不同灌水模式对冬小麦籽粒产量和水、氮利用效率的影响

在田间试验条件下,以冬小麦品种泰农18为材料,设置灌底墒水(CK)、底墒水+拔节水(W1)、底墒水+拔节水+越冬水与灌浆水交替灌溉(越冬/灌浆水交替灌溉模式,W2)、底墒水+拔节水+开花水(优化传统灌溉模式,W3)、底墒水+越冬水+拔节水+灌浆水(传统灌溉模式,W4)5种灌溉模式,每处理每次灌水量均为600 m3·hm-2,研究了山东泰安偏旱年份(2009-2010年)不同灌溉模式对小麦籽粒产量、水分利用效率和氮素利用效率的影响.结果表明:在小麦全生育期119.7 mm降水量条件下,越冬/灌浆水交替灌溉模式(W2)与传统灌溉模式(W4)籽粒产量差异不显著,但水分利用效率显著高于传统灌溉模式,与灌水量相同的优化传统灌溉模式(W3)相比,其小麦籽粒产量明显提高,水分利用效率无显著差异;越冬/灌浆水交替灌溉模式和传统灌溉模式的氮肥偏生产力最高,且籽粒收获后越冬/灌浆水交替灌溉模式在0 ～100 cm土层的硝态氮积累量显著高于传统灌溉模式和优化传统灌溉模式,降低了硝态氮的淋溶损失.在本试验条件下,越冬/灌浆水交替灌溉模式(W2)是可以兼顾小麦籽粒产量、水分利用效率和氮素利用效率的最佳灌溉模式.     

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.     

不同小麦品种耗水特性和籽粒产量的差异

在田间试验条件下,采用10个小麦品种,设全生育期不灌水(W0)、灌底墒水+拔节水(W1)、灌底墒水+拔节水+开花水(W2)3个处理,每次灌水量60 mm,研究不同小麦品种不同生育阶段的耗水特点和籽粒产量的差异.结果表明:以W0、W1和W2处理的小麦籽粒产量和水分利用效率(WUE)2因子为指标进行聚类分析,可将10个品种分为3组:高产高水分利用效率组(组Ⅰ)、高产中水分利用效率组(组Ⅱ)和中产低水分利用效率组(组Ⅲ).在W0处理下,组Ⅰ小麦品种的总耗水量、开花至成熟期的耗水量和耗水模系数均低于组Ⅱ和组Ⅲ,籽粒产量最高;在W1处理下,组Ⅰ小麦品种拔节至开花期的耗水量和耗水模系数均低于组Ⅱ和组Ⅲ,开花至成熟期的耗水量和耗水模系数在组Ⅰ、组Ⅱ和组Ⅲ间无显著差异;在W2处理下,组Ⅰ小麦品种的土壤供水量、拔节至开花期的耗水量和耗水模系数均低于组Ⅱ和组Ⅲ,开花至成熟期的耗水量和耗水模系数为组Ⅰ和组Ⅲ低于组Ⅱ.表明组Ⅰ高产高水分利用效率品种为最适宜品种,而底墒水和拔节水各灌60 mm的W1处理是兼顾高产与节水的最佳处理.     

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.     

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.     

