水平结构配置对冬小麦冠层垂直结构、微环境及产量的影响

作物的冠层结构是影响产量的重要因素,群体微环境反映了作物冠层内小气候的变化,与作物的冠层结构及产量形成密切相关。该研究在大田试验条件下,设置等行距(R₁,20 cm+20 cm)、宽窄行(R₂,12 cm+12 cm+12 cm+24 cm)两种不同行距和低(D₁,120.0 kg·hm^–2)、中(D₂,157.5 kg·hm^–2)、高(D₃,195.0 kg·hm^–2) 3个播量配置组合,分析了不同处理组合下冬小麦(Triticum aestivum)生育后期冠层垂直结构、群体微环境及产量表现,旨在优化小麦绿色栽培措施,在不增加水肥投入情况下,挖掘冬小麦的生产潜力和进一步增产的可能性和可行性。结果表明:冬小麦上、中、下3个层次冠层开度(DIFN)、平均叶倾角(MLA)及叶面积指数(LAI)均表现为R₂大于R₁,且R₂行距上层和中层DIFN、各层次...     

施氮对半湿润农田冬小麦冠层叶片氮素含量和叶绿素相对值垂直分布的影响

选用半湿润地区土垫旱耕人为土和冬小麦品种‘小偃22’,通过田间试验研究了在不同施氮水平下冬小麦不同生育期冠层叶片含氮量、叶绿素相对值的垂直分布规律,并分析了它们与小麦穗粒重的相关性。结果表明,小麦各生育期冠层叶片含氮量从上至下呈明显递减规律,并且均随施氮量增加含氮量逐渐提高,倒一叶平均比倒二叶高15.83%,倒二叶平均比倒三叶高25.79%;随着施氮量增加,各叶位间叶片含氮量梯度差在拔节期和孕穗期相对稳定,而倒二叶与倒三叶含氮量梯度在成熟期逐渐加大。冠层叶片叶绿素相对值的垂直分布规律与含氮量相似,倒一叶平均比倒二叶高6.5%,倒二叶平均比倒三叶高27.43%。叶片叶绿素相对值与其含氮量呈极显著正相关(r=0.744**,n=234),其间的一元饱和回归方程为ySPAD=87.90xN/(2.29 xN)(R2=0.710);各叶位叶绿素相对值、叶片含氮量均与其穗粒重大多呈显著正相关,并以倒一叶的相关性最密切。研究发现,施氮能提高小麦冠层叶片的含氮量和叶绿素相对值以及它们在叶片间的梯度差,但不能改变它们自上而下逐渐递减的垂直分布规律。     

栽培模式对冬小麦光能利用和产量的影响

以‘泰农18’小麦为材料,于2012—2013年进行大田试验,设置当地农民习惯栽培模式(FP)、超高产栽培模式(SH)和高产高效栽培模式(HH)3个处理,研究了不同栽培模式对小麦光能截获量、光能利用效率、干物质积累量、收获指数、籽粒产量和肥料偏生产力的影响.结果表明: SH模式小麦全生育期的光能截获量、光能利用效率、干物质积累量和籽粒产量显著高于FP模式.相对于FP模式,虽然HH模式的小麦全生育期光能截获量较低,但其光能利用效率、干物质积累量及收获指数均显著提高,从而使其籽粒产量显著提高.相对于SH模式,虽然HH模式的籽粒产量在高、低肥力水平下分别降低3.8%和2.8%,而氮、磷、钾肥的偏生产力在两肥力水平下分别提高26.4%、68.5%、92.6%.在本试验条件下,综合考虑籽粒产量和养分利用效率,以“降肥、增密、延播”为技术特点的高产高效栽培模式为推荐的优化栽培模式.     

