房全孝[1]2003年在《灌溉对冬小麦耗水规律和水分利用效率的影响》文中提出本试验于2001-2002年在中国科学院禹城生态试验站水分试验场进行。选用高产品系93-52，研究了冬小麦的需水特性及灌溉对农田耗水规律及水分利用效率的影响，结果如下：1. 冬小麦的需水特性及灌溉对其耗水规律的影响试验用大型蒸渗仪测定冬小麦需水变化，结果表明冬小麦需水量在377mm左右，作物系数全生育期平均为0.72，在0.12-1.47范围内变化，挑旗到灌浆期达到最大值，超过1，为冬小麦需水高峰期；拔节期作物系数不高（Kc=0.72），但此期内水分亏缺冬小麦减产严重，为水分敏感期。冬小麦生育期内土壤水分变化主要集中在0-120cm土层内，灌溉（60mm）对土壤水分影响深度在0-80cm范围内，其供水持续期为15-20天，是农田供水的重要来源。随灌溉量的增加，农田耗水量也明显增加，但底墒供水能力下降，使底墒供水量减少、供水土壤层变浅和供水时期缩短，底墒利用效率降低。冬小麦农田耗水包括作物蒸腾与棵间土壤蒸发两部分。通过模型模拟结果表明：在水分供应充足的条件下（蒸渗仪实验），棵间土壤蒸发约为123.2mm，占农田总耗水量的32.7%。全生育期内，作物蒸腾与棵间土壤蒸发比例平均为2.06左右，最大值出现在挑旗期，最小值在越冬期间，接近于0。灌溉增加了农田蒸散（作物蒸腾和土壤蒸发），却降低了蒸腾与蒸发比例，明显增大了棵间土壤无效蒸发，这是灌溉导致水分利用效率降低的重要原因之一。2. 灌溉对冬小麦耗水、产量及水分利用效率的影响冬小麦产量随耗水量的变化呈阶段性变化。通过引入边际效益和水分生产弹性系数的概念，明确了产量随耗水量及水分利用效率变化的叁个阶段：当ET小于293.3mm时为第一阶段，是水分利用效率递增、产量较低的阶段；当ET在293.3mm与412.5mm之间时为水分利用效率下降、产量增长变缓的阶段；当ET超过412.5mm时，水分利用效率很低，水分生产边际效益小于0，此时增加灌溉量没有增产效果。叁个阶段的划分为灌溉水资源合理配置提供了重要理论依据。<WP=9>作物水分利用效率的叁个层次（叶片水平、群体水平和产量水平）是密切相关的。灌溉对叶片水平水分利用效率的影响是群体水平水分利用效率变化的根本原因和生理基础；产量水平的水分利用效率是由群体水平水分利用效率与收获指数共同作用决定的：随灌溉量或耗水量的增加，群体水分利用效率和收获指数呈相反趋势变化，导致耗水量过少（小于200mm）或过高（超过300mm）时产量水平的水分利用效率都较低，只有在适宜的耗水量（293mm左右）或灌溉量（120mm左右）条件下水分利用效率才达到最大。水分利用效率叁个层次相比，叶片水平尽管具有重要的生理意义，却与生产实际相差较大，难以应用到生产实践中；产量水平水分利用效率能够代表生产的实际情况，但是具有平均意义，没有反应出产量与水分利用效率的动态变化和内在联系；群体水平水分利用效率既可反应作物不同生育期内水分利用效率的动态变化，也接近于生产实际，可与收获指数相结合是反映作物与水分关系的较好指标。土壤水分对冬小麦水分利用效率影响的生化机制表现在源库流关系对水分变化的响应上。灌溉显着提高了旗叶中蔗糖含量和SPS活性（蔗糖合成能力）以及籽粒中蔗糖合成酶（SS和ADPGppase）和淀粉合成酶（SSS）的活性，特别是在灌浆中后期，灌水处理籽粒中SS、ADPGppase和SSS活性明显高于其它处理，增强了碳水化合物（源）的供应能力及籽粒中淀粉合成能力（库），建立了合理的源库关系（库大源充足），促进了物质运输和分配，提高了收获指数，在一定程度上提高了产量水平的水分利用效率。3. 灌溉对冬小麦品质的影响土壤水分过多过少都对籽粒品质产生不良影响。土壤水分增加不仅会降低蛋白质含量，同时还明显降低蛋白质的质量，表现为沉降值下降，导致面包烘烤品质变差，面团粉质评价值变小，面团品质下降。从灌溉时期影响看，各有优劣：拔节水可提高籽粒硬度、面团稳定时间，却对湿面筋含量及沉降值有不良影响；孕穗水可提高蛋白质含量、沉降值及面团粉质评价值，而对籽粒硬度、粒重、容重和直径等形态指标有不利影响。灌溉对冬小麦品质影响较大，可以作为一种调节冬小麦籽粒品质的重要措施，通过确定合理的灌溉量和灌溉时期可以实现产量与品质的最佳结合（处理<WP=10>5和处理6）。
卫婷[2]2017年在《集雨限量补灌对半干旱区农田土壤水分及冬小麦产量的影响》文中指出近年来,由于农业水资源短缺形势日益严峻,发展节水农业成为促进水资源有效利用及农业可持续发展的重要战略方向。沟垄覆膜集雨种植技术是旱区发展起来的在提高降水利用效率与改善土地生产力方面效果显着的一种种植方式。为使集雨种植技术适用于灌溉农田,并充分发挥其增产节水效果,进而缓解当前农业水资源高耗低效的局面,本研究通过在宁南典型半干旱区2012-2015年度连续3个试验年份的定位试验,对不同集雨限量补灌模式下田间土壤水分效应、作物生长发育状况及增产增效机制进行探索,主要研究结果如下:1、集雨限量补灌对土壤水分特征的影响(1)集雨限量补灌模式有良好的蓄水保墒作用。在3年试验期内,集雨补灌处理冬小麦生育前期(苗期-拔节期)0-200 cm土层土壤平均含水量均较相同补灌方式下的畦灌处理有所提高,0-40 cm土层土壤水分提升效果更为显着,3个试验年份平均提高6.37%。(2)集雨限量补灌能调整土壤贮水利用的土层分布。在3年试验期内,集雨限量补灌模式能改善冬小麦大部分生育阶段上层土壤水分存蓄状况,苗期到抽穗期0-40 cm土层土壤贮水量较畦灌处理平均增加6.88%,与此同时提高了冬小麦对中下层土壤贮水的利用能力,与畦灌模式相比,叁个试验年份全生育期40-120 cm土层土壤贮水消耗量平均提高22.28%,120-200 cm土层平均提高25.52%。2、集雨限量补灌对冬小麦耗水特性的影响(1)集雨限量补灌能增加冬小麦耗水构成中土壤贮水消耗量的比例。3个试验年份各集雨限量补灌处理生育期补灌量占总耗水量的比例均小于相应畦灌处理,贮水消耗量及其占总耗水量比例却有所增加,贮水消耗量平均增加27.11%,贮水消耗量所占比例平均提高8.07%。相同种植方式下,各试验年份集雨补灌处理总耗水量及补灌量所占比例均随着生育期补灌量的增加而增加,贮水消耗量所占比例表现规律则与之相反;在两个平水年,补灌量相同时,生育前期补灌处理生育期贮水消耗量及其所占比例均较后期补灌处理有所提高,各指标平均增幅分别为10.37%、6.02%。(2)集雨限量补灌可改善冬小麦生育期耗水状况。在3年试验期内,尚未进行补灌之前,集雨种植处理在冬小麦播种-返青期阶段耗水量、耗水强度及耗水模系数均较相应畦灌处理有所降低,阶段耗水量3个试验年份平均降低12.05%,耗水强度及耗水模系数则分别平均降低12.3%、9.34%,在平水年降幅更为显着;补灌开始后,生育期仅补灌一次的集雨处理(R1及R3)均增加了各耗水特性在小麦需水旺盛期的分配比例,3个试验年份返青-成熟期阶段耗水量较畦灌处理平均增加5.45%、耗水强度及耗水模系数分别平均增加5.46%、5.69%。相同种植方式下,集雨补灌处理间返青-成熟期各耗水特征值大小变化规律均表现为:生育期两次补灌处理>生育期一次补灌处理>全生育期不补灌处理;补灌量相同时,在平水年小麦生长前期补灌的处理(r1)各耗水特征值均较生长后期补灌的处理(r3)有所增加。3、集雨限量补灌对冬小麦生长发育的影响(1)集雨限量补灌能促进冬小麦株高的增加。在3年试验期内,各集雨种植处理在返青到成熟期各个生育阶段较畦灌均能不同程度地增加冬小麦株高,在拔节-抽穗期表现最为显着,3个试验年份增加幅度为9.11-35.96%。