基于APSIM模型的不同降水年型灌溉制度对春小麦产量和水分利用效率的影响

为提高甘肃陇中黄土丘陵沟壑地区旱地春小麦的产量和水分利用效率,本研究在定西市安定区凤翔镇安家沟村设立了试验区,根据该地区长期的气象和灌溉实验数据,采用APSIM(Agricultural Production Systems sIMulator)模型和DPS(Data Processing System)软件进行动态模拟,分析了6种灌溉情景下春小麦的产量和水分利用率,并对产量与灌水量进行拟合分析,以确定最佳灌量。研究发现,在仅考虑高产的情况下,干旱年200.00 mm处理产量最大;在正常年和润水年,150.00 mm处理产量最大。综合考虑高产与灌溉水利用效率的情况下,干旱年、正常年和润水年的最适灌水量分别为194.33 mm、185.43 mm和174.75 mm,对应产量提高率和水分利用效率分别提高了184.88%和10.69 kg/(hm^(2)·mm)、152.58%和11.36 kg/(hm^(2)·mm)、111.99%和12.00 kg/(hm^(2)·mm)。因此,合理灌溉对于提升农业生产效益具有重要意义。

调亏灌溉和秸秆覆盖对苦荞生物学特性和水分利用效率的影响

为探讨调亏灌溉和秸秆覆盖对苦荞生物学特性和水分调亏利用效率的影响,设置秸秆覆盖(裸地S_(1)、秸秆覆盖S_(2))和灌溉方式(常规灌溉M_(1)、轻度调亏灌溉M_(2)、重度调亏灌溉M3)组合共6个处理,比较各处理的土壤含水量、农艺性状、产量和水分调亏利用效率等差异。结果表明:与裸地处理相比,秸秆覆盖处理的产量和水分调亏利用效率分别提高了13.5%和32.9%。与全灌处理相比,轻度调亏灌溉处理的产量、水分调亏利用效率分别提高了5.3%和52.8%。调亏灌溉和秸秆覆盖互作后,M_(2)S_(2)处理下产量和水分调亏利用效率最高。M_(2)S_(2)的产量、水分调亏利用效率较M_(1)S_(1)分别增加16.1%,95.7%,主要是因为M_(2)S_(2)处理的净光合速率、单株分枝数、生物量及结实率较M_(1)S_(1)分别显著增加13.0%,12.1%,12.5%和8.3%。综上所述,轻度调亏灌溉和秸秆覆盖能显著提高苦荞产量和水分调亏利用效率,可为苦荞的节水高效栽培提供理论依据和技术支撑。

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。

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。

补充灌溉对黄土高原谷子生长、产量及水分利用效率的影响

为研究关键生育时期补充灌溉对谷子生长、产量及水分利用效率的影响,确定有利于旱区水资源可持续高效利用的补灌策略,本研究以‘晋谷21号’为试验材料,在灌底墒水的基础上,设置6个生育期补灌处理:拔节水(J),抽穗水(H),苗期水+拔节水(SJ),拔节水+抽穗水(JH),拔节水+灌浆水(JF),拔节水+抽穗水+灌浆水(JHF),以不覆膜雨养(CK_(1))、覆膜只灌底墒水(CK_(2))为对照,共8个处理,探讨不同处理对谷子株高、茎粗、叶面积指数、叶绿素含量、干物质积累与分配、产量及水分利用效率的影响。研究结果表明:补灌处理对不同时期谷子生长发育有不同程度的改善作用,苗期、拔节期和抽穗期补充灌溉下谷子的株高、茎粗、叶面积指数和叶绿素含量分别较CK_(2)提高了6.04%~43.21%、3.61%~17.89%、3.16%~109.40%和6.93%~22.77%,进而促进谷子的干物质积累;灌浆期补充灌溉可延缓叶片的衰老和失绿速度,使得叶面积指数在生育后期仍保持较高水平(较CK_(2)提高了42.52%~70.56%)。籽粒产量在CK_(2)处理下较CK_(1)显著提高了113.97%,补灌处理较CK_(2)显著提高了11.62%~39.97%,并随着生育期补灌次数的增加而增加;灌溉底墒水并覆膜通过显著提高出苗率进而显著提高公顷穗数并增产,补灌拔节水、抽穗水可通过提高谷子穗数和穗粒数提高产量,补灌灌浆水有利于谷子充分灌浆,提高谷子的千粒重;各处理中以JHF处理的谷子籽粒产量最高,JH处理的产量次之,与JHF处理产量差异不显著,但其灌溉用水量减少19.97%,灌溉水生产力和灌溉效益分别显著提高21.95%和20.34%。综上所述,在黄土高原地区,丰水年型下补灌拔节水+抽穗水的方式是获得较高谷子产量和水分利用效率的有效措施,同时建议拔节期和抽穗期的灌水上、下限分别为田间持水量的50%~80%和60%~90%。