株行距对小麦旗叶蔗糖代谢及产量的影响

为了选择小麦适宜的行株距配置方式,在大田高产栽培条件下,研究了行距与株距对花后旗叶蔗糖代谢及籽粒产量的影响.结果表明:小麦旗叶蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶、可溶性糖、蔗糖含量和灌浆速率随籽粒灌浆进程呈单峰变化;随着行距增加,叶片蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶活性及蔗糖含量呈上升趋势,而随株距缩小则下降,行距20 cm和株距3.33 cm的处理(RP3)其蔗糖代谢优势明显,表明行株距搭配合理,促进光合产物向蔗糖的分配转化,为籽粒灌浆提供充足的物质供应;与其他处理比较,RP3处理在灌浆前期可溶性糖含量高,在灌浆中后期含量稳定,且下降相对缓慢;RP3处理籽粒灌浆高峰晚,灌浆前期慢,后期快,植株衰老缓慢,底物供应充足,在花后28-35 d仍维持0.28 mg·d~(-1)灌浆强度;产量构成因素随行距增加而升高,随株距缩小而降低,RP3处理行株距搭配合理,空间比例适宜,产量构成因素协调,产量显著提高.     

不同水分条件对冬小麦根系时空分布、土壤水利用和产量的影响

为了明确华北严重缺水区晚播冬小麦灌水对根系时空分布和土壤水分利用规律的影响,以冬小麦石麦15为材料,利用田间定位试验研究了不同灌水处理(春季不灌水W0;春季灌拔节水75mm,W1;春季灌起身水、孕穗水和灌浆水共225mm,W3)对根系干重密度(DRWD)、根长密度(RLD)、体积密度、分枝数等在0—200cm土层的垂直分布、动态变化及其对耗水和产量的影响,结果表明:随着春季灌水量的减少,开花后0—80cm土层的根干重密度、根长度密度、体积密度和分枝数密度均显著减少,80cm—200m土层的根干重密度、根长度密度、体积密度和分枝数密度却显著增加,并且显著增加冬小麦在灌浆期间对100cm以下深层土层水分的利用,总耗水量W1和W0分别比W3减少70.9mm、115.1mm,土壤耗水量分别比W3增加79.1mm、108.9mm,子粒产量W1和W0分别比W3减少653.3kg/hm2、1470kg/hm2,水分利用效率(WUE)则分别比W3提高0.09kg/m3、0.06kg/m3。晚播冬小麦春季灌1水(拔节水)可以促进根系深扎,增加深土层的根系分布量,提高对深层土壤贮水的吸收利用量,有利于实现节水与高产的统一。     

栽培模式、施氮和品种对冬小麦冠层结构和产量的影响

在黄土高原南部半湿润易早区土垫旱耕人为土上进行大田试验,研究氮肥、品种和栽培模式对冬小麦叶面积指数（IAI）和透光率（DIFN）及产量的影响。结果表明,小麦生长过程中IAI先增大后减小．在开花期最大。成熟期最小。施氮能够显著增加IAI;DIFN的变化规律与LAI相反。不同品种间IAI和DIFN差异显著。全程覆膜和覆膜150d的LAI极显著大于常规栽培、集雨面栽培和三密一稀栽培模式,DIFN与此相反;施氮后籽粒产量极显著增加。在不同栽培模式下,以全程覆膜、覆膜150d和集雨面栽培模式的产量较高,但从维持土壤质量角度考虑,则覆膜150d和集雨面2种栽培模式优于其它几种栽培模式;从冠层结构特征分析,这2种栽培模式更有利于增加群体光合能力。     

株行距配置对齐穗期粳稻冠层结构及产量的影响

以辽宁稻区3种穗型粳稻及杂交稻为试材,研究了不同株行距配置对齐穗期粳稻光截获能力、群体内部光分布特征和光转化效率以及产量构成的调控作用.结果表明：与光能截获密切相关的叶面积指数随着密度减小而先降低后升高.一天之内消光系数(K)的变化同样表现为先降低后升高,而不同株行距配置间K值随着种植密度的增加而增大.产量与各冠层消光系数、上部3叶叶倾角呈正相关.在光能利用率方面,产量与剑叶气孔导度、胞间CO₂浓度、蒸腾速率均呈正相关.在高密度(15 cm×25 cm)和低密度(20 cm×30 cm和20 cm×35 cm)株行距配置下,水稻分别可以提高光截获能力和光转化效率,却分别受到倒伏和单位面积穗数的限制而无法获得高产稳产.株行距为15 cm×30 cm和 20 cm×25 cm配置下,可以确保足够穗数,优化冠层结构并降低倒伏风险,为高产优质提供保障.     

