灌溉和雨養條件下高產小麥耗水特性和產量形成的生理基礎.pdf

1、1、推遲拔節水及其灌水量對小麥耗水特性和產量形成的影響
　　 試驗以高產小麥品種濟麥22為材料，于2007～2008小麥生長季在山東泰安山東農業大學實驗農場進行。小麥生育期間降水量，播種至冬前期為21.1mm，冬前至返青期為12.5mm，返青至拔節期為13.8mm，拔節至開花期為57.3mm，開花至成熟期為37.0mm。小麥生育期內補灌拔節水和開花水。拔節水設2個補灌時期，分別為拔節期和拔節后10d，每次補灌設3個目標相對含水量

2、，即灌水后0～140cm土層土壤相對含水量分別達到65％、75％、80％；各處理開花期補灌的目標相對含水量均為70％。以W1(65％)、W2(75％)、W3(80％)表示拔節期灌水處理，DW1(65％)、DW2(75％)、DW3(80％)表示拔節后10d灌水處理，W0表示不灌水處理。研究推遲拔節水及其灌水量對小麥耗水特性和產量形成的影響。
　　 1.1.推遲拔節水及其灌水量對小麥耗水特性的影響
　　 同一補灌水平下，DW

3、2和DW3處理拔節至拔節后10d日耗水量分別低于W2和W3處理，拔節后10d至開花階段日耗水量分別高于W2和W3處理，表明拔節后10d補灌有利于滿足小麥孕穗期對水分的需求。
　　 拔節后10d補灌條件下，DW2處理小麥拔節至開花階段0-120cm土層土壤貯水消耗量低于DW1處理，高于DW3處理；拔節至開花階段日耗水量、全生育期灌水量和耗水量高于DW1處理，低于DW3處理，表明在拔節水推遲10d灌溉的條件下，隨拔節水補灌水平提高，

4、小麥拔節至開花階段0-120cm土層土壤貯水消耗量降低，全生育期灌水量和耗水量增加。
　　 1.2.推遲拔節水及其灌水量對小麥碳氮代謝的影響
　　 同一補灌水平下，DW2和DW3處理開花后各個時期旗葉光合速率、花后29d最大光化學效率和實際光化學效率、花后干物質積累量和氮素積累量分別高于W2和W3處理，營養器官貯藏干物質和氮素向籽粒的轉運量分別低于W2和W3處理，表明拔節后10d補灌有利于提高開花后旗葉光合同化能力，增加

5、開花后的干物質和氮素積累量。
　　 拔節后10d補灌條件下，DW2處理開花后28d旗葉光合速率顯著高于DW1和DW3處理，花后干物質積累量高于DW1處理，與DW3處理無顯著差異，花后氮素積累量高于DW3處理，表明DW2處理有利于提高小麥開花后干物質積累量和氮素積累量。
　　 1.3.推遲拔節水及其灌水量對小麥產量和品質及水分利用效率的影響
　　 同一補灌水平下，DW2和DW3處理穗數分別低于W2和W3處理，穗粒數

6、、千粒重、籽粒產量、水分利用效率和灌溉效益高于W2和W3處理，濕面筋含量、吸水率、面團形成時間和穩定時間與W2和W3處理無顯著差異，表明拔節水由拔節期推遲至拔節后10d灌溉有利于提高籽粒產量、水分利用效率和灌溉效益，對籽粒品質無顯著影響。
　　 拔節后10d補灌水平為75％的DW2處理籽粒產量高于DW1處理，與DW3處理無顯著差異，水分利用效率高于DW3處理，灌溉效益高于DW1和DW3處理，籽粒蛋白質含量和濕面筋含量亦較高，是本

7、試驗條件下的最優處理。
　　 2、耕作方式和灌溉時期對小麥耗水特性和產量形成的影響
　　 試驗以高產小麥品種濟麥22為材料，于2008～2009小麥生長季在山東兗州小孟鎮史家王子村進行。小麥生育期間降水量，播種至冬前期為13.6mm，冬前至返青期為6.7mm，返青至拔節期為28.9mm，拔節至開花期為54.9mm，開花至成熟期為26.3mm。2007～2008生長季設置了條旋耕、深松+條旋耕、旋耕、深松+旋耕和翻耕5種耕

8、作方式處理，本試驗在2007～2008生長季的試驗小區內設同一處理進行定位試驗，但“深松+條旋耕”和“深松+旋耕”處理不再深松，研究一次深松耕作的后效。每種耕作方式下設置1個不灌水處理和3個灌溉時期處理：拔節期+開花期(W1)，拔節后10d+開花期(W2)，拔節后10d+開花后10d(W3)，不灌水處理做對照(W0)。設計灌水后0-140cm土層土壤目標相對含水量為75％。研究耕作方式和灌溉時期對小麥耗水特性和產量形成的影響。
　