相同种植方式下,各年份成熟期集雨处理间株高大小变化规律均表现为小麦前后期均补灌处理(r2)>前期补灌处理(r1)>后期补灌处理(r3)>不补灌处理(r0);补灌量相同时,3个试验年份前期补灌处理较后期补灌处理的株高平均增加3.78%,返青-拔节期补灌更有利于冬小麦的生长。(2)不同集雨限量补灌处理对冬小麦不同生育阶段的干物质积累影响各异。在返青-抽穗期,各集雨限量补灌处理公顷干物质积累量均高于相应畦灌处理,3个试验年份依次增加4.66-15.87%、4.24-12.09%、11.44-29.88%;抽穗之后,生育期仅补灌一次的集雨种植处理(r1及r3)较相应畦灌处理的增加优势逐渐降低,生育期补灌两次的集雨处理(r2)抽穗-成熟期公顷干物质积累量则在3个试验年份均小于相应畦灌处理。相同种植方式下,前期补灌的集雨处理较后期补灌的集雨处理3个试验年份干物质积累量平均增加8.53%,返青-拔节期补灌更有利于群体干物质积累量的增加。(3)集雨限量补灌可促进花后同化物向籽粒的输入,并提高其贡献率。相同补灌方式下,各集雨限量补灌处理花后同化物输入籽粒量及其对籽粒的贡献率均高于畦灌处理,3个试验年份花后同化物输入量依次增加6.21%、6.11%、9.52%,对籽粒的贡献率则依次增加3.78%、6.02%、6.01%。相同种植方式下,集雨限量补灌处理花后同化物输入籽粒量较不补灌处理有不同程度提高;补灌量相同时,前期补灌处理在平水年(2012-2013年度及2013-2014年度)花后同化物输入籽粒量较后期补灌处理平均显着增加16.92%,花后同化物对籽粒贡献率平均增加8.02%。4、集雨限量补灌对冬小麦经济产量及经济效益的影响(1)集雨限量补灌有助于冬小麦的增产。3年试验条件下,不补灌的集雨种植处理(r0)及与前期补灌的集雨种植处理(r1)经济产量均较相应的畦灌处理有所提高,两处理平均增产幅度在3个试验年份依次为4.81%、5.51%、5.60%,由于集雨处理实际种植面积的减小,在公顷穗数较畦灌处理平均降低6.07%的情况下,产量构成因素中的穗粒数和千粒重却平均提高了5.06%、6.81%,有效弥补了穗数不足造成的经济产量损失。在2012-2013年度及2014-2015年度小麦生育后期降水相对较多的情况下,后期限量补灌的集雨处理(r3)经济产量较相应的畦灌处理平均增加了6.54%,其增产原因同样是穗粒数和千粒重增加,千粒重增加作用更为显着,两年平均增加9.78%。相同种植方式下,集雨种植不同补灌处理间经济产量关系表现为:前后期均补灌处理(R2)>前期补灌处理(R1)>后期补灌处理(R3)>生育期不补灌处理(R0);补灌量相同时,由于公顷穗数及穗粒数的优势,3个试验年份前期补灌处理较后期补灌处理平均增产7.62%。(2)集雨限量补灌有助于冬小麦的增收。除前后期均补灌的集雨处理与相应畦灌处理差异不大外,其余集雨补灌处理3个试验年份收获后平均每公顷总收入及净收益均较相应的畦灌处理有不同程度的提高,每公顷总收入平均提高780.15元,每公顷净收益平均提高948.76元。相同种植方式下,集雨限量补灌处理每公顷平均总收入及净收益高于不补灌处理;补灌量及总投入相同时,前期补灌处理3个试验年份净收益较后期补灌处理显着增加16.72%,集雨种植方式结合冬小麦生长前期限量补灌更有利于经济效益的提高。5、集雨限量补灌对冬小麦水分利用效率的影响集雨限量补灌对冬小麦水分利用效率有积极影响。各集雨限量补灌处理灌溉水利用效率及生育期总水分利用效率均高于相应畦灌处理,3个试验年份灌溉水利用效率提高90.21-114.78%,水分利用效率提高0.37-10.23%,在生育期降水量较少的2013-2014年度表现更突出;相同种植方式下,补灌量相同时,前期补灌的集雨种植处理(R1)3个试验年份降水利用效率较后期补灌的集雨处理(R3)平均增加7.68%,灌溉水利用效率平均增加7.44%,水分利用效率平均增加4.36%。
宋雪雷[3]2007年在《豫北灌区冬小麦—夏玉米一体化农田耗水规律与灌水效应研究》文中进行了进一步梳理本试验于2004-2006年连续两年在不同地点进行,大田试验与防雨棚试验相结合,研究了冬小麦夏玉米一年两熟农田耗水规律及水分利用效率,研究结果如下:1冬小麦夏玉米一年两熟土壤水分周年动态变化和耗水规律研究以大田试验和防雨棚试验为基础,研究了冬小麦夏玉米一年两熟土壤水分周年动态变化和耗水规律,结果表明,冬小麦夏玉米一体化周年土壤水分动态可分为缓慢消耗阶段、快速消耗阶段和水分补给阶段;周年土壤水分含量垂直变化明显不同,0-20cm土层含水量变化比较剧烈,20-60cm土层含水量变化相对较小,60-100cm土层含水量最为稳定;冬小麦生育期内的土壤水分对夏玉米生长几乎没有后效性,玉米生长期土壤水分有盈余,储存的土壤水分对下茬冬小麦生长具有后效影响;通过对冬小麦和夏玉米的日耗水量和模系数的研究得出冬小麦的需水临界期为孕穗-扬花期,夏玉米的需水临界期为抽雄前后的40天左右。2不同供水条件对冬小麦夏玉米生长发育及生理特性的影响探索了不同生育时期灌溉和不同时期水分亏缺对冬小麦和夏玉米的生长发育和生理特性的影响。结果表明,适时适量灌溉有利于冬小麦干物质积累量的增加,但是灌水充足不利于茎叶的干物质向鞘穗的转移,后期灌水有利于增加向鞘穗转移的干物质的量。在一定范围内随着灌水量的增加,冬小麦的叶面积指数增大。水分亏缺会对夏玉米生长产生不良影响,表现在其叶面积、株高明显低于适宜水分处理,拔节期到抽雄期干旱影响尤其明显。后期水分充足能使冬小麦旗叶在灌浆期具有较高的叶绿素含量,保持较长时间的高光合速率,使蒸腾速率和气孔导度具有较高的峰值,具有较高的Fv/Fm和Fv/Fo,叶片具有较高的叶水势和较低的冠层温度,但使叶片的可溶性糖含量降低。冬小麦和夏玉米遭受水分胁迫后,在生理上要产生一系列的反应,表现在叶水势降低,光合速率、蒸腾速率和气孔导度下降,生理生态信号受到的影响与水分亏缺的程度和历时有关。各种生理指标有着非常明显的日变化规律。在晴朗的天气条件下,光合速率、蒸腾速率的变化趋势基本一致,从早上7:00以后开始逐渐上升,光合速率峰值出现的时间早于蒸腾速率,光合速率和蒸腾速率的最大值出现在10:00～14:00之间,随后开始逐渐下降,而气孔导度变化规律和光合速率不太一样,最高值出现在10:00左右。3不同供水条件对冬小麦夏玉米产量和品质的影响灌溉明显增加了产量和产量性状,随着灌溉量的增加冬小麦产量也随之增加;返青期和冬前灌水能够明显增加冬小麦穗数,拔节期和孕穗期灌水对冬小麦穗粒数的影响比较明显,抽穗期灌水对千粒重影响比较明显。夏玉米产量随着冬小麦生育期内灌水的增加而增加,并且生育后期灌水的效应大于生育前期灌水的效应。冬小麦各生育时期的水分亏缺都减少了有效穗数,拔节孕穗期的干旱主要减少了有效穗数、穗粒数、增加了无效穗数;灌浆成熟期受旱主要影响穗粒数和千粒重,即随着干旱程度的增加,千粒重明显降低;苗期受旱对各种性状的影响较小。发生在不同生育期的干旱均使得夏玉米穗长变短、秃尖长增加、穗粗变小、穗行数减少、千粒重降低,干旱越重,受到的影响越大;抽雄期干旱对穗长、秃尖长、穗粗、穗行数的影响最大,减产最多,其次是拔节期干旱,苗期干旱影响最小,灌浆期干旱对千粒重影响最大,其次是抽雄吐丝期干旱。土壤水分的多少对籽粒的理化性质产生重要影响。试验结果表明:随着灌水次数的增多,冬小麦籽粒容重和降落值会逐渐降低,粉质仪参数表现较好,拉伸仪参数表现较差。从灌溉时期看,拔节期和抽穗期进行灌水,能够提高粉质仪参数和拉伸仪参数,但会降低容重和降落值;孕穗期灌水可以提高容重和降落值,但对面团形成时间和稳定时间不利。从夏玉米的试验结果来看,干旱处理除了对粗淀粉含量具有不利影响外,对粗蛋白、粗脂肪和赖氨酸的含量都有一定的促进作用。4水分利用效率研究灌溉能够提高上午的单叶水分利用效率,但会降低下午的单叶水分利用效率;群体水分利用效率随着农田耗水量的增加而增加,呈二次曲线变化,当达到一定数值时,群体水分利用效率开始下降;冬小麦生育期间的灌溉明显降低了冬小麦的产量水分利用效率,但明显增加了夏玉米的产量水分利用效率。从不同生育时期干旱对冬小麦和夏玉米产量的影响来看,冬小麦和夏玉米的产量与全生育期耗水量之间都呈良好的二次抛物线关系。分别用减产系数法和Jensen模型分析了作物产量与阶段耗水量之间的关系,建立了冬小麦、夏玉米产量与生育期各阶段耗水量关系的水分生产函数模型,得到了冬小麦、夏玉米不同生育阶段的产量反映系数和水分亏缺敏感指数,由此得出冬小麦的两个关键期为拔节—抽穗期和抽穗—灌浆期,夏玉米的需水关键期为拔节—灌浆。
