灌溉量和灌溉时期对小麦耗水特性和产量的影响

2005—2007年通过田间试验,研究了不同灌水量和灌水时期对小麦耗水特性、籽粒产量及其水分利用效率的影响结果表明：土壤贮水消耗量占总耗水量百分率的变异系数显著高于降水量占总耗水量百分率的变异系数,表明土壤贮水利用率的可调控幅度较大;适量灌溉的W₃处理（拔节水+开花水,灌水量120 mm）的灌水量、降水量和土壤贮水消耗量占总耗水量的百分率分别为31.0%、38.9%和30.1%,灌水量多的W₅处理(冬水+拔节水+开花水+灌浆水,灌水量240 mm)分别为51.7%、32.4%和15.9%,与W₅处理相比,W₃显著提高了土壤贮水消耗量占总耗水量的百分率.灌水量均为120 mm的条件下,拔节前W₃处理的耗水量显著低于W₂处理（冬水+拔节水）,而开花至成熟阶段的耗水量则相反.W₃处理的耗水模式与小麦需水规律相吻合,这是其水分利用效率高的生理基础.     

秸秆带状覆盖对半干旱雨养区冬小麦耗水特征和产量的影响

为探索半干旱雨养区小麦高产高效的覆盖种植技术新途径,于2013—2015年连续进行定位试验,设秸秆带状覆盖3行(覆盖带和种植带各30 cm,播种3行,SM₁)、秸秆带状覆盖4行(覆盖带和种植带各40 cm,播种4行,SM₂)、秸秆带状覆盖5行(覆盖带和种植带各50 cm,播种5行,SM₃)、全膜覆土穴播(PMF)、不覆盖露地(CK)5个处理,研究不同覆盖方式对西北雨养区冬小麦的耗水特性、产量和水分利用效率的影响.结果表明: 覆盖能显著改善作物土壤墒情,秸秆带状覆盖处理的土壤墒情好于地膜覆盖处理,且SM₁＞SM₂＞SM₃,0～2 m土壤贮水量在小麦开花期分别平均比CK高15.4%～20.8%、11.2%～14.7%和10.1%～14.5%;秸秆带状覆盖显著提高了生育期耗水量,降低了播种至开花阶段耗水量,增加了开花至成熟阶段耗水量及其占总耗水量的比例;覆盖会提高小麦对120 cm以下深层贮水的调用比例.与CK相比,秸秆带状覆盖和地膜覆盖处理籽粒产量分别显著增加11.9%～19.5%和26.9%～27.1%,水分利用效率分别显著提高9.8%～13.9%和18.4%～22.0%.因此,秸秆带状覆盖种植模式有利于降低冬小麦前期耗水比例,改善土壤墒情,显著提高冬小麦籽粒产量和水分利用效率,是适宜于西北黄土高原半干旱区冬小麦的绿色种植技术.     

调亏灌溉对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响

以高产中筋冬小麦品种济麦22为材料,在山东兖州小孟镇史王村进行田间试验,研究了调亏灌溉对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响.结果表明：在全生育期降水228 mm条件下,W₁（土壤相对含水量：播种期80%+拔节期70%+开花期70%）和W₄（土壤相对含水量：播种期90%+拔节期85%+开花期85%）处理总耗水量高于W₀（土壤相对含水量：播种期80%+拔节期65%+开花期65%）、W₂（土壤相对含水量：播种期80%+拔节期80%+开花期80%）和W₃（土壤相对含水量：播种期90%+拔节期80%+开花期80%）处理,W₁和W₄处理间无显著差异;W₁处理增加了0～200 cm土层土壤贮水消耗量,降低了小麦拔节至开花期的耗水模系数,提高了开花至成熟期的耗水模系数;W₄处理在开花至成熟期、拔节至开花期的耗水量和耗水模系数均较大.调亏灌溉条件下,W₀处理水分利用效率较高,但产量最低;随灌溉量增加,其他处理水分利用效率呈先增加后降低的趋势.耗水量最高的W₁和W₄处理产量也最高,W₁处理灌溉水利用效率和灌溉效益均高于W₄处理,为本试验条件下高产节水的最佳处理.     