9、　 2.1.耕作方式和灌溉時期對小麥耗水特性的影響
　　 灌溉時期相同的條件下，深松+條旋耕處理播種至拔節階段和拔節至開花階段耗水模系數低于其他處理，開花至成熟階段耗水量和耗水模系數高于其他處理；全生育期灌水量低于旋耕、深松+旋耕和翻耕處理，土壤貯水消耗量高于其他處理，總耗水量低于深松+旋耕處理，與翻耕處理無顯著差異；開花至成熟階段80-160cm土層土壤貯水消耗量高于其他處理，表明深松+條旋耕處理促進了小麥對深層土壤貯水的吸

10、收，有利于提高開花至成熟階段的耗水量，減少灌水量，節約灌溉水資源。
　　 同一耕作方式條件下，與W1處理相比，僅推遲拔節水的W2處理灌水量增加，但土壤貯水消耗量及其占總耗水量的比例未降低：與推遲拔節水和開花水的W3處理相比，W2處理灌水量降低，土壤貯水消耗量增加，開花至成熟階段20-100cm土層土壤貯水消耗量高于W3處理，總耗水量與W3處理無顯著差異。
　　 2.2.耕作方式和灌溉時期對小麥碳代謝的影響
　　

11、灌溉時期相同的條件下，小麥灌漿中后期旗葉光合速率、最大光能轉換效率、磷酸蔗糖合成酶活性和開花后干物質積累量表現為深松+條旋耕和深松+旋耕處理顯著高于其他處理；在W2和W3條件下，深松+條旋耕處理與深松+旋耕處理之間無顯著差異；在WO和W1條件下，深松+條旋耕處理高于深松+旋耕處理，表明深松+條旋耕處理有利于延緩小麥旗葉衰老，提高灌漿中后期光合同化能力，增加開花后干物質積累量；條旋耕和旋耕處理灌漿中后期旗葉光合速率均較低，不利于干物質的積

12、累。
　　 條旋耕和深松+條旋耕條件下，W2處理開花后旗葉光合速率與W1處理無顯著差異，灌漿前期高于W3處理，灌漿中后期低于W3處理；營養器官開花前貯藏干物質轉運量高于W1和W3處理，開花后干物質積累量與W1和W3處理無顯著差異。旋耕、深松+旋耕和翻耕條件下，W2處理灌漿中后期旗葉光合速率高于W1處理，低于W3處理；營養器官開花前貯藏干物質轉運量低于W1處理，高于W3處理，開花后干物質積累量高于W1處理，與W3處理無顯著差異。上

13、述結果表明，與W1處理相比，在條旋耕和深松+條旋耕條件下，僅推遲拔節水的W2處理促進了開花前貯藏干物質向籽粒的轉運，在旋耕、深松+旋耕和翻耕條件下W2處理促進了開花后干物質積累；與推遲拔節水和開花水的W3處理相比，W2處理在不同耕作方式下均有利于開花前貯藏干物質向籽粒的轉運。
　　 2.3.耕作方式和灌溉時期對小麥籽粒產量、水分利用效率和灌溉效益的影響
　　 灌溉時期相同的條件下，深松+條旋耕處理在W0條件下籽粒產量顯著

14、高于其他處理，水分利用效率高于條旋耕處理，與其他處理無顯著差異。在灌水條件下深松+條旋耕處理水分利用效率和灌溉效益顯著高于其他處理，其籽粒產量與深松+旋耕處理的無顯著差異，二者均高于其他處理。旋耕和條旋耕處理籽粒產量和水分利用效率低于其他處理。表明，深松+條旋耕有利于提高小麥籽粒產量、水分利用效率和灌溉效益，是本試驗條件下的最優耕作處理。
　　 同一耕作方式條件下，W2處理小麥籽粒產量、水分利用效率和灌溉效益均顯著高于W1處理；

15、水分利用效率和灌溉效益高于W3處理；條旋耕、旋耕和翻耕條件下籽粒產量高于W3處理，表明在不同耕作方式條件下，于拔節后10d和開花期灌溉的W2處理均有利于提高籽粒產量、水分利用效率和灌溉效益，是本試驗條件下的最優灌溉時期處理。推遲開花水的W3處理不利于水分的高效利用。
　　 3、耕作方式和施氮量及種植密度對旱地小麥耗水特性和產量形成的影響
　　 試驗于2009～2010和2010～2011小麥生長季在山東臨淄邊河鄉邊河村進

16、行，該地區為丘陵旱地，無灌溉條件。2009～2010生長季試驗以濟麥22為材料，設置條旋耕、深松+條旋耕、旋耕和深松+旋耕4種耕作方式處理。每種耕作方式下設置3個施氮量處理：不施氮(N0)；施純氮90kghm-2(N1)；施純氮150kghm-2(N2)，磷鉀肥用量一致，氮磷鉀肥全部基施，基本苗為225株·m.-2。在深松+條旋耕且施純氮150kghm-2的條件下設置3個種植密度處理，基本苗分別為225株.m-2(D1)、300株.m-

