小麦玉米间作氮肥后移利于减少土壤蒸发提高水分利用效率

【目的】针对绿洲灌区小麦玉米间作水分高效利用潜力挖掘不足,制约多熟种植稳定发展的问题,拟通过探明不同氮肥后移比例对小麦玉米间作耗水特性及水分利用的影响,为绿洲灌溉区水分高效利用麦玉间作模式创建提供理论依据。【方法】试验于2020—2021年在甘肃农业大学绿洲农业综合试验站开展,设小麦玉米间作、单作小麦和单作玉米3种种植模式,针对玉米设不施氮(N0)、氮肥后移20%(N1)、氮肥后移10%(N2)和传统施氮氮肥不后移(N3)4个处理,间作玉米和单作玉米各施氮处理下总施氮量分别为210和360kg·hm^(-2),研究不同种植制度及氮肥后移比例对小麦和玉米的土壤蒸发、耗水特性及水分利用的影响。【结果】小麦、玉米独立生长阶段间作处理的棵间蒸发量大于单作,间作小麦棵间蒸发较单作小麦增大15.9%—16.7%,间作玉米棵间蒸发较单作玉米增大5.4%—14.7%,麦玉共生期间作棵间蒸发量较单作加权降低4.6%—6.1%;全生育期棵间蒸发总量表现为:小麦玉米间作最大、单作玉米次之、单作小麦最小,在间作模式中,氮肥后移20%处理棵间蒸发量较传统施氮降低6.5%,且小麦带棵间蒸发量较玉米带增大12.6%—17.3%,是间作系统棵间蒸发的主要来源。间作系统中氮肥后移20%和后移10%处理全生育期耗水量较传统施氮分别降低34.3和18.9 mm,E/ET与传统施氮差异不显著。间作系统籽粒产量较单作加权平均提高21.1%—39.0%,间作系统氮肥后移20%处理籽粒产量较传统施氮提高28.8%,其中间作小麦、间作玉米氮肥后移20%处理较传统施氮分别提高24.3%、30.8%。间作种植模式氮肥后移处理水分利用效率较单作加权平均显著提高15.0%、12.3%,其中氮肥后移20%处理较传统施氮提高35.9%,氮肥后移10%处理较之提高19.3%。【结论】小麦玉米间作种植模式结合氮肥后移20%能减少土壤蒸发和全生育期耗水量,提高产量和水分生产力,是绿洲灌区小麦玉米间作高产高效生产可采用的施氮制度。

长期施用有机肥对半干旱区春小麦产量及其水分利用效率和土壤有机碳的影响

以国家土壤质量安定观测试验站黄绵土区的农田长期定位试验为研究对象,研究长期施用有机肥对半干旱区春小麦产量及其水分利用效率和有机碳的影响。结果表明,连续种植7年春小麦,施肥显著影响小麦产量及其水分利用效率,以化肥与有机肥配施(NPKM)处理效果最好,较单施化肥(NPK)、单施有机肥(OM)处理春小麦产量和水分利用效率分别增加了7.18%和7.82%、5.91%和3.83%;在定位施肥初期(前3年),NPKM和NPK处理的效果优于OM,在第4年三者无差异,而第5年及之后,NPKM和OM处理的效果明显好于NPK处理。长期NPKM和OM处理较NPK处理0~20 cm土层土壤有机碳含量分别显著增加了36.88%和31.98%,有机碳储量分别显著增加了31.17%~41.94%和27.80%~35.81%,表层0~10 cm的增加效果显著好于10~20 cm土层。不同施肥处理对0~20 cm土层土壤微生物生物量碳(MBC)的影响表现为NPKM>OM>NPK>CK,且差异显著,长期NPKM和OM处理较NPK处理土壤MBC分别显著增加了46.4%和28.7%,长期单施NPK处理可显著增加土壤MBC含量,但对有机碳影响不明显。综上所述,长期NPKM或OM处理可显著增加黄绵土小麦地土壤有机碳和MBC含量,增加有机碳储量,有利于农田土壤固碳增汇,提高小麦产量及其水分利用效率。

