保墒灌溉对渠灌类型区冬小麦产量构成及生理特性的影响

以传统耕作栽培方式为对照,研究了5种保墒灌溉栽培方式下冬小麦产量构成的差异,并对冬小麦灌浆期旗叶叶绿素含量、MDA含量、SOD含量、水分利用效率进行了研究。结果显示:不同保墒灌溉栽培方式对冬小麦均有增产作用,平均增产13.46%,穗长平均增加7.15%,不孕小穗数平均降低21.78%,结实小穗平均增加11.42%,穗粒数平均增加10.82%,千粒重平均增加11.05%。保墒灌溉栽培方式的冬小麦灌浆期旗叶叶绿素含量降低减缓,MDA含量降低、SOD含量增高,水分利用效率平均提高24.03%。结果表明,以免耕留茬方式增产幅度最大,水分利用效率最高。     

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。     

不同灌溉畦长对小麦光合特性、干物质积累及水分利用效率的影响

以高产冬小麦品种济麦22为材料,研究不同灌溉畦长对小麦旗叶水势、光合特性和干物质积累与分配的影响.2010—2011年小麦生长季设置畦长为10(L₁₀)、20(L₂₀)、40(L₄₀)、60(L₆₀)、80(L₈₀)和100 m(L₁₀₀)的6个处理,2011—2012年和2012—2013年设置畦长为40(L₄₀)、60(L₆₀)、80(L₈₀)和100 m(L₁₀₀)的4个处理.结果表明: 2010—2011年生长季开花期0～200 cm土层平均土壤相对含水量为L₈₀、L₆₀>L₁₀₀>L₄₀>L₂₀>L₁₀,2011—2012年和2012—2013年为L₈₀、L₆₀>L₁₀₀>L₄₀.开花后11 d和21 d,旗叶水势、净光合速率和蒸腾速率均为L₈₀、L₁₀₀>L₆₀>L₄₀>L₂₀、L₁₀;花后31 d为L₈₀>L₆₀、L₁₀₀>L₄₀、L₂₀、L₁₀.L₈₀各区间开花期和成熟期干物质积累量及籽粒产量变异系数小于L₁₀₀,平均干物质积累量及开花后干物质积累量和对籽粒产量的贡献率显著高于L₁₀₀、L₄₀、L₂₀和L₁₀,平均籽粒产量和水分利用效率显著高于其他处理,是本试验条件下节水高产的最优畦长处理.     

不同灌溉模式对稻田土壤及糙米重金属积累的影响

为探讨降低土壤和糙米重金属的灌溉模式, 选取江西省萍乡地区的中度重金属污染稻田, 研究了灌浆期习惯性灌溉(间歇性灌溉)和长期淹水灌溉2种灌溉模式对水稻产量、糙米重金属及土壤理化性质的影响。结果表明: 与习惯性灌溉相比, 长期淹水灌溉条件下的水稻产量降低1.25%; 糙米Cd和Pb含量分别降低42.79%和3.70%, 其中糙米Cr含量显著降低44.81%, 但糙米Hg含量显著增加200%, 糙米无机As含量增加3.29%; 土壤Cd含量降低38.77%, 其中土壤有效态Cd含量和阳离子交换量显著降低72.08%和36.71%, 但土壤pH和有机质增加0.97%和6.32%; 同时相关性分析发现糙米Cr含量与土壤有机质呈显著负相关, 与阳离子交换量呈显著正相关, 糙米Hg含量与土壤有效态Cd含量和阳离子交换量呈极显著负相关。长期淹水灌溉可有效降低污染稻田土壤Cd进入水稻, 实现水稻安全生产, 但会增加糙米Hg积累和减产。     

复合重金属胁迫对两种藓类植物生理特性的影响

研究混合金属离子(Zn2+,Cu2+,Pb2+和Cd2+)溶液对东亚砂藓(Racomitrium japonicum)和拟垂枝藓(Rhytidiadelphus squarrosus)的膜系统、光合系统的损伤情况及其抗氧化酶系统的变化。结果表明:随着处理重金属浓度的增加,两种藓类植物体中的游离脯氨酸含量先降后升高再下降;丙二醛含量具应激效应;SOD、POD和CAT活性在低浓度下升高(东亚砂藓≤50μmol.L-1,拟垂枝藓≤30μmol.L-1)。在高浓度下降低(东亚砂藓50μmo.lL-1,拟垂枝藓30μmol.L-1);可溶性蛋白含量在东亚砂藓中表现为降低-升高-降低,而拟垂枝藓先升后降;叶绿素含量呈抑制效应。拟垂枝藓的生理变化较东亚砂藓明显,更有利于检测重金属的污染。     

