冬小麦对不同土壤水分的生理和形态响应

采用深桶栽培结合测坑法 ,从冬小麦返青至蜡熟期保持不同的土壤水分 ,分生育期对小麦的形态、生理和根系进行了测定。结果表明 :调控土壤水分可明显改变冬小麦根、冠生长量比率。适宜的土壤水分胁迫 (田持的 50 %～ 6 0 % )可促进冬小麦根系发育 ,高土壤水分更有利于地上部生长。土壤水分长期低于田间持水量的 6 0 %时 ,较显著地制约叶片的增大 ,从而减小截获光能的总叶面积 ,最终降低生物学产量和经济产量。土壤水分由“田持”的 4 6 %升高到 55% ,光合速率增幅不大 ,由 55%提高到 6 4 % ,光合速率出现跃迁式增高 ,土壤水分超过 6 4 %后 ,光合速率几乎为等值。说明光合作用对土壤水分存在一个“阈值”反应 ,此值为土壤田间持水量的 6 5%左右。冬小麦的蒸腾速率随土壤水分递增而一直递增 ;综合考虑蒸腾速率与光合速率及水分利用效率之间关系 。

以肥调水提高水分利用效率的生物学机制研究

为揭示以肥调水作用的内在实质，充分发挥水肥的协同作用，我们于１９９５～１９９６年进行了大田和深桶栽培冬小麦氮、磷二因素五水平二次通用旋转组合设计施肥试验。采用中子法和石膏块法监测土壤水分，于灌浆初期用美国产ＬＩ—６２００型便携式光合作用系统测定光合、蒸腾速率，同时挖取土柱测定根系。研究表明合理施肥可显著增加冬小麦根量，提高根系活力，扩大作物吸收水分和养分的空间和动力；提高光合、蒸腾速率和蒸腾蒸散比（Ｔ／ＥＴ），降低土壤水分无效蒸发损失；增加有效穗数和经济产量。从而使冬小麦的水分利用效率得以大幅度地提高。

应用^(15)N示踪技术研究土壤水分对氮素有效性的影响

在有防雨设施的试验田里，设置不同的土壤水分处理，应用１５Ｎ示踪技术研究土壤水分对氮素有效性的影响。试验结果表明：冬小麦对肥料氮素的利用率随土壤水分提高而提高；土壤供应的有效性氮素（Ａ值）在土壤水分由田间持水量的５０％ 提高到６０％ 时出现“跃迁”，土壤水分超过田间持水量的６０％ 以后，Ａ值差异不显著，表明土壤氮素有效性对土壤水分存在一个阈值反映。节水、节肥高效的土壤水分下限应控制在土壤田间持水量的６０％ 以上。

夏花生节水高产的优化配套技术研究

为了提高麦垄套种夏花生产量，同时又节水，于河南省新乡县古固寨镇开展了夏花生节水高产试验研究。研究结果表明，麦垄套夏花生高产栽培必须把小麦和花生两季作为一个整体进行综合考虑；既要考虑品种结构和种植模式的优化，又要根据这两种作物需肥需水规律进行合理水肥运筹。冬小麦应选用适当晚播、早熟的品种，如豫麦１８－６４系和温麦４号、６号等，采用宽行 ２４ ｃｍ、窄行 １２ ｃｍ的宽窄耧播种；于麦收前 １０～１５ ｄ在小麦宽垄内穴播增产潜力较大的海花１号、豫花７号等中熟品种花生。夏花生的关键节水灌溉期在萌发出苗期和盛花结荚期；高产夏花生必须施肥，根据豫北、豫东沙土地供肥特性与夏花生需肥规律，应重施磷肥、增施微肥、补施氮肥。

