小麦测墒补灌技术及其生理基础的研究

发布时间：2018-05-25 21:19

  本文选题：小麦 + 测墒补灌　； 参考：《山东农业大学》2015年博士论文

【摘要】：以高产小麦品种济麦22为材料,于2010~2014年4个小麦生长季,在山东兖州小孟镇史家王子村(35°24′N,116°24′E)进行大田试验,研究小麦测墒补灌技术及其生理基础,为小麦节水高产栽培提供技术和理论依据。2012~2014年两个小麦生长季,设置2个目标土壤相对含水量水平:拔节期65%+开花期70%(W1)和拔节期70%+开花期70%(W2);每个目标土壤相对含水量水平下设7个土层测墒补灌处理,分别为0~20 cm(D1)、0~40 cm(D2)、0~60 cm(D3)、0~80 cm(D4)、0~100 cm(D5)、0~120 cm(D6)和0~140 cm(D7)。全生育期不灌水处理(W0)和常规定量节水灌溉处理,拔节期和开花期分别灌水60mm(Wck)为对照。裂区设计,重复3次。2010~2012年两个小麦生长季,设置2个微喷带试验:①设4个不同喷射角的微喷带灌溉处理,各处理喷射角为35°(T1)、50°(T2)、65°(T3)和80°(T4)。②设3个不同带长的微喷带灌溉处理,各处理带长为40 m(W40)、60 m(W60)和80m(W80)。2010~2011生长季设置拔节期和开花期0~140 cm土层目标土壤相对含水量分别为75%和70%,2011~2012生长季均为70%。不灌水处理(T0)为对照。1同一目标土壤相对含水量,不同土层测墒补灌对小麦耗水特性和籽粒产量的影响1.1不同处理对小麦耗水特性的影响2012~2013小麦生长季,W1条件下,D2拔节期灌水量显著高于D1,低于Wck、D3、D4、D5和D6,与D7处理无显著差异;开花期灌水量、总灌水量及其占总耗水量的比例D2显著低于D3、D4、D5、D6和D7,高于D1处理;40~60 cm和60~160cm土层土壤贮水消耗量和总土壤贮水消耗量D2最高,Wck和D3次之,D4、D5、D6和D7处理最低;D2总耗水量显著高于D1和W0,与Wck、D3、D4、D5、D6和D7处理无显著差异。W2条件下,D2和Wck拔节期灌水量显著低于D3、D4、D5、D6和D7,高于D1处理;开花期灌水量、总灌水量及其占总耗水量的比例D2显著低于Wck、D3、D4、D5、D6和D7,高于D1处理;80~160 cm土层土壤贮水消耗量和总土壤贮水消耗量Wck和D2显著高于D3、D4、D5、D6和D7处理,低于D1处理。表明依据0~40 cm土层土壤相对含水量测墒补灌,灌水量低于常规定量节水灌溉60 mm处理,促进了小麦对60~160cm土层土壤贮水的吸收利用,有利于腾出土壤贮水容积,提高降水的接纳量。2013~2014小麦生长季,w1条件下,拔节期灌水量d2显著高于d1、d6和d7,低于wck、d3、d4和d5处理;开花期灌水量和总灌水量d2显著低于wck、d3、d4、d5、d6和d7,高于d1处理;60~140cm土层土壤贮水消耗量和总土壤贮水消耗量d2最高,其次为wck、d1和d3,d4、d5、d6和d7处理最低;d2总耗水量显著低于d3、d4、d5和d6,高于d1和d7,与wck处理无显著差异。表明依据0~40cm土层土壤相对含水量测墒补灌,灌水量低于常规定量节水灌溉60mm处理,促进了小麦对60~140cm土层土壤贮水的吸收利用,节约灌溉水。1.2不同处理对小麦碳代谢的影响两个小麦生长季,开花后10~20d,叶面积指数(lai)d2最高,与wck和d3无显著差异,显著高于d1处理;花后30d,d2的lai显著高于wck、d1和d3处理。花后10d,各处理冠层光合有效辐射截获率(par)无显著差异;花后20d,d2par显著高于d1和d3,与wck处理无显著差异;花后30d,d2par显著高于wck、d1和d3,wck与d3处理无显著差异。