耕作方式对冬小麦灌浆期光合性能日变化和籽粒产量的影响

研究耕作方式对冬小麦灌浆期光合性能日变化的影响,对灌浆期干物质积累、转运以及产量形成具有重要的理论意义.本研究以中国农业大学吴桥实验站2008年设置的长期耕作定位试验为基础,分析了免耕秸秆不还田(NT)、免耕秸秆还田(NTS)、旋耕秸秆不还田(RT)、旋耕秸秆还田(RTS)、深松秸秆不还田(DT)、深松秸秆还田(DTS)、翻耕秸秆不还田(CT)和翻耕秸秆还田(CTS)耕作处理对冬小麦灌浆期旗叶光合特性日变化、光响应曲线和产量的影响.结果表明: 不同耕作方式对冬小麦灌浆期旗叶净光合速率日变化和气孔导度日变化的影响均呈双峰曲线变化趋势,秸秆还田下不同耕作方式的冬小麦旗叶净光合速率高于相应的秸秆不还田处理;各耕作方式对冬小麦旗叶胞间CO₂浓度日变化的影响均呈“广口V型”双峰曲线变化趋势;除DTS、RTS和RT处理冬小麦旗叶的蒸腾速率日变化规律呈单峰曲线变化外,其他各处理冬小麦旗叶的蒸腾速率日变化均呈“双峰曲线”变化趋势.模拟的最大净光合速率以DTS处理最大,分别比NT、DT、RT、CT、NTS、RTS和CTS处理增加了20.0%、21.7%、19.7%、21.5%、0.8%、12.1%和4.2%;秸秆还田条件下各处理的光响应曲线拟合程度均优于秸秆不还田处理.DTS籽粒产量最高,RTS次之,CTS再次,CT处理最小,DTS处理的籽粒产量分别比NTS、RTS、CTS、NT、DT、RT和CT处理高10.8%、1.3%、2.1%、5.4%、11.9%、12.4%和12.6%.通过光合速率和气孔导度日变化趋势可得,不同耕作方式下秸秆还田技术,特别是DTS和NTS处理可减缓光合午休现象,使冬小麦维持较高的光合速率,有利于干物质积累和产量的提高.     

灌溉频次和时期对冬小麦籽粒产量及品质特性的影响

为探讨我国北方地区冬小麦的节水灌溉模式,2006—2008年,在中国科学院栾城农业生态系统试验站,以冬小麦品种科农9204为试验材料,在总灌溉量为120mm的条件下,研究了灌溉次数和灌溉时期对籽粒产量、水分利用效率(WUE)、籽粒蛋白质含量以及相关主要品质特性的影响。结果表明,拔节期、抽穗期和灌浆期一次灌溉分别有利于产量、干物质积累量和千粒重的形成或提高;两次灌溉处理中,以拔节和抽穗期各灌60mm处理籽粒产量最高,籽粒蛋白质产量有随灌溉时期后移而降低的趋势;冬小麦生育期间随灌溉次数增多和灌溉时期后移,湿面筋含量、面团形成时间、面团稳定时间等均显著降低。综合考虑冬小麦的籽粒产量、WUE、营养品质和加工品质,在总灌溉量为120mm的条件下,以拔节和抽穗期各灌溉60mm为宜。     

