冬小麦节水高产灌溉模式的源—库性能及其协调机制

发布时间：2020-10-23 03:39

　　 华北地区是我国小麦主产区,水资源短缺且分布不均,因地制宜实施限水灌溉,并实现节水与高产的统一具有重要意义。小麦的产量决定于源-库性能及其相互作用,而水氮对源-库关系有重要影响。我们设想,在有限水氮供给下,通过优化资源的“时-量”配置,协调花前和花后耗水,进而协调源-库关系,可实现协同提高产量和水氮利用效率的目的。为此,设置了不同时期单次灌溉(起身水WT,拔节水WJ,孕穗水WB,开花水WA和灌浆水WM)、不同时期组合两次和三次灌溉(起身水+孕穗水TB,起身水+开花水TA,起身水+灌浆水TM,拔节水+开花水JA,拔花水+灌浆水JM和孕穗水+灌浆水BM,起身水+孕穗水+灌浆水TBM,拔节水+开花水+灌浆水JAM)以及不同施氮量(N0、N60、N120、N180、N240和N300)等处理,研究了有限水氮供给模式对小麦生育性状与冠层特征、水分分配与源-库性能、产量形成和水氮利用等的影响,结果如下:(1)单次灌溉(灌溉量75 mm)条件下,拔节期之前灌溉有利促库,但开花后供源不足,相对库大源小,产量受源限制;孕穗之后灌溉有利开花后增源,但库容不足,相对源大库小,产量受库限制;在拔节期或拔节至孕穗期灌溉,库容量和源供应能力较高,源-库关系协调,籽粒产量(8433 kghm-2)和水分利用效率(20.1kghm-2mm-1)最高。耗水特性:开花后阶段耗水量表现为:WAWBWMWJWTWO,WA、WB、WM和WJ之间无显著差异,总耗水量表现为:WTWJWBWAWMWO,WJ分别与WT和WB之间无显著差异。源性能:开花期干物质积累量表现为:WTWJWBWA、WM、WO,成熟期表现为:WTWJWBWAWMWO,WT 与 WJ成熟期干物质积累量无显著差异,WJ和WB开花后干物质积累量显著高于WT、WA、WM和WO,WJ开花前干物质转运量显著高于WO、WA和WM,与WT和WA之间无显著差异。库性能:WJ穗数显著高于WB、WA、WM和WO,但低于WT,WJ穗粒数显著高于WB、WA、WT、WM和WO,库容量表现为:WJWTWBWAWMWO,WT与WB以及WA与WM库容量无显著差异。WJ粒叶比和收获指数显著高于WT,但低于WB、WA和WM,WJ结实效率显著高于WO、WB和WM,与WT和WA无显著差异,WJ结实力和穗指数显著高于其余处理,WJ与WB的穗指数之间无显著差异。WJ的产量和水分利用效率均显著高于WO、WT、WA和WM,与WB之间无显著差异。(2)两次灌溉条件下,拔节期和开花期灌溉组合模式(JA),与其他两次灌溉组合模式相比,表现出较高的群体库容量和后期物质生产能力,源-库更为协调,产量(9113 kg hm-2)和水分利用效率(20.0 kg·hm-2·mm-1)最高。耗水特性:JA开花后阶段耗水量显著高于TB、TA和TM,与JM和BM的无显著差异,总耗水量表现为:TBTATMJAJMBM。源性能:开花后干物质积累量表现为:JAJMTBBMTATM,开花前干物质转运量各处理之间无显著差异。库性能:JA和JM的穗数显著高于BM,低于TB、TA和TM,穗粒数表现为:JA、JMBMTB、TA、TM,库容量表现为:JAJMTBTATMBM,JA和JM库容量无显著差异。JA和JM粒叶比显著高于TB、TA和TM,但是显著低于BM;JA和JM结实效率显著高于BM,与其余灌水处理之间无显著差异,JA结实力、穗指数和收获指数显著高于TB、TA、TM和BM,JA的结实力和穗指数与JM的无显著差异。产量表现为:JATBJMTABMTM,水分利用效率表现为:JAJMBMTBTATM。(3)足墒播种后不灌溉、拔节期单次灌溉以及拔节期+开花期两次灌溉,可作为华北不同水资源条件下的节水丰产灌溉模式。耗水特性:开花后阶段耗水量和总耗水量均表现为:WOWJJAJAM和TBM。源性能:开花后干物质积累量随着灌水量的增加而增加,JAM开花后干物质积累量最高,开花前干物质转运量表现为WJWOJMTBM和JAM。库性能:WJ、JA和JAM的穗数显著高于WO低于TBM,穗粒数表现为:JAM、JMWJTBMWO,库容量表现为:JAM、JAWJ、TBMWO。WJ、JA和JAM的粒叶比显著高于TBM,但低于WO,WJ、JA、JAM和TBM结实效率之间无显著差异,但显著高于WO,WJ、JA和JAM结实力、穗指数和收获指数显著高于WO和TBM。拔节期和开花期灌水可同步获得较高的产量和水分利用效率;与拔节水+开花水处理相比,3次灌溉处理(JAM和TBM)的产量与之无显著差异,但是显著降低了水分利用效率,不利于节水;与不灌水处理和拔节水处理相比,拔节水+开花水处理的开花后干物质积累量和库容量较高,源-库关系更加协调;WJ水分利用效率与JA无显著差异,其开花后干物质积累量限制了产量的提高;与2次和3次灌溉处理相比,不灌水处理的产量同时受到群体源和库的限制,但仍通过增加开花前同化物转运量,获得了适当高的产量和水分利用效率。(4)限水灌溉条件下,施氮量在0-300 kg·hm-2范围内,产量和水分利用效率均与施氮量呈抛物线关系,在180-240 kg·hm-2施氮水平上源-库关系较为协调,产量和水分利用效率最优。源性能:开花期、成熟期和开花后干物质积累量均表现为:N300、N240、N180N120N60N0,开花前干物质转运量:N60N0N120N180N240N300,N180与N240开花前干物质转运无显著差异。库性能:穗数、穗粒数和库容量均表现为,N0N60N120N180、N240、N300,N240和N180结实效率和结实力均显著高于N120、N60和No,穗指数和收获指数均随着施氮量的增加而下降;全生育期耗水量和成熟期氮素积累量随着施氮量的增加而增加,氮肥偏生产力、氮肥生理效率和收获指数随着施氮量的增加而下降。综上,施氮量在180-240 kg·hm-2范围,具有较高的库容量和源强度,源-库关系比较协调,产量和水分利用效率最优。
【学位单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S512.11;S274
【部分图文】：