重金属镉对红树植物白骨壤和桐花树幼苗生理特性的影响

通过砂泥栽培实验研究了红树植物桐花树和白骨壤幼苗在含Cd 0.6～30 mmol·L~(-1)系列海水培养液中某些生理特性的变化。当培养液中Cd浓度为0.6 mmol·L~(-1)时桐花树和白骨壤幼苗生长正常,叶绿素含量和光合速率变化不大。当高于12 mmol·L~(-1)时,除桐花树和白骨壤幼苗除POD酶活性越来越高之外,叶绿素含量、光合速率、SOD、CAT酶活性均不断减弱,而且浓度愈高,这些指标下降愈大。结果表明Cd对红树植物桐花树和白骨壤幼苗具有毒害作用,Cd浓度愈高对其毒害愈严重,两种红树植物比较,桐花树抗重金属镉毒害的能力大于白骨壤。     

不同灌溉量对头状沙拐枣幼苗生长和生理特性的影响

采用盆栽试验,分析了不同水分梯度下(田间持水量的30%、40%、50%、60%和85%)头状沙拐枣幼苗的干物质累积分配特征及生理生化特性,以探明头状沙拐枣幼苗能够良好生长的土壤水分条件。结果表明:(1)随灌溉量增加,沙拐枣幼苗同化枝的干物质累积量显著增加,但在最高灌溉量下同化枝出现严重病害。(2)在生长旺季,增加灌溉量后,同化枝的干物质分配比例也均显著增加,平均可占整株的39.5%;季末,分配比例受灌溉量的影响明显减弱,平均占整株的12.3%。(3)在整个生长季同化枝的全氮和硝态氮含量均处于较高水平,随灌溉量增加全氮含量有降低趋势,硝态氮含量则波动变化。(4)灌溉量对植株同化枝生理特性的影响主要表现在生长旺季。在最低灌溉量下,同化枝丙二醛含量明显较高,但植物可通过大量累积脯氨酸和可溶性糖来降低体内水势,以提高植物抗旱性;在最高和最低灌溉量下,同化枝硝酸还原酶活性和叶绿素含量均显著下降。研究认为,沙拐枣幼苗虽具有较强的抗旱性,但灌溉量过低或过高对同化枝的生长、氮素还原和叶绿素累积均有明显的抑制,因此中等灌溉量(田间持水量的50%~60%)对头状沙拐枣幼苗生长更有利。     

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.     

干湿交替灌溉下不同稗草种对水稻产量及生理特性的影响

以两优培九(籼稻)和南粳9108(粳稻)为材料,从移栽至成熟期分别与无芒稗(T₁)、稗(T₂)、西来稗(T₃)和光头稗(T₄)共生,以无稗草水稻处理为对照,研究干湿交替灌溉条件下不同稗草种对水稻产量和生理特性的影响.结果表明： 与对照相比,T₁、T₂、T₃和T₄处理下两优培九分别减产13.8%、10.6%、23.8%和0.5%,南粳9108分别减产45.5%、36.9%、60.7%和15.1%.T₁、T₂和T₃处理显著降低了水稻产量,T₄处理对两优培九产量无显著影响,但显著降低了南粳9108的产量.T₁、T₂、T₃和T₄处理增加了水稻灌浆期叶片丙二醛含量,降低了叶片中过氧化氢酶、过氧化物酶和超氧化物歧化酶的活性,降低了成熟期干物质积累量、灌浆期根系氧化力以及根系中吲哚-3-乙酸和玉米素+玉米素核苷的含量.4种处理对水稻各生理指标的影响程度为T₃>T₁>T₂>T₄.稻-稗共生时水稻灌浆期叶片抗氧化系统酶活性、根系氧化力、根系中吲哚-3-乙酸和玉米素+玉米素核苷含量及成熟期干物质积累量的降低以及灌浆期叶片丙二醛含量的增加是水稻减产的重要原因.     

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.     

喷灌对冬小麦植株氮素积累运转及籽粒蛋白质含量的影响

以百农矮抗58为试验材料,以地面灌溉为对照,采用大田试验的方法,研究了喷灌对冬小麦植株氮素积累运转及蛋白质含量的影响.结果表明： 拔节期喷灌条件下冬小麦植株氮素积累量与地面灌溉条件下相比没有显著差异;孕穗期至成熟期,喷灌条件下冬小麦植株氮素积累量显著高于地面灌溉条件.喷灌条件下叶片、茎鞘、颖壳开花前贮藏氮素的运转量和对籽粒氮素的贡献率均大于地面灌溉条件;而开花后同化氮素对籽粒的贡献率较地面灌溉条件降低.喷灌条件下冬小麦籽粒的蛋白质含量和蛋白质产量较地面灌溉条件显著提高.表明喷灌可明显调节冬小麦氮素物质运转和籽粒蛋白质积累.     