咸水灌溉对冬小麦籽粒品质特性和产量的影响

为缓解农业用水供需矛盾,解决井灌区地下水超采问题,探究华北平原广泛分布的地下咸水灌溉对冬小麦品质和产量的影响,实现农业可持续发展,本研究在始于2006年的长期定位试验基础上,设置1、2、4、6、8 g·L^-1共5个灌溉水矿化度处理,其中1 g·L^-1灌溉水(取自当地地下水)为对照,研究咸水灌溉对冬小麦籽粒品质特性和产量性状的影响。结果表明: 与对照相比,当灌溉水矿化度≥4 g·L^-1时可显著增加籽粒吸水量、面团形成时间、沉淀值、湿面筋和粗蛋白含量,但显著降低出粉率、面团稳定时间和面筋指数;长期灌溉高矿化度咸水(4～8 g·L^-1)显著降低了冬小麦穗数(44.0%～60.7%)和籽粒产量(35.6%～64.7%)。在连续多年咸水灌溉条件下,与对照相比,2 g·L^-1灌水处理对籽粒产量及产量构成因素无显著影响,且能提高吸水量、面团形成时间、沉淀值、湿面筋和粗蛋白含量等籽粒品质。采用主成分分析法对冬小麦产量性状和品质特性进行综合性评价,得出2 g·L^-1灌水处理综合效果最优。本研究可为华北平原咸水资源高效利用提供理论支撑。     

窄行匀播对晚播冬小麦群体环境、个体性状和物质生产的影响

为了明确行距和行内种子分布形式对华北平原晚播冬小麦群体生长的影响,以济麦22为试验材料,在晚播条件下设置3种行距(10、15、20 cm)和2种行内种子分布形式[随机分布(R)和均匀分布(A)]处理,考察了不同处理冬小麦的冠层结构与环境特征、个体性状、生物量累积及产量性能。结果表明:在相同播种量下较小行距比较大行距、种子均匀分布比非均匀分布群体叶面积较大,冠层下部漏光较少,温度较低且相对湿度较高;缩小行距或增加行内种子分布均匀度使群体内个体间植株性状差异缩小,穗层分布趋向均匀,花后物质积累量增加,穗粒重增加,最终产量提高。10 cm行距的产量高于15 cm行距、显著高于20 cm行距;在15 cm和20 cm行距下植株均匀分布处理产量显著高于非均匀分布处理的产量。综合研究认为,窄行匀播是华北平原干旱缺水地区提高晚播小麦群体产量的有效措施。     

Effects of spacing interval of wide bed planting on canopy characteristics and yield in winter wheat

2010-2012连续两年在大田试验条件下以多穗型品种‘百农矮抗58’为供试材料, 研究了宽幅播种(播幅8 cm)种植方式下不同带间距7 cm (KF7)、12 cm (KF12)和17 cm (KF17)对冬小麦(Triticum aestivum)冠层特征及产量的影响。结果表明: 与常规条播比较, 宽幅播种群体叶面积指数、平均叶倾角、光截获量、相对湿度、成穗数、生物量和产量较高, 而冠层开度和温度较低; 2010-2011年和2011-2012年宽幅播种成穗数和产量显著高于常规条播, 成穗数分别增加4.8%-16.4%和8.9%-21.0%, 产量分别提高2.96%-15.94%和4.09%-14.23%。宽幅播种下随带间距增大, 叶面积指数、平均叶倾角、光截获量、湿度及成穗数降低, 而冠层开度和温度升高; 穗粒数、千粒重、产量、生物量和收获指数以KF12最高, KF7最低。综合分析, 宽幅播种下12 cm带间距处理的小麦冠层结构合理, 微环境适宜, 产量最高, 可作为该种植方式的适宜带间距。     