灌水量和灌水时期对小麦耗水特性和氮素积累分配的影响

在田间试验条件下,以小麦品种济麦20为材料,研究了不同灌水处理对小麦的耗水特性和氮素积累分配的影响.试验设置7个处理:不浇水(W0);拔节期和开花期浇水,每次灌水量为30mm(W1)、60mm (W2)、90mm(W3);拔节期、开花期和灌浆期浇水,每次灌水量为30mm(W4)、60mm (W5)、90mm(W6).研究结果表明:(1)随灌水量的增加,总耗水量逐渐增加,土壤耗水量和降水量占总耗水量的比例降低.产量和水分利用率最高的W2和W4处理总耗水量分别为413.87,362.15mm;灌溉量、降水量、土壤耗水量分别占总耗水量的比例为29%、36.34%、34.66%,24.85%、41.53%、33.62%;两个处理比较,W4处理提高了对降水的利用比例,但降低了对灌溉水的利用比例.通过对全生育期0～200cm不同土层土壤耗水量的研究得出,W0和W1处理的深层土壤耗水量较低,W3、W5、W6处理的0～200cm 每个土层土壤耗水量均较低,对W2和W4处理,小麦能够利用120～200cm的深层土壤水分,其土壤贮水消耗量显著增加.(2)W2处理的籽粒氮素积累量较高,W1、W4处理籽粒中的氮素分配比例显著高于其它处理,有灌浆水的处理,尤其是灌浆水高于30mm的处理,营养器官氮素转移率和贡献率显著降低;W4处理的籽粒蛋白质含量较高,W2和W4处理的籽粒蛋白质产量显著高于其它处理.(3)籽粒产量随着灌水量的增加先升高后降低,其中W2和W4处理显著高于其它处理;W4处理的产量水分利用效率和蛋白质产量水分利用率显著高于其它处理.结果表明,W4为本试验条件下高产节水的最佳灌水处理.     

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.     

播期播量对旱地小麦土壤水分消耗和植株氮素运转的影响

为解决旱地小麦等雨播种的生产现状,明确播量对土壤水分利用和产量形成的调控机制,于2015—2017年在山西闻喜试验基地开展大田试验,以早播(9月20日,EB)、晚播(10月10日,LB)两个播期为主区,以低密度(67.5 kg·hm^-2,LD)、中密度 (90 kg·hm^-2,MD)、高密度(112.5 kg·hm^-2,HD)3个播量为副区,研究播期播量对旱地小麦土壤水分消耗和植株氮素运转的影响.结果表明: 早播较晚播生育期土壤总耗水量增加11～22 mm;随播种密度的增加,生育期土壤总耗水量增加2～20 mm,且早播条件下,花前土壤耗水量增加,晚播条件下,花后土壤耗水量显著增加.早播较晚播在低、中密度条件下花前氮素运转量、花后氮素积累量增加,高密度条件下降低.早播条件下,花前氮素运转量,茎秆+叶鞘、穗轴+颖壳花前氮素运转量对籽粒的贡献率以及花后氮素积累量均以低密度条件下最高;晚播条件下,花前氮素运转量和花后氮素积累量随播种密度增加而增加.早播较晚播产量显著提高163～996 kg·hm^-2,提高幅度达5%～26%,水分利用效率提高幅度达2%～21%,氮素吸收效率提高幅度达3%～36%,氮素收获指数提高幅度最高达11%.早播条件下产量、水分利用效率、氮素吸收效率、氮素收获指数以低密度条件下最高;晚播条件下以高密度条件下最高.此外,花前氮素运转量与花前100～200 cm土壤耗水量显著相关,尤其是茎秆+叶鞘、穗轴+颖壳;花后植株氮素积累量与花后100～300 cm土壤耗水量呈显著相关.总之,旱地小麦9月20日配套播量67.5 kg·hm^-2、10月10日配套播量112.5 kg·hm^-2有利于增产增效.     

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.     

常规灌溉条件下嫁接和增施氮肥对温室黄瓜耗水量及水分利用效率的影响

在日光温室内研究了常规灌溉条件下,嫁接和3种施氮水平（0、110和331 kg·hm^-2）对日光温室黄瓜耗水量和水分利用效率的影响.结果表明：在嫁接和追施氮肥331 kg·hm^-时,黄瓜耗水量最高,冬春茬和秋冬茬分别为3 350和2 181 m³·hm^-2,水分利用效率也最高,两茬口分别为27.2和36.9 kg·m^-3.在施氮量相同的情况下,嫁接黄瓜的耗水量比自根黄瓜提高3%～6%,经济产量和水分利用效率则分别提高28%和209%;随着施氮量的增加,嫁接黄瓜耗水量和水分利用效率均显著增加,自根黄瓜耗水量也随施氮量的增加而增加,但水分利用效率却在施氮110 kg·hm^-2时最高.因此,嫁接栽培可显著提高黄瓜耗水量及水分利用效率,且随着施氮量的增加而显著增加;增施氮肥也可显著提高自根黄瓜的耗水量,但氮肥增施过多则将降低自根黄瓜的水分利用效率.     