调亏灌溉对新疆滴灌冬小麦产量及水分利用效率的影响

为探明调亏灌溉对新疆冬小麦的产量和水分利用效率的影响,于2022—2023年在新疆农业科学院奇台麦类试验站进行田间试验,采用二因素裂区设计,主区品种(A)为新冬22号(A1)和新冬18号(A2),副区灌水量(W)为300 m^(3)/hm^(2)(W1)、1200 m^(3)/hm^(2)(W2)、2100 m^(3)/hm^(2)(W3)、2700 m^(3)/hm^(2)(W4)、3000 m^(3)/hm^(2)(CK)5个处理,研究冬小麦叶面积指数(LAI)、叶绿素相对含量(SPAD值)、水分利用效率及产量等对调亏灌溉的响应。结果表明,在拔节期至灌浆期进行调亏灌溉处理,LAI呈先增后减的变化趋势,在孕穗期W4处理下达到最大,为6.32;叶片SPAD值随着灌溉量的减少而降低,且在灌浆期达到最大,与CK相比,调亏灌溉处理下SPAD值平均下降幅度由大到小依次为W1>W2>W3>W4处理,其中SPAD值和LAI在调亏灌溉中均以W4处理最高;与CK相比,0~80 cm土壤含水量在不同调亏灌溉处理下平均下降幅度由大到小依次为W1>W2>W3>W4处理,其中W4处理在抽穗期土壤含水量下降幅度达到最小,与CK相比,随着灌水量的减少,不同调亏灌溉处理下的灌溉水利用效率和水分利用效率均呈先升后降的变化趋势,且其产量呈逐渐降低趋势,W2处理获得最大灌水利用效率和水分利用效率,而W3处理稳产效果最佳。因此,在本试验条件下,滴灌量为1200~2100 m^(3)/hm^(2)的A2品种为最适的品种灌水量组合。

不同灌溉定额对北疆春小麦生长和水分利用效率的影响

[目的]研究不同灌溉定额对北疆滴灌春小麦生长及水分利用效率的影响,确定北疆滴灌春小麦的适宜灌溉定额。[方法]采用田间小区试验,以强筋高产品种“新春37号”和“新春44号”为研究对象,设置重度干旱(灌溉定额为4500 m^(3)/hm^(2),W1)、轻度干旱(灌溉定额为5250 m^(3)/hm^(2),W2)、正常灌水(灌溉定额为6000 m^(3)/hm^(2),W3)和过度灌溉(灌溉定额为6750 m^(3)/hm^(2),W4)4个灌溉定额,结合Logistic方程研究不同灌溉定额对北疆春小麦生长发育、产量及水分利用效率的影响。[结果]0~60 cm土层的土壤含水率随灌溉定额的增加而上升,其中0~20cm土层含水率变化最为明显。随着灌溉定额的增加,2个品种的春小麦株高、干物质积累量均呈先增加后降低的趋势。新春37号灌浆期持续时间长于新春44号。与W4处理相比,新春37号W3处理水分利用效率显著提高30%,新春44号W3处理水分利用效率显著提高15.45%。与W4处理相比,新春37号W3处理灌溉水利用效率显著提高33.91%,新春44号W3处理灌溉水利用效率提高19.85%;W3处理下的产量最高,新春37号W3处理较W1、W2、W4处理提高14.45%~38.24%;新春44号W3处理较W1、W2处理分别提高25.76%、14.45%。[结论]综合考虑产量与水分利用效率,北疆春小麦的适宜灌溉定额为6000 m^(3)/hm^(2)。