程俊[4]2008年在《非充分灌溉条件下不同生育期冬小麦的耗水特性及生理生态特性研究》文中进行了进一步梳理冬小麦是我国主要的粮食作物之一,在非充分灌溉条件下研究冬小麦各主要生育期土壤水和生理生态指标动态变化规律及其相互关系,确定土壤水分对冬小麦生理生态指标的作用规律,为确立适宜的冬小麦节水灌溉时间和灌溉量提供科学依据。试验以周麦18为供试材料,2006-2007年在河南农业科学院“863”节水农业试验基地禹州进行。试验设置叁个水分水平,分别在拔节期、孕穗期、灌浆期进行补充灌水处理。运用农业气象学、作物栽培学、植物生理学、生态学、农业统计学以及应用数学等学科的原理和方法,就冬小麦主要生育期不同灌水条件下生长发育状况、生理生态特性及其与产量的关系进行了研究和分析,结果表明:1.在非充分灌溉条件下,冬小麦的耗水特性随着灌水量和灌水时期的不同而呈现有规律的变化。在0～100cm范围内的土层中,随土壤深度的增加土壤含水量逐渐升高,而土壤含水量受灌溉的影响却逐渐减小。麦田土壤含水量随灌溉量的增加而增加,各灌溉处理的土壤水分显着高于对照处理。2.在不同时期和不同灌溉量条件下,光合速率(Pn)、气孔导度(Cd)、蒸腾速率(Tr)都会受到不同程度的影响,其中Pn受到的影响最大、Tr次之、Cd最小,灌水处理中的最大值分别比对照高222.5%、84.95%、81.84%。Pn一般孕穗期最大、开花期次之、灌浆期最低,但Cd和Tr以灌浆期最高、孕穗期最低。拔节期灌水能够显着减缓冬小麦生育后期光合面积的衰减,使叶片的气孔阻力降低,Pn、Tr、Cd均得到升高,大大改善了光合性能。3.在0～900 m~3/ hm~2范围内灌水可以显着延缓冬小麦叶片的衰老,由于灌水时期和灌水量的不同,这些生理指标的表现也不相同。各灌水处理的叶绿素含量、叶片相对含水量均显着高于非灌水处理,且随着灌水量的增加而增加。干旱是导致丙二醛(MDA)含量增加的主要原因,一定量的灌水能减少丙二醛(MDA)在叶片中的积累,且随着灌水量的增加,丙二醛(MDA)含量上升的趋势有所下降。在各处理的不同时期,也表现出比较一致的规律性,随着生育进程的推进,丙二醛(MDA)含量呈上升趋势,即在拔节期丙二醛(MDA)含量最低,而在灌浆期最高,这可能是随着生育进程的推进,叶片趋于衰老,丙二醛(MDA)无法代谢掉而逐渐积累的缘故。通过比较不同灌溉条件下不同生育期脯氨酸(Pro)含量的动态变化,认为冬小麦在缺水条件下叶片脯氨酸(Pro)含量增加,且随着干旱程度的加剧,脯氨酸(Pro)的积累量增加。从拔节期到孕穗期脯氨酸(Pro)在冬小麦叶片内积累量不明显,且不同灌溉量的处理脯氨酸(Pro)积累量随灌水量的增加而减少,其中灌溉量较大的处理12减少的幅度比较大;从孕穗期到开花期冬小麦叶片中的游离Pro含量急剧增加,水分胁迫对脯氨酸的积累影响最为严重。因此,生育后期尤其是在灌浆期灌水对脯氨酸的积累影响比较大,可以明显降低叶片中的脯氨酸含量。4.通过对冬小麦的不同生育期进行水分控制,研究灌水量、灌水时间对冬小麦生育性状和水分利用的影响。结果表明:在不同生育期灌水0～900m~3/ hm~2范围内,由于灌水时间和灌水量的的不同,各处理与对照相比,平均增产9.5%～29.6%,水分利用效率提高7.8%～22.7%。同时,冬小麦的生育性状也能得到改善。冬小麦拔节期灌水能提高穗数和水分利用效率,孕穗期灌水能提高水分利用效率,灌浆期灌水能增加千粒重。拔节期是补充灌溉的最佳生育期。5.本研究表明,在冬小麦的主要生育阶段进行非充分灌溉可以提高周麦18对水分胁迫的适应能力,适当的水分胁迫不但不影响最终产量,反而提高水分利用效率。这表明,冬小麦生产过程中水分的高效利用是可行的,与增产并不矛盾。在不同灌水时期、不同灌水量的条件下,研究冬小麦的增产效率,进而灌关键水,不但可以保持其较高的产量,还可以起到节约用水的作用。
姜亚东[5]2007年在《冀东地区主要农作物水分供需平衡状况及小麦节水高产技术研究》文中研究说明针对冀东地区降水资源时空分布不均、农业水资源日益紧张的现状,遵循作物节水与丰产并重的指导思想,对冀东地区降水的时间分布特点、主要农作物(冬小麦、地膜花生、春玉米、夏玉米)需水规律以及农艺措施对冬小麦水分利用效率的影响进行了分析研究。1.从四种作物全生育期内水分盈亏量来看,冬小麦是生育期内水分亏缺量最大的作物,水分亏缺达308.8mm;而地膜花生、春玉米、夏玉米在生育期内均出现水分盈余,分别盈余101.4、126.7和130.9mm。2.从四种作物水分盈亏量的各生育阶段的分布情况可以看出,冬小麦各生育阶段均出现水分亏缺,特别是越冬~拔节、拔节~孕穗、孕穗~灌浆阶段是水分亏缺最严重的时期,所以是抗旱和灌溉的关键阶段。播种~越冬、灌浆~成熟阶段也都出现一定程度的亏缺,但播种~越冬阶段是冬小麦耐旱能力较强的时期,一般无需灌溉,而灌浆~成熟阶段是否灌溉应根据当地水资源情况、生产效益来决定。地膜花生播种~开花、饱果~成熟阶段基本保持水分平衡,开花~结荚阶段出现一定程度的水分亏缺,考虑到地膜花生结果层补水较困难,在造足底墒的情况下一般不需灌溉。结荚~饱果阶段降水较多,水分出现大量盈余,生产中应注意做好排水工作,否则土壤湿度太大影响荚果生长发育。春玉米拔节~抽雄阶段基本保持水分平衡,出苗~拔节阶段出现一定的水分亏缺,但此期是玉米抗旱能力最强的时期,适度干旱有利于根系发育。从抽雄~成熟阶段正处于雨季,水分盈余较多,是土壤的补水阶段。夏玉米从播种~抽雄一直处于水分盈余状况,抽雄~灌浆阶段基本处于水分平衡,灌浆~成熟阶段土壤水分略有亏缺,但由于生育前期土壤水分补充较多,也无需灌溉。3.冬小麦不同品种对水分的利用效率不同。不同施肥水平下,春季灌溉次数对水分利用效率的影响不同。多水处理产量明显高于少水处理,但春季灌溉四水、叁水、二水处理之间不存在显着差异。灌溉水生产效率与产量相反,随春季灌溉次数、灌水量的增加,灌溉水生产效率明显降低。不同灌溉处理下,冬小麦的田间耗水量、耗水强度、耗水系数随灌水量的增加而加大。等量灌水量下,分期灌溉有利于提高产量和水分利用效率。综合上述因素,冀东地区冬小麦节水高产的春季灌水方案为在越冬水的基础上,春季灌拔节期、孕穗~灌浆期两次水,每次灌水量60mm。