高密度栽培条件下灌水量对河西灌区玉米群体质量及水分利用效率的影响

提高种植密度是玉米产量持续增长的重要措施,探讨高密度栽培下的合理灌溉定额对保障玉米高产及水资源可持续利用具有重要意义。2023年4—10月在河西灌区张掖节水农业试验站开展田间试验,研究高密度栽培条件下不同灌水量(270.0、390.0、510.0、630.0 mm)对玉米群体质量、产量和水分利用效率的影响。结果表明,随着灌水量的增加,玉米的干物质量、产量呈增加趋势,高灌水量(630.0 mm)下的干物质量和产量均最高,中等灌水量(510.0 mm)下干物质量、产量分别高达32013.36、16000.31 kg/hm2,仅比高灌水量处理分别低2.89%、3.13%,而在390.0、270.0 mm灌水量下显著降低。各处理的光合势、生长速率随生育进程的推进先增加后降低,其中吐丝期后20 d达到最大,且随灌水量增加而增大;吐丝期后20 d至灌浆中期,510.0、390.0 mm灌水量下的光合势下降幅度为0.38%、2.40%,生长速率下降幅度为26.16%、30.19%,均低于高灌水量处理和低灌水量(270.0 mm)处理。玉米水分利用效率随灌水量、耗水量增加先上升后下降,390.0、510.0 mm灌水量处理下水分利用效率分别为26.21、25.14 kg/(hm2·mm),差异不显著;而产量最高的高灌水量处理及耗水量最低的低灌水量处理仅为22.77、23.98 kg/(hm2·mm),均低于390.0、510.0 mm灌水量处理。综合考虑玉米产量与水分利用效率等指标,在种植密度为11.70万株/hm2条件下,510.0 mm为玉米生育期适宜灌水量,可实现增产节水目标。

秸秆复合管地下灌溉对冬小麦生长与水分利用效率的影响

为了推进秸秆复合管地下灌溉技术的应用,以冬小麦为供试作物,通过田间试验,研究了秸秆复合管地下灌溉对冬小麦生长及水分利用效率的影响。结果表明,与无灌溉对照相比,秸秆复合管地下灌溉、地表滴灌和地下滴灌对冬小麦的生长与产量的提升均有促进作用,其中秸秆复合管地下灌溉的提升效果最显著。与地表滴灌相比,秸秆复合管地下灌溉显著提升了冬小麦起身期至抽穗期的株高、开花期之后的叶面积指数及地上干物质量,冬小麦穗长和穗粒数分别增加了5.84%和9.23%,产量提升了15.55%,水分利用效率与灌溉水利用效率分别提高了21.88%与15.55%,净收益提高了77.95%。与地下滴灌相比,秸秆复合管地下灌溉提高了冬小麦返青期后的株高、叶面积指数与开花期后的地上干物质量,冬小麦穗长和穗粒数分别增加了5.15%和9.8%,产量提高了5.11%,水分利用效率与灌溉水利用效率分别提高了8.81%与5.11%,净收益提升了23.53%。秸秆复合管地下灌溉有助于促进拔节期以后冬小麦生长,提高冬小麦的产量与水分利用效率,经济效益较高,在补充灌溉区对大田密植作物具有较好的推广应用前景。

21世纪以来黄土高原水分利用效率时空变化及归因

生态系统水分利用效率(WUE)是表征碳水耦合过程的关键指标,然而,有关气候变化和退耕还林还草工程背景下黄土高原WUE的时空变化特征及其主导因子仍未明晰。研究利用遥感驱动的生态系统过程模型BEPS模拟2001—2020年黄土高原总初级生产力(GPP)和蒸散(ET),并结合基于敏感性试验的多控制因子联立求解方法定量分析气候和植被因子对黄土高原WUE变化(WUE=GPP/ET)的贡献。结果表明:(1)2001—2020年黄土高原GPP和ET分别以12.9 gC m^(-2) a^(-1)和3.7 mm/a速率显著升高,并使得WUE增长显著(0.021 gC mm^(-1) m^(-2) a^(-1))。(2)2001—2020年间黄土高原80.12%的区域叶面积指数(LAI)显著升高(全区增速为0.014 m^(2) m^(-2) a^(-1))而气候因子变化均不显著。(3)植被因子和气候因子对WUE变化分别呈正贡献和负贡献,植被因子作为主要影响因子主导了黄土高原86.74%地区的WUE变化。研究结果有望为干旱区生态水文管理和相关政策制定提供一定科学参考。