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。

基于Meta法定量分析亏缺灌溉作物产量及水分利用效率

【目的】综合分析亏缺灌溉对我国北方地区主要作物产量和水分利用效率的影响。【方法】应用Meta分析法,定量分析亏缺灌溉后作物产量和水分利用效率的变化,通过亚组分析不同区域、作物、降水量及灌溉方式下的变化。【结果】亏缺灌溉显著降低了我国北方地区作物产量,平均减产率6.66%,东北地区平均减产率最为显著,达9.43%;显著提高了作物水分利用效率,平均提升率10.59%,西北地区水分利用效率提升最为显著,达到12.70%,而东北地区水分利用效率无显著提升;小麦、玉米和棉花均显著减产,棉花减产率最高为10.67%;水分利用效率均显著提升,棉花水分利用效率提升率最高,达到了15.63%;在不同降水量区间存在显著减产效应,200~400 mm区间内减产10.74%,而在此区间内水分利用效率并无显著提升;传统地面灌、滴灌和膜下滴灌下产量均显著降低,滴灌减产率最高为8.93%,水分利用效率均显著提升,滴灌下WUE提升率最高为15.95%。【结论】亏缺灌溉可显著提升作物水分利用效率,显著降低作物产量,但在不同种植区域、作物种类、气候条件和灌溉方式下作用效果各不相同。

基质与灌溉耦合对大叶绣球光合特性和水分利用效率的影响

【目的】研究不同基质类型和灌溉方式对大叶绣球光合特性和水分利用效率的影响,揭示大叶绣球对不同基质与灌溉措施的响应规律,为其科学灌溉和高效栽培提供依据。【方法】在上海辰山植物园大棚内搭建智能灌溉系统,以2年生大叶绣球(品种为花手鞠)为供试材料进行田间盆栽试验。设置3种栽培基质类型:园土(S1)、50%园土+50%园林废弃物(S2)、50%园土+40%园林废弃物+10%生物炭(S3);设两种灌溉方式:充分灌溉(FI)、亏缺灌溉(DI)。测量大叶绣球株高、冠幅和生物量,测定光合特性(气体交换参数、光合-CO_(2)响应曲线和相对叶绿素含量SPAD)、气孔形态特征(气孔大小和气孔密度)、叶水势和碳同位素分辨率(Δ^(13)C),计算植物生长指数和植株水分利用效率,并对指标进行相关性和主成分分析。【结果】基质类型和灌溉方式显著影响了大叶绣球光合特性和水分利用效率(P<0.05)。与FI相比,DI条件下大叶绣球叶片的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_(S))、蒸腾速率(T_(r))、初始羧化速率(R_(p))、光呼吸速率(Γ)和相对叶绿素含量(SPAD)均显著降低,但生物炭的添加(S3)显著提高了DI条件下叶片的Pn、Rp、Γ和SPAD值。S1、S2和S3在DI条件下的总耗水量表现为S1>S3>S2,与FI相比,分别节约用水22.9%、65.1%和63.1%。DI条件下,不同基质的植物生长指数和地上生物量均表现为S1<S2<S3,与S1相比,S2、S3的植物生长指数分别显著增加了16.7%、30.1%;地上生物量分别增加了0.5和1.3倍。S2和S3基质使得大叶绣球在低耗水量的同时维持了较高的地上生物量,其中生物炭的添加(S3)使大叶绣球叶片瞬时水分利用效率(WUE_(i))、内在水分利用效率(WUE_n)、气孔密度和叶水势显著提高,而Δ^(13)C显著减低,保持了最高的地上生物量和植株水分利用效率。相关性分析表明Δ^(13)C与WUE_(i)和WUE_n呈极显著的负相关关系,且Δ13C对WUE_n的指示性更优;主成分分析表明R_(p)和WUE_n在光合特性和水分利用效率指标中起主导作用。【结论】生物炭和亏缺灌溉的联合应用缓解了水分限制的负面影响,提高了叶片对CO_(2)的利用能力,在维持大叶绣球生长的同时提高了水分利用效率,是提高大叶绣球水分利用效率的适宜栽培组合。