贾殿勇[6]2013年在《不同灌溉模式对冬小麦籽粒产量、水分利用效率和氮素利用效率的影响》文中研究表明在田间试验条件下，以冬小麦多穗型品种山农15和大穗型品种泰农18为供试材料，设置4种灌溉模式：不灌水（W0）、拔节水+开花水（W2）、越冬水+拔节水+灌浆水（W3）、拔节水+越冬水与灌浆水实施交替灌溉的交替隔畦灌溉（AFI）。研究了不同灌溉模式对冬小麦籽粒产量、水分利用效率和氮素利用效率的影响。研究结果如下：1不同灌溉模式对冬小麦籽粒产量及其构成因素的影响多穗型品种山农15和大穗型品种泰农18两个品种冬小麦籽粒产量均随灌水量的增加而提高，不同灌溉模式显着影响冬小麦籽粒产量，交替隔畦灌溉（AFI）与常规灌2水（W2）相比，灌水量相同，但交替隔畦灌溉（AFI）的籽粒产量显着提高；交替隔畦灌溉（AFI）与常规灌3水（W3）相比，灌水量减少1/3，但交替隔畦灌溉（AFI）处理的籽粒产量降低不显着。从产量构成因素上分析，交替隔畦灌溉（AFI）与常规灌2水（W2）相比较，单位面积穗数显着提高。随灌水量的增加，各灌水处理的千粒重随之降低，其中常规灌3水（W3）处理显着低于交替隔畦灌溉（AFI）处理和常规灌2水（W2）处理。多穗型品种山农15和大穗型品种泰农18两个品种的收获指数均以交替隔畦灌溉（AFI）处理的最高，且交替隔畦灌溉（AFI）处理的收获指数显着高于常规灌3水（W3）处理。表明交替隔畦灌溉方式能够通过提高小麦的收获指数，保持较高的籽粒产量。2不同灌溉模式对冬小麦水分利用效率的影响随灌水量的增加，多穗型品种山农15和大穗型品种泰农18两个冬小麦品种，不同灌水处理对土壤贮藏水的消耗量呈现逐渐降低的趋势，不同灌溉模式显着影响冬小麦对土壤贮藏水的吸收利用，其中常规灌2水（W2）处理的土壤贮藏水消耗量显着低于交替隔畦灌溉（AFI）处理。随灌水量的增加，两个冬小麦品种整个生育期内总耗水量呈增加的趋势，相同灌水量条件下，常规灌2水（W2）处理的总耗水量显着低于交替隔畦灌溉（AFI）处理。随灌水量的增加，多穗型品种山农15和大穗型品种泰农18两个冬小麦品种的水分利用效率均呈现降低的趋势。灌水处理间相比较，交替隔畦灌溉（AFI）处理的水分利用效率和灌溉水利用效率显着高于常规灌2水（W2）处理和常规灌3水（W3）处理。表明在本试验条件下，交替隔畦灌溉的灌水方式是兼顾高产和高效的最佳灌水处理模式。3不同灌溉模式下影响水分利用效率变化的因子不同灌溉模式下影响作物水分利用效率变化的因子主要包括土壤棵间蒸发量，作物光合特性，土壤水消耗，旗叶的生理生化指标。2009/2010冬小麦生长季，开花到成熟这段时间内，不灌水（W0）处理的总积累蒸发量显着低于灌水处理。灌水处理间比较，各灌水处理的总积累蒸发量关系为W3> W2> AFI。表明土壤蒸发是土壤水分损失的重要途径之一，而交替隔畦灌溉可以减少土壤表面蒸发损失的叁分之一。而且土壤蒸发主要是通过灌水畦损失的，不灌水畦的土壤蒸发损失量仅占总土壤蒸发量的30%左右。说明采用交替隔畦灌溉通过减少地表湿润面积可明显地降低棵间土壤蒸发量。本研究表明，随灌水量的增加，多穗型品种山农15和大穗型品种泰农18两个冬小麦品种生长季内0~200cm各土层的土壤贮水消耗量呈减少的趋势。W0处理0~200cm各土层的土壤贮水消耗量最高，表明干旱提高了冬小麦对土壤水的消耗。灌水处理间比较，常规灌3水（W3）处理0~120cm各土层的土壤贮水消耗量显着低于其他处理，表明常规灌3水（W3）处理不利于提高土壤水利用效率；在相同灌水量条件下，常规灌2水（W2）和交替隔畦灌溉（AFI）处理0~60cm各土层的土壤贮水消耗量差异较小，交替隔畦灌溉（AFI）处理60~140cm各土层土壤贮水消耗量显着高于常规灌2水（W2）处理，表明交替隔畦灌溉能更有效的利用土壤水，尤其是深层土壤贮水，从而提高水分利用效率。泰农18品种2009/2010和2010/2011两个生长季内，光合水分利用效率在整个灌浆期内呈现逐渐下降趋势。浇灌浆水前，交替隔畦灌溉（AFI）处理的光合水分利用效率显着高于常规灌2水（W2）处理，与常规灌3水（W3）处理差异不显着；浇灌浆水后，交替隔畦灌溉（AFI）处理的光合水分利用效率显着高于常规灌3水（W3）处理。结果表明，与常规灌溉方式相比，交替隔畦灌溉方式能保持相同净光合速率，但可以减低蒸腾速率，因此能提高光合水分利用效率。与常规灌2水（W2）处理相比较，灌水量相同，交替隔畦灌溉（AFI）处理的旗叶水势、渗透势和相对含水量显着高于常规灌2水（W2）处理；交替隔畦灌溉（AFI）与常规灌3水（W3）处理相比较，灌水量减少，但是二者水势和渗透势差异不显着。表明交替隔畦灌溉（AFI）处理在灌水量减少的条件下，既能节约水资源，又能够使冬小麦旗叶保持较高的水势、渗透势和相对含水量，提高了旗叶的渗透调节能力，避免植株水分胁迫的危害。4不同灌溉模式对冬小麦氮素利用效率的影响本试验研究表明，随灌水量的增加，，多穗型品种山农15和大穗型品种泰农18两个冬小麦品种，植株氮素总积累量呈增加的趋势，与灌3水处理相比较，交替隔畦灌溉（AFI）虽然植株氮素总积累量显着降低，但是由于交替隔畦灌溉（AFI）显着提高了氮素吸收效率、氮素收获指数和氮肥偏生产力，促进了冬小麦对氮肥的吸收利用及向籽粒的分配，能够协调冬小麦籽粒产量和氮素利用率的关系，获得高产高效。利用15N同位素示踪法，本研究表明，多穗型品种山农15和大穗型品种泰农18两个冬小麦品种，植物氮素总积累量中来自肥料氮的比例为33.76%~40.49%，来自土壤氮为59.51%~66.24%。随灌水量的增加，植株氮素总积累量、来自肥料氮的量和来自土壤氮的量均呈现增加的趋势。在相同灌水量条件下，交替隔畦灌溉（AFI）处理对肥料氮的吸收量显着高于常规灌2水（W2）处理，表明交替隔畦灌溉方式更有利于对肥料氮的吸收，提高肥料氮的回收利用率。随灌水量的增加，多穗型品种山农15和大穗型品种泰农18两个冬小麦品种不同灌水处理的氮素总积累量、氮素利用效率、氮肥利用率和氮肥偏生产力均呈增加的趋势，不灌水（W0）处理显着低于其他灌水处理。说明灌水有利于增加氮素在植株中的积累总量，提高对肥料氮的回收效率和增加肥料氮所能生产的作物籽粒产量。相同灌水量条件下，交替隔畦灌溉（AFI）处理的氮素总积累量、氮肥生产效率和氮肥利用效率均显着高于常规灌2水（W2）处理。氮素收获指数反映成熟期氮素在籽粒和营养器官中的分配状况，随灌水量的增加，氮素收获指数呈降低的趋势。表明在本试验条件下，交替隔畦灌溉方式提高了提高对肥料氮的回收效率和增加肥料氮所能生产的作物籽粒产量，促进了冬小麦对氮肥的吸收利用及向籽粒的分配，能协调冬小麦籽粒产量和氮素利用率的关系，获得高产高效。随灌水量增加，多穗型品种山农15和大穗型品种泰农18两个冬小麦品种，成熟期0~200cm土层土壤硝态氮积累量呈降低趋势，灌水量相同条件下，交替隔畦灌溉（AFI）处理土壤硝态氮积累量显着高于常规灌2水（W2）处理。随灌水量增加，0~100cm土层土壤硝态氮积累量占0~200cm土壤硝态氮总积累量的比例逐渐减小，其中交替隔畦灌溉（AFI）处理显着高于常规灌2水（W2）和常规灌3水（W3）处理；100~200cm土层土壤硝态氮积累量占0~200cm土壤硝态氮总积累量的比例逐渐增大，其中交替隔畦灌溉（AFI）处理显着低于常规灌2水（W2）和常规灌3水（W3）处理。表明随着灌水量和灌水次数的增加，土壤硝态氮从0~100cm土层迁移到100~200cm土层中的量增加，而交替隔畦灌溉能够有效减少土壤硝态氮向100cm以下土层的淋溶。