生物质炭对冬小麦产量、水分利用效率及根系形态的影响

为了探讨生物质炭对冬小麦产量、水分利用效率及根系形态的影响,该文利用田间小区试验研究了生物质炭不同施用水平对冬小麦产量、水分利用效率、根形态的影响及差异性。结果表明：生物质炭显著增加了冬小麦茎蘖数、有效穗数和产量（P〈0.05）,与对照相比,其增加比例范围分别为1.6%~4.9%、0.7%~1.5%、1.0%~5.9%。冬小麦耗水量随着生物质炭施用量的增加而逐渐减小,水分利用效率由对照的17.06 kg/（hm2·mm）提高到17.69~19.57 kg/（hm2·mm）。生物质炭显著增加了冬小麦根系总根长和总表面积（P〈0.05）,在0~20和≥20~40 cm范围内,总根长的增加比例范围分别为2.8%~14.6%、8.4%~21.2%;总表面积增加比例范围分别为5.6%~19.5%、1.9%~13.6%。冬小麦根系形态特征与冬小麦产量呈极显著正相关（P〈0.001）。各处理中以生物质炭施用量为40 t/hm2的处理对冬小麦产量、水分利用效率及根系生长的促进作用最为显著。该研究可为科学施用生物质炭提供参考。

分根区交替灌溉对马铃薯水氮利用效率的影响

分根区交替灌溉已被证实是一种有效节水灌溉技术同时保持作物产量,但有关分根区交替灌溉提高作物氮素利用效率、降低对水土环境的影响机理还不是很清楚。为了探明地下滴灌条件下充分灌溉及分根区交替灌溉(APRI)对马铃薯水氮利用效率的影响,通过田间小区试验,对各处理马铃薯全生育期灌水量、植株体氮素残留、土壤氮素残留及水氮利用效率进行了比较分析。研究结果表明:收获后,APRI处理(E、I、K)与充分灌水处理产量(F、J、L)差异不大,但APRI处理灌溉水利用效率显著高于充分灌水处理(p=0.05);充分灌水处理不同土层(0～30cm和30～60cm)土壤中残留硝态氮、矿物质氮较APRI处理高;APRI处理(I、K)作物氮利用效率及农田氮利用效率显著高于充分灌水处理(J、L)(p=0.05)。因此,APRI处理不仅能够显著提高作物的水分利用效率,而且还能显著提高土壤矿质氮的活性,有利于作物对土壤氮素的吸收利用。

黄淮豫东平原冬小麦节水高产水肥耦合数学模型研究

在人工控制试验条件下，采用二次通用旋转组合设计，对影响冬小麦产量的Ｎ、Ｐ和水三因素的综合效应进行了研究。结果表明，水肥配合存在阈值反应，这个阈值是：Ｎ９０～２４０ｋｇ／ｈｍ２，Ｐ２Ｏ５５６．２５～２２１．２５ｋｇ／ｈｍ２，灌溉定额１５００～３７５０ｍ３／ｈｍ２。低于阈值下限水平，Ｎ、Ｐ无明显增产效应，水分利用效率（ＷＵＥ，ｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｉｃｉｅｎｃｙ）低；高于阈值上限，水肥互作效应呈减小趋势；在阈值范围内，水肥互作增产效应显著。增加Ｎ、Ｐ投入和适宜限量供水是提高水份利用效率的重要途径。通过对所建数学模型的计算机模拟，提出了不同决策目标和水文年型的水肥优化方案。

不同潜水埋深条件下微咸水灌溉的水盐运移规律及模拟研究

采用大型蒸渗仪研究不同地下水埋深条件下微咸水（咸水）灌溉对土壤水盐的影响,在此基础上,建立了BP神经网络水盐耦合模型。研究结果表明：土壤中盐分含量随地下水埋深的增加而减小,随灌溉水盐分水平的增加而增大。在地下水埋深为2 m,3 m,4 m的地区,采用矿化度小于4 g/L的水进行灌溉,在夏玉米整个生长周期的0～100 cm土层内不会形成积盐现象;拓扑结构为8∶2∶2的BP网络模型,能模拟不同地下水埋深条件下微咸水（咸水）灌溉的水盐运移,且精度较高。