花后21~35d,小麦旗叶叶绿素含量(cci)、最大光化学效率(fv/fm)和实际光化学效率(ΦpsⅡ)d2最高,wck和d3次之,d1和w0处理最低。花后14~35d,d2旗叶净光合速率(pn)、旗叶蒸腾速率(tr)和气孔导度(gs)均为显著高于wck和d3,d1和w0处理最低。表明依据0~40cm土层土壤相对含水量测墒补灌,光合速率较常规定量节水灌溉60mm处理高,有利于灌浆中后期冠层对光能的截获和光能向化学能的转化,促进了碳水化合物的合成。2012~2013小麦生长季,w1条件下,成熟期d2籽粒和茎秆+叶鞘中干物质量显著高于d1、d4、d5、d6、d7和w0,与d3和wck处理无显著差异;d2穗轴+颖壳和叶片中的干物质量显著高于d1和w0,与wck、d3、d4、d5、d6和d7无显著差异。d2开花后同化物积累量最高,花后同化物对籽粒的贡献率显著高于wck、d1、d3、d4和d5处理。w2条件下,籽粒中干物质量d2最高,wck、d3、d4、d5、d6和d7次之,d1和w0处理最低;茎秆+叶鞘中干物质量d2显著高于d1、d4、d5、d6和d7,与d3和wck处理无显著差异。d2开花后同化物积累量及其对籽粒的贡献率显著高于其余处理。2013~2014小麦生长季,w1条件下,成熟期d2籽粒中干物质量最高,wck、d3、d4、d5、d6和d7次之,d1和w0处理最低;wck、d2、d3、d4和d5茎秆+叶鞘和叶片中干物质量显著高于d6和d7,d1处理最低。d2处理开花后同化物积累量最高,花后同化物对籽粒的贡献率显著高于d1和d7,与wck、d3、d4和d5处理无显著差异。w2条件下,d2籽粒中干物质量显著高于其余处理;d2茎秆+叶鞘穗轴+颖壳和叶片中干物质量显著高于d1和w0,与wck、d3、d4、d5、d6和d7处理无显著差异。d2开花后同化物积累量及其对籽粒的贡献率显著高于d1和d7,与wck和其余处理无显著差异。表明依据0~40cm土层土壤相对含水量测墒补灌,籽粒中干物质量较常规定量节水灌溉60mm处理高,促进了干物质在籽粒中的积累,提高了成熟期籽粒中的干物质量和总干物质量。1.3不同处理对小麦氮代谢的影响两个小麦生长季,成熟期籽粒中氮素积累量d2最高,wck和d3次之,d1、d4、d5、d6和d7处理最低。2012~2013小麦生长季,w1和w2条件下,d2茎秆+叶鞘中氮素积累量显著低于d1,高于w0,与wck、d3、d4、d5、d6和d7处理无显著差异;d2处理穗轴+颖壳和叶片中氮素积累量较高。2013~2014小麦生长季,w1条件下,d2茎秆+叶鞘、穗轴+颖壳和叶片中氮素积累量与其余处理均无显著差异。w2条件下,wck和d2茎秆+叶鞘中氮素积累量显著高于d5、d6和d7,d2穗轴+颖壳和叶片中的氮素积累量与其余处理无显著差异。表明依据0~40cm土层土壤相对含水量测墒补灌,籽粒中氮素积累量显著高于常规定量节水灌溉60mm处理,有利于成熟期氮素在籽粒中的积累。2012~2013小麦生长季,w1条件下,60~180cm土层土壤no3--n含量d5和d6最高,wck、d3、d4和d7次之,d1和d2处理最低。40~60cm和80~160cm土层土壤全氮含量w0最高,wck、d1和d3次之,d2处理最低。2013~2014小麦生长季,60~180cm土层土壤no3--n含量d2处理显著低于其余处理。40~100cm和120~200cm土层土壤全氮wck和d3显著高于d1和d2,d2处理最低。表明依据0~40cm土层土壤相对含水量测墒补灌,60~180cm土层土壤no3--n含量和80~160cm土层土壤全氮含量较常规定量节水灌溉60mm处理低,有利于小麦对土壤氮素的吸收利用。1.4不同处理对小麦旗叶衰老的影响2012~2013小麦生长季,开花后7~14d,小麦旗叶超氧化物歧化酶(sod)、过氧化氢酶(cat)活性和可溶性蛋白含量d2显著高于d1和w0,与wck和d3处理无显著差异;花后21~28d,旗叶sod、cat活性和可溶性蛋白含量d2最高,wck和d3次之,d1和w0处理最低。