董浩[7]2011年在《灌溉和种植方式对小麦—玉米两熟农田作物耗水特性和产量形成的影响》文中进行了进一步梳理2008-2010年通过田间试验，以冬小麦品种济麦22、夏玉米品种郑单958为试验材料，以大田试验为主，结合室内生理生化分析，系统研究不同灌溉和种植方式对华北平原冬小麦-夏玉米一年两熟农田的耗水特性及干物质积累与分配规律的影响。冬小麦试验设置不灌水（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60mm，每种灌溉处理均设置等行距平作、宽窄行平作、沟播3种种植方式；夏玉米在冬小麦不同灌水处理的基础上，设置垄作和平作两种种植方式。研究结果如下：1灌溉和种植方式对冬小麦耗水特性的影响不同灌溉处理的农田总耗水量在307.11~396.54mm之间，随着灌水量的增加，农田总耗水量显着增加，灌水量占总耗水量的比例也增加，同时，土壤贮水消耗量及其占总耗水量的比例显着降低；增加灌溉量减少了0~40cm土层土壤贮水的消耗量，增加了对中层和深层土壤贮水量的消耗。与等行距平作方式相比，沟播和宽窄行平作的小麦农田总耗水量均增加，且以沟播方式增加的幅度更大。同时，沟播和宽窄行平作方式增加了对土壤贮水的利用，沟播处理能更好的利用80~120cm土层的深层土壤贮水。2灌溉和种植方式对冬小麦干物质积累和分配的影响增加灌水量可以延缓小麦叶片（特别是下部叶片）的衰老，使叶片的生理功能维持较高活性，以增加光合作用能力，提高光合产物的积累。与W0处理相比，灌水处理显着增加了成熟期籽粒中的干物质积累量和分配比例，籽粒中干物质的增加主要是提高了花后同化物积累量的结果。与等行距平作相比，沟播和宽窄行平作方式均可以提高小麦不同叶位的叶面积和叶片中的色素含量，延缓叶片的衰老，增强旗叶的光合速率，获得更多的干物质积累量，且以沟播方式更为显着。同时，沟播方式增加了成熟期籽粒中的干物质积累量，降低了营养器官中的干物质分配比例，提高了花后干物质积累对籽粒的贡献率。沟播方式对小麦生育后期个体生理功能的增强是其产量提高的生理基础。3灌溉和种植方式对冬小麦氮素积累和分配的影响随着灌水量的增加，小麦植株和籽粒中的氮素积累量均先增加后降低，以W2处理最高，当在灌2水基础上再增加灌浆水使植株和籽粒中的氮素积累量有所降低。在小麦生育后期，增加灌水量有利于提高花后氮素向籽粒的再分配效率，但过多的灌水处理不利于植株中氮素积累量的提高。沟播和宽窄行平作方式提高了成熟期小麦植株和籽粒中的氮素积累总量，且以沟播方式更显着。4灌溉和种植方式对冬小麦籽粒灌浆过程的影响不灌水（W0）处理能够较早的达到最大灌浆速率，随着灌水量和灌水次数的增加，灌浆前期的灌浆速率减小但后期的下降速度变慢。在相同的灌溉条件下，沟播和宽窄行平作处理到达最大灌浆速率的时间晚于等行距平作处理，并随着灌水量的变化，灌浆活跃期比等行距处理延长3~5d。说明，减少灌水量有利于加快其发育过程，促使早抽穗灌浆，增加灌水量并使灌溉时期后移可延缓小麦的灌浆进程，对籽粒产量的增加具有重要作用。沟播和宽窄行平作由于改变了群体生长结构，增加了群体内的通风透光，延缓了植株衰老，同时也改变了籽粒的灌浆特性。5灌溉和种植方式对冬小麦-夏玉米一年两熟作物产量和水分利用效率的影响在小麦全生育期灌水60~180mm范围内，增加灌水量籽粒产量也增加，产量与灌水量之间呈正相关关系，同时，冬小麦期间灌溉并没有被冬小麦完全利用，随冬小麦期间灌水量的增加玉米播种时的土壤贮水量也显着增加，并且小麦灌溉对土壤贮水量的影响一直持续到玉米开花期。随小麦期间灌水量的增加，玉米籽粒产量和全年作物产量均增加，但水分利用效率以冬小麦期间灌拔节水+开花水的处理最高。从全年的产量和水分利用效率来看，冬小麦期间灌拔节水+开花水的处理可以在获得较高的籽粒产量的同时也具有较高的水分利用效率，是适宜于推广应用的灌溉方式。冬小麦沟播方式增强了土壤的蓄水保水能力，获得了更高的籽粒产量，具有较高的灌水利用效率和水分利用效率。夏玉米垄作通过改变地表形状，可以实现集蓄雨水，减少地表径流，提高水分利用的作用。冬小麦沟播+夏玉米垄作种植方式的全年作物产量比全年平作方式增加5.14%；灌水利用效率增加6.89%。以上结果说明，与传统平作种植方式相比，冬小麦沟播+夏玉米垄作的种植方式可以更好的利用水分，在提高灌水利用效率的同时提高籽粒产量，是一种节水高产的种植方式。
孟兆江[8]2008年在《调亏灌溉对作物产量形成和品质性状及水分利用效率的影响》文中研究表明调亏灌溉(Regulated Deficit Irrigation, RDI)是国际上20世纪70年代中期在传统的灌溉原理与方法的基础上,提出的一种新的灌溉策略。其基本概念是：根据作物的遗传和生态生理特性,在其生育期内的某一(些)阶段(时期)人为主动地施加一定程度的水分胁迫(亏缺),调控地上和地下生长动态,促进生殖生长,控制营养生长,调节其光合产物向不同组织器官的分配,从而提高经济产量,达到节水高效,高产优质和增加灌溉面积的目的。调亏灌溉方法关键在于从作物的生理角度出发,根据其需水特性进行主动地水分调亏处理,因而可以说调亏灌溉开辟了一条最佳调控水一土一植物一环境关系的有效途径,不失为一种科学、有效的新的灌水策略。因此,在黄淮海平原等水资源不足地区开展调亏灌溉研究具有重要理论价值和实践意义。本项研究选用冬小麦、夏玉米和棉花等3种代表性作物为试验材料开展调亏灌溉研究,提高了研究结果的通用性,拓展了调亏灌溉研究与应用领域。首先,探讨了作物调亏灌溉的理论依据和生态生理机制,采用系统分析的方法,不仅研究水分调亏时段内作物的生态生理适应性,更侧重于系统研究水分调亏的正效应、后效性和复水后的作物生态生理补偿效应；在此基础上,考虑作物水分散失与光合作用的耦合关系,在提高水分利用效率和光合产物向籽粒转化效率的目标下,寻求最优调亏灌溉指标,建立调亏灌溉模式；进而对调亏灌溉与营养调节结合及其数学模型进行了试验研究,提高了调亏灌溉的科学性、实用性和可操作性。在国内较少如此系统地对冬小麦、夏玉米和棉花调亏灌溉问题进行研究,因而为作物水分胁迫研究由长期以来的单纯实验性质发展成为一门既有丰富理论基础又有具体操作方法的科学提供了理论依据和技术参数,丰富和充实了农田灌溉学科。本项研究以粮食作物冬小麦(Triticum aestivum L.)、夏玉米(Zea mays L.)和经济作物棉花(Gossypium hirsutum L.)为试验材料,实行防雨棚下盆栽、筒栽和测坑栽培等人工控制性试验相结合,定性研究与定量研究相结合,常规方法与先进技术相结合,借助一系列先进仪器和设备的有力支持,取得了第一手试验数据,为研究结果的可靠性提供了实验技术上的保证。试验研究内容和主要结论概括如下：1.以冬小麦、夏玉米和棉花为试验材料,采用防雨棚下筒栽土培方法,研究了调亏灌溉对作物根冠生长及其关系的影响。结果表明,RDI对作物根冠生长及其关系的影响因不同作物、不同水分调亏阶段和不同水分调亏度而有所不同。冬小麦在拔节-抽穗期,夏玉米在拔节-抽雄期施加中度水分调亏(调亏度为50%～55%FC),可有效抑制株高生长,促进植株健壮生长,防止后期倒伏并提高经济产量；轻、中、重度水分调亏条件下棉花株高最终均无显着降低。冬小麦在拔节前水分调亏期间根系生长受到强烈抑制,复水后根系具有“补偿生长效应”或“超补偿生长效应”；玉米生长中、后期水分调亏具有促进根系发育和减缓根系衰亡的“双重效应”；水分调亏不改变棉花根系生长的原有基本趋势,但对根系生长速率具有促进作用。冬小麦水分调亏均增大根/冠比(R/S),且随水分调亏度加重,R/S呈明显增大趋势；玉米在拔节-抽雄期水分调亏期间能显着增大R/S值,复水后分配到冠部与根部的物质较平衡,维持较为适宜的R/S值；棉花各生育阶段的中度水分调亏(调亏度为50%～55%FC),在调亏期间对根系生长有明显促进效应或维持较高的根重值,复水后又有不同程度的根系补偿生长效应或延缓根系衰亡作用,后期仍保持较高的R/S值。