土壤水分和耕作方式對(duì)小麥水分利用特性及產(chǎn)量形成的影響.pdf

1、2009-2010小麥生長(zhǎng)季，供試品種為中穗型小麥品種：濟(jì)麥22(J22)和山農(nóng)15(S15)，大穗型小麥品種：洲元9369(ZY9369)、山農(nóng)8355(S8355)、泰9818(T9818)和濰麥8號(hào)(WM8)。設(shè)WO、W1、W2、W3共4個(gè)水分處理。其中WO為全生育期不灌水；W1為拔節(jié)期和開花期測(cè)墑補(bǔ)灌，灌后0～140cm土層土壤相對(duì)含水量分別達(dá)到75％和70％；W2為拔節(jié)后8d+開花后8d測(cè)墑補(bǔ)灌，目標(biāo)含水量分別為75％和70％

2、；W3為拔節(jié)后8d+開花后8d測(cè)墑補(bǔ)灌，目標(biāo)含水量分別為75％和75％。研究了土壤水分對(duì)不同小麥品種耗水特性和產(chǎn)量的影響。
　　 1.1土壤水分對(duì)不同小麥品種耗水特性的影響
　　 1.1.1不同小麥品種耗水特性的差異
　　 不灌水條件下，濟(jì)麥22總耗水量低于泰9818，其總耗水量來源于土壤耗水的比例與其他品種無顯著差異；濟(jì)麥22開花至成熟階段的耗水量及其模系數(shù)最高，泰9818次之，山農(nóng)15最低。灌水條件下，濟(jì)麥2

3、2的總耗水量最高，總耗水量來源于灌水量和土壤耗水量的比例較高，其開花至成熟階段的耗水量及其模系數(shù)亦較高；洲元9369總耗水量及其來源于土壤耗水的比例較低。說明濟(jì)麥22在灌水和不灌水條件下對(duì)土壤水的吸收利用均較高，其開花至成熟階段較高的耗水量有利于滿足小麥灌漿階段光合蒸騰需水，促進(jìn)籽粒灌漿和產(chǎn)量形成。
　　 1.1.2土壤水分對(duì)小麥耗水特性的影響
　　 WO處理的總耗水量最低，但總耗水量來源于土壤耗水量的比例最高，W3處理

4、最低，說明全生育期不灌水促進(jìn)了小麥對(duì)土壤貯水的吸收利用。灌水處理間比較，W3處理的總耗水量、灌水量及其占總耗水量的比例最高，來源于土壤耗水的比例較低；該處理開花至成熟階段的耗水量及其模系數(shù)最高，W1處理最低。說明推遲拔節(jié)水和開花水，會(huì)增加灌水量和總耗水量，減少小麥對(duì)土壤貯水的消耗量；進(jìn)一步提高開花水補(bǔ)灌水平，總耗水量進(jìn)一步增加，土壤貯水消耗量進(jìn)一步減少，但小麥開花至成熟期耗水量和耗水模系數(shù)增加，有利于滿足產(chǎn)量形成階段的光合蒸騰需水。

5、r>　　 1.2土壤水分對(duì)不同小麥品種根系活力和旗葉滲透調(diào)節(jié)能力的影響
　　 1.2.1不同小麥品種根系活力和旗葉滲透調(diào)節(jié)能力的差異
　　 WO和W1條件下濟(jì)麥22根系活力在拔節(jié)期和開花期較高，但灌漿后期較低；山農(nóng)15灌漿后期根系活力較高，泰9818次之。W2和W3條件下，濟(jì)麥22在整個(gè)灌漿過程中保持較高根系活力，有利于對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收，濰麥8號(hào)根系活力最低。同一水分處理?xiàng)l件下，濟(jì)麥22、洲元9369和濰麥8號(hào)灌漿初

6、期和中期旗葉水勢(shì)和飽和滲透勢(shì)較高；山農(nóng)8355灌漿后期滲透調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)，山農(nóng)15較低。說明在不同水分條件下，濟(jì)麥22灌漿前、中期的根系活力和滲透調(diào)節(jié)能力均較高，推遲拔節(jié)水和開花水有利于濟(jì)麥22在灌漿后期維持較高的根系活力；濰麥8號(hào)雖然灌漿初期和中期旗葉水勢(shì)和飽和滲透勢(shì)較高，但根系活力較低，不利于對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收，這是其產(chǎn)量和水分利用效率較低的原因。
　　 1.2.2土壤水分對(duì)小麥根系活力和旗葉滲透調(diào)節(jié)能力的影響
　　