小麦灌水时期与灌水量对花后果聚糖积累与转运及水分利用效率的影响

于2004-2005年和2005-2006年冬小麦生长季,在山东泰安和兖州进行田间试验,研究不同灌水时期和灌水量处理对冬小麦开花后倒二节间果聚糖积累与转运和水分利用效率的影响.结果表明：全生育期不灌水促进了灌浆后期倒二节间贮藏果聚糖向籽粒的转运.在拔节期和开花期各灌水60 mm,可提高开花后旗叶的光合速率和同化物输入籽粒量及其对籽粒的贡献率,拔节期、开花期和灌浆期各灌水60 mm或拔节期和开花期各灌水90 mm,灌浆后期旗叶的光合速率显著降低,营养器官花前贮藏同化物转运量及其对籽粒的贡献率升高,花后同化物输入籽粒量及其对籽粒的贡献率降低,灌浆后期倒二节间的聚合度（DP）≥4、DP=3果聚糖滞留量增加,不利于果聚糖向籽粒的转运.两个生长季中,拔节期和开花期各灌水60mm处理的小麦籽粒产量较高,水分利用效率最高.拔节期、开花期和灌浆期各灌水60 mm或拔节期和开花期各灌水90 mm,小麦籽粒产量无显著变化,水分利用效率降低.     

灌溉频次和时期对冬小麦籽粒产量及品质特性的影响

为探讨我国北方地区冬小麦的节水灌溉模式,2006—2008年,在中国科学院栾城农业生态系统试验站,以冬小麦品种科农9204为试验材料,在总灌溉量为120mm的条件下,研究了灌溉次数和灌溉时期对籽粒产量、水分利用效率(WUE)、籽粒蛋白质含量以及相关主要品质特性的影响。结果表明,拔节期、抽穗期和灌浆期一次灌溉分别有利于产量、干物质积累量和千粒重的形成或提高;两次灌溉处理中,以拔节和抽穗期各灌60mm处理籽粒产量最高,籽粒蛋白质产量有随灌溉时期后移而降低的趋势;冬小麦生育期间随灌溉次数增多和灌溉时期后移,湿面筋含量、面团形成时间、面团稳定时间等均显著降低。综合考虑冬小麦的籽粒产量、WUE、营养品质和加工品质,在总灌溉量为120mm的条件下,以拔节和抽穗期各灌溉60mm为宜。     

不同剂量UV-B辐射对冬小麦幼苗形态及生理指标的影响

UV-B辐射增强对植物的影响效果存在差异,即使是同一物种的不同品种之间也存在差异。本研究以对UV-B不同耐性的2个冬小麦品种科遗26和泰山269为材料,比较了品种间及UV-B的剂量间的形态指标、生物量及生理指标的差异。结果表明:高剂量UV-B处理抑制了株高、叶色、茎数、鲜质量、光反应系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率(Fv/Fm)和光合速率,促进了丙二醛、类黄酮含量的增加及相对电导率的提高,2个品种的趋势基本相同,但泰山269的变化幅度大于科遗26,说明泰山269比科遗26敏感;低剂量的UV-B对株高、叶色、茎数、鲜质量表现出促进的趋势,对类黄酮的促进作用较大,对Fv/Fm、丙二醛及相对电导率的影响相对较小。     

不同试点灌溉方式对冬小麦产量和品质性状的影响

小麦是我国主要的粮食作物之一。随着人们生活水平的提高,对小麦高品质的需求日益迫切。未来全球环境变化背景下,CO2 浓度升高、气候变暖、降水格局变化等将可能影响作物的生理过程,继而影响作物产量和质量。为此,选择两个试点(CO2 浓度、温度等环境条件不同) ,同期进行不同灌溉方式对两个冬小麦品种(中育5号和中优970 1)的产量和品质影响的试验研究。结果表明:2灌(拔节水和开花水)对小麦经济产量最有利;小麦生育后期增加灌溉可提高千粒重,尤其浇灌浆水对增加千粒重有利。在小麦拔节后期,随灌溉增加,小麦品质性状普遍呈现下降趋势,但个别品质性状因品种而异,即灌溉增加,对中优970 1的面包体积影响不大,对其沉降值、面团拉伸参数反而有利。同一品种产量和品质性状有明显的地域差异,在小麦开花至成熟期,大田环境CO2 浓度较高(增幅6 9.0μmol/ mol)、日均温度高2℃多的北京试点,与安阳试点相比,产量表现较低,多数小麦品质性状较优。说明北京试点的环境条件有益于品质改善,不利于产量提高,而且在小麦生育后期较高温度可能更为影响小麦产量和品质。从而在未来全球气候变暖背景下,温度小幅增加将可能改善小麦品质,但产量减少     