2.在移动式防雨棚条件下,采用盆栽土培法,以冬小麦、夏玉米和棉花为试验材料进行了RDI对作物光合特性及其产物积累与分配的影响研究。结果表明,适时适度的水分调亏复水后作物光合速率具有补偿或超补偿效应,光合产物具有补偿或超补偿积累,并且有利于向籽粒或籽棉运转与分配。冬小麦RDI的适宜阶段为拔节期及其以前各生育阶段,调亏度为50%～65%FC；夏玉米以拔节前中度调亏(50%～55%FC)或拔节—抽雄阶段的轻度调亏(60%～65%FC)为宜；棉花以苗期或吐絮期实施RDI较为适宜,苗期轻、中度调亏,调亏度为60%～65%FC或50%～55%FC；吐絮期中度调亏,调亏度为50%～55%FC。3.在移动式防雨棚条件下,采用盆栽土培法,以冬小麦、夏玉米和棉花为试验材料,就RDI对作物经济产量和水分利用的影响进行了试验研究。研究发现,适时适度的水分调亏可抑制作物“奢侈蒸腾”,显着减少水分散失；作物耗水量随水分调亏度加重而降低,二者呈二次曲线关系；适时适度的水分调亏可增加作物经济产量,冬小麦在返青前、夏玉米在拔节前、棉花在苗期实施水分调亏既增产又节水；冬小麦、夏玉米在拔节期及其以前水分调亏最有利于提高WUE,冬小麦适宜的水分调亏度为50%～55%FC,夏玉米适宜的水分调亏度为60%～65%FC；棉花苗期调亏WUE显着提高,适宜水分调亏度为50%～60%FC。据此提出了作物RDI指标与模式,可供因地制宜灵活选用。4.在大型启闭式防雨棚和移动式防雨棚条件下,采用筒栽和盆栽土培法,以优质冬小麦为试验材料,就RDI对作物经济产品品质性状的影响进行了试验研究。研究提出小麦籽粒蛋白质含量与土壤相对含水量并非总是呈负相关关系,不同生育阶段控水对蛋白质含量的影响存在明显差异性,即“时段性”的观点,对“蛋白质与土壤水分关系”理论作了重要补充。优质小麦籽粒蛋白质含量仅与拔节-抽穗期土壤含水量呈负相关关系。无论在哪个生育阶段适度的水分调亏均可提高氨基酸含量,而且在抽穗期以前,无论水分调亏度如何,随着调亏阶段的推迟氨基酸含量呈增加趋势；其中,氨基酸含量对拔节-抽穗期的水分调亏反应最为敏感,其次是灌浆期。在小麦拔节以前施加轻(60%-65%FC)、中(50%-55%FC)度水分调亏,籽粒产量、蛋白质产量和氨基酸产量等不会显着降低(降低幅度分别为0.3%-11.1%、4.6%-14.6%和2.7%-13.3%)甚或略有增产；拔节以后的水分调亏会导致严重减产(减产幅度分别为24.2%-70.1%、19.8%-68.2%和15.5%-65.7%),尤其是拔节-抽穗期,即使是轻度调亏也会导致显着减产(分别减产24.2%、19.8%和15.5%)；但灌浆期轻度调亏不会导致籽粒和蛋白质产量显着减少(分别减少1.7%和6.6%),而氨基酸产量略有增加(1.1%),并且节水效果显着(31.4%)5.在上述试验中,研究提出小麦产量与蛋白质含量并非总是存在显着的负相关性,在一定条件下可以减弱或改变这种关系；小麦产量与品质性状间的关系在不同阶段RDI条件下存在显着差异性。据此认为,高产与优质的矛盾并非不可协调。本研究结果初步证实了RDI改善优质小麦籽粒品质效应的真实存在和在优质小麦生产中“以水调质”的可行性。这一结论对“作物产量与品质关系”理论作了重要修正。6.在移动式防雨棚条件下,采用测坑试验和多因子正交旋转组合设计,分别以冬小麦、夏玉米和棉花为试验材料,就RDI与营养调节的结合及其数学模型进行了试验研究。根据试验资料,分别建立了3种作物经济产量(Y)和水分利用效率(WUE)两个不同目标函数数学模型。对模型解析结果表明,当实施RDI时,可适当提高作物群体指标,并与营养调节优化组合,可以补偿RDI的负面效应。对模型进行双目标联合仿真寻优,获得不同决策目标下的RDI与营养调节等农艺技术因素结合的优化方案,适合不同水肥条件下的生产决策需要。综上所述,大田粮食作物冬小麦和夏玉米、经济作物棉花实施调亏灌溉是可行的,可同时实现节水、高产、优质和高效目标。其主要生态生理机制是：调亏灌溉减少了棵间蒸发,水分调亏时段内显着降低蒸腾速率,抑制“奢侈蒸腾”现象,而光合速率下降不明显,复水后光合作用具有补偿或超补偿效应,光合产物具有补偿或超补偿积累,而且有利于向籽粒(籽棉)运转与分配；适时适度的水分调亏,抑制营养冗余生长,促进生殖生长,并使作物根／冠生长关系协调,因而提高了根系的吸收效率和植株体内的物质转化效率。这为调亏灌溉的实施提供了理论依据。
吴宝建[9]2018年在《畦田节水灌溉对冬小麦耗水特性、产量和水分利用效率的影响》文中指出试验于2015-2016年和2016-2017年,在山东省泰安市岱岳区玄庄村大田(36.20°N,116.92°E)进行。选用冬小麦品种山农29为试验材料。两个小麦生长季,种植密度分别为1.35×10~6·株/hm~2和1.80×10~6·株/hm~2。试验在播种期水分管理一致的基础上,设置4个水分处理:W0为不灌水处理,W1为灌3水处理(越冬水+拔节水+开花水),W2为灌2水处理(拔节水+开花水),W3为灌1水处理(开花水)。灌水时期的确定依据如下:越冬期时间为日平均气温降至2℃左右,小麦植株基本停止生长时;拔节期在幼穗分化进入药隔形成期时;开花期在小麦花期结束时。小麦播种前1日测定0~20 cm土层土壤含水量,如果土壤相对含水量低于70%时,播种后各处理均统一灌水1次,以保证出苗一致。畦田灌水时,以水流前锋到达畦长长度的90%位置时停止灌水,利用水表记录实际灌水量。1不同处理对冬小麦产量和水分利用效率的影响W2灌水处理的穗数、穗粒数和籽粒产量与W1处理无显着差异,均显着高于W3和W0处理;W1和W2处理的粒重与W3处理无显着差异,显着高于W0处理。W3处理的水分利用效率显着高于W2,以W1处理最低。说明拔节期和开花期灌水有利于增加成熟期穗数和穗粒数,最终获得较高的籽粒产量。与不灌水处理相比,开花期灌水对成熟期穗数无显着影响,成熟期粒重和穗粒数提高,最终产量大幅度增加。结合关键生育时期土壤相对含水量得出,冬小麦越冬期0~20 cm和0~40 cm土层土壤相对含水量分别高于65%和66.8%时,灌溉越冬水对籽粒产量无明显增益作用。拔节期0~20 cm土层土壤相对含水量降至50.6%,即使0~200 cm土层土壤含水量接近80%,仍不能满足拔节后冬小麦对水分的需求,应及时灌溉拔节水。开花期0~20 cm和0~200 cm土层土壤相对含水量分别在24.8%~41.0%和57.9%~66.0%,及时灌水增产幅度较大。2不同处理对冬小麦耗水特性的影响W2灌水处理对60-200cm土层土壤贮水的消耗量与W3灌水处理差异性较小,但相比于W1处理,对土壤贮水的消耗量显着提高。W2处理在播种至拔节期耗水量占总耗水量的比例为33.09%~34.09%,拔节期至成熟期为65.91%~66.90%,与W1处理相比,小麦生长发育前期所消耗的水分占比明显降低。说明在拔节期和开花期灌水,可促进对60cm以下土层土壤贮水的利用,降低小麦生长发育前期生长发育所消耗的水分。前期耗水占比过多,后期耗水占比较少不利于产量提高和水分高效利用。3不同处理小麦群体生长的动态变化W1处理在返青期和拔节期的群体分蘖数显着高于越冬期未灌水的处理。W2处理的群体在开花期和成熟期与W1处理无显着差异,显着高于W3和W0处理。以上结果说明,越冬期灌水能显着促进冬小麦群体分蘖,尤其在返青和拔节期处于较高水平,开花期灌水会使群体大幅度下降,并与拔节期和开花期灌水处理保持相同水平。