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。

不同栽培方式和灌溉模式对水稻生长特性、产量和水分利用效率的影响

旨在探讨不同栽培方式下灌溉模式对水稻生长特性、产量和水分利用效率的影响,并阐明机理。选取“Y两优1928”为供试稻种开展水稻种植的测坑试验,设置2种栽培方式:移栽(C1)和直播(C2),3种灌溉模式:淹水灌溉(W1)、间歇灌溉(W2)和蓄雨型间歇灌溉(W3)。结果表明,C2全生育期茎蘖数和茎蘖成穗率均高于C1,W2、W3有利于抑制水稻前期无效分蘖和保持黄熟期有效茎蘖数;C2叶面积指数显著高于C1,W2、W3有利于减缓叶面积指数的下降。C2产量较C1平均提高1.92%,W2、W3产量较W1平均提高11.47%、10.54%。W2、W3水分利用效率较W1平均提高了35.5%、40.72%;W3全生育期灌水量较W2、W1减少了66.06%、19.80%,降雨利用率较W2、W1平均提高了30.66%、26.28%。直播栽培结合蓄雨型间歇灌溉可以协同提高水稻产量,减少灌水量,提高水分利用效率和降雨利用率,实现水稻高产和水分高效利用。

不同灌溉制度对冬小麦产量、水分利用效率及灌溉水利用效率影响的试验研究

以2016年—2017年冬小麦良星99为研究对象,设置6个灌水处理,对比不同灌水处理下冬小麦籽粒产量、产量构成要素、水分利用效率以及灌溉水利用效率,综合考虑产量和当地水资源状况等因素,研究冬小麦合理灌溉制度,为节约水资源、保障国家粮食安全提供技术支撑。

区域尺度冬小麦产量与水分利用效率对灌溉定额和农田蒸散量的响应

【目的】探究区域尺度冬小麦产量与水分利用效率对灌溉定额和农田蒸散量的响应。【方法】基于分布式农业水文模型SWAP-WOFOST已获得的现状灌溉情景、10种限水灌溉情景和雨养情景下的20个轮作周年的模拟结果,考虑冬小麦生育期3种降水水平和7种土壤质地剖面(STP),分别量化冬小麦产量(Y)、农田蒸散量(ET)和水分利用效率(WUE)对灌溉定额(I)的响应以及Y和WUE对ET的响应。【结果】在3种降水水平和7种STP类型下,与现状灌溉情景相比,I每减少1 mm,Y、ET和WUE分别降低5.40~19.26 kg/hm^(2)、0.51~0.90 mm和1.46×10^(-3)~3.78×10^(-3) kg/m^(3),Y和WUE下降程度较小的情况出现在通体砂质土和上壤下砂土分布且现状灌溉情形下Y和WUE偏低的区域。当I不超过现状灌溉情形时,Y与ET呈线性正相关;在丰水期和平水期,WUE与ET之间的关系以二次函数为主;而在枯水期,WUE随ET的增加而增加。【结论】在减少现状灌溉定额的情况下,维持相对高的产量和WUE较难,限水灌溉应优先实施在砂质土壤分布且现状Y和WUE较低的区域;在丰水期和平水期,通过减少ET来提高WUE具有可行性。

景电灌区调亏灌溉对马铃薯产量和水分利用效率的影响

水资源的充足与否直接关系到作物产量的高低,对于干旱缺水地区,如何合理利用水资源、打破水资源时空分布不均衡成为非常重要的课题。水资源关系农业的发展,是经济社会的命脉,对于提高农作物的产量具有非常重要的作用。因此,合理的灌溉模式不仅能够确保作物稳产,还能提高水分利用效率。为提高马铃薯产量和水分利用效率,于2021年4—10月在景电灌区开展了不同生育期调亏灌溉对马铃薯产量和水分利用效率的影响试验。结果表明,苗期调亏灌溉处理马铃薯产量较对照正常灌溉略微降低(降幅仅5.05%),而水分利用效率和灌溉水利用效率分别较对照正常灌溉显著提高15.29%和23.92%。因此,在马铃薯苗期进行轻度调亏灌溉、而在其他生育期进行充分灌水是景电灌区马铃薯种植最佳灌溉策略。

景电灌区不同灌溉定额对春玉米产量及水分利用效率的影响

水分是限制农业生产发展的首要因素,尤其是水资源紧缺的干旱区,极大地限制了农业生产和经济发展。因此,探寻合理的灌溉管理模式,提高作物产量和水分利用效率,是缓解水资源紧张的必要手段。本研究设置6个灌溉定额(5000、4500、4000、3500、3000、2500 m3/hm2)于2022年4—10月在甘肃省景电灌区开展了春玉米不同灌溉定额试验。结果表明,灌溉定额4500 m3/hm2有利于春玉米的生长发育,提高春玉米产量,达到13827.19 kg/hm2,较其他处理增产2.05%~37.47%,同时在该灌溉定额下春玉米产量构成要素有所改善,其中穗粗最粗、行粒数最多、穗重最重,分别为61.82 cm、18.12粒、308.54 g,较其他处理分别提高5.80%~22.46%、2.43%~17.89%和2.41%~23.50%;该灌溉定额处理春玉米水分利用效率也有所提高。因此,景电灌区春玉米种植的最佳灌溉定额为4500 m3/hm2。