北京山区黄栌叶片水分和光能利用效率季节变化及影响因子

未来气候变化将影响光合环境资源供给,尤其是水分和光能。为深入了解植物对气候变化的适应性,使用LI-6800便携式光合仪,于2021年5-10月份(完全展叶期)测定了北京山区广布灌木黄栌(Cotinus coggygria)叶片的光响应曲线,分析其水分利用效率(WUE=最大净光合速率[P_(nmax)]/气孔导度[g_(s)])和光能利用效率(LUE)的季节变化特征及影响因子。结果显示:黄栌叶片WUE在5-6月份呈下降趋势,7-10月份比较稳定;LUE在5-7月份呈上升趋势,8-10月份比较稳定。WUE和LUE的生长季平均值分别为98.25μmol/mol和0.06 mol/mol,变异系数分别为22%和17%,两者呈负相关(R^(2)=0.86;P<0.01)。环境因子中,WUE和LUE主要受土壤含水量(SWC)影响,WUE随SWC增加呈线性降低趋势,而LUE随SWC增加呈线性增加趋势。SWC每增加0.1 m^(3)/m^(3),P_(nmax)和g_(s)分别线性增加4.23μmol m^(-2)s^(-1)和0.07 mol m^(-2)s^(-1),即g_(s)对SWC变化的敏感性比P_(nmax)高。光合有效辐射(PAR)对WUE和LUE的影响不显著。生物因子中,比叶面积(SLA)是影响WUE和LUE的主要因子,WUE随SLA上升而上升,LUE随SLA上升而下降。叶氮含量(LNC)与WUE和LUE均不显著相关。SWC和SLA双因子线性回归模型均可以较好模拟WUE和LUE的季节变化,解释度分别为91%和71%,且其中SWC的标准回归系数较大,说明SWC是影响WUE和LUE变异的主导因子。结果表明SWC是限制黄栌叶片WUE和LUE的主要环境因子,SLA是调控WUE和LUE的关键生物因子,其中SWC起主要调控作用。研究结果利于深入了解北京山区灌木生态功能对未来气候变化的响应。

水肥一体化减氮对陇中地区马铃薯产量和水分利用效率的影响

于2022—2023年在陇中地区开展马铃薯水肥一体化试验,共设置4个种植模式,包括农户旱作高肥模式(T1,基施氮肥260 kg·hm^(-2),生育期不灌溉)、合作社高水高肥模式(T2,基施氮肥260 kg·hm^(-2),生育期灌水150 mm)、水肥一体化模式Ⅰ(T3,基施氮肥102 kg·hm^(-2)+追施氮肥98 kg·hm^(-2),生育期灌水90 mm)和水肥一体化模式Ⅱ(T4,基施氮肥42 kg·hm^(-2)+追施氮肥98 kg·hm^(-2),生育期灌水90 mm),探究补灌减氮水肥一体化技术对马铃薯产量和水分利用效率的影响。结果表明:补灌减氮水肥一体化显著促进了马铃薯叶面积指数增长、地上部和块茎干物质积累,显著增加了商品薯率,T2处理下马铃薯生育后期干物质积累速度放缓。2022和2023年,T3处理马铃薯块茎产量较T1处理分别显著提高100.7%和229.1%,较T2处理分别显著提高30.4%和38.6%;T4处理马铃薯块茎产量较T1处理分别显著提高94.4%和216.2%,较T2处理分别提高26.3%和33.1%;T3和T4处理间差异不显著。2022—2023年,各处理间WUE表现为T3>T4>T2>T1;相较于T1处理,T3处理两年WUE分别显著提高46.2%和146.4%,T4处理分别显著提高44.0%和135.7%;与T2处理相比,T3处理两年WUE分别显著提高51.1%和55.1%,T4处理分别显著提高48.9%和48.3%。综上,水肥一体化显著提高了马铃薯产量和水分利用效率,水肥一体化处理下基施氮肥42 kg·hm^(-2)、追施氮肥98 kg·hm^(-2)、生育期补灌90 mm的栽培措施,可作为陇中半干旱地区马铃薯高产高效生产的推荐模式。

鄱阳湖典型洲滩湿地植物水碳稳定同位素与内在水分利用效率变化特征

在极端水文事件频发和人类活动影响加剧的背景下,鄱阳湖水文情势的异常变动给洲滩湿地植物带来了一系列影响。为进一步了解鄱阳湖湿地植物水分利用来源和内在水分利用效率(iWUE)的季节变化规律,揭示优势植物在生长过程中对不同水分变化的适应策略,于2020年12月-2021年5月在鄱阳湖国家级自然保护区蚌湖和修河之间的典型洲滩湿地上设置监测断面,对灰化苔草(Carex cinerascens)、南荻(Triarrhena lutarioriparia)植物样品及其潜在水源样品进行系统采集,测定并分析了水、碳稳定同位素的动态变化特征和指示意义。结果表明,典型洲滩湿地苔草和南荻植物茎水的氢、氧稳定同位素组成没有表现出明显差异,从冬季至春季,植物茎水的δ^(18)O值总体上均呈现波动富集的变化趋势。苔草在春季生长期iWUE没有表现出明显变化,而南荻在萌发时期iWUE最低,之后的生长期iWUE具有显著的增长趋势。在各潜在水源当中,植物茎水的同位素组成与土层中的重力水最为相近,其次为与根系分布联系密切的土壤水。在春季降水频繁时,来源于降水且埋深较浅的重力水可能是植物利用的主要水源,而在枯水期重力水埋深较深时,植物采取降水和土壤水的混合利用模式应对水分胁迫。植物叶片有机质的δ^(18)O值分析发现,苔草在萌发生长期i WUE的变化与光合作用能力相关的因素有关,南荻iWUE的变化主要受气孔导度变化的影响。