因此利用畦田灌水,于越冬期灌水会增加春季无效分蘖,致使冬小麦生育前期蒸腾耗散较多水分,使水分利用效率低下。拔节期和开花期灌2水会使小麦群体在开花和成熟期维持较高水平,为成熟期获得较高穗数奠定基础,提高产量和水分利用效率。4冬小麦花后旗叶衰老特性和根系活力的变化W2处理开花后旗叶衰老酶活性、PSⅡ实际光化学量子产量、以及根系活力均显着高于W3处理。在开花后0天和10天旗叶净光合速率表现为W2与W3处理无显着差异,但在开花后20天和30天,W2处理显着高于W3。仅在开花期灌水的W3处理衰老酶活性、净光合速率和根系活力均显着高于W0处理。说明在畦灌条件下,仅在开花期灌水,灌浆中后期旗叶光合同化能力降低,不利于花后同化物干物质积累。进一步在拔节期灌水,花后根系活力、衰老酶活性均较高,有利于延缓小麦旗叶衰老,延长高光合持续期,促进花后干物质积累。5不同处理对小麦光合碳同化及干物质积累与分配的影响与W3处理相比,W2处理能在冬小麦灌浆中后期保持较高的叶面积指数,进一步在W1条件下实施畦灌,对叶面积指数的增加无明显促进作用。相比于其他处理,W2处理在开花后获得较高的SPAD值和旗叶净光合速率并显着增加开花后干物质同化量,提高了地上部干物质积累。W1处理SPAD值和旗叶净光合速率未显着增加,但旗叶瞬时水分利用效率显着下降。W2处理的开花后旗叶SPAD值、净光合速率、干物质同化量及其对籽粒的贡献率显着高于W3处理。说明在畦灌条件下,拔节期和开花期灌水,能增加开花后叶面积指数,有利于开花后小麦群体对光能的截获,提高小麦植株花后光合碳同化能力。6不同处理对冬小麦氮素利用的影响W1处理和W2处理在成熟期氮素积累量和籽粒含氮量显着高于W3处理。与W2处理相比,W3处理的氮素向营养器官的分配量增大,使氮素过多地滞留于营养器官中,不利于氮素向籽粒的转移。W2处理会降低由营养器官转移进入籽粒的氮素量,但开花后同化的氮素量以及花后同化氮素对子粒的贡献率显着高于其他处理,弥补了因营养器官转移到子粒中的氮素量偏低造成的影响。相比于W1处理,W2处理能在相同的地上部氮素总积累量基础上,显着提高籽粒氮素量,增加氮素收获指数。对0~200cm土层土壤硝态氮含量分析表明,W2处理能显着促进小麦开花后0~80cm土层土壤氮素的吸收利用,灌水较多的W1处理则会使硝态氮淋溶,30~80cm土层土壤中残留的硝态氮较多。说明于拔节期和开花期实施畦灌,可促进对土壤硝态氮的吸收,提高开花后植株对氮素的利用,有利于提高成熟期氮素积累量。综上所述,冬小麦产量和水分利用效率显着受畦灌水次数影响。在播种期水分适宜条件下,于拔节期和开花期各灌1水可保持较高的产量水平,可同时提高对水分的高效利用。
郑成岩[10]2011年在《土壤水分与耕作方式对冬小麦水分利用特性和碳氮代谢及产量的影响》文中研究表明1耕作方式和土壤水分对小麦耗水特性和产量形成的影响以高产中筋小麦品种济麦22为试验材料,在山东省兖州市小孟镇史王村大田进行定位试验。2007~2008生长季设置5种耕作方式:条旋耕、深松+条旋耕、旋耕、深松+旋耕、翻耕,本试验于2008~2009和2009~2010小麦生长季在2007~2008生长季的试验区内设置同一处理,“深松+条旋耕”和“深松+旋耕”处理不再深松,分析土壤经一次深松耕作后对小麦籽粒产量和水分利用效率影响的后效,降低机械作业成本。设置5个水分处理:不灌水(W0),灌水后播种、越冬、拔节和开花期0~140 cm土层土壤相对含水量在2008~2009小麦生长季分别达到80%、80%、75%和75% (W1),80%、85%、75%和75% (W2),85%、80%、75%和75% (W3),85%、85%、75%和75% (W4);在2009~2010小麦生长季分别达到85%、85%、70%和75% (W’1),85%、90%、70%和75% (W’2),85%、85%、75%和75% (W’3),85%、90%、75%和75% (W’4)。研究耕作方式和土壤水分对小麦耗水特性和碳氮代谢及产量的影响。1.1耕作方式和土壤水分对小麦耗水特性的影响1.1.1不同土壤水分条件下耕作方式对小麦耗水特性的影响同一水分条件下,深松+条旋耕的总耗水量低于深松+旋耕,灌水量低于深松+旋耕和翻耕处理,土壤耗水量占总耗水量的比例高于翻耕、旋耕和条旋耕处理。深松+条旋耕处理播种至越冬阶段的耗水量与条旋耕无显着差异,低于其他耕作处理,在开花至成熟阶段的耗水量和耗水模系数均高于条旋耕、旋耕和翻耕。深松+条旋耕各生育时期的棵间蒸发量低于深松+旋耕和翻耕处理。表明在一年深松耕作基础上,连续两年条旋耕播种处理减少了灌水量,促进了小麦对土壤贮水的利用,农田耗水量、播种至越冬阶段的耗水量和棵间蒸发量较低,开花至成熟阶段的耗水模系数最高,有利于降低小麦生育前期的水分消耗,促进开花后对水分的利用。1.1.2不同耕作方式条件下土壤水分对小麦耗水特性的影响同一耕作方式下,全生育期不灌水处理总耗水量最低,其总耗水量来源于降水量和土壤耗水量的比例最高,棵间蒸发量和拔节至成熟阶段的耗水量低于灌水处理,表明W0处理减少了小麦生育期水分向大气中的耗散,有利于小麦对土壤水分的利用。灌水处理之间比较,W3和W’3的总耗水量、灌水量及其占总耗水量的比例分别低于W4和W’4处理,土壤耗水量占总耗水量的比例与W2和W’2无显着差异,高于W4和W’4处理,其开花至成熟阶段的耗水量及其耗水模系数最高。表明在本试验条件下,播种期0~140 cm土层土壤相对含水量为85%,越冬期不灌水,拔节和开花期0~140 cm土层土壤相对含水量分别为75%和75%的W3和W’3处理的总耗水量、越冬至拔节阶段的棵间蒸发量和耗水模系数低于越冬期灌水处理,其土壤耗水量较高,开花至成熟阶段的耗水量及其耗水模系数最高,有利于小麦开花后对水分的利用。1.2耕作方式和土壤水分对小麦生理特性和干物质积累与分配的影响1.2.1不同土壤水分条件下耕作方式对小麦生理特性和干物质积累与分配的影响同一水分条件下,深松+条旋耕和深松+旋耕在灌浆中后期的旗叶水势高于其他处理,其旗叶光合速率和叶片水分利用效率在灌浆中后期高于翻耕处理且两者无显着差异,条旋耕和旋耕在灌浆中后期的旗叶光合速率和叶片水分利用效率低于翻耕处理。深松+条旋耕在灌浆初期和中期的旗叶SPS活性和蔗糖含量显着高于翻耕处理;灌浆后期的旗叶蔗糖含量低于深松+旋耕和翻耕处理,有利于灌浆阶段旗叶中蔗糖的积累及向籽粒中的转运。深松+条旋耕和深松+旋耕处理开花后干物质积累量、成熟期籽粒的干物质分配比例和开花后干物质同化量对籽粒的贡献率高于条旋耕、旋耕和翻耕处理,翻耕的茎秆+叶鞘+叶片的干物质分配比例高于深松+条旋耕和深松+旋耕处理。以上结果表明,在一年深松耕作基础上,连续两年条旋耕播种处理提高了开花后干物质的积累能力,增加了籽粒中来自开花后干物质的比例,这是深松+条旋耕处理获得高产的生理基础。1.2.2不同耕作方式条件下土壤水分对小麦生理特性和干物质积累与分配的影响同一耕作方式下,全生育期不灌水处理在开花后的旗叶光合速率、蒸腾速率、Fv/Fm、ΦPSII、SPS活性、干物质积累量均低于灌水处理,籽粒干物质分配比例最高。表明干旱条件下,小麦的物质生产能力降低,促进了成熟期干物质向籽粒中的分配。灌水处理之间比较,W3、W4和W’3、W’4的旗叶光合速率在灌浆中后期均高于其他处理,W3和W’3的旗叶蒸腾速率在灌浆后期低于W4和W’4处理。W3和W’3处理在开花期和成熟期的干物质积累量较高,籽粒干物质分配比例高于W4和W’4,开花后干物质同化量对籽粒的贡献率与W4和W’4无显着差异均高于其他处理。