滴灌棉花水肥耦合效应的田间试验研究

对滴灌条件下夏棉水肥耦合效应进行了田间试验。结果表明：根据夏棉不同生育阶段的需水特征和土壤水分状况，可分别采用滴灌和畦灌方式，比常规棉田畦灌节水23．3％～28．7％；对于中等肥力的棉田，在每hm2施纯氛300kg的范围内，随施肥量增加皮棉产量呈增加的趋势，在每hm2施纯氮150～225kg区间内，其产量增加较快。

地下水作用下微咸水灌溉对土壤及作物的影响

随着微咸水灌溉面积逐年增加,不合理的灌溉对土壤环境造成了不同程度的污染。该文采用大型蒸渗仪研究不同地下水埋深条件下微咸水灌溉夏玉米对土壤-作物系统环境因子的影响。研究结果表明:在地下水水位低于3m地区进行微咸水灌溉,0～100cm的土层内不会形成严重的积盐现象。当灌水水质为4g/L时,灌水水质对土壤盐分环境的影响大于地下水埋深对其的影响。地下水埋深越深,夏玉米叶面积指数、株高及产量越小,且随灌溉水盐分水平的增加而减小,地下水埋深对夏玉米形态指标的影响大于盐分水平对其的影响。

水肥调配施用对温室滴灌番茄产量及水分利用效率的影响

通过对温室滴灌条件下的番茄进行不同的灌水、施氮组合试验,分析了不同水、氮施用水平对番茄耗水量、产量构成及水分利用效率的影响,为豫北地区温室滴灌番茄的节水、高产、高效栽培提供了适宜的灌水、施肥模式。

滴灌玉米水肥耦合效应的田间试验研究

对滴灌条件下麦行间套播的夏玉米水肥耦合效应进行了田间试验。结果表明，套播夏玉米全生育期耗水量保持在4800m3·hm－2，施氮（折纯N）、磷（P2O5）肥量分别保持在175kg·hm－2和145kg·hm-2水平时，可获取9450kg·hm－2以上产量，水生产效益超过1．9kg·m－2，显示出较好的节水增收效益。

逆境条件下硅肥调控效应研究进展

硅(Si)元素被认为是N、P、K之后的第四大元素。硅肥有利于促进作物的生长和土壤环境的改善。为了给硅肥利用的研究提供一定参考,通过文献综述的方法,总结了逆境条件下硅肥对低温胁迫的调控作用、对植株病害的防效、对水分胁迫的调控作用以及对重金属胁迫的缓解效应。综合现有研究结果,认为增施硅肥具有提高植株的耐盐胁迫、耐重金属胁迫、抗低温、抗病害等能力。此外,不同硅肥的调控效果不同,而且配施其他肥料或者农艺措施等效果更佳。最后,对今后硅肥利用研究方面提出一些建议:(1)加强硅肥的相关机理研究,如硅是如何改善土壤微环境的,纳米硅材料在植物体内的运输、积累及其对植物抗逆性能的作用机理研究;(2)开展硅肥与非常规水资源安全利用的耦合研究,如何利用硅肥的特性来解决微咸水灌溉和再生水灌溉及其二者耦合灌溉的问题;(3)加强硅肥的提质效应研究。

不同钝化材料对污灌农田镉污染土壤修复效果研究

为了探讨不同钝化材料对镉污染土壤修复效果及其差异性,利用田间小区试验研究了5种钝化材料（赤泥、海泡石、过磷酸钙、钙镁磷肥和生物质炭）对夏玉米生长及其吸收镉的影响。结果表明,5种钝化剂及其施用量均对玉米各部位干物质量及其含镉量以及根际土壤有效态镉量均产生极显著影响（P〈0.001）。高量施用钝化剂对玉米各部位干物质增加比例最大,其中又以钙镁磷肥增加比例最大,根、茎叶、籽粒干物质量分别增加9.6%、7.0%、1.1%。5种钝化剂低量和高量处理均显著降低了玉米根、茎叶、籽粒含镉量以及根际土壤有效态镉量,其降低范围分别为10.8%～26.3%、9.0%～34.8%、15.7%～37.1%、5.1%～20.5%,其中高量赤泥处理降低玉米对镉的吸收效果最显著。