7、W3處理灌漿中后期根系活力較高，有利于對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收，W2次之；W3處理的旗葉水勢(shì)和旗葉飽和滲透勢(shì)高于其他處理，具有較高的滲透調(diào)節(jié)能力，W2處理次之，WO處理最低。說明推遲拔節(jié)水和開花水，可提高小麥灌漿中后期的根系活力和旗葉滲透調(diào)節(jié)能力，進(jìn)一步提高開花水補(bǔ)灌水平至75％，小麥灌漿中后期的根系活力和旗葉滲透調(diào)節(jié)能力進(jìn)一步增強(qiáng)。
　　 1.3土壤水分對(duì)不同小麥品種光合碳代謝的影響
　　 1.3.1不同小麥品種光合碳代謝的

8、差異
　　 山農(nóng)8355從開花后一直保持較高的旗葉凈光合速率、Fv/Fm值、ФPSII值、旗葉蔗糖含量和磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性，洲元9369開花后的旗葉凈光合速率、旗葉蔗糖含量和磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性均較低，濟(jì)麥22和濰麥8號(hào)居中；山農(nóng)8355成熟期干物質(zhì)積累量、花后同化物積累量及其對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率均較高，洲元9369較低，濟(jì)麥22和濰麥8號(hào)居中。說明山農(nóng)8355灌漿中后期的旗葉光合能力較高，促進(jìn)了開花后干物質(zhì)的積累及

9、其向籽粒中的分配，這是其粒重較高的原因，洲元9369粒重最低，濟(jì)麥22和濰麥8號(hào)居中。
　　 1.3.2土壤水分對(duì)小麥光合碳代謝的影響
　　 W3處理的旗葉凈光合速率、Fv/Fm和ФPSII值、旗葉蔗糖含量、SPS活性、成熟期的干物質(zhì)積累量、花后同化物輸入籽粒量及其對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率和灌漿中后期的灌漿速率均最高，W2處理次之，WO處理最低。說明推遲拔節(jié)水和開花水有利于小麥灌漿中后期保持較高的旗葉光合能力，促進(jìn)了開花后干物質(zhì)的

10、積累及其向籽粒中的分配；提高開花水補(bǔ)灌水平，有利于進(jìn)一步增強(qiáng)小麥光合能力，增加籽粒中干物質(zhì)積累。
　　 1.4土壤水分對(duì)不同小麥品種籽粒產(chǎn)量、水分利用效率和品質(zhì)的影響
　　 1.4.1不同小麥品種籽粒產(chǎn)量和水分利用效率的差異
　　 同一灌水處理?xiàng)l件下，濟(jì)麥22的籽粒產(chǎn)量最高，山農(nóng)15和山農(nóng)8355次之，其水分利用效率和灌溉水利用效率均較高；洲元9369和濰麥8號(hào)籽粒產(chǎn)量、水分利用效率和灌溉效益均較低。說明濟(jì)麥22

11、、山農(nóng)15和山農(nóng)8355是高產(chǎn)、高水分利用效率的小麥品種。
　　 1.4.2土壤水分對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量、水分利用效率和品質(zhì)的影響
　　 W3處理的籽粒產(chǎn)量高于W1和W2處理；山農(nóng)15和濰麥8號(hào)在W3處理?xiàng)l件下水分利用效率低于W1和W2處理，其他品種各水處理間無顯著差異；W1處理的灌溉水利用效率最高，W2處理次之。WO處理的濕面筋含量、面團(tuán)形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間最高，W1和W2處理次之且兩者無顯著差異。說明拔節(jié)水和開花水均推遲8d

12、灌溉，可獲得較高的籽粒產(chǎn)量和水分利用效率，籽粒品質(zhì)較好；提高開花水補(bǔ)灌水平，雖然部分品種籽粒產(chǎn)量進(jìn)一步增加，但水分利用效率無顯著變化或略有降低，其濕面筋含量降低、面團(tuán)形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間縮短，籽粒品質(zhì)變劣。
　　 2耕作方式和土壤水分對(duì)小麥耗水特性和產(chǎn)量的影響
　　 以小麥品種濟(jì)麥22為試驗(yàn)材料，在山東省兗州市小孟鎮(zhèn)史王村大田進(jìn)行定位試驗(yàn)。2007～2008生長(zhǎng)季設(shè)置5種耕作方式：翻耕、條旋耕、深松+條旋耕、旋耕、深松+旋