花后14~28d,旗叶丙二醛(mda)含量d2最低。2013~2014小麦生长季,花后7d,小麦旗叶sod、cat活性和可溶性蛋白含量d2显著高于d1和w0,低于d3,与wck处理无显著差异;花后21~28d,旗叶sod、cat活性和可溶性蛋白含量d2显著高于wck和d3,d1和w0处理最低。开花后14~28d,旗叶mda含量d2显著低于w0处理。表明依据0~40cm土层土壤相对含水量测墒补灌,灌浆中后期旗叶sod、cat活性和可溶性蛋白含量较常规定量节水灌溉60mm处理高,提高了开花后旗叶清除活性氧能力和渗透调节能力,有利于延缓旗叶衰老。1.5不同处理对小麦根系分布与根系衰老及活力的影响2012~2013小麦生长季,开花期40~60cm土层d2根长密度和根干重密度显著高于w0和d1,与wck和d3处理无显著差异,60~100cm土层根长密度和根干重密度d2处理最高,wck和d3次之,d1和w0处理最低。2013~2014生长季,60~100cm土层根长密度和根干重密度d2最高,wck和d3次之,d1和w0处理最低。表明依据0~40cm土层土壤相对含水量测墒补灌,开花期60~100cm土层根长密度和根干重密度较常规定量节水灌溉60mm处理高,有利于根系对土壤水分和氮素营养的吸收。开花后10d,20~60cm土层根系sod和cat活性d2显著高于w0,与d1和d3处理无显著差异;花后20~30d,40~60cm土层根系sod、cat活性和可溶性蛋白含量d2最高,d3次之,d1处理最低。花后20~30d,20~60cm土层根系mda含量d2最低,与d3处理无显著差异。表明依据0~40cm土层土壤相对含水量测墒补灌,提高了根系抗氧化能力和渗透调节能力,有利于减缓根系细胞膜结构损伤,延缓根系衰老。2012~2013小麦生长季,开花后10d,0~60cm土层根系活力d2显著高于d1,与d3处理无显著差异;花后20~30d,20~40cm土层根系活力d2最高,d3次之,d1处理最低,40~60cm土层根系根系活力为d2d3d1w0。2013~2014小麦生长季,花后10d,20~60cm土层根系活力d2显著高于d1,与d3处理无显著差异;花后20~30d,0~60cm土层根系活力d2最高,d3次之,d1处理最低。表明依据0~40cm土层土壤相对含水量测墒补灌,提高了灌浆中后期20~60cm根系活力,有利于根系对土壤水分及养分的吸收。1.6不同处理对小麦籽粒产量与水分利用效率的影响2012~2013小麦生长季,w1条件下,小麦籽粒产量d2最高,wck、d3、d4、d5、d6和d7次之,d1处理最低;水分利用效率和灌溉水生产效率wck和d2显著高于d3、d4、d5、d6和d7,d1处理最低;灌溉水利用效率d1显著高于d2,wck和d3低于d2,d4、d5、d6和d7处理最低。w2条件下,籽粒产量和水分利用效率d2最高,与wck无显著差异,d3、d4、d5、d6和d7次之,d1处理最低;灌溉水利用效率d2低于d1,高于wck和其余处理;d2处理灌溉水生产效率最高。表明依据0~40cm土层土壤相对含水量测墒补灌,籽粒产量和水分利用效率较常规定量节水灌溉60mm处理高,是高产节水的最优处理。2013~2014小麦生长季,w1条件下,小麦籽粒产量、水分利用效率和灌溉水生产效率d2最高,wck、d3、d4、d5、d6和d7次之,d1处理最低;灌溉水利用效率d2低于d1,显著高于wck、d3、d4、d5、d6和d7处理。w2条件下,籽粒产量和水分利用效率d2最高,与wck和d3无显著差异,d4、d5、d6和d7次之,d1处理最低;灌溉水利用效率d2显著高于wck、d3、d4、d5、d6和d7,低于d1处理。表明依据0~40cm土层土壤相对含水量测墒补灌,籽粒产量和水分利用效率较常规定量节水灌溉60mm处理高,获得了较高的产量和水分利用效率,是本试验条件下高产节水的最优处理。2微喷带灌溉对小麦耗水特性及籽粒产量的影响2.1微喷带灌溉对小麦耗水特性的影响同一带长条件下,拔节期和开花期灌水后水分分布均匀系数t3最高,t2次之,t1处理最低。