不同水分处理对番茄产量性状及其生理机制的效应

在分析不同处理土壤水分动态的基础上,探讨了不同水分处理对番茄植株营养生长、生殖生长及其生理机制的效应,分析了不同土壤水分状况下番茄的水分利用效率的差异.试验表明:(1)日光温室滴灌条件下深墒较稳层的土壤水分含量在整个生育期有下降趋势,胁迫处理更为明显,土壤含水率变幅为13%～21%;(2)土壤水分对营养生长为正效应,而对生殖生长影响不明显;(3)胁迫处理叶片的细胞液浓度高于高水分处理,而叶片气孔导度低于高水分处理;(4)番茄座果后保持土壤水分不低于田间持水量的70%,较适合番茄生长.

不同基因型冬小麦镉累积差异及其与根系形态的关系

为了探讨不同冬小麦品种对镉吸收的差异性及其与根系形态的关系,利用水培试验研究不同浓度Cd处理下籽粒镉含量较高的新麦9817(XM)和籽粒镉含量较低的洛优9909(LY)2个小麦品种吸收、累积镉的差异及其根系形态变化特征。结果表明:同一镉浓度下,LY的生物量高于XM,且单株镉累积量高于XM,其对镉胁迫有更好的适应性。中高浓度镉(50,100μmol/L)处理下,LY根系中Cd含量高于XM,而Cd迁移系数低于XM。植株体内镉迁移系数低是造成小麦籽粒中Cd含量低的主要原因。低浓度镉(10μmol/L)胁迫对LY的粗根系的根长、根表面积、根体积有促进作用,XM则表现为抑制作用。中高浓度镉(50,100μmol/L)处理,对XM和LY根系均为抑制作用。XM植株体内镉累积量与根系总根长、根系表面积、根体积的相关系数分别为-0.868,-0.864,-0.838,均为极显著负相关;LY镉累积量与根系总长根系总根长、根系表面积、根体积均为极显著负相关,相关系数分别为-0.936,-0.933,-0.875。根系直径与镉累积量不存在相关关系。

微咸水与再生水混灌对作物生理特性的影响

为了探讨淡水资源匮乏地区微咸水与再生水的安全合理利用,通过盆栽上海青试验,以清水灌溉为对照,设置再生水灌溉(T1)、微咸水—再生水1∶2灌溉(T2)、微咸水—再生水1∶1灌溉(T3)、微咸水灌溉(T4)4种灌溉方式,研究了不同比例微咸水与再生水混合灌溉对土壤水盐、作物生物量(地上部和地下部)、叶片叶绿素含量、可溶性蛋白含量、丙二醛(MDA)含量、过氧化氢酶(CAT)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性的影响。结果表明:(1)上海青收获后,不同比例微咸水与再生水混合灌溉处理土壤含水率和含盐量较清水灌溉(CK)均有所升高,其中T1、T2、T3处理土壤含水率与CK差异不显著,T4处理土壤含水率较CK差异显著(P<0.05),而各处理土壤含盐量与CK均差异显著;与T1处理相比,随着灌溉水中微咸水比重的升高,土壤含水率逐渐升高,且至T4处理时差异显著。(2)微咸水与再生水混灌对上海青地上部鲜重有一定影响,而对地上部干重以及地下部生物量无显著影响。与T1相比,T2、T3、T4处理上海青地上部鲜重均显著降低(P<0.05),降幅为24.78%~26.36%,地上部干重亦均降低,但差异不显著,降幅为19.14%~24.54%,地下部鲜重和干重无显著性变化。(3)微咸水与再生水混灌对上海青生理指标(叶绿素含量、可溶性蛋白含量、MDA含量、POD活性、CAT活性)没有显著影响,对SOD活性具有显著的提升作用。与T1相比,T2、T3、T4处理叶绿素a含量分别降低4.98%,3.82%和9.26%,叶绿素b含量分别降低10.88%,8.20%和13.46%,叶绿素总量分别降低9.76%,6.12%和10.15%,CAT活性分别提高8.51%,8.51%和-19.15%,POD活性分别提高1.92%,17.24%和-2.87%,SOD活性分别提高104.07%,62.20%和41.67%。随着混合液中微咸水比重的升高,上海青可溶性蛋白含量先降低后升高,MDA含量先升高后降低。(4)基于第二代综合生物响应指数(integrated biological response version 2,IBR v2),综合考虑土壤水盐、作物生理指标以及再生水资源本身的局限性,在淡水资源匮乏地区利用微咸水灌溉时,可以考虑用再生水作为替代清水水源与微咸水配合使用,微咸水—再生水混灌比例以1∶1为宜。研究结果可为淡水不足地区利用微咸水(3 g/L)灌溉提供参考。