不同灌溉制度对玉米根系生长及水分利用效率的影响

为了探讨不同灌溉制度对玉米根系生长和水分利用效率的影响及基因型间差异,在大型活动防雨棚和棚外田间条件下,利用一组玉米遗传材料杂交种户单四号、父本803和母本天四进行了研究。结果发现玉米杂交种在根系生长、分布和水分利用效率上表现出显著的杂种优势。在充分灌溉条件下,玉米杂交种在浅层的根长密度大于亲本,但在水分亏缺条件下,玉米杂交种根长密度在整个剖面上都显著大于亲本;同一玉米基因型在不同的灌溉制度下根长密度在土壤剖面的分布也不同,拔节期不灌溉条件下玉米根系在深层土壤中的分布较充分灌溉条件下大,保证了玉米对深层土壤水分的充分吸收,而后期灌水延缓了表层根系生长的衰退,产生明显的补偿效应;拔节期干旱而抽雄期和灌浆期灌水显著提高了3种基因型玉米的水分利用效率。通过合理灌溉优化玉米根系分布特性以提高玉米吸水能力和水分利用效率,是节水栽培上的可行途径。

亏缺灌溉下小麦水分利用效率与光合产物积累运转的相关研究

在大田栽培条件下,以小麦旱地品种晋麦47和西峰20、水旱兼用型品种石家庄8号和水地品种4185为材料,分别进行0水(T0)、一水(T1)和二水灌溉(T2)处理(每次灌水量60mm),研究了光合速率、叶面积指数、干物质积累与分配、根系分布、耗水量、产量因子与水分利用效率(WUE)的关系。结果表明,在拔节前不灌溉,拔节到开花期亏缺灌溉,促进干物质积累和深根发育。随着灌溉水的增加,耗水量显著增加,产量和WUE与耗水量呈二次曲线关系。T0处理显著减少了干物质积累和成穗数,产量、经济系数(HI)和WUE最低。T1和T2产量的提高主要是增加了穗数和穗粒数。灌浆期水分亏缺降低了光合速率(Pn)和气孔导度(Gs),加速了功能叶片的衰老,但诱导了花前储存碳库的再转运,显著提高了HI和产量。因此,在拔节和开花期亏缺灌溉促进根系生长,提高了土壤水分的利用效率。而产量和产量WUE的提高主要是由于增加了灌浆期叶片的Pn和光合功能持续期,促进花前储存碳库的再转运,显著提高了HI。

灌溉对冬小麦水分利用效率的影响研究

通过设计不同的灌溉处理,从叶片水平、群体水平和产量水平3个层次系统分析了冬小麦水分利用效率(WaterUseEfficiency,WUE)的变化特点及其内在联系。结果表明:叶片水平WUE或蒸腾效率(TranspirationEfficiency,TE)是群体蒸散效率基础;气孔运动机制及光合作用和蒸腾作用对环境变化响应的差异是叶片水平WUE的生理基础;而产量水平WUE是群体蒸散效率与收获指数共同决定的。随耗水量的增加,叶片光合速率、群体干物质积累及籽粒产量都呈二次曲线增长趋势,结果使叶片水平WUE和群体WUE呈线性降低,而产量水平WUE呈二次曲线趋势先增加后降低。冬小麦不同层次水分利用效率高低及其随作物耗水的变化存在较大差异。

调亏灌溉对于玉米生理指标及水分利用效率的影响

依据在渭北黄土高原区的大田玉米调亏灌溉试验资料，分析了不同亏水处理对光合速率、气孔导度，蒸腾速率、根冠比、产量与耗水量以及水分利用效率等因素的影响，从亏水处理引起的气孔反应能提高光合与蒸腾之比，揭示了调亏灌溉的节水增产机理。最后，从既提高产量又提高水分利用效率的双重目的出发，得到了苗期土壤含水率为５０％～６０％田间持水量、拔节期土壤含水率为６０％～７０％田间持水量是最佳的调亏灌溉方案。