不同果实生长期亏缺灌溉对渭北苹果生长、品质及水分利用效率的影响

【目的】探索节水、控水方式调控苹果水分高效利用效率的机制,优化渭北苹果主产区节水、丰产和增收的管理方式。【方法】以陕西省咸阳市乾县铁佛镇果友协会试验站8年生‘烟富3号/T337’苹果树为试材,设置充分灌溉(灌溉后土壤相对含水量为75%)和轻度亏缺灌溉(灌溉后土壤相对含水量为50%)2个灌水量水平,组成果实生长期和膨大期均充分灌溉(CK)、果实生长期和膨大期均轻度亏缺灌溉(W1)、果实生长期轻度亏缺灌溉和膨大期充分灌溉(W2)及果实生长期充分灌溉和膨大期轻度亏缺灌溉(W3)4个灌溉模式处理,测定春梢生长指标、果实品质指标和果实产量指标,计算水分利用效率、灌溉水利用效率、果实综合评价满意度,以明确最佳的亏缺灌溉方式。【结果】(1)苹果新梢长度及叶片叶绿素相对含量(SPAD)在各处理间无显著性差异,而其春梢直径在各处理下显著降低。(2)与CK相比,单果质量在W1处理下显著降低了10.3%,果实可滴定酸含量在W2处理下显著降低14.7%,果形指数和可溶性固形物含量在3种水分亏缺灌溉处理下均无显著变化。(3)W1处理能显著提高果皮黄色值b*,W2处理能显著提高果皮色泽饱和度C*,而各亏缺灌溉处理对果皮亮度值L*和红绿值a*均无显著影响。(4)与CK相比,果实产量在各亏缺灌溉处理下降低13.4%~24.7%,但仅W1处理降幅达显著水平;果树灌溉水利用效率在各亏缺灌溉处理均不同程度提高,但仅W1处理显著提高了38.0%;果树耗水量和水分利用效率在各亏缺灌溉处理下无显著性差异。(4)果实综合评价满意度表现为W2>CK>W3(W1)。【结论】陕西渭北地区苹果在生长期轻度亏缺灌溉和膨大期充分灌溉(W2)模式下果实的综合评价满意度最高,果实产量、单果重无显著变化,而果实品质较优,果树水分利用效率较高。

增温与灌溉对大豆水分利用效率与产量及产量构成因素的影响

本试验采用增温与灌溉双因素完全随机区组设计,以自动控制红外线辐射器模拟增温,设置3个增温水平,即T0(0℃)、T1(1.5℃)、T2(2℃),以读水表抽水漫灌方式进行灌水,按照大豆正常灌水量4 000 m^(3)/hm^(2)的100%、115%和130%设置3个灌溉定额,即W0(4 000 m^(3)/hm^(2))、W1(4 600 m^(3)/hm^(2))、W2(5 200 m^(3)/hm^(2)),增温幅度与灌溉定额两两组合,共9个处理,探究增温与灌溉对大豆水分利用效率和大豆成熟期产量及其构成因素的影响。结果显示,不同处理大豆水分利用率在苗期有显著性差异(P<0.05),但在开花期、结荚期和鼓粒期均无显著性差异。各处理组合对大豆产量及其构成因素影响最大的结果如下:T1W2处理使大豆单株结荚数较对照(T0W0)增加了27.77%,T1W2处理使大豆三粒荚数增加了30.09%,T1W2处理较对照大豆单株粒数增加57.40%,T1W2处理的单株产量增加了40.08%,大豆百粒质量在T1W2处理比对照高6.83%,各处理与W0T0处理相比变幅在-27.11%~20.15%之间。综上,增温会影响大豆水分利用效率和产量构成因素,但灌溉与其互作,一定程度上抵消了其对产量产生的负效应,对大豆生长和产量形成具有促进作用。本研究为制定合理灌溉定额以应对气候变暖对宁夏引黄灌区大豆种植的影响提供理论依据,为探索大豆在气温升高因子影响下实现稳产增产提供技术支撑。