开花期灌水量、总灌水量和土壤贮水消耗量t1最高,t2次之,t3和t4处理最低,总耗水量和灌水量占总耗水量的比例t1显著高于t2、t3和t4处理;小麦拔节至开花阶段和开花至成熟阶段至成熟期耗水量t2显著高于t3和t4,低于t1处理。两个小麦生长季,与t1相比,t4处理总灌水量分别减少了21.29mm和14.95mm,总耗水量减少了34.41mm和37.92mm。表明小麦拔节期和开花期采用80°喷射角的微喷带补灌减少了开花期灌水量、总灌水量和总耗水量,有利于节水。同一喷射角条件下,拔节期灌溉水在土壤中的水平分布均匀系数w40显著高于w80,与w60处理无显著差异,而开花期灌溉水在土壤中的水平分布均匀系数w40最高,w60次之,w80处理最低。开花期灌水量、总灌水量、灌水量占总灌水量的比例w80和w60显著高于w40处理,降水占总耗水量的比例w40显著高于w60和w80处理。与w80相比,w40处理总灌水量分别减少了15.58和18.82mm,总耗水量分别减少了39.43和48.94mm。表明拔节期和开花期采用40~60m带长微喷带灌溉提高了小麦生育中后期灌溉水在土壤中的分布均匀性,降低了开花期灌水量和总耗水量,有利于节水。2.2微喷带灌溉对小麦碳代谢的影响同一带长条件下,开花后20~30d,旗叶Fv/Fm和群体光合速率(CAP)均T4最高,T3次之,T1和T2处理最低;T4旗叶ΦPSⅡ和Pn显著高于T3、T2和T1处理。开花期和成熟期干物质积累量T4最高,T3次之,T2和T1处理最低。两个小麦生长季,成熟期各器官中干物质分配量和分配比例均为籽粒茎秆+叶鞘穗轴+颖壳叶片,T4各器官中的干物质积累量、花后同化物运转量及其对籽粒的贡献率显著高于其余处理,各处理籽粒灌浆渐增期、籽粒灌浆持续天数和籽粒平均灌浆速率均为T4T3T2T1。说明拔节期和开花期采用80°喷射角的微喷带进行测墒补灌延长了籽粒灌浆时间,提高了籽粒平均灌浆速率,有利于粒重的增加。同一喷射角条件下,开花后10d,W40和W60旗叶ΦPSII、Pn和CAP均显著高于W80处理;花后20~30d,旗叶ΦPSII、Fv/Fm、Pn和CAP W40最高,W60次之,W80处理最低。两个小麦生长季,籽粒中干物质量及其占总干物质量的比例、穗轴+颖壳、茎秆+叶鞘和叶片中的干物质量W40显著高于W60和W80处理,籽粒灌浆渐增期、籽粒灌浆持续天数和籽粒千粒重W40最高,W60次之,W80最处理低。表明拔节期和开花期采用40~60 m带长的微喷带补灌,延长了籽粒灌浆时间,有利于成熟期粒重的增加。2.3微喷带灌溉对小麦籽粒产量和水分利用效率的影响同一带长条件下,两个小麦生长季,T4籽粒产量、水分利用效率和灌溉效率显著高于T1、T2和T3处理。与T1相比,T4处理两年度平均灌水量降低18.6%,耗水量降低8.2%,产量提高9.9%,水分利用效率和灌溉效益分别提高3.8%和12.3%。说明拔节期和开花期采用80°喷射角微喷带进行测墒补灌,降低了小麦对水分的消耗,提高了产量和水分利用率。同一喷射角条件下,两个小麦生长季,W40穗数和收获指数与W60无显著差异,但显著高于W80处理,千粒重、籽粒产量和水分利用效率W40最高,W60次之,W80处理最低。表明采用40~60 m带长的微喷带补灌有利于提高产量、水分利用率和收获指数。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S512.1

【参考文献】

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1 王永华;王玉杰;冯伟;王晨阳;胡卫丽;轩红梅;郭天财;;两种气候年型下不同栽培模式对冬小麦根系时空分布及产量的影响[J];中国农业科学;2012年14期

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本文编号：1934688