不同補(bǔ)灌時(shí)期和擬濕潤(rùn)層深度對(duì)小麥產(chǎn)量和水分利用效率的影響.pdf

1、于2012～2013和2013～2014年度，在山東省兗州市進(jìn)行大田試驗(yàn)，供試小麥品種為濟(jì)麥22。2012～2013年度，試驗(yàn)設(shè)置拔節(jié)水、播種水+拔節(jié)水、冬前水+拔節(jié)水、拔節(jié)水+開花水、播種水+拔節(jié)水+開花水、冬前水+拔節(jié)水+開花水6個(gè)補(bǔ)灌時(shí)期組合，0～140cm土層為擬濕潤(rùn)層，以全生育期不灌水和播種期、拔節(jié)期、開花期定額補(bǔ)灌60mm處理為對(duì)照，共8個(gè)處理。
　　2013～2014年度，試驗(yàn)設(shè)置補(bǔ)灌時(shí)期組合與2012～2013年度

2、一致，設(shè)置0～20cm和0～140cm兩個(gè)土層為擬濕潤(rùn)層，以全生育期不灌水處理和播種期、拔節(jié)期、開花期定額補(bǔ)灌60mm處理為對(duì)照，共14個(gè)處理。
　　同時(shí)，2012～2013年設(shè)置不同儀器法測(cè)定土壤含水量差異性和相關(guān)性試驗(yàn)，試驗(yàn)分別采用頻域反射(FDR)、時(shí)域反射(TDR)、駐波率(SWR)土壤水分測(cè)試儀及傳統(tǒng)烘干法于小麥冬前期、拔節(jié)期和開花期進(jìn)行土壤含水量測(cè)定，設(shè)置0～20、0～40和0～60cm三個(gè)擬濕潤(rùn)層深度。各處理補(bǔ)灌的目

3、標(biāo)相對(duì)含水量在冬前期、拔節(jié)期和開花期分別為80％、70％和70％，共12個(gè)處理。
　　研究不同補(bǔ)灌時(shí)期和不同擬濕潤(rùn)層深度對(duì)小麥耗水特性、碳氮代謝和籽粒產(chǎn)量的影響主要結(jié)果如下:
　　1.補(bǔ)灌時(shí)期和擬濕潤(rùn)層深度對(duì)小麥產(chǎn)量和水分利用效率的影響
　　1.1補(bǔ)灌時(shí)期和擬濕潤(rùn)層深度對(duì)小麥根系分布和耗水特性的影響
　　播種期補(bǔ)灌，小麥0～20cm土層根系在冬前期的生長(zhǎng)受到抑制，但返青后根長(zhǎng)密度、根表面積密度和根干重密度迅速提高

4、，冬前期補(bǔ)灌亦有利于返青后小麥根系的生長(zhǎng);小麥開花期0～100cm土層根系的根長(zhǎng)密度、根表面積密度和根干重密度隨土層深度的增加而降低。開花期前不灌水或者僅在在拔節(jié)期灌1水，可以促進(jìn)根系下扎，提高60～100cm土層土壤中根系的根長(zhǎng)密度、表面積密度和干重密度。播種期和拔節(jié)期補(bǔ)灌或冬前期和拔節(jié)期補(bǔ)灌，促進(jìn)了20～40cm和40～60cm土層中根系的生長(zhǎng)。
　　播種期灌水量及之后的灌水頻率和時(shí)期一致的條件下，擬濕潤(rùn)層深度為0～20cm的

5、處理與擬濕潤(rùn)層深度為0～140cm的處理相比，總灌水量減少12.2～43.1mm，總耗水量減少1.9～35.1mm.。小麥全生育期各處理對(duì)80～140cm土層土壤貯水的消耗量最大。全生育期不灌水或只在拔節(jié)期補(bǔ)灌1水，促進(jìn)了小麥對(duì)80～200cm土層土壤水的利用;開花期補(bǔ)灌，顯著降低小麥對(duì)80～200cm土層土壤水的消耗。在補(bǔ)灌時(shí)期和次數(shù)相同條件下，擬濕潤(rùn)層為0～20cm，目標(biāo)相對(duì)含水量為100％的處理比擬濕潤(rùn)層0～140cm，目標(biāo)相對(duì)含

6、水量為70％的處理和定額60mm補(bǔ)灌的處理，總灌水量和總耗水量顯著降低，土壤貯水消耗量顯著增加。
　　1.2不同處理對(duì)小麥土壤溫度的影響
　　在擬濕潤(rùn)層深度均為0～20cm土層條件下，播種期補(bǔ)灌后5～30cm土層土壤溫度日較差降低，且播種期至冬前期期間5～30cm土層積溫比播種期不補(bǔ)灌處理低0.4～16.8℃，在此土層范圍內(nèi)，隨土層深度增加，兩處理之間的積溫差增大。冬前期補(bǔ)灌可提高冬前期至返青期間的土壤溫度;播種期+拔節(jié)期補(bǔ)