有限供水下冬小麦全程耗水特征定量研究

为明确冬小麦不同水分条件下全生育过程日耗水及阶段耗水特征,在北京地区利用蒸渗仪系统连续监测了几种灌溉处理(W4:起身水+孕穗水+开花水+灌浆水;W2:拔节水+开花水;W1:拔节水;W0:无灌水)耗水动态变化。结果表明:冬小麦全生育期的耗水动态可分为3个阶段:(1)播种至11月底的冬前阶段,这个阶段日耗水量波动明显,一般低于3 mm/d;(2)12月上旬至来年2月底的冬季阶段,这个阶段日耗水量低于0.4 mm/d,且波动很小;(3)3月初小麦返青至收获的春后生长阶段,这个阶段日耗水量总体上是一个先升高后降低的过程,但波动很大,每次灌水都会引起1个日耗水高峰的出现。耗水日变化呈单峰或双峰曲线,高峰出现在正午前后,高峰值因灌水处理而有明显差异,灌水多则耗水峰值显著升高,而夜间耗水量及其在不同处理间差异均很小。拔节至成熟期是冬小麦耗水的主要时期,该期耗水占总耗水60%以上。减少灌溉会增加土壤贮水消耗,但降低了总耗水量。综合比较表明,在有限灌溉下,拔节水和开花水组合是高产和高水分效率相统一的灌溉模式。     

不同施氮量下灌水量对小麦耗水特性和氮素分配的影响

研究了不同施氮量条件下灌水量对高产小麦耗水特性和氮素分配利用的影响。设置4个施氮水平:0kg·hm-2(N0)、120kg·hm-2(N1)、210kg·hm-2(N2)和300kg·hm-2(N3),在每个施氮水平下设置4个灌水量处理:不浇水(W0)、底墒水+拔节水(W1)、底墒水+拔节水+开花水(W2)、底墒水+拔节水+开花水+灌浆水(W3),每次灌水量60mm。结果表明:(1)在N0水平下W0处理日耗水量以拔节至开花期最高,在N1水平下,拔节至开花期日耗水量与开花至成熟期的无显著差异。同一施氮水平下,小麦开花后总耗水量、耗水模系数和日耗水量随灌水量的增加而提高,但产量随灌水量的增加先升高后降低。(2)同一施氮水平下,成熟期W1处理20—140cm各土层土壤含水量低于W2和W3处理,140—200cm土层土壤含水量与W2处理无显著差异;W1处理0—40cm土层土壤硝态氮含量及植株氮素在籽粒中的分配比例高于W2和W3处理,100—140cm土层土壤硝态氮含量及植株氮素在营养器官中的分配量和分配比例低于W2和W3处理。表明灌溉底墒水和拔节水的W1处理,促进了小麦对20—140cm土层土壤水的吸收利用,减少了土壤硝态氮向100cm以下土层的淋溶,而且有利于营养器官中氮素向籽粒的再分配,水分和氮素利用效率较高。(3)在试验条件下,施纯氮210kg·hm-2、灌溉底墒水和拔节水的N2W1处理,籽粒产量最高,水分利用效率和氮素利用效率较高,可供生产中参考。     

补充灌溉及氮磷配施对冬小麦产量形成和水氮利用的影响

采用裂区试验设计,对黄土塬区补充灌溉及不同氮磷配施条件下麦田土壤水分利用、氮素吸收及作物产量等进行了研究。结果表明:试验年份补充灌溉及氮磷配施分别提高冬小麦籽粒产量0～24.6%和134.1%～240.2%,方差分析表明,施氮是籽粒产量提高的主要因素,补充灌溉及施磷作用不显著;补充灌溉及不同施氮水平均显著增加冬小麦耗水量,补充灌溉能在一定程度减少冬小麦对土壤储水的利用,而氮磷配施显著增加土壤储水的消耗;补充灌溉处理水分利用效率(WUE)较雨养处理降低0.2～2.3kg.mm-1.hm-2,但差异不显著,氮磷配施WUE较对照提高4.0～7.2kg.mm-1.hm-2,达显著水平;冬小麦氮素积累量受施氮水平影响显著,低氮和高氮处理氮素积累量较对照分别增加26.9～33.4kg.hm-2和60.9～66kg.hm-2;补充灌溉能够促进地上部氮素吸收。本试验表明,补充灌溉与高氮高磷组合处理可获得高产及较高的水分利用效率;在底墒充足的平水年,影响研究区域作物产量、水分利用效率及氮素吸收等的主要因素是施氮水平。     