不同灌水定额对2种油莎豆生长、产量及水分利用效率的影响

【目的】探究南疆地区灌水定额对不同品种油莎豆生理生长、产量及水分利用效率的影响,制定科学合理的灌溉制度。【方法】采用河南圆粒(HY)和内蒙古圆粒(NY)2个油莎豆品种,设置W1(18 mm)、W2(27 mm)、W3(36 mm)和W4(45 mm)4个灌水定额,分析土壤储水量、各生育期的株高、分蘖数、光合特性、产量、耗水量和水分利用效率变化。【结果】2个品种油莎豆土壤储水量和耗水量均随灌水定额增大而增加,W4处理储水量和耗水量较W1处理分别增加24.84%、60.57%(HY)和18.46%、55.61%(NY)。HY油莎豆株高、分蘖数、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、叶片蒸腾速率(Tr)和产量均随灌水定额增大呈显著增加趋势(P<0.05),W4处理较W1处理分别增加24.60%、15.11%、28.14%、34.86%、40.49%和13.92%,胞间CO_(2)浓度(Ci)随灌水定额增大呈减小趋势,W1处理较高。而NY油莎豆株高、分蘖数、Pn、Gs、Tr和产量均随灌水定额增大呈先增加后减小趋势,W2处理较W1处理分别增加26.07%、20.26%、19.69%、38.38%、44.92%和20.83%,Ci随灌水定额增大呈先减小后增大趋势,W2处理较低。不同处理油莎豆水分利用效率和灌溉水利用效率均随灌水定额增大呈减小趋势,W1处理显著优于其他处理。主成分分析表明,净光合速率和水分利用效率可作为油莎豆水分和品种筛选的指标。【结论】河南圆粒灌水定额为45 mm,内蒙古圆粒灌水定额为27 mm时更有利于油莎豆的生长,提升产量和水分利用效率。

不同生育期干旱胁迫对马铃薯生长特性、块茎产量和水分利用效率的影响

为了探究马铃薯对不同生育期干旱胁迫的响应,明确马铃薯各生育期的需水特性,本研究以马铃薯栽培品种华颂7号为试验材料,在大田遮雨棚下对马铃薯各生育期进行干旱胁迫处理,研究不同生育期干旱胁迫对马铃薯植株生长、干物质积累、块茎产量及水分利用效率的影响。结果表明,幼苗期干旱胁迫处理(T_(1))后恢复灌水,相较于对照,成熟期马铃薯株高、根长、干物质积累量和水分利用效率显著提高。在产量和产量构成方面,幼苗期干旱胁迫处理后恢复灌水,大薯率较对照显著提高11.00个百分点、小薯率较对照显著降低10.34个百分点,块茎产量较对照显著增加31.34%。块茎形成期和块茎膨大期干旱胁迫处理(T_(2)、T_(3))的块茎产量较CK显著下降58.41%和27.84%,T_(2)处理的大薯率较对照显著降低了25.34个百分点,但T_(3)处理的大薯率、中薯率、小薯率与对照相比无显著差异。相较于对照,淀粉积累期干旱胁迫处理(T_(4))对马铃薯单株干物质积累、块茎产量和产量构成影响不显著。因此,可对华颂7号在幼苗期进行适当干旱胁迫以提高块茎产量和水分利用效率,而在块茎形成期和块茎膨大期应保持充足的水分供应以确保块茎产量的形成,从而达到高产高效的目的。