13、耕，2008～2009和2009～2010生長(zhǎng)季在2007～2008生長(zhǎng)季的試驗(yàn)區(qū)內(nèi)設(shè)置同一處理，但深松+條旋耕和深松+旋耕處理不再深松。2010～2011生長(zhǎng)季在2009～2010生長(zhǎng)季的試驗(yàn)區(qū)內(nèi)設(shè)置同一處理，但“深松+條旋耕”和“深松+旋耕”處理試驗(yàn)小區(qū)1/2面積進(jìn)行深松，1/2面積不再深松，形成7種耕作方式處理，即連續(xù)四年翻耕、連續(xù)四年條旋耕、第一年深松+四年條旋耕、第一年深松后連續(xù)三年條旋耕第四年深松十條旋耕、連續(xù)四年旋耕、第一

14、年深松+四年旋耕、第一年深松后連續(xù)三年旋耕第四年深松+旋耕。在每個(gè)耕作方式處理下設(shè)置5個(gè)水分處理：不灌水(WO)；灌拔節(jié)水和開花水，灌水后拔節(jié)期和開花期0-140cm土層土壤相對(duì)含水量分別達(dá)到65％和70％(W1)、65％和75％(W2)、70％和70％(W3)、70％和75％(W4)。
　　 2.1耕作方式和土壤水分對(duì)小麥耗水特性的影響
　　 2.1.1耕作方式對(duì)小麥耗水特性的影響
　　 不灌水條件下，第一年深

15、松后連續(xù)三年條旋耕第四年深松+條旋耕處理和第一年深松+四年條旋耕處理的總耗水量、土壤耗水量及其占總耗水量的比例均高于連續(xù)四年條旋耕處理，第一年深松后連續(xù)三年旋耕第四年深松+旋耕和第一年深松+四年旋耕處理均高于連續(xù)四年旋耕處理；灌水條件下，第一年深松后連續(xù)三年條旋耕第四年深松+條旋耕處理和第一年深松+四年條旋耕處理的總耗水量、灌水量及其占總耗水量的比例、土壤耗水量均高于連續(xù)四年條旋耕處理。同一水分條件下，第一年深松后連續(xù)三年條旋耕第四年深

16、松+條旋耕處理20～180cm各土層土壤耗水量、拔節(jié)至開花階段和開花至成熟階段的耗水量、耗水模系數(shù)均高于連續(xù)四年條旋耕處理，第一年深松后連續(xù)三年旋耕第四年深松+旋耕處理20～140cm各土層土壤耗水量、拔節(jié)至開花階段和開花至成熟階段的耗水量、耗水模系數(shù)均高于連續(xù)四年旋耕處理；第一年深松+四年條旋耕處理20～120cm土層的土壤耗水量、拔節(jié)至開花階段和開花至成熟階段的耗水量均高于連續(xù)四年條旋耕處理，第一年深松+四年旋耕處理高于連續(xù)四年旋耕

17、處理。說明深松促進(jìn)了小麥對(duì)土壤深層貯水的利用，增加了對(duì)土壤水的消耗，提高了產(chǎn)量形成階段的耗水量，在灌水條件下還促進(jìn)了對(duì)灌溉水的吸收利用；一次深松的后效可以持續(xù)至第四年，但效果明顯減弱。
　　 2.1.2土壤水分對(duì)小麥耗水特性的影響
　　 同一耕作方式下，WO處理的總耗水量、拔節(jié)至開花階段的耗水量和耗水模系數(shù)最低；其土壤耗水量占總耗水量的比例、播種至拔節(jié)階段的耗水模系數(shù)最高。W3處理的總耗水量、灌水量及其占總耗水量的比例低