不同水分条件对冬小麦根系时空分布、土壤水利用和产量的影响

为了明确华北严重缺水区晚播冬小麦灌水对根系时空分布和土壤水分利用规律的影响,以冬小麦石麦15为材料,利用田间定位试验研究了不同灌水处理(春季不灌水W0;春季灌拔节水75mm,W1;春季灌起身水、孕穗水和灌浆水共225mm,W3)对根系干重密度(DRWD)、根长密度(RLD)、体积密度、分枝数等在0—200cm土层的垂直分布、动态变化及其对耗水和产量的影响,结果表明:随着春季灌水量的减少,开花后0—80cm土层的根干重密度、根长度密度、体积密度和分枝数密度均显著减少,80cm—200m土层的根干重密度、根长度密度、体积密度和分枝数密度却显著增加,并且显著增加冬小麦在灌浆期间对100cm以下深层土层水分的利用,总耗水量W1和W0分别比W3减少70.9mm、115.1mm,土壤耗水量分别比W3增加79.1mm、108.9mm,子粒产量W1和W0分别比W3减少653.3kg/hm2、1470kg/hm2,水分利用效率(WUE)则分别比W3提高0.09kg/m3、0.06kg/m3。晚播冬小麦春季灌1水(拔节水)可以促进根系深扎,增加深土层的根系分布量,提高对深层土壤贮水的吸收利用量,有利于实现节水与高产的统一。     

喷灌灌水量对冬小麦生长、耗水与水分利用效率的影响

于2006-2008年在中国科学院通州农田水循环与节水灌溉试验基地进行田间试验,研究灌水量对冬小麦生长、耗水、产量和水分利用效率的影响.试验设置了不同的灌水量处理,灌水量以布置在冬小麦冠层顶部20 cm标准蒸发皿蒸发量(E)的倍数表示.试验结果表明:2006-2007生长季节中0.75 E处理和2007-2008生长季节中0.625 E处理所对应的冬小麦产量最高.当灌水量小于0.25 E时,冬小麦生长受到水分胁迫,其产量下降25%以上.两个生长季节中冬小麦耗水量为219～486 mm,耗水量随灌水量的增加而增大.冬小麦产量和水分利用效率与耗水量之间呈二次函数关系.北京地区冬小麦返青后的生长季节内,其适宜喷灌水量为0.50～0.75 E.     

Effects of different irrigation modes on winter wheat grain yield and water- and nitrogen use efficiency

Taking the widely planted winter wheat cultivar Tainong 18 as test material, a field experiment was conducted to study the effects of different irrigation modes on the winter wheat grain yield and water- and nitrogen use efficiency in drier year (2009-2010) in Tai' an City of Shandong Province, China. Five treatments were installed, i. e., irrigation before sowing (CK), irrigation before sowing and at jointing stage (W1), irrigation before sowing and at jointing stages and at over-wintering stage with alternative irrigation at milking stage (W2), irrigation before sowing and at jointing and flowering stages (optimized traditional irrigation mode, W3), and irrigation before sowing and at over-wintering, jointing, and milking stages (traditional irrigation mode, W4). The irrigation amount was 600 m3 hm(-2) one time. Under the condition of 119.7 mm precipitation in the winter wheat growth season, no significant difference was observed in the grain yield between treatments W2 and W4, but the water use efficiency was significantly higher in W2 than in W4. Comparing with treatment W3, treatments W2 and W4 had obviously higher grain yield, but the water use efficiency had no significant difference. The partial factor productivity from N fertilization was the highest in W2 and W4, and the NO3(-)-N accumulation amount in 0-100 cm soil layer at harvest was significantly higher in W2 than in W3 and W4, suggesting that W2 could reduce NO3(-)-N leaching loss. Under the conditions of our experiment, irrigation before sowing and jointing stages and at over-wintering stage with alternative irrigation at milking stage was the optimal irrigation mode in considering both the grain yield and the water- and nitrogen use efficiency.     