17、2(D2)和375株.m-2(D3)。小麥生育期間降水量，播種至冬前期為579mm，冬前至返青期為37.7mm，返青至拔節期為35.6mm，拔節至開花期為7.9mm，開花至成熟期為99.7mm。2010～2011生長季試驗以山農16為材料，在2009～2010生長季試驗的小區內設同一處理進行定位試驗，但“深松+條旋耕”和“深松+旋耕”處理不再深松，研究耕作方式和施氮量及種植密度對旱地小麥耗水特性和產量形成的影響。小麥生育期間降水量，播種

18、至冬前期為5.0mm，冬前至返青期為0.0mm，返青至拔節期為20.0mm，拔節至開花期為9.5mm，開花至成熟期為71.1mm。
　　 3.1.耕作方式和施氮量及種植密度對旱地小麥耗水特性的影響
　　 基本苗為225株·m-2、同一施氮量條件下，深松+條旋耕處理播種至拔節階段0-60cm土層土壤貯水消耗量和各生育時期棵間蒸發量均低于旋耕和深松+旋耕處理，與條旋耕處理無顯著差異；拔節至開花階段和開花至成熟階段耗水量高于其

19、他處理；全生育期土壤貯水消耗量高于條旋耕和旋耕處理，在降水少的2010～2011生長季亦高于深松+旋耕處理，表明深松+條旋耕處理促進了小麥對土壤貯水的吸收，減少了土壤水分向大氣中的擴散，有利于抵御干旱脅迫。
　　 基本苗為225株·m-2、同一耕作方式條件下，N2處理開花至成熟階段40-200cm土層土壤貯水消耗量、階段耗水量和耗水模系數均高于N0和N1處理，小麥全生育期土壤貯水消耗量和總耗水量最高，N1處理次之，N0處理最低，

20、表明N2處理促進了旱地小麥對土壤貯水的消耗，有利于植株生長。
　　 種植密度處理間比較，D1處理播種至拔節階段耗水量和耗水模系數顯著低于D2和D3處理，拔節至開花階段和開花至成熟階段顯著高于D2和D3處理。在全生育期降水238.9mm的2009～2010生長季，各處理間土壤貯水消耗量無顯著差異，在全生育期降水105.6mm的2010～2011生長季，D1處理顯著高于D2和D3處理，表明D1處理有利于減少旱地小麥生育前期的耗水，增

21、加生育后期的耗水，在降水少的條件下可促進小麥對土壤貯水的吸收。
　　 3.2.耕作方式和施氮量及種植密度對旱地小麥碳氮代謝的影響
　　 基本苗為225株·m-2、同一施氮量條件下，深松+條旋耕處理灌漿中后期旗葉光合速率、最大光能轉換效率、磷酸蔗糖合成酶活性和超氧化物歧化酶活性均高于其他處理，旗葉丙二醛含量低于其他處理；開花后干物質和氮素積累量及其對籽粒的貢獻率顯著高于其他處理，表明深松+條旋耕處理有利于延緩旗葉衰老，提高

22、旱地小麥灌漿中后期的光合生產能力，增加開花后干物質和氮素積累量。
　　 基本苗為225株.m-2、同一耕作方式條件下，N2處理有利于提高小麥灌漿中后期旗葉超氧化物歧化酶活性，延緩旗葉衰老，旗葉灌漿中后期光合速率和開花后干物質積累量顯著高于其他處理。隨施氮量增加，小麥各生育時期的植株氮素積累量提高，營養器官開花前貯藏氮素向籽粒的轉運量和開花后氮素積累量均增加。
　　 種植密度處理間比較，D1處理灌漿中后期旗葉超氧化物歧化酶

23、活性高于D2和D3處理，丙二醛含量低于D2和D3處理；D1處理冬前期和返青期干物質積累量低于D2和D3處理，開花后干物質積累量和成熟期干物質積累量顯著高于D2和D3處理，表明D1處理有利于延緩旗葉衰老，增加小麥生育后期的干物質積累量。
　　 3.3.耕作方式和施氮量及種植密度對旱地小麥籽粒產量、籽粒蛋白質含量和水分利用效率的影響
　　 基本苗為225株·m-2、同一施氮量條件下，深松+條旋耕處理籽粒產量和籽粒蛋白質產量顯

24、著高于其他處理，水分利用效率高于旋耕和深松+旋耕處理，與條旋耕處理無顯著差異，籽粒蛋白質含量與其他處理均無顯著差異，表明深松+條旋耕處理有利于提高籽粒產量、籽粒蛋白質產量和水分利用效率，是本試驗條件下的最優耕作處理。
　　 基本苗為225株·m－2、同一耕作方式條件下，N2處理籽粒產量、籽粒蛋白質含量和籽粒蛋白質產量均最高，N1處理次之，N0處理最低；N2處理水分利用效率與N1處理無顯著差異，高于N0處理，表明在一定范圍內增加施