灌溉与有机肥处理对冬小麦水分利用效率的影响

探究不同灌溉量和有机无机肥配施的组合处理对冬小麦生长及水分利用效率的影响,为冬小麦的科学施肥管理提供参考。以关中地区冬小麦‘小偃22’为研究对象,通过田间试验,采用等氮原则对有机肥与无机肥进行不同比例配施(F1,100%无机肥;F2,24%有机肥+76%无机肥;F3,48%有机肥+52%无机肥),结合2个水平的灌溉(充分灌溉W1和亏缺灌溉W2),共设计6个灌溉施肥组合处理(W1F1、W1F2、W1F3、W2F1、W2F2和W2F3)。通过测定冬小麦的生长指标(植株株高和叶面积指数)、0~200 cm土层土壤体积含水率(以20 cm为深度间隔)和小麦的产量及构成要素(干物质量、穗长、有效穗数、千粒质量和籽粒产量),分析灌水量与有机无机肥配施对冬小麦生长及水分利用效率(WUE)的影响。结果表明:(1)充分灌溉(W1)条件下,F2、F3处理株高较F1处理分别提高3.4%~21.2%和0.8%~15.9%,叶面积指数提高5.7%~18.5%和16.8%~47.4%,干物质量提高12.1%~26.1%和21.1%~36.0%,穗长提高12.5%和14.5%,有效穗数提高6.6%和9.3%,千粒质量提高18.3%和24.4%,籽粒产量提高14.8%和28.6%,WUE提高14.6%和27.5%;亏缺灌溉(W2)条件下,与F1处理相比,F2、F3处理株高分别提高8.5%~16.2%和0.5%~10.6%,叶面积指数提高4.9%~20.7%和17.0%~50.0%,干物质量提高7.7%~25.7%和15.0%~34.6%,穗长提高12.3%和18.5%,有效穗数提高7.4%和18.0%,千粒质量提高15.3%和25.1%,籽粒产量提高13.1%和31.8%,WUE提高21.4%和35.2%。在相同灌溉水平下,有机无机肥配施处理可以提高土壤体积含水率。(2)W2F2处理对冬小麦株高增长最有效,灌浆期达最大值,较W1F1处理增长10.4%;W2F3处理对冬小麦叶面积指数、干物质量、穗长、有效穗数、千粒质量影响最大,成熟期较W1F1处理分别提高23.6%、39.0%、20.3%、18.4%和33.1%。(3)W2F3处理对冬小麦籽粒产量和WUE的影响最为显著,W1F1、W1F2、W1F3、W2F1和W2F2处理籽粒产量分别提高了35.5%、18.0%、5.3%、31.8%和16.6%;W1F1、W1F2、W1F3、W2F1和W2F2处理WUE分别提高了52.6%、33.2%、19.7%、35.2%和21.4%。亏缺灌溉与48%有机肥+52%无机肥组合处理的冬小麦籽粒产量和WUE最高,该灌溉施肥管理方案为关中平原及环境相似地区冬小麦的科学施肥管理提供了科学依据。

冬小麦水分利用效率相关驱动因子及其预测模型构建

【目的】水分利用效率能够综合反映冬小麦生长适宜度和能量转化效率,筛选并探究冬小麦各生育时期响应标准化水分利用效率(WP*)的驱动因子,构建相关驱动因子的WP*预测模型,对黄淮海平原冬小麦水分利用效率监测及水资源高效利用具有重要意义。【方法】以冬小麦为研究对象,设置3个水分处理,包括水分亏缺处理(W1):35 mm和(W2):48 mm,对照处理(W3):68 mm,获取冬小麦拔节期、孕穗期和灌浆期的冠层温度参数、生理指标和标准化水分利用效率(WP*)。通过逐步回归和通径分析筛选各生育时期响应WP*变化的主要驱动因子,探究WP*与相关驱动因子间关系,最后采用偏最小二乘回归(PLSR)和支持向量机(SVM)方法构建各生育时期基于驱动因子的WP*预测模型。【结果】较对照处理(常规灌溉),水分亏缺处理下冬小麦冠层温度参数、生理指标和WP*均表现出显著差异。基于逐步回归方法筛选出了各生育时期响应WP*的主要驱动因子,并采用通径分析得到各驱动因子响应WP*敏感程度排序,即拔节期依次为冠层温度极差(MTD)、气孔导度(Gs)、叶片含水量(LWC)和POD;孕穗期依次为冠层相对温差(CRTD)、等效水厚度(EWT)、可溶性糖含量(SSC)和作物水分胁迫指数(CWSI);灌浆期依次为SSC、冠层温度标准差(CTSD)、LWC和Gs。最后,采用偏最小二乘回归(PLSR)和支持向量机(SVM)基于筛选后的驱动因子构建了各生育时期WP*预测模型,其中以SVM构建的孕穗期WP*预测模型精度最优,R2cal(R^(2)val)、RMSEcal(RMSEval)和n RMSEcal(n RMSE_(val))分别为0.945(0.926)、0.533 g·m^(-2)(0.580 g·m^(-2))和2.844%(3.075%)。【结论】通过筛选冬小麦各生育时期响应WP*的相关驱动因子信息及构建冬小麦水分利用效率预测模型,为黄淮海平原冬小麦水分精准监测与管理提供了理论基础。

