的影响

通过探究水分调亏对河西地区膜下滴灌菘蓝(Isatis indigotica)各项生理指标、产量和水分利用的影响, 为菘蓝高效节水种植提供理论指导。于2016年在河西走廊中部张掖市民乐县益民灌溉试验站进行菘蓝水分调亏研究, 在保持苗期和肉质根成熟期充分灌溉的情况下, 在菘蓝营养生长期和肉质根生长期分别进行轻度、中度和重度的水分亏缺处理, 并测定各项光合生理指标、产量和水分利用率。结果表明, 营养生长期和肉质根生长期的中度与重度水分亏缺显著降低了菘蓝叶片净光合速率、叶面积指数、株高及主根长, 并且随水分亏缺程度加重降幅增大; 而轻度水分亏缺与对照组的差异不显著。营养生长期和肉质根生长期轻度水分亏缺处理的菘蓝产量与水分利用效率最高, 分别达到8 239.56 kg·hm^-2和24.11 kg·hm^-2·mm^-1; 其它水分亏缺处理组产量和水分利用效率均有所降低, 与对照组之间差异显著(P<0.05), 重度水分亏缺处理各项指标均最低。因此, 最优的菘蓝水分调控处理为营养生长期和肉质根生长期的轻度水分调亏, 能够降低菘蓝耗水量, 提高水分利用效率且其产量不会降低。     

不同灌溉方式对水稻产量与生理特性的影响

不同灌溉方式对水稻产量与生理特性的影响陈国林王人民王兆骞（浙江农业大学,杭州３１００２９）ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＤｉｆｅｒｅｎｔＩｒｒｉｇａｔｉｏｎＰａｔｅｒｎｓｏｎｔｈｅＹｉｅｌｄａｎｄＰｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＲｉｃ...     

低氧胁迫对苹果砧木幼苗生长与生理特性的影响

以苹果砧木‘平邑甜茶’(Malushupehensis Rehd.)和‘变叶海棠’(Malustoringoides Rehd.)为材料,采用营养液培养的方法,研究了低氧胁迫对苹果砧木幼苗生长和生理特性的影响。结果表明:低氧胁迫下苹果砧木幼苗新叶数减少,根系和最长新根长度下降,叶片中叶绿素a(Chla)、总叶绿素(Chl)和类胡萝卜素(Car)含量降低,并引起不同色素间比例的改变;根系活力先升后降并在胁迫中后期低于对照;根、叶中超氧阴离子(O2■)产生速率和过氧化氢(H2O2)含量持续增加,丙二醛(MDA)含量上升,膜透性增大,且根系变化幅度大于叶片;低氧耐性较强的‘平邑甜茶’除根系活力外其余指标变化幅度均小于耐性较弱的‘变叶海棠’。说明低氧胁迫影响了苹果砧木幼苗的根系活力和叶片光合色素水平,抑制了植株的生长,导致其体内活性氧自由基(ROS)过量积累,加重膜脂质过氧化作用,从而使植株受到伤害,且这种影响存在基因型和组织差异,根系和低氧耐性较弱的砧木受到的伤害较重。