土壤深松和补灌对小麦干物质生产及水分利用率的影响

研究一次深松耕作后土壤水分对冬小麦籽粒产量和水分利用率的影响,为小麦节水高产栽培提供理论依据.于2008-2009和2009-2010两个小麦生长季,选用高产小麦品种济麦22,采取测墒补灌的方法,研究了深松+旋耕和旋耕2种耕作方式下土壤水分对小麦0-200 cm土层土壤含水量、干物质积累与分配、籽粒产量及水分利用率的影响.结果表明,(1)深松+旋耕40-180 cm土层土壤含水量低于旋耕处理;旗叶光合速率和水分利用率,开花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率显著高于旋耕处理.(2)W3(补灌至0-140 cm土层土壤相对含水量播种期为85％,越冬期80％,拔节和开花期75％)成熟期0-200cm土层土壤含水量与W1(播种期80％,越冬期80％,拔节和开花期75％)和W2处理(播种期80％,越冬期85％,拔节和开花期75％)无显著差异;W3和W'3(播种期85％,越冬期85％,拔节和开花期75％)60-140 cm土层土壤含水量分别低于W4(播种期85％,越冬期85％,拔节和开花期75％)和W'4(播种期90％,越冬期85％,拔节和开花期75％)处理;W3和W'3灌浆中后期旗叶光合速率较高,开花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率显著高于其他处理,获得高的籽粒产量和水分利用率.综合考虑籽粒产量、水分利用率和灌溉效益,在深松+旋耕条件下,两年度分别以W3和W'3为节水高产的最佳处理.     

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。     

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。     

高产条件下不同小麦品种耗水特性和水分利用效率的差异

设置不灌水(W0)、底墒水+拔节水(W1)、底墒水+拔节水+开花水(W2)3个灌水处理,采用6个冬小麦(Triticum aestivum.L.)品种,研究了不同品种耗水特性和水分利用效率的差异.结果表明:(1)依据籽粒产量和水分利用效率2个因子,采用聚类分析的方法,将供试品种分为高水分利用效率组(Ⅰ组)、中水分利用效率组(Ⅱ组)和低水分利用效率组(Ⅲ组).同一灌水条件下的籽粒产量,Ⅰ组显著高于Ⅱ组和Ⅲ组;Ⅱ组和Ⅲ组在W0条件下无显著差异,在W1和W2条件下Ⅱ组显著高于Ⅲ组.(2)从Ⅰ组、Ⅱ组、Ⅲ组中分别取1个品种,泰山23、潍麦8号、山农12进一步分析表明,在W0 和W1条件下,泰山23和潍麦8号的阶段耗水量和耗水模系数为开花至成熟>播种至拔节>拔节至开花,山农12为播种至拔节>开花至成熟>拔节至开花.W2条件下,3个品种的阶段耗水量和耗水模系数为开花至成熟>播种至拔节>拔节至开花;播种至拔节和拔节至开花的耗水模系数为泰山23>山农12>潍麦8号,此阶段的耗水量和耗水强度为泰山23品种最高;开花至成熟的耗水模系数为潍麦8号>山农12 >泰山23,此阶段的耗水量和耗水强度为泰山23品种最低.(3) 在W0 和W1条件下,总耗水量和灌水量、降水量及土壤耗水量占总耗水量的百分率为泰山23品种居中;W2条件下,灌水量和降水量占总耗水量的百分率为泰山23>潍麦8号>山农12,土壤耗水量及其占总耗水量的百分率反之,但泰山23的总耗水量最低.(4) 同一灌水条件下,泰山23品种100～200cm土层的土壤耗水量高于潍麦8号,表明该品种能充分利用深层土壤水;山农12品种在W0和W2条件下,100～200 cm土层的土壤耗水量高于泰山23和潍麦8号,但其籽粒产量和水分利用效率显著低于上述两品种.     

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.