漓江流域喀斯特地区不同果药复合种植模式植物水分利用效率

水分是限制喀斯特地区植物生长的关键因子,了解不同果药复合种植模式的种间水分关系至关重要。为探究漓江流域喀斯特地区主要果树和药用植物选择及复合种植模式的合理性,以李树的不同复合种植模式为对象,通过采集叶片并测定其稳定碳同位素值(δ^(13)C),分析植物水分利用效率(WUE)差异,探讨复合种植模式的稳定性及合理性。结果表明:6种植物叶片δ^(13)C和WUE变化范围分别为-31.6‰~-28.7‰和20.56~37.94μmol/mol,δ^(13)C与WUE排序为地枫皮>李树>半枫荷>广西甜茶>金丝桃>黄花倒水莲,可见地枫皮、李树和半枫荷比较适宜种植于喀斯特干旱生境,广西甜茶和金丝桃次之,而黄花倒水莲不适宜栽植于干旱生境。在李树+金丝桃、李树+黄花倒水莲、李树+广西甜茶这3种复合种植模式中,李树的WUE显著高于其林下套种的药用植物,模式内物种间适合度差异显著,复合种植模式稳定性较差;李树+半枫荷+地枫皮模式的WUE最高,且3个树种的WUE差异不显著,适合度相当,物种可以稳定共存,是漓江流域喀斯特地区比较理想的农林复合种植模式。

接种AMF对西部煤矿区紫穗槐根系分布和水分利用效率的影响

西部干旱半干旱煤矿区井工开采导致了大面积采煤沉陷区的出现,矿区生态复垦难度较大,利用菌根微生物技术进行生态修复已经成为当前的研究热点。为探究接种丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)对紫穗槐根系分布特征和水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)的影响,研究通过室内土柱试验,设置了对照不种植紫穗槐幼苗(CK1)、种植紫穗槐幼苗(CK)、种植紫穗槐幼苗并接种AMF(+AM)3组试验处理,并对植物生长指标和土壤水分等进行了测定。结果表明:①接种AMF有效促进了紫穗槐的生长,其株高、SPAD(Soil and plant analyzer development)值、地上生物量和地下生物量相较CK处理分别提升38.5%、27.5%、11.1%、69.4%;②接菌改变了紫穗槐的根系分布,使总根系长度和根尖数分别增加329.0%和586.1%,平均根直径显著减小22.9%,2 mm以下细根根长比例提升370.1%。同时,接菌影响了土壤水分分布和紫穗槐的水分利用模式,使0~20 cm的土壤含水率较CK处理分别提高8.9%、7.8%,20~50 cm的含水率又分别降低16.8%、4.0%、11.6%;接菌增加了紫穗槐对表层5 cm以下土壤的水分利用比例,在5~30、30~50 cm分别提升15.4%、9.9%;③接菌使紫穗槐植株的WUE增加了27.5%,主成分分析结果表明,紫穗槐根系中的细根长(0.50~1.00 mm)和根尖数是干旱胁迫下接种AMF对土壤水分高效利用的关键根系特征。综上,接菌可对紫穗槐幼苗有明显的促生作用,通过对紫穗槐细根根系特征参数的显著改善,促进了对土壤水分的吸收及再分配能力,进而使紫穗槐植株表现出较高的WUE,该研究结果可为西部采煤沉陷区生物联合修复技术提供科学指导和技术支持。

长期中度干旱下3种苹果砧木水分利用效率评价

为评价干旱胁迫下不同苹果砧木的水分利用效率和探究产生差异的生理机制,本试验以平邑甜茶为基砧,选取‘13#30’‘M9’和‘10-1’3种苹果砧木为接穗进行芽接。采用盆栽控水法,设置正常供水和中度干旱胁迫2种水分处理,处理时间为60 d。测定了3种苹果砧木在干旱胁迫下的瞬时水分利用效率(WUEi)和长期水分利用效率(WUEL)以及相关形态生理指标,并对上述指标进行了相关性分析。结果表明:干旱胁迫后,‘M9’的WUEi显著提高,‘13#30’和‘10-1’的WUEi分别显著降低和无显著差异。WUEL从大到小排序为:M9>13#30>10-1。同时,WUEi与类胡萝卜素含量和可溶性蛋白含量呈显著正相关(P≤0.05);WUEL与根冠比、CAT活性和脯氨酸含量呈显著正相关,与Pn呈显著负相关,且与Tr呈极显著负相关(P≤0.01)。本研究对高WUE的苹果砧木品种的选育及推广利用具有重要的指导作用,并为评价苹果砧木WUE提供了理论依据。