7、灌處理與冬前期+拔節(jié)期補(bǔ)灌處理相比，拔節(jié)后的土壤溫度升高;播種期+拔節(jié)期+開花期補(bǔ)灌處理與冬前期+拔節(jié)期+開花期補(bǔ)灌處理相比，全生育期5～30cm各土層積溫提高了60.3～136.7℃。
　　小麥各土層每日各時(shí)段的溫度呈周期性變化，以“S”曲線由表層向深層漸次遞減或遞增，以5cm土層土壤溫度變化幅度最大，日最高和最低溫度均出現(xiàn)在該土層;在5～30cm土層范圍內(nèi)隨土層加深，土壤溫度日變化幅度逐漸減緩。不同補(bǔ)灌處理對(duì)土壤溫度有顯著影響

8、，播種期補(bǔ)灌降低了土壤溫度日變化幅度;冬前期補(bǔ)灌后2d內(nèi)，其土壤溫度明顯高于播種期補(bǔ)灌水的處理。
　　1.3不同處理對(duì)小麥內(nèi)源激素的影響
　　小麥拔節(jié)期和開花期，處理間ABA含量表現(xiàn)為隨補(bǔ)灌次數(shù)增加而降低的趨勢(shì)，GA含量表現(xiàn)為隨灌水次數(shù)增加而提高的趨勢(shì);播種期+拔節(jié)期+開花期補(bǔ)灌處理的小麥旗葉ABA含量在拔節(jié)期和開花期低于其余處理，而旗葉GA含量則高于其余處理。播種期+拔節(jié)期+開花期補(bǔ)灌處理拔節(jié)期和開花期的旗葉ABA含量最低

9、，GA含量最高。
　　1.4不同處理對(duì)旗葉衰老的影響
　　小麥開花后，各處理旗葉過(guò)氧化氫酶(CAT)活性隨灌水次數(shù)增加呈降低趨勢(shì)，可溶性蛋白含量隨灌水次數(shù)增加呈升高趨勢(shì)。小麥生育期補(bǔ)灌3水處理旗葉丙二醛(MDA)含量在開花后0d至28d期間一直低于其余處理，而可溶性蛋白含量則一直高于其余處理。說(shuō)明冬前期+拔節(jié)期+開花期補(bǔ)灌有利于降低小麥旗葉細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)受損程度，延緩旗葉衰老，維持較高的細(xì)胞代謝水平。
　　1.5不同處理對(duì)

10、小麥碳代謝的影響
　　補(bǔ)灌播種水、冬前水、拔節(jié)水和開花水，對(duì)提高小麥旗葉最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)、旗葉實(shí)際光化學(xué)效率(ΦPSⅡ)和旗葉電子傳遞效率(ETR)以及光合速率(Pn)均有顯著調(diào)節(jié)作用，補(bǔ)灌播種水+拔節(jié)水+開花水或冬前水+拔節(jié)水+開花水的處理，花后旗葉最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)、旗葉實(shí)際光化學(xué)效率(ΦPSⅡ)、旗葉電子傳遞效率（ETR）、旗葉光合速率(Pn)和旗葉水分利用效率(WUEleaf)均高于其余處理。

11、　　在本試驗(yàn)小麥生長(zhǎng)季補(bǔ)灌水0～3次條件下，補(bǔ)灌次數(shù)越少，開花后旗葉可溶性糖積累越快，但積累總量越低，釋放越快;全生育期補(bǔ)灌次數(shù)越多，開花后旗葉可溶性糖積累相對(duì)越慢，但后期積累量越大，釋放平穩(wěn)，有利于可溶性糖向籽粒淀粉轉(zhuǎn)化。適當(dāng)增加補(bǔ)灌次數(shù)，小麥灌漿中后期源葉有更強(qiáng)的供應(yīng)能力。補(bǔ)灌時(shí)期和次數(shù)相同的情況下，擬濕潤(rùn)層深度為0～20cm、目標(biāo)相對(duì)含水量為100％的處理與擬濕潤(rùn)層深度為0～140cm、目標(biāo)相對(duì)含水量為70％的處理以及定額補(bǔ)灌60

