滨海低平原干旱区全膜覆土穴播冬小麦田水热特征和产量效应

为研究全膜覆土穴播栽培技术在环渤海低平原区对冬小麦田土壤水分、盐分、温度、热量状况和冬小麦产量的影响,采用田间试验法,于2014—2015年在中国科学院南皮生态农业试验站,设置全膜覆土穴播(PM)和常规旋耕播种(CK)冬小麦试验,定位监测了耕层土壤温度、水分、盐分和热通量数据动态,并分析了冬小麦产量。结果表明:PM在越冬期和返青期可以有效保持土壤水分,平均土壤含水量比CK高16.4%,达显著性差异(P<0.05);但是,覆膜也阻隔了后期降水对土壤水分的补充,最大含水量差异可达10.0%。PM处理10 cm深土壤日均温度始终高于CK处理,平均增幅3.8%,差异不显著(P>0.05);同时,PM减小了土壤温度日较差0.5℃。PM有利于土壤吸收和储存热量,白天具有较高的向下地面热通量,日均土壤热通量比CK显著增加数倍。温度和热通量变化均表明覆膜增强了土壤抵御外界温度变化的能力。PM的土壤电导率显著低于CK24.2%(P<0.05),特别是在春季返盐期,PM的土壤电导率比CK降低39.7%。PM较CK增加了冬小麦穗粒数和千粒重,增产10.4%,但均未达显著水平。因此,全膜覆土穴播冬小麦栽培技术能改善土壤水热状况,降低土壤盐分对小麦的危害,这为全膜覆土穴播冬小麦栽培技术在环渤海低平原干旱区农业生产中的应用提供理论与技术支持。

全膜覆土穴播平作对冬小麦不同器官含水率动态变化效应

2008-2010年度,通过田间试验,研究了全膜全生育期覆土穴播平作栽培技术（简称M）对冬小麦叶片、秆鞘（节秆和叶鞘）、颖壳（颖壳和穗轴）、整株与籽粒在不同生育阶段的含水率动态变化,并以相应的千粒重大小来衡量水分消耗的效应,目的在于揭示水分在不同器官内的分布、流动和消长规律,为该技术在旱区大面积推广提供理论参考.设计M和露地（CK）、10粒/穴密度（相当于267.75kg· hm-2的播种量）、重复3次、随机区组排列的二因素试验.结果表明,M能够显著（P＜0.01）增加各器官水分含量,在不同生育期内总体水分含量显著高于CK;返青至完熟阶段,M叶片、秆鞘、整株的平均含水率分别显著（P＜0.05）高于CK处理4.76％、3.0％、4.76％;扬花至灌浆,M处理的籽粒与颖壳平均含水率显著高于CK 3.33％ （P ＜0.05）与6.12％ （P ＜0.01）.CK千粒重略高（P＞0.05）于M处理0.29％～2.73％,但在群体和穗粒数上显著（P＜0.01）比M低16.69％～35.11％与4.03％～5.11％,从而影响了最终产量的提高,显著（P＜0.01）低于M29.87％ ～34.73％.M处理能够满足较高的公顷穗数和穗粒数生长发育要求,从而通过大群体和高的籽粒产量获得高产,也是M供给、调配、协调不同生育阶段植株、不同部位水分能力的体现.相关性分析表明,M显著地影响各器官的水分分布和流动关系,叶片与整株的含水率同步性最高.同时,M也在一定程度上解决了大群体营养器官冗余导致的水分和养分偏耗与供应不足问题.本研究揭示了全膜覆土穴播平作栽培条件下冬小麦不同部位水分消长动态和规律,为该技术在不同降水区域推广使用提供参考依据.

植物叶片和植物个体的水-碳耦合及其关系

研究植物叶片和植物个体的水-碳耦合及其关系,可以为整合多尺度间水-碳耦合提供理论支撑,加深对植物生理调节适应的认识。以北京西山侧柏幼树为研究对象,设置3个大气CO_(2)浓度和5个土壤含水量梯度,在人工气候箱中进行控制试验;采用气体交换法、包裹式茎流计、静态同化箱等方法测定植物叶片和植物个体的固碳、耗水速率和光合生理特征,进而以水分利用效率为切入点,分析多尺度间水-碳过程及其耦合变化特征,探讨植物叶片和植物个体的水-碳耦合关系。结果表明:①除过量灌溉外,在其他土壤含水量条件下,植物叶片和植物个体蒸腾速率和净光合速率均随土壤含水量的增加而增大,其中蒸腾速率一般在大气CO_(2)浓度为400μmol·mol^(-1)时最大,净光合速率一般在大气CO_(2)浓度为800μmol·mol^(-1)时最大。②除严重干旱胁迫外,在其他土壤含水量条件下,植物叶片和植物个体瞬时水分利用效率均随土壤含水量的增加而降低;在相同土壤含水量条件下,植物叶片和植物个体瞬时水分利用效率均表现为在大气CO_(2)浓度为800μmol·mol^(-1)时最高;植物叶片与植物个体瞬时水分利用效率成极显著正相关关系。综上所述,高的大气CO_(2)浓度可缓解水分亏缺对植物叶片和植物个体光合生理过程的不利限制,提高其水分利用效率;在相同的时间尺度、种内冠层特性相似时,植物叶片瞬时水分利用效率可以较好地预测植物个体瞬时水分利用效率。

不同类型青贮玉米品种子粒和全株含水率动态变化特性

以8个生产主推青贮玉米品种(专用型4个、粮饲兼用型4个)为研究对象,探究分析不同类型青贮玉米品种的子粒与全株含水率动态变化特性。结果表明,玉米子粒乳线位置处于1/4、2/4、3/4和4/4时,对应处于授粉后36.8 d、47.0 d、56.4 d和63.6 d,子粒平均含水率为48.6%、39.3%、34.2%和31.1%,全株平均含水率为76.9%、70.2%、60.7%和56.5%。8个品种全株含水率由70%降至60%平均需14.0 d,其中专用型品种平均需16.7 d,比粮饲兼用型品种所需时间长5.4 d。专用青贮玉米品种适收期全株含水率70%~60%对应子粒乳线位置1/2~3/4,其适收期较粮饲兼用型品种长5 d;青贮玉米品种收获期内子粒生理降水速率和全株含水率降低速率相对较低,是京科青贮516、雅玉26、郑单958、京科968适收期相对较长的原因。