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.     

麦季牛场肥水灌溉对冬小麦-夏玉米产量与磷吸收利用及土壤剖面分布的影响

在华北平原灌溉区,采用冬小麦 夏玉米周年轮作田间试验,研究麦季牛场肥水灌溉对冬小麦和夏玉米产量、磷吸收量、磷累计利用率及土壤积累的影响.结果表明：麦季肥水灌溉能显著提高冬小麦和夏玉米产量,冬小麦产量随肥水带入磷的增加先增加后降低,肥水灌溉带入137 kg P₂O₅·hm^-2时冬小麦产量最高,磷的当季利用率较高,分别为7646.4 kg·hm^-2和24.8%,肥水灌溉带入过量磷会降低冬小麦产量和磷当季利用率;夏玉米产量和磷素吸收量随冬小麦季肥水灌溉带入磷量增加而增加,后季夏玉米产量增加2222.4～2628.6 kg·hm^-2,磷吸收量增加13.9～21.1 kg·hm^-2.农民习惯施肥处理夏玉米当季施磷88 kg P₂O₅·hm^-2时,与不施肥处理相比,夏玉米产量增加2235.0 kg·hm^-2.随着牛场肥水灌溉年限的推移,作物增产效果逐渐明显,冬小麦 夏玉米轮作体系作物累计磷利用率逐年升高,6季作物收获后,磷累计利用率达40.0%～47.7%.试验条件下,
冬小麦 夏玉米轮作体系进行2次肥水灌溉是较经济安全的灌溉模式.     

干旱、CO2和温度升高对春小麦光合、蒸发蒸腾及水分利用效率的影响

研究了干旱、CO₂浓度和温度升高对春小麦生育期、光合速率(P_n)、蒸发蒸腾(ET)及水分利用效率(WUE)的影响.结果表明,大气CO₂浓度升高(550、700μmol·mol^-1)虽可延长抽穗成熟期,但高温(日平均温度高于正常日平均温度约4.8℃)对生育期的影响远大于高CO₂影响,使得高CO₂、高温下抽穗成熟期缩短,且种子提前萌发;CO₂浓度升高和高温共同作用使各水分处理的小麦光合增强、气孔阻力增加、叶片水平的水分利用效率(WUEl)和群体水平的水分利用效率(WUE)增大,但对蒸腾速率影响不显著.对蒸发蒸腾的影响因不同的土壤水分而不同,在高(田间持水量的75%～85%)、中(田间持水量的55%～65%)水分条件下,高温和高CO₂使蒸发蒸腾增加,而在低水分条件(田间持水量的35%～45%)下,高温和高CO₂使蒸发蒸腾减少.     

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.     

测墒补灌条件下施氮量对小麦开花后13C同化物积累量和水氮利用效率的影响

为探究黄淮冬麦区测墒补灌节水条件下协同提高小麦产量和水氮利用效率的氮肥管理措施,以小麦品种‘烟农1212'为材料,在拔节期和开花期将各处理0～40 cm土层土壤相对含水量均补灌至70%条件下,设置3个施氮水平,即150(N₁)、210(N₂)和270 kg·hm^-2(黄淮冬麦区常规施氮量,N₃),研究施氮量对小麦开花后旗叶光合特性、¹³C同化物积累与转运及水氮利用效率的影响。结果表明: N₂和N₃处理开花后14～35 d旗叶光合能力显著高于N₁处理,N₂与N₃处理间差异不显著。¹³C同位素示踪结果显示,N₂处理开花后营养器官¹³C同化物转运量比N₁和N₃处理分别高12.1%和7.1%,成熟期¹³C同化物在籽粒中的分配量比N₁和N₃处理分别高10.1%和5.3%。施氮量亦调节了小麦不同生育阶段的耗水量、耗水模系数和总耗水量,小麦全生育期耗水量表现为N₂与N₃处理无显著差异,但均显著高于N₁处理,N₂处理拔节至成熟期阶段耗水量和耗水模系数均较高。N₂处理水分利用效率比N₃和N₁处理分别高7.5%和4.8%,籽粒产量比N₃和N₁处理分别高4.7%和10.9%,氮肥偏生产力比N₃处理高34.6%。综合考虑小麦籽粒产量和水氮利用效率,施氮量为210 kg·hm^-2处理为研究区测墒补灌节水条件下的最佳施氮量。     