〇ｔｃ?Ｎｏｖ?Ｄｅｃ?Ｊａｎ?Ｆｅｂ?Ｍａｒ?Ａｐｒ?Ｍａｙ?Ｊｕｎ?Ｔａｔａｌ??Ｍｏｎｔｈｓ??图２－１?２０１３－２０１６年度冬小麦生育期内降雨量和日平均气温??Ｆｉｇ．２－１?Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ?（ｍｍ）?ａｎｄ?ｄａｉｌｙ?ｍｅａｎ?ａｉｒ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?（°Ｃ）?ｉｎ?ｔｈｅ?２０１３－２０１６?ｗｉｎｔｅｒ?ｗｈｅａｔ?ｇｒｏｗｉｎｇ?ｓｅａｓｏｎｓ．??２．２．４?ｉ式马金四：＋同方对库关系、产量矛口水分利用效￥的景多响??试验地土壤类型为壤土，０－２０?ｃｍ?土层土壤全氮、碱解氮、有机质、速效磷和速效钾含量分??别为?１．０ｇ．ｋｇ－１，?１０６．７?ｇ．ｋｇ－１，?１２．１?ｇ．ｋｇ－１，?３３．８?ｍｇ．ｋｇ

Ｆｉｇ．?３－２?Ｓｏｉｌ?ｗａｔｅｒ?ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ?ａｍｏｕｎｔ?ａｎｄ?ｔｏｔａｌ?ｃｒｏｐ?ｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ?ｕｎｄｅｒ?ｓｉｎｇｌｅ?ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ?ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ?ｄｕｒｉｎｇ??２０１３－２０１６?ｇｒｏｗ?ｉｎｇ?ｓｅａｓｏｎ?（Ｊｉｍａｉ?２２）??如图３－２所示，土壤贮水消耗量和全生育期总耗水量处理之间规律一致，不灌水处理的土壤??贮水消耗量最高，全生育期总耗水量最低。２０１３－２０１４和２０１５－２０１６年度，起身水处理（ＷＴ）的??土壤５Ｇ水消耗量与不灌水处理之间无显著差异，但２０１３－２０１６年度显著高于孕穗水（ＷＢ）、开花??水（ＷＡ）和灌浆水（ＷＭ）处理的；拔节期（＼＼〇）灌水处理的土壤贮水消耗量，在２０１３－２０１４年??度显著高于开花水和灌浆水处理的，与起身水和孕穗水之间无显著差异，在２０１４－２０１５年度显著??高于灌浆水处理的，与起身水、孕穗水和开花水之间无显著差异，在２０１５－２０１６年度拔节期灌溉??处理的与各灌溉处理之间均表现为无显著差异。起身水处理（ＷＴ）的全生育期总耗水量与拔节??水处理（ＷＯ之间无显著差异，显著高于孕穗水（ＷＢ）、幵花水（ＷＡ）和灌浆水（ＷＭ）处理的；??拔节期（Ｗ』）灌水处理的全生育期总耗水量，在２０１３－２０１４年度显著高于开花水和灌浆水处理的，??与孕穗水之间无显著差异

Ｆｉｇ．?３－３?Ｓｏｉｌ?ｗａｔｅｒ?ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ?ａｍｏｕｎｔ?ａｎｄ?ｔｏｔａｌ?ｃｒｏｐ?ｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ?ｕｎｄｅｒ?ｓｉｎｇｌｅ?ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ?ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ?ｄｕｒｉｎｇ??２０１３－２０１５?ｇｒｏｗｉｎｇ?ｓｅａｓｏｎ?（Ｓｈｉｍａｉ?１５）??如图３－３所示，２０１３－２０１５年度，各处理土壤贮水消耗量和全生育期总耗水量处理之间规律??一致，不灌水处理的土壤贮水消耗量最高，全生育期总耗水量最低。单次灌溉条件下，２０丨３－２０１４??年度，起身水处理（ＷＴ）的土壤贮水消耗量显著低于不灌水处理的，但是显著高于孕穗水（ＷＢ）、??开花水（ＷＡ）和灌浆水（ＷＭ）处理的；２０１４－２０１５年度，起身水处理（ＷＴ）的土壤贮水消耗量??与不灌水处理的无显著差异，但是显著高于其余各单次灌水处理的；拔节期（Ｗ』）灌水处理的土??壤贮水消耗量，在２０１３－２０１４年度显著高于灌浆水处理的，与起身水、孕穗水和开花水之间无显??著差异，在２０１４－２０１５年度，与孕穗水、开花水和灌浆水之间无显著差异。２０１３－２０１４年度，起??身水处理（ＷＴ）的全生育期总耗水量，与拔节水处理（Ｗ；）之间无显著差异，显著高于孕穗水??（ＷＢ）、开花水（ＷＡ）和灌浆水（ＷＭ）处理的
【参考文献】

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本文编号：2852504