微咸水与再生水混灌对土壤特性的影响与灌溉效应评估

为了探讨淡水资源不足地区微咸水的合理利用方式。通过盆栽试验,以清水灌溉为对照,研究不同比例微咸水与再生水混合灌溉对水盐、水溶性离子、滴水穿透时间WDPT、有机质以及酶活性的影响,并利用第二代生物综合响应指数法(IBRv2)对微咸水与再生水混灌效应进行评价。结果表明:(1)与再生水灌溉(T1)相比,随着混合溶液中微咸水比重的升高,土壤含水率和含盐量逐渐升高且差异显著(P<0.05)。(2)与T1处理相比,随着混合溶液中微咸水比重的升高,土壤K^(+)、Ca^(2+)含量呈降低趋势,Na^(+)、Cl^(-)含量显著升高,SO_(4)^(2-)含量显著降低,Mg^(2+)含量无明显变化规律。(3)与CK2(清水灌溉)相比,T1处理土壤WDPT和有机质含量差异不显著;与T1处理相比,随着混合液中微咸水比重的进一步提高,土壤WDPT和有机质含量总体上呈升高趋势。(4)不同比例微咸水—再生水混合灌溉对土壤酶活性的影响不同。土壤蔗糖酶活性以T2处理(微咸水—再生水1∶2灌溉)最高,土壤脲酶以T3处理(微咸水—再生水1∶1灌溉)最高但和其他处理差异不显著。(5)基于IBRv2指数法,T2处理IBRv2最小,为6.89。因此,综合考虑土壤环境质量指标,在淡水资源匮乏地区利用微咸水(5 g/L)灌溉时,可以考虑用再生替代清水与微咸水配合使用,微咸水—再生水混灌比例以1∶2为宜。

不同基因型冬小麦镉累积的器官差异及生产适用性研究

在粮食安全前提下，将汽油桶埋入田间做微区处理模拟大田环境，研究了不同镉质量分数下筛选出的籽粒中含镉量高的冬小麦品种（XM、XM6）和含镉量低的冬小麦品种（YM和LY）器官中镉的分布差异及其农艺性状差异。结果表明，小麦器官中含镉量随着土壤中镉质量分数的增大而增大：镉质量分数为81．644mg／kg时，LY籽粒中含镉量超过XM和XM6；同一镉质量分数下，YM茎、叶和籽粒器官中含镉量均低于其他品种且农艺性状良好。镉质量分数为4．375～81．644mg/kg时，YM和LY籽粒中含镉量超过0．1mg／kg，不具有籽粒含镉量低的品种特性。

施用生物质炭和猪场沼液对潮土团聚体及氮素形态影响研究

为揭示生物炭和猪场沼液节水、保肥的性能机理,以黄淮海平原高产农田定位试验为基础,研究了施用生物质炭和猪场沼液对潮土团聚体及氮库形态的影响。结果表明,生物炭和猪场沼液改善了土壤团聚体及密度状况,总孔隙度分别比对照提高了13.63%和6.14%。生物质炭处理下,土壤pH值、全氮及有机质均有所提高;沼液处理下pH值下降,而全氮和有机质显著增加。全氮和有机氮均与粒径5mm以上团聚体正相关,而矿质氮与粒径5mm以上团聚体负相关。