不同耕作和施氮模式对淮北地区小麦干物质积累、产量及水分利用效率的影响

为明确不同耕作和施氮模式对淮北砂姜黑土地区小麦产量及水分利用效率的影响,以烟农19为试验材料,设置旋耕+氮肥基施(RW)、旋耕+氮肥后移(RA)、翻耕+氮肥基施(DW)和翻耕+氮肥后移(DA)共4个处理,开展了大田小区试验,考察不同处理下小麦花后光合特性、干物质积累、根系分布、水分利用效率(WUE)及产量的差异。结果表明,相同施氮模式下,翻耕较旋耕显著提升了小麦产量,增产的原因是穗数、穗粒数和粒重的显著增加;相同耕作模式下,氮肥后移(RA和DA)的产量较氮肥基施(RW和DW)分别提高了25.54%和17.94%。翻耕和氮肥后移均增强了花后旗叶抗氧化酶活性,降低了丙二醛含量,显著提高了旗叶叶绿素含量和净光合速率以及花后光合同化物积累对籽粒产量的贡献率和总干物质积累量。RA、DW、DA处理较RW处理均显著提高了开花期0~60 cm土层的根长密度、根干重密度及WUE,其中WUE增幅分别为21.35%、12.71%和31.21%。综合来看,在淮北砂姜黑土地区采用翻耕结合氮肥后移的种植模式能延缓小麦花后旗叶衰老,维持叶片光合能力,增加群体干物质积累量,促进根系生长,实现产量和WUE的协同提升。

滴灌量对北疆春小麦生长发育、产量及水分利用效率的影响

【目的】研究不同滴灌量对春小麦生长发育、耗水特性、产量及水分利用效率(WUE)的影响,为北疆滴灌春小麦节水、增产、增效提供理论依据。【方法】以新春6号春小麦为供试品种,基于单因素随机区组试验,设置6个滴灌量处理,分别为240(W1)、300(W2)、360(W3)、420(W4)、380(W5)、540 mm(W6),各处理在春小麦出苗后共滴灌8次,灌水定额分别为30、37.5、45、52.5、60、67.5 mm,探究不同滴灌量对春小麦生长发育、产量及WUE的影响。【结果】春小麦株高随着滴灌量的增加而增加,当滴灌量达到W3处理水平时,株高增加不显著,而叶面积指数(LAI)和地上部干物质量随滴灌量的增加呈先增加后降低的趋势,W4处理下的LAI最高,此后LAI和地上部干物质量随着滴灌量增加呈缓慢降低趋势。春小麦耗水量随滴灌量的增加而显著增加,W6处理下的耗水量最高,为598.1 mm。春小麦有效穗数、穗粒数、千粒质量、产量及WUE随滴灌量的增加呈先增加后降低的趋势,W4处理下的产量和WUE最高,分别为7233.2 kg/hm^(2)和15.23 kg/(hm^(2)·mm)。春小麦产量和WUE达到最大时的耗水量分别为520.8 mm和462.7 mm。【结论】采用420 mm滴灌量可以实现北疆滴灌春小麦产量和WUE的最大化,该研究可为北疆春小麦节水高产栽培提供理论依据。

基于Meta分析灌溉对中国北方地区花生产量和水分利用效率的影响

探究灌溉对我国北方地区花生产量和水分利用效率(WUE)的影响及不同灌溉模式下花生产量和WUE变化的差异,可为北方地区花生高效灌溉提供理论依据和数据支撑。通过收集北方地区近40年的花生田间灌溉试验数据,依据灌溉方式、灌溉定额、灌溉次数和灌溉阶段进行分组,以不灌溉作对照,利用Meta-analysis定量分析灌溉对花生产量和WUE的综合效应及其影响因素。结果表明:在北方地区,相比不灌溉,花生灌溉后产量和WUE可分别提高16.86%和2.62%(P<0.05),其中,在华北地区灌溉对花生产量和WUE的提升幅度高于东北地区。当采取畦灌、灌溉定额>90 mm、灌水次数≥4次或全生育期灌溉的措施时,花生的增产率更高,分别为20.42%、29.87%、25.89%和29.84%(P<0.05)。选择滴灌、灌溉定额<30 mm、灌水1次或花针期灌溉时,花生WUE提升更显著,分别为2.76%、8.39%、5.27%和7.96%(P<0.05)。随机森林结果显示:在北方地区,灌溉定额是影响灌溉对花生产量和WUE效应的最重要因素,其次为灌溉阶段。因此,建议北方花生种植区灌溉定额不超过150 mm,其中,东北地区适宜灌溉定额为30~60 mm,华北地区适宜灌溉定额为90~150 mm。采取滴灌方式进行灌溉、全生育期灌水2~3次或以花针期和结荚期灌溉为主,苗期为辅,更利于花生增产和WUE提升的协同,进而实现我国北方地区花生的高效灌溉。