时空亏缺灌溉对玉米生长、生理特性及水分利用效率的影响

发布时间：2020-06-08 09:55

【摘要】：随着全球水资源短缺和供需矛盾的日益尖锐,如今国内外大力的推行节水农业。而控制性根系分区交替灌溉技术(APRI)作为一种有效可行的节水灌水方式,自提出以来得到了广泛的关注。但APRI这一空间亏缺和不同生育期水分亏缺这一时间亏缺相结合的节水效益研究较少,为了更好的发挥APRI的节水效益,完善干旱区域典型作物节水灌溉制度具有重要的意义。本研究以“郑丹958”作为供试作物,从2017年5月到10月在西北农林科技大学中国旱区农业节水研究院大型移动式遮雨棚下进行了玉米桶栽试验,研究了根系分区交替灌溉条件下,不同生育时期水分胁迫对夏玉米生理生长指标、产量和水分利用效率以及根系的空间分布动态的影响。试验共设置了16个处理:灌水方式设常规灌溉(CI,每次对全部土壤均匀灌水)和分根区交替灌溉(APRI,交替对1/2根区土壤灌水)和固定分区灌溉(PRD,固定对1/2根区土壤灌水);灌水水平设充分灌溉(W0:(70%-85%)FC)、中度亏缺(W1:(55%-70%)FC)和重度亏缺(W2:(40%-55%)FC);亏缺时期设苗期(S)和灌浆期(M)。亏缺时期灌水量为相应亏缺灌水水平,其他时期灌水水平均为充分灌溉。另设常规灌水方式下全生育期充分灌溉作为对照。主要研究结果如下:(1)相同灌水方式和灌水水平条件下,苗期水分亏缺的株高、叶面积、干物质积累、总耗水量叶片脯氨酸、丙二醛、可溶性糖含量显著低于灌浆期水分亏缺的,并且苗期进行水分亏缺处理复水后,APRI处理的株高和叶面积的补偿效应比CI的强,但苗期水分亏缺的籽粒产量和叶片过氧化氢酶活性明显高于灌浆期和全生育期。苗期水分亏缺处理时,不同灌水方式和灌水水平的各项生理指标之间无显著性差异,而灌浆期和全生育期水分亏缺处理之间存在显著性差异。(2)相同灌水方式和亏缺时期条件下,随着灌水水平的降低,植株的根干重、地上和总干物质量、籽粒产量、总耗水量、叶片叶绿素、叶绿素a、b和类胡萝卜素含量均显著降低,且APRI处理的叶绿素含量下降趋势明显高于CI的。中度水分亏缺处理的产量水分利用效率和灌溉水利用效率较重度水分亏缺处理的值高,但两者之间的差异均不显著。(3)相同灌水水平和亏缺时期条件下,在灌浆期和全生育期进行水分亏缺处理时,APRI处理的根干重显著低于CI的,中度水分亏缺时叶片过氧化氢酶活性表现为CIAPRI,重度处理时APRI和CIPRD,达显著水平。全生育期水分亏缺处理时,CI的叶片过氧化氢酶活性高于APRI和PRD,但差异不具有统计学意义。但苗期水分亏缺的叶片过氧化氢酶活性表现为APRI和CIPRD,差异达显著水平,苗期进行中度处理时APRI显著地高于CI的,进行重度处理时APRI和CI之间差异不具有统计学意义。(4)相同灌溉水平和亏缺时期条件下,和CI处理相比,APRI处理显著降低了总耗水量,同时籽粒产量、总干物质量、灌溉水利用效率、干物质水分利用效率和产量水分利用效率分别提高了22.11%,23.72%和37.25%。苗期水分亏缺时,与CI处理相比,APRI和PRD处理叶片丙二醛、脯氨酸和可溶性糖含量有所增加,但不具有统计学意义。灌浆期水分亏缺不同灌水方式间的玉米叶片丙二醛、脯氨酸和可溶性糖含量表现为PRDAPRICI,差异达显著水平。(5)籽粒产量与0-40 cm土层的根干重呈正相关,与40-50 cm土层的根干重呈负相关。玉米中后期0-20 cm土层的根干重与籽粒产量的关系更密切,增加0-20 cm土层的根干重有利于提高籽粒产量。APRI不仅促进了表层根系的生长,而且有利于深层根系的生长。(6)不同灌水方式、灌水水平和亏缺时期并没有改变玉米植株地上总干物质和总根干重的积累趋势,但各处理在各取样时期的地上总干物质和总根干重值存在明显差异,即各处理玉米地上总干物质量和总根干重随着生育期的推进分别呈现“S”型和倒“V”型曲线变化。综合上述分析可得,APRI灌水方式下在苗期对玉米进行中度水分亏缺(55%~70%FC)为本试验的最佳的处理。
【图文】：

均匀分布,日最高温,全生育期,玉米

图 2-2 玉米全生育期内日最高温、最低温和平均气温2 The daily highest temperature, the lowest temperature and average temperature during the wgrowth period of maize017年6月29日选取在28℃的恒温培养箱中催芽3天的根系数为4条的长势一米幼苗移栽到试验桶中，单株种植，移栽时人为的将根系均匀分布于钢板两系初期两侧根量相同。参考当地的施肥量，，N、K2O和P2O5分别为180，90，2，即施加尿素（N 46%）、氯化钾（K2O 62%）和过磷酸钙（P2O516%）)分

动态,上干,水分亏缺,全生育期

缺下降了5.66%。说明不同生育期水分亏缺对玉米地上干物质量的积累的影响程度为：全生育期>苗期>灌浆期。图3-1 各处理玉米的地上干物质量动态积累曲线Fig. 3-1 Dynamic curves of accumulation of dry matters in aboveground of maize under differenttreatments
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S513

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