灌溉对干旱区冬小麦干物质积累、分配和产量的影响

为探明灌溉对干旱区冬小麦(Triticum aestivum)产量、水分利用效率(WUE)、干物质积累及分配等的影响, 以甘肃河西走廊冬小麦适宜种植品种‘临抗2号’为材料进行了研究。在冬季灌水180 mm的条件下, 生育期以灌水量和灌水次数等共设置5个处理, 分别为: 拔节期灌水量165 mm (W1)、拔节期灌水量120 mm +抽穗期灌水量105 mm (W2)、拔节期灌水量105 mm +抽穗期灌水量105 mm +灌浆期灌水量105 mm (W3)、拔节期灌水量75 mm +抽穗期灌水量75 mm +灌浆期灌水量75 mm (W4)、拔节期灌水量105 mm +抽穗期灌水量75 mm +灌浆期灌水量45 mm (W5)。结果表明: 随着生育期的推进, 土壤有效含水量(AWC)受灌水次数及灌水量影响更加明显; W3、W4处理的土壤各层AWC在灌浆期均较高; 叶面积指数(LAI)下降慢, 延缓了生育后期的衰老; 生育后期干物质积累增加, 提高了穗粒数、千粒重和籽粒产量。籽粒产量以W3处理最高, 但W4具有最高的WUE, 且籽粒产量与W3无显著差异, 但W4较灌溉总量相同的W2和W5以及灌水量最少的W1具有明显的指标优势。W1、W2、W5处理灌浆期各层土壤AWC均较低, 花后LAI下降快, 干物质积累减少, 灌浆持续期缩短, 穗粒数和千粒重减少, 最终表现为籽粒产量和WUE下降。灌浆期水分胁迫可促进花前储存碳库向籽粒的再转运, 并随着干旱胁迫的加重而提高, 对籽粒产量起补偿作用; 水分胁迫提高了灌浆速率, 但缩短了灌浆持续期。相关性分析表明, 灌浆持续期、有效灌浆持续期、有效灌浆期粒重增加值和最大籽粒灌浆速率出现时间与千粒重和籽粒产量均呈正相关。综合考虑, 拔节、抽穗及灌浆期各灌溉75 mm是高产高WUE的最佳灌水方案。     

调亏灌水和分蘖干扰对冬小麦生长的补偿效应

为探索抑制个体功能的生长冗余以实现群体性能优化并挖掘作物高产潜力的途径,通过桶栽试验,选择分蘖能力中等的小偃22号和分蘖能力较强的郑麦7698,对比研究2种灌水模式（全生育期充分灌水和分生育期调亏灌水）和3种分蘖干扰（从拔节期开始去除所有小分蘖,仅保留主茎和1个大分蘖;抽穗期去除所有无效分蘖;以不作任何干扰为对照）,来模拟不同水分供应和不可预测干扰对冬小麦生理生长、产量和水分利用效率的补偿机制.结果表明： 2个冬小麦品种均存在生长冗余.与小偃22号相比,郑麦7698有效分蘖数较高,但穗部性状较差.调亏灌水和抽穗期去除无效分蘖均可减少生长冗余,弱化竞争能力,改变源 库关系,提高资源分配.但冗余消除过度（拔节期干扰）则会破坏植株固有的根冠平衡和功能结构,导致生长的不足补偿.与对照相比,调亏灌水联合抽穗期去除无效分蘖可在时空尺度上充分开发和利用作物自身调控潜力实现补偿生长,在不显著影响籽粒产量的同时可提高水分利用效率20.4%～25.4%,是适宜的减冗增效措施.     

施氮量对滴灌冬小麦冠层垂直结构特征、粒叶比及经济效益的影响

为进一步优化新疆滴灌小麦施肥技术,在大田滴灌条件下,采用单因素随机区组设计,共设置0 (N₀)、104(N₁)、173(N₂)、242 kg·hm^-2(N₃)4个施氮水平,研究不同施氮量对冬小麦花期叶、茎垂直分布及形态特征、冠层温湿度、粒叶比、产量及经济效益的影响.结果表明: 施氮处理较未施氮处理冬小麦各叶位叶长、叶宽均显著增加,株高变幅为65.57～81.58 cm;随施氮水平的提高,叶面积指数、各茎节粗均呈先升后降的变化趋势,在N₂处理达到峰值,分别为5.48和0.49 cm;冠层温、湿度日变化分别呈“凸”、“凹”型变化,温度表现为N₀>N₁>N₂>N₃,湿度变化趋势相反,≥35 ℃高温日持续时数随施氮量增大而缩短(缩短1～3.5 h不等);各施氮处理间粒叶比仅N₁、N₃间差异显著;产量及经济效益均以N₂处理最高,较N₀、N₁、N₃处理分别高32.8%、12.6%、5.2%和77.7%、5.4%、4.2%.本试验条件下,滴灌冬小麦施氮量控制在173 kg·hm^-2左右,冬小麦叶型、株型特征良好,冠层温湿度适宜,产量、经济效益高.     

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.