18、于W2和W4處理；W1和W3處理處理土壤水消耗量占總耗水量的比例均高于W2和W4處理；開花至成熟階段的耗水量及其模系數(shù)表現(xiàn)為W2處理高于W1處理，W4處理高于W3處理。說明降低拔節(jié)期補(bǔ)灌水平、提高開花期補(bǔ)灌水平會(huì)增加灌水量，減少小麥對(duì)土壤貯水的消耗量。但提高開花期補(bǔ)灌水平，小麥開花至成熟期耗水量和耗水模系數(shù)增加，有利于滿足開花后的光合蒸騰需水。
　　 2.2耕作方式對(duì)土壤微生物和土壤酶活性的影響
　　 第一年深松后連續(xù)三

19、年旋耕第四年深松+旋耕處理的土壤微生物量碳、活躍微生物量和土壤呼吸最高，第一年深松后連續(xù)三年條旋耕第四年深松+條旋耕次之。第一年深松后連續(xù)三年條旋耕第四年深松+條旋耕和第一年深松后連續(xù)三年旋耕第四年深松+旋耕處理在拔節(jié)期、開花期和成熟期的脲酶活性顯著高于翻耕、旋耕和條旋耕處理；其蔗糖酶活性在拔節(jié)期和開花期低于翻耕處理，顯著高于旋耕和條旋耕處理，在成熟期顯著高于翻耕、旋耕和條旋耕處理。說明深松提高了0～20cm土層土壤微生物量碳、活躍微生

20、物量和土壤呼吸，提高了土壤脲酶和蔗糖酶活性，有利于土壤碳氮轉(zhuǎn)化。
　　 2.3耕作方式和土壤水分對(duì)小麥根系活力和旗葉水勢(shì)的影響
　　 2.3.1耕作方式對(duì)小麥根系活力和旗葉水勢(shì)的影響
　　 第一年深松后連續(xù)三年條旋耕第四年深松+條旋耕處理和第一年深松后連續(xù)三年旋耕第四年深松+旋耕處理各生育時(shí)期的根系活力、開花后20d和30d的旗葉水勢(shì)均高于連續(xù)四年條旋耕和連續(xù)四年旋耕處理；第一年深松+四年條旋耕處理的根系活力在拔

21、節(jié)期、開花期和灌漿中期均高于連續(xù)四年條旋耕處理，第一年深松+四年旋耕處理的根系活力在拔節(jié)期、開花期和灌漿中期均高于連續(xù)四年旋耕處理，說明深松不僅可提高小麥根系活力，有利于各生育階段對(duì)土壤水分和養(yǎng)分的吸收，而且提高了灌漿中期和后期的旗葉水勢(shì)，改善了旗葉水分狀況，有利于維持旗葉光合功能；一次深松對(duì)小麥根系活力的調(diào)節(jié)效果可持續(xù)至第四年，但效果明顯減弱。
　　 2.3.2土壤水分對(duì)小麥根系活力和旗葉水勢(shì)的影響
　　 各耕作條件下

22、，不灌水處理在開花期的根系活力最高，隨拔節(jié)期灌水量的增加，開花期根系活力有逐漸降低的趨勢(shì)。拔節(jié)期和開花期補(bǔ)灌水平均為70％的處理灌漿中期的根系活力最高，有利于小麥在灌漿中后期對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收，但開花期補(bǔ)灌水平提高至75％，小麥灌漿中后期根系活力反而降低。灌水處理在開花后的旗葉水勢(shì)均高于不灌水處理，W2和W4處理在花后20d和30d的旗葉水勢(shì)高于W1和W3處理，說明拔節(jié)期和開花期灌水，特別是提高開花水補(bǔ)灌水平有利于小麥在灌漿中后期保持較

23、高的旗葉水勢(shì)。
　　 2.4耕作方式和土壤水分對(duì)小麥光合碳代謝的影響
　　 2.4.1耕作方式對(duì)小麥光合碳代謝的影響
　　 同一水分條件下，第一年深松后連續(xù)三年旋耕第四年深松+旋耕和第一年深松后連續(xù)三年條旋耕第四年深松+條旋耕處理灌漿中后期的旗葉光合速率和旗葉實(shí)際光化學(xué)效率(ФPSII)，開花后旗葉蔗糖含量和磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性均高于其他耕作處理；第一年深松后連續(xù)三年條旋耕第四年深松+條旋耕和第一年深松后