不同干旱土壤条件下杨树的耗水规律及水分利用效率研究

 在适宜土壤水分（70%θf）,中度干旱（55%θf）和严重干旱（40%θf）3种土壤水分条件下研究杨树（Populus simonii）的耗水特性和水分利用特征。结果表明,随着土壤含水量的下降,杨树叶水势、相对含水量(RWC)、生长速率、光合速率及单叶水分利用效率（WUE）显著下降;在适宜水分和中度干旱条件下,杨树的快速生长和干物质迅速积累时期主要集中在5～6月,严重干旱下快速生长时期和干物质积累主要集中在5月;杨树总耗水量和总生物量的大小顺序为：适宜水分＞中度干旱＞严重干旱;WUE则表现出中度干旱下最高,严重干旱下最低;杨树在适宜水分下的日、旬、月耗水量明显高于中度干旱和严重干旱处理;杨树在适宜水分、中度干旱和严重干旱条件下的最高耗水月分别在6～7月,最高旬耗水量分别在7月中旬、上旬和6下旬;在中度水分亏缺和严重水分亏缺下的最高耗水日出现的时间比适宜水分下的最高耗水日提前1～2个月以上。一天中的最大耗水高峰随着杨树生育期和土壤含水量的不同而有明显差异。研究结果表明,杨树不具备耐旱植物的特征,因此在黄土高原缺水地区不适宜大面积栽植,只能用于水分条件较好的立地条件下造林。     

不同施氮水平下灌水量对小麦水分利用特征和产量的影响

在田间高产条件下,研究了不同施氮水平［180 kg·hm^-2（N₁₈₀）和240 kg·hm^-2（N₂₄₀）］下灌水量对小麦耗水特征和旗叶水分生理特性及产量的影响.结果表明：不灌水的W₀处理100 cm以下土层的土壤贮水消耗量低于各灌水处理,W₁（灌底墒水60 mm）和W₂（灌底墒水和拔节水各60 mm）处理100～200 cm土层和0~200 cm土层土壤贮水消耗量高于W₃（灌底墒水、拔节水和开花水各60 mm）处理;N₂₄₀处理0～80 cm土层土壤贮水消耗量、开花至成熟阶段耗水模系数和农田耗水量高于N_180. W₂和W₃处理灌浆中后期旗叶相对含水量和水势高于W₀和W₁处理;灌浆后期旗叶相对含水量和水势为N₂₄₀W₀和N₂₄₀W₁处理分别高于N₁₈₀W₀和N₁₈₀W₁处理,N₂₄₀W₂和N₂₄₀W₃处理与N₁₈₀W₂和N₁₈₀W₃处理之间无显著差异.施氮180 kg·hm^-2,底墒水和拔节水分别灌60 mm的W₂处理籽粒产量、水分和氮素利用效率高,农田耗水量较低;增加灌水量,籽粒产量无显著变化,农田耗水量增高,土壤贮水消耗量、水分利用效率、灌溉水利用效率和灌溉效益降低.     

不同土壤含水量下侧柏幼树叶片水分利用效率

对植物水分利用效率的研究,可以揭示植物的内在耗水机制,为区域森林生态系统经营与维护提供依据.本研究以侧柏幼树为研究对象,通过室内控制试验设置不同的土壤水分梯度,分别用气体交换法和稳定同位素法对其不同土壤含水量条件下的瞬时水分利用效率(WUE_gs)和短期水分利用效率(WUE_cp)进行研究.结果表明:受气孔导度(g_s)的影响,叶片净光合速率(P_n)和蒸腾速率(T_r)随土壤含水量的增加呈现相同的变化趋势,均在土壤含水量为70%～80%田间持水量(FC)时达到最大值;叶片WUE_gs则在土壤含水量最低(35%～45% FC)时达到最大值(7.26 mmol·m^-2·s^-1).叶片可溶性糖、枝条韧皮部渗出液的δ¹³C都在土壤含水量最低(35%～45% FC)条件下达到最大值,且叶片可溶性糖的δ¹³C明显高于枝条韧皮部渗出液的δ¹³C,未产生明显分馏;而叶片WUE_cp也在土壤含水量最低(35%～45% FC)时达到最大值(7.26 mmol·m^-2·s^-1).相同条件下,叶片WUE_gs和WUE_cp存在一定差异(平均相差0.52 mmol·m^-2·s^-1),WUE_gs时空变异性较大,而WUE_cp更具有代表性.侧柏幼树通过降低生理生态活动和提高水分利用效率来适应干旱的土壤条件.