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.     

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.     

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.     

不同穗型小麦光能利用和旗叶13C同化物分配特性及对补灌水平的响应

为明确不同穗型小麦冠层光能利用和¹³C同化物分配特性的差异及对补灌水平的响应,以中穗型品种‘青农2号’和‘济麦22’、大穗型品种‘山农23’和‘山农30’为材料,设置3个水分处理:小麦全生育期不灌水(W₀)、节水灌溉(W₁,拔节期和开花期0～40 cm土层土壤相对含水量分别补灌至65%和70%)和充分灌溉(W₂,拔节期和开花期0～40 cm土层土壤相对含水量分别补灌至85%和90%),研究了不同处理对两种穗型小麦冠层光能利用和旗叶¹³C同化物分配特性的影响.结果表明:W₁处理两种穗型小麦品种开花后2、11、20和31 d的叶面积指数、冠层PAR截获率和利用率均显著高于W₀处理,再增加灌水至W₂处理,上述各指标无显著变化.¹³C示踪表明,济麦22和山农23的W₁旗叶¹³C同化物在籽粒中的分配量比W₀分别高159.34和171.1 g·hm^-2,分配比例分别高6.5%和6.5%,与W₂无显著差异;两种穗型品种W₁的籽粒产量亦显著高于W₀,与W₂无显著差异.不同穗型品种比较,节水灌溉条件下中穗型品种在开花后2和11 d、大穗型品种在开花后20和31 d具有较高的冠层光合有效辐射(PAR)截获和利用能力;中穗型品种济麦22旗叶¹³C同化物在籽粒的分配量和分配比例比大穗型品种山农23分别低6.8%和2.7%.     

测墒补灌对小麦旗叶光合特性及酶活性的影响

以‘济麦20’为供试材料,通过田间试验,在拔节期和开花期设置土壤相对含水量为65%(W₆₅)、70%(W₇₀)和75%(W₇₅)的测墒补灌处理,以全生育期不灌溉为对照(CK),研究不同测墒补灌水平对旗叶光合特性及酶活性的影响.结果表明: W₇₀处理小麦旗叶净光合速率、蔗糖含量和磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性在花后14～21 d均显著高于其他处理.成熟期W70处理干物质量与W₇₅处理无显著差异,但显著高于W₆₅处理和CK;W₇₀处理单茎质量显著高于其他处理.W₇₀处理超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性及可溶性蛋白含量在花后14～28 d显著高于其他处理,丙二醛含量在花后14～28 d显著低于CK和W₆₅处理,与W₇₅处理无显著差异.2012—2013年和2013—2014年W₇₀处理小麦籽粒产量分别为8941.4和9125.4 kg·hm^-2,与W₇₅处理无显著差异,显著高于W₆₅处理和CK;W₇₀处理水分利用效率显著高于其他处理.在本试验条件下,拔节期和开花期0
～140 cm土层平均土壤相对含水量均以70%为节水高产高效的最佳灌溉处理.     

不同带长微喷带灌溉对土壤水分布与冬小麦耗水特性及产量的影响

于2010-2012年度冬小麦生长季,选用高产冬小麦品种济麦22,采用测墒补灌方式,设置40 m(T₄₀)、60 m(T₆₀)和80 m(T₈₀)3种带长的微喷带灌溉处理,研究不同带长微喷带灌溉对土壤水分分布及冬小麦耗水特性和产量的影响.结果表明： 拔节期和开花期采用微喷带补灌,随微喷带带长缩短,灌溉水在土壤中的水平分布均匀系数显著增加.拔节期补灌,T₄₀和T₆₀处理在距畦首0～40 m范围内各小麦行间的0～200 cm土层土壤含水量均无显著差异;T₈₀处理在距畦首38～40 m、58～60 m和78～80 m处各小麦行间的0～200 cm各土层土壤含水量变化规律一致,均表现为随距微喷带的距离增加而减小.T₄₀处理的小麦在拔节至开花期间和开花至成熟期间分别对40～60 cm和20～80 cm土层土壤贮水的消耗量显著高于T₆₀和T₈₀处理,而对深层土壤贮水消耗量和总土壤贮水消耗量、开花期补灌水量、总灌水量和总耗水量显著低于T₆₀和T₈₀处理.随微喷带带长缩短,小麦籽粒产量、产量水分利用效率显著升高,而流量降低,在灌水量一定的情况下,单位时间内的有效灌溉面积减小.综合考虑小麦籽粒产量、水分利用效率和流量,40和60 m是本试验条件下的适宜微喷带带长.     