24、連續(xù)三年旋耕第四年深松+旋耕處理的旗葉最大光能轉(zhuǎn)換效率(Fv/Fm)分別高于連續(xù)四年條旋耕和連續(xù)四年旋耕處理。第一年深松后連續(xù)三年旋耕第四年深松+旋耕和第一年深松后連續(xù)三年條旋耕第四年深松+條旋耕處理成熟期干物質(zhì)積累量和花后同化物輸入籽粒量及其對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率均高于其他耕作處理。第一年深松+四年旋耕和第一年深松+四年條旋耕處理開花后旗葉蔗糖含量和SPS活性，成熟期干物質(zhì)積累量和花后同化物輸入籽粒量及其對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率分別高于連續(xù)四年旋耕和連

25、續(xù)四年條旋耕處理。說明深松有利于小麥旗葉在灌漿中后期保持較高的旗葉光合能力，促進(jìn)開花后干物質(zhì)的積累及其向籽粒中的分配；一次深松的后效可以延續(xù)至第四年。
　　 2.4.2土壤水分對(duì)小麥光合碳代謝的影響
　　 同一耕作方式下，W3處理灌漿中后期的旗葉蔗糖含量、SPS活性和成熟期干物質(zhì)積累量最高，W1和W4處理次之且兩者無顯著差異，W0處理最低；W3處理籽粒干物質(zhì)積累量最高，其分配比例高于W2和W4處理，其籽粒中支鏈淀粉和總淀

26、粉含量亦較高。說明拔節(jié)期和開花期補(bǔ)灌水平均為70％，提高了小麥灌漿中后期旗葉蔗糖合成能力，促進(jìn)了開花后干物質(zhì)的積累和向籽粒中的轉(zhuǎn)運(yùn)，提高了籽粒中支鏈淀粉和總淀粉含量；開花期補(bǔ)灌水平過高反而不利于籽粒中干物質(zhì)的積累和分配。
　　 2.5耕作方式和土壤水分對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量和水分利用效率的影響
　　 2.5.1耕作方式對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量和水分利用效率的影響
　　 同一灌水處理?xiàng)l件下，第一年深松后連續(xù)三年旋耕第四年深松+旋耕和

27、第一年深松后連續(xù)三年條旋耕第四年深松+條旋耕處理的籽粒產(chǎn)量和水分利用效率最高且兩者無顯著差異，第一年深松+四年旋耕和第一年深松+四年條旋耕處理的籽粒產(chǎn)量、水分利用效率和灌溉效益分別高于連續(xù)四年旋耕和連續(xù)四年條旋耕處理，第一年深松后連續(xù)三年條旋耕第四年深松+條旋耕處理的灌溉水利用效率最高，第一年深松后連續(xù)三年旋耕第四年深松+旋耕處理次之，連續(xù)四年條旋耕處理最低。說明同一灌溉水平下，深松可提高籽粒產(chǎn)量、水分利用效率和灌溉效益，一次深松的后效

28、可以延續(xù)至第四年。
　　 2.5.2土壤水分對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量和水分利用效率的影響
　　 翻耕條件下，W1處理的灌溉效益最高，W3處理次之，其他耕作方式下均為W3處理最高。第一年深松后連續(xù)三年旋耕第四年深松+旋耕和第一年深松后連續(xù)三年條旋耕第四年深松+條旋耕條件下，W4處理的水分利用效率最低，其他水處理之間無顯著差異，其他耕作方式下均為W0處理的水分利用效率最高，W1和W3處理次之且兩者之間無顯著差異，W2和W4處理最低。同

29、一耕作方式下，W3處理的籽粒產(chǎn)量最高，W1和W4處理次之且兩者之間無顯著差異，W0處理最低。說明拔節(jié)期和開花期補(bǔ)灌水平均為70％，可獲得較高的籽粒產(chǎn)量、水分利用效率和灌溉效益；開花期補(bǔ)灌水平過高，顯著降低籽粒產(chǎn)量和水分利用效率。
　　 本試驗(yàn)條件下，第一年深松后連續(xù)三年條旋耕第四年深松十條旋耕方式下，拔節(jié)期和開花期0～140cm土層土壤相對(duì)含水量均達(dá)到70％的W3處理是兼顧節(jié)水高產(chǎn)的最優(yōu)處理。一次深松的后效可以延續(xù)至第四年，因效