2008~2009生长季,W3和W4在灌浆中后期的旗叶水势和根系活力高于W2和W1处理,其开花至花后21天旗叶的SPS活性和蔗糖含量最高,W3的花后28天的旗叶蔗糖含量低于W4处理,有利于蔗糖向籽粒中的转运。以上结果表明,播种期0~140 cm土层土壤相对含水量为85%,越冬期不灌水,拔节和开花期0~140 cm土层土壤相对含水量分别为75%和75%的W3和W’3处理有利于小麦开花后保持较高的物质生产能力,延缓了旗叶的衰老,提高花后光合产物向籽粒中的转运。1.3耕作方式和土壤水分对小麦植株氮素吸收、转运和分配的影响1.3.1不同土壤水分条件下耕作方式对小麦植株氮素吸收、转运和分配的影响同一水分条件下,深松+条旋耕和深松+旋耕在开花和成熟期的植株氮素积累量、成熟期籽粒的氮素积累量和分配比例均高于条旋耕和旋耕处理,茎鞘+叶片的分配比例低于上述处理,有利于小麦植株氮素的积累及其向籽粒中的分配。成熟期,深松+条旋耕的0~80 cm各土层的土壤硝态氮含量低于条旋耕、旋耕和翻耕处理,在120~140 cm各土层低于深松+旋耕。以上结果表明,在一年深松耕作基础上,连续两年条旋耕播种处理有利于小麦营养器官氮素在开花期和成熟期的积累,减少了开花前营养器官氮素向籽粒中的转运,其成熟期土壤硝态氮在深层土壤的积累量低于深松+旋耕处理,获得高的氮素吸收效率和氮肥生产效率。1.3.2不同耕作方式条件下土壤水分对小麦植株氮素吸收、转运和分配的影响同一耕作方式下,全生育期不灌水处理植株氮素在开花期和成熟期的积累量、成熟期穗轴+颖壳和茎鞘+叶片氮素积累量均低于灌水处理,营养器官氮素向籽粒中的转移率及其对籽粒的贡献率高于灌水处理。成熟期,全生育期不灌水的0~60 cm土层土壤的硝态氮含量高于灌水处理,140~200 cm土层土壤的硝态氮含量低于灌水处理。灌水处理之间比较,开花期和成熟期的植株氮素积累量随灌水量的增加而增加,营养器官氮素向籽粒中的转移率及其对籽粒的贡献率降低。在条旋耕条件下,W3和W2的氮素在籽粒中的分配比例低于W1,高于W4处理;在深松+条旋耕、旋耕和翻耕条件下,W3和W1的氮素在籽粒中的分配比例高于W2和W4处理;在深松+旋耕条件下,W3的氮素在籽粒中的分配比例高于W4、W2和W1处理。W3处理上层土壤的硝态氮含量低于W1和W2,W4处理在100~140 cm土层出现积累峰。以上结果表明,播种期0~140 cm土层土壤相对含水量为85%,越冬期不灌水,拔节和开花期0~140 cm土层土壤相对含水量分别为75%和75%的处理有利于小麦开花和成熟期植株氮素积累量的增加和成熟期氮素向籽粒中的转运,该处理促进了小麦对40~120 cm以上土层土壤氮素的吸收利用,硝态氮向140~180 cm土层土壤淋溶量低于W4处理,有利于氮素吸收效率和氮肥生产效率的提高。1.4耕作方式和土壤水分对小麦籽粒产量、品质和水分利用效率的影响1.4.1不同土壤水分条件下耕作方式对小麦籽粒产量、品质和水分利用效率的影响同一水分条件下,深松+条旋耕和深松+旋耕处理的籽粒产量最高且两者无显着差异,深松+条旋耕的水分利用效率和灌溉效益高于其他处理。翻耕的籽粒产量在不灌水条件下与旋耕无显着差异高于条旋耕处理;在灌水条件下高于旋耕和条旋耕处理。深松+条旋耕的蛋白质含量、湿面筋含量、面团形成时间和面团稳定时间高于翻耕处理。以上结果表明,在一年深松耕作基础上,连续两年条旋耕播种处理有利于籽粒产量和水分利用效率的同步提高,其蛋白质含量、湿面筋含量、面团形成时间和面团稳定时间较高。1.4.2不同耕作方式条件下土壤水分对小麦籽粒产量、品质和水分利用效率的影响同一耕作方式下,全生育期不灌水的籽粒产量低于灌水处理。W0的水分利用效率在条旋耕条件下高于W3和W’3处理;在旋耕条件下与W3和W’3处理无显着差异;在深松+条旋耕、深松+旋耕和翻耕条件下低于W3和W’3处理。W0的蛋白质含量、湿面筋含量、面团形成时间和面团稳定时间高于灌水处理。灌水处理之间比较,W3和W’3的籽粒产量与W4和W’4处理无显着差异高于其他处理,水分利用效率分别高于W2、W4和W’2、W’4处理,两处理的灌溉效益最高。W4的面团稳定时间、蛋白质含量和湿面筋含量最低。以上结果表明,播种期0~140 cm土层土壤相对含水量为85%,越冬期不灌水,拔节和开花期0~140 cm土层土壤相对含水量分别为75%和75%的处理灌溉效益和籽粒产量最高,获得较高水分利用效率,其面团稳定时间、蛋白质含量和湿面筋含量高于W4处理。在一年深松耕作基础上,连续两年采用条旋耕播种方式下播种期0~140 cm土层土壤相对含水量为85%,越冬期不灌水,拔节和开花期0~140 cm土层土壤相对含水量分别为75%和75%的处理是本试验条件下节水高产的最优处理。2灌水方式对小麦耗水特性和产量形成的影响以高产中筋小麦品种济麦22为试验材料,于2009~2010小麦生长季在山东省兖州市小孟镇史王村大田进行试验。以不灌水处理为对照(I0),设置微喷管喷灌和浇灌两种灌水方式,拔节期和开花期0~140 cm土层达到的目标相对含水量分别为70%和70%(I1和I2),75%和75%(I3和I4),研究了不同灌水方式对小麦耗水特性和产量形成的影响。2.1灌水方式对小麦耗水特性的影响不灌水的土壤耗水量占总耗水量的比例显着高于灌水处理,拔节至开花和开花至成熟阶段的耗水模系数最低。灌水处理之间比较,随拔节和开花期土壤相对含水量的提高,总耗水量和拔节至开花阶段的耗水量和耗水模系数增加,灌水量及其占总耗水量的比例提高。喷灌处理土壤耗水量占总耗水量的比例、开花至成熟阶段的耗水模系数和60~140 cm土层土壤贮水的消耗量高于浇灌处理,其开花和灌浆期的棵间蒸发量低于浇灌处理。表明喷灌处理减少了小麦生育期的灌水量,提高了60~140 cm土层土壤贮水的消耗和开花至成熟阶段的耗水量,有利于小麦开花后对水分的利用,降低开花后的棵间蒸发损失。2.2灌水方式对小麦光合速率和干物质积累与分配的影响不灌水处理的光合速率在开花后均低于灌水处理,其开花后干物质积累量和开花后干物质积累量对籽粒的贡献率最低。灌水处理间比较,随着土壤相对含水量的增加,小麦开花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率提高。喷灌处理灌浆后期旗叶光合速率、开花后干物质积累量和开花后干物质积累量对籽粒的贡献率高于浇灌处理。表明喷灌处理有利于小麦开花后干物质的积累及其向籽粒中的转运。2.3灌水方式对小麦植株氮素积累与分配的影响不灌水处理在开花和成熟期的氮素积累量、营养器官氮素向籽粒中的转移量和转移率均低于灌水处理。灌水处理间比较,随着土壤相对含水量的增加,开花和成熟期的氮素积累量提高,营养器官氮素向籽粒中转移率和营养器官氮素转移量对籽粒的贡献率降低。喷灌处理成熟期氮素积累量、营养器官氮素向籽粒中转移量和转移率高于浇灌处理。2.4灌水方式对小麦籽粒产量、水分和氮素利用效率的影响不灌水处理的农田耗水量、籽粒产量和氮素吸收效率均低于灌水处理,氮素利用效率高于灌水处理,水分利用效率与I1无显着差异,低于其他灌水处理。灌水处理间比较,随着土壤相对含水量的增加,籽粒产量、水分利用效率和氮素吸收效率提高,氮素收获指数降低。在拔节期和开花期土壤相对含水量分别为75%和75%条件下,喷灌处理有利于籽粒产量、水分和氮素利用效率的提高,是本试验条件下的最优灌溉处理。
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