12、mm處理對(duì)小麥開花后旗葉可溶性糖含量的影響無(wú)顯著差異。
　　小麥開花后14d和28d旗葉同化的13C同位素在成熟期籽粒中分配的比例高于開花后0d旗葉13C同位素標(biāo)記的處理，說(shuō)明小麥灌漿中后期旗葉光合碳同化物對(duì)籽粒灌漿的貢獻(xiàn)較大;小麥全生育期補(bǔ)灌冬前水+拔節(jié)水+開花水處理的13C同化積累量顯著高于其余處理，說(shuō)明其花后旗葉光合碳同化能力較強(qiáng)。
　　小麥生長(zhǎng)季補(bǔ)灌播種水、冬前水、拔節(jié)水、開花水，均可以提高小麥干物質(zhì)積累量，其中全生

13、育期補(bǔ)灌3水的處理成熟期干物質(zhì)積累量高于補(bǔ)灌2水、1水和0水的處理。補(bǔ)灌開花水顯著提高了開花后同化的干物質(zhì)量對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率。在拔節(jié)期和開花期補(bǔ)灌的條件下，增灌播種水或冬前水均能提高小麥開花前營(yíng)養(yǎng)器官貯存干物質(zhì)向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)量和開花后干物質(zhì)積累量。補(bǔ)灌時(shí)期和次數(shù)相同的條件下，擬濕潤(rùn)層深度為0～20cm、目標(biāo)相對(duì)含水量為100％的處理與擬濕潤(rùn)層深度為0～140cm、目標(biāo)相對(duì)含水量為70％的處理以及定額補(bǔ)灌60mm處理對(duì)小麥開花后干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)

14、運(yùn)的影響無(wú)顯著差異。
　　1.6不同處理對(duì)小麥氮代謝的影響
　　小麥全生育期補(bǔ)灌3水比補(bǔ)灌2水更有利于提高小麥開花前營(yíng)養(yǎng)器官氮素積累量及其向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)量，增加籽粒氮素積累量，但對(duì)氮素利用效率無(wú)顯著影響;在拔節(jié)期和開花期補(bǔ)灌的條件下，增灌播種水對(duì)小麥植株氮素積累量、籽粒氮素積累和氮素吸收利用效率的調(diào)節(jié)作用與增灌冬前水無(wú)顯著性差異;
　　補(bǔ)灌時(shí)期和次數(shù)相同的條件下，擬濕潤(rùn)層深度為0～20cm、目標(biāo)相對(duì)含水量為100％的處理

15、與擬濕潤(rùn)層深度為0～140cm、目標(biāo)相對(duì)含水量為70％處理以及60mm定額灌溉處理對(duì)小麥氮素積累、轉(zhuǎn)運(yùn)和吸收利用的調(diào)節(jié)作用無(wú)顯著差異。
　　1.7不同處理對(duì)籽粒產(chǎn)量和水分利用效率的影響
　　兩年度試驗(yàn)各處理籽粒產(chǎn)量均呈現(xiàn)隨補(bǔ)灌次數(shù)增加而增加的趨勢(shì)，但全生育期補(bǔ)灌播種水+拔節(jié)水+開花水的處理與補(bǔ)灌冬前水+拔節(jié)水+開花水處理之間無(wú)顯著差異。
　　補(bǔ)灌時(shí)期和次數(shù)相同條件下，2012～2013年度，以0～140cm土層為擬濕潤(rùn)

16、層補(bǔ)灌的處理與每次60mm定額灌溉處理相比，產(chǎn)量無(wú)顯著差異，但灌水量減少25.4mm～57.2mm，水分利用效率明顯提高;2013～2014年度，擬濕潤(rùn)層深度為0～20cm、目標(biāo)相對(duì)含水量為100％的處理與擬濕潤(rùn)層深度為0～140cm、目標(biāo)相對(duì)含水量為70％的處理和定額60mm補(bǔ)灌處理相比，籽粒產(chǎn)量無(wú)顯著差異，但灌水量減少了9.8mm～42.5mm，水分利用效率提高0.3～1.3kg·hm-1·mm-1。上述結(jié)果表明在相同的灌水頻率和時(shí)

17、期條件下，以0～20cm土層相對(duì)含水量達(dá)到100％為目標(biāo)補(bǔ)灌或以0～140cm土層達(dá)到70％～80％為目標(biāo)補(bǔ)灌可挖掘出小麥高產(chǎn)水平下節(jié)水的更大潛力。
　　2.不同儀器法測(cè)定土壤含水量的相關(guān)性和差異性
　　FDR和SWR儀器測(cè)得的FCv換算為以水土質(zhì)量百分比表示的田間持水量FCv-m，與傳統(tǒng)方法測(cè)得的田間持水量FCm之間的相對(duì)誤差為0.4％～2.6％;TDR儀器測(cè)定計(jì)算得出的WCv-m值與烘干法測(cè)得的WCm值的相對(duì)誤差與相應(yīng)土