水氮胁迫对春小麦产量与水分利用效率的影响

针对干旱地区水资源有限、小麦生产水肥投入过高和水分利用效率低的问题,探讨水氮亏缺对小麦水分利用效率的影响,为建立小麦水分高效利用理论提供一定的依据。2022年在甘肃省武威市设置试验,选定永良4号(YL4)和陇春41号(LC41)两个品种的春小麦作为研究对象,每个品种设置4个处理,包括两个水分处理即充分灌溉W_(1)处理(预测作物需水量)和调亏灌溉W_(2)处理(在拔节-孕穗期和灌浆-成熟期灌溉预测作物需水量的65%,其余生育期灌溉量为充分灌溉处理预测作物需水量的100%),两个氮肥处理即N_(1)处理(当地传统施氮量,220 kg/hm^(2))和N_(2)处理(减量施氮,110 kg/hm^(2)),重点研究节水减氮对于小麦耗水特性、水分利用效率的影响。研究结果表明,春小麦耗水量因水分亏缺和氮素亏缺而显著降低,减量施氮对耗水量的影响不显著,但降低了籽粒产量和水分利用效率。春小麦的水分利用效率受产量和耗水量调控且相关性呈抛物线关系,因此在干旱灌区可通过一定的水氮调控保持产量的同时提高水分利用效率。

水氮亏缺对春小麦产量影响的生理机制研究

于2022和2023年在甘肃武威采用大田试验,研究了不同水氮条件下春小麦叶面积、叶水势、光合特性和产量的变化和产量形成的生理机制。选定“永良4号”(YL4)和“陇春41号”(LC41)2个品种的春小麦作为研究对象,每个品种设置4个处理,包括2个水分处理即充分灌溉W1(预测作物需水量)和调亏灌溉W2(在拔节-孕穗期和灌浆-成熟期灌溉预测作物需水量的65%,其余生育期灌溉量为预测作物需水量的100%),2个氮肥处理即N1(当地传统施氮量,220 kg/hm^(2))和N2(减量施氮,110 kg/hm^(2))。分析了小麦旗叶面积(LA)、叶水势(Ψ_(pd))、相对叶绿素含量(SPAD)和气体交换参数(P_(n)、G_(s))、产量在不同水氮处理下的变化情况。结果表明:LC41的叶面积、叶水势、叶绿素相对含量、净光合速率、气孔导度和产量均高于YL4,水分和氮素胁迫可以降低小麦的叶面积、叶水势、叶绿素相对含量、净光合速率、气孔导度和产量;叶面积和叶水势通过调节作物光合性能影响作物产量,叶面积、叶水势和光合性能的单个性状的组合效应解释了小麦83%的产量变化,水氮胁迫通过植株水力特性降低Gs从而影响产量,较高的Ψ_(pd)和Gs是保证小麦产量形成的关键;在高氮条件下进行一定的水分亏缺减产较少,因此减少非关键生长阶段的灌水量可以维持一定的小麦产量。