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。     

微喷灌水氮一体化对冬小麦生长发育和水肥利用效率的影响

在等灌水量和施氮量下,探索小麦-玉米一年两熟轮作区玉米秸秆还田后冬小麦生育期微喷灌水氮一体化模式对冬小麦生长发育和水肥利用效率的影响。2016—2018年通过2年田间大区试验,在生育期设6种微喷灌水氮一体化模式,其中,灌水设W₁(越冬水+拔节水+灌浆水,各灌600 m³·hm^-2)、W₂(越冬水+返青水+拔节水+灌浆水,各灌450 m³·hm^-2)和W₃(越冬水、拔节水各灌600 m³·hm^-2,返青水、灌浆水各灌300 m³·hm^-2)3种模式;施氮设N₁(基施氮60%+随拔节水追氮40%)和N₂(基施氮60%+随拔节水追氮30%+随灌浆水追氮10%)2种模式,以W₁下不施肥为对照(CK),共7个处理,调查群体动态、灌浆期干物质积累转移和成熟期养分积累规律。结果表明: 1)越冬水灌水量由450 m³·hm^-2增至600 m³·hm^-2,有利于越冬期植株总茎数和成穗数的增加而增产,灌返青水拔节期总茎数增加,对成穗数影响较小;拔节期施氮越多,单株茎数增加越多,但成穗数降低。2)生育期灌4水(W₂和W₃),配合拔节期和灌浆期分次水氮一体化(N₂),有利于灌浆期总干物质积累、穗粒数和千粒重增加而增产。3)灌4水处理比灌3水处理生育期耗水量和氮、磷、钾素吸收量增加,水肥利用效率提高。灌4水处理(W₂和W₃)中N₂的生育期耗水量低于N₁,氮、磷、钾素吸收量高于N₁,灌水和氮磷钾利用率显著提高,以W₃N₂效果最好。因此,W₃N₂处理,即玉米秸秆还田后播种冬小麦,微喷灌生育期灌4水,越冬水和拔节水灌水量增加到600 m³·hm^-2,配合拔节水和灌浆水追施氮肥,使冬小麦成穗数和千粒重增加而增产,且水肥利用效率最高,是山西南部冬小麦微喷灌水肥一体化高产高效最佳水氮管理模式。     

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.     

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.     

水肥一体化对小麦水分利用和光合特性的影响

于2016—2018年小麦生长季,在山东省兖州市史家王子村进行田间试验,供试品种为‘济麦22’,在150(N₁)、180(N₂)和210(N₃) kg·hm^-2 3个施氮量下,拔节期设置畦灌和撒施追氮(W₁)及微喷带灌溉和追氮水肥一体化(W₂)两种灌溉施氮方式,研究了测墒补灌条件下灌溉施氮方式对小麦水分利用、光合特性及干物质积累与转运的影响.结果表明: 同一施氮量条件下,W₂两年度灌浆期7日平均棵间蒸发量均显著低于W₁处理,60～160 cm 土层土壤水分消耗量显著高于W₁处理;W₂两年度开花后14、21和28 d的旗叶净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著高于W₁处理;W₂开花期和成熟期干物质积累量及小麦开花后干物质积累在籽粒中的分配显著高于W₁处理;W₂两年度总耗水量与W₁处理均无显著差异,籽粒产量、水分利用效率和氮肥利用效率显著高于W₁处理,施氮量为210 kg·hm^-2的籽粒产量、水分利用效率和氮肥利用效率最高.综合考虑,同一施氮量水平下,微喷带灌溉和追氮水肥一体化处理优于畦灌和撒施追氮处理,总施氮量210 kg·hm^-2、拔节期采用微喷带灌溉和追氮水肥一体化的N₃W₂处理是本试验条件下节水节肥的最优处理.     

灌水模式对冬小麦光合特性、水分利用效率和产量的影响

试验于2013—2014和2014—2015年连续2个生长季在自动控制干旱棚内的隔离池中进行,拔节期设3个灌水梯度,灌水量分别为0(J_0)、37.5(J_1)、75 mm(J_2),扬花期设3个灌水梯度,灌水量分别为0(F_0)、37.5(F_1)、75 mm(F_2),灌浆期所有处理均按75 mm灌溉,共9个处理,研究不同灌溉模式对小麦中后期不同生育阶段植株生长、耗水量、水分利用效率、光合特性和产量构成因素的影响.结果表明:拔节期干旱(0和37.5 mm)显著降低了小麦扬花期的净光合速率和拔节后的叶面积,扬花期的灌水量直接影响扬花期后的旗叶净光合速率;拔节期干旱扬花期补水和扬花期干旱灌浆期补水都可以有效提高植株的干物质量;拔节期灌水量越多,全生育期耗水量越大;除J_1F_2外,全生育期灌水量越大,耗水量越大,产量也越高;J_1F_2处理产量和水分利用效率最高.扬花期充足的灌水量使J_1F_2处理具有较高的花后旗叶净光合速率,此期补偿性灌溉加快了干物质积累,也保证了较高的穗粒数,使其最终产量高于J_2F_2处理或与之持平,同时J_1F_2拔节期较低的灌水量降低了小麦生育中后期的耗水量,其水分利用效率也显著高于其他处理.综上,J_1F_2是小麦生育中期理想的水分处理组合.