宽幅播种下带间距对冬小麦衰老进程及产量的影响

在大田试验条件下以多穗型品种‘百农矮抗58’和大穗型品种‘兰考矮早八’为供试材料,研究了宽幅播种(播幅8 cm)种植方式下不同带间距7 cm(KF7)、12 cm(KF12)和17 cm(KF17)对冬小麦(Triticum aestivum)衰老进程及产量的影响。结果表明:与常规条播(行距20 cm,播幅1—2 cm)相比,宽幅带播种植方式的花后旗叶叶绿素降解缓慢,丙二醛(MDA)含量降低,抗氧化酶活性增强,成穗数和产量提高。宽幅带播下不同带间距处理间差异因品种类型而异,矮抗58品种叶绿素相对含量(SPAD)、过氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性整体呈现为KF12KF17KF7,兰考矮早八品种表现为KF7KF12KF17,而MDA变化规律则相反。试验条件下,多穗型品种矮抗58以KF12处理、大穗型品种兰考矮早八以KF7处理花后叶绿素含量高,MDA含量低,抗氧化酶活性强,叶片衰老进程缓慢,产量结构协调,最终产量最高。     

水稻冠层光合有效辐射的时空分布特征

以2个不同株型水稻品种为材料,设置高、中、低3个施氮水平,利用SunScan冠层分析仪于灌浆期系统测定了不同施氮水平下不同株型水稻品种植株形态和冠层内光合有效辐射（PAR）的时空分布状况.结果表明：施氮量对水稻株高、穗弯曲度和茎叶夹角有明显影响;群体叶面积的垂直分布呈中部>上部>下部的分布特征,最大分层叶面积指数（LAI）出现在0.60相对高度处.冠层内平均PAR透光率从顶部向下递减,且在冠层上中部递减迅速,下部递减缓慢;平均PAR透光率随施氮量的增加而递减;平均PAR透光率日变化表现为早晚较低,中午较高;平均PAR透光率随向下累积LAI的增加呈指数递减,群体消光系数K的日变化表现为早晚较高,中午较低,灌浆期的K值介于0.35～0.50.水稻冠层内PAR的三维空间分布表现为冠层上中部水平面上PAR透光率高,光斑面积大;下部水平面上PAR透光率低,光斑少;同一冠层高度水平面上的PAR光强呈不均匀分布.株型紧凑的水稻品种,冠层透光率高,透光率日变化大,群体消光系数小.     

测墒补灌对冬小麦氮素积累与转运及籽粒产量的影响

2007-2009年,在田间条件下,以冬小麦品种济麦22为材料,以0-140 cm土层平均土壤相对含水量为指标设计4个测墒补灌试验处理:W0(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期65%+开花期65%)、W1(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期70%+开花期70%)、W2(土壤相对含水量为播种期80%+拔节期80%+开花期80%)和W3(土壤相对含水量为播种期90%+拔节期80%+开花期80%),研究不同水分处理对冬小麦氮素积累与转运、籽粒产量、水分利用效率及土壤硝态氮含量的影响。结果表明:(1)成熟期小麦植株氮素积累量为W1处理最高,W3处理次之,W0和W2处理最低,W0和W2处理间无显著差异;氮素向籽粒的分配比例为W2处理显著低于W1处理,W0、W1、W3处理间无显著差异。开花期和成熟期营养器官氮素积累量、营养器官氮素向籽粒中的转移量、成熟期籽粒氮素积累量均为W1>W3>W2>W0,各处理间差异显著。(2)随着小麦生育进程的推进,0-200 cm土层土壤硝态氮含量先降低后回升再降低,在拔节期最低。成熟期W0和W1处理0-200 cm土层土壤硝态氮含量较低,W2和W3处理120-200 cm土层土壤硝态氮含量较高。(3)W0处理小麦氮素吸收效率、利用效率和氮肥偏生产力最低;随灌水量的增加,氮素利用效率呈先升高后降低趋势;W1处理小麦对氮素的吸收效率和利用效率较高,氮肥偏生产力最高。W0处理水分利用效率较高,但籽粒产量最低;灌水处理籽粒产量、灌溉水利用效率和灌溉效益两年度均随测墒补灌量的增加而显著降低。在本试验条件下,综合氮素利用、籽粒产量、灌溉水利用效率及土壤中硝态氮的淋溶,W1是高产节水的最佳灌溉处理,在2007-2008年和2008-2009年度补灌量分别为43.83 mm和13.77 mm。     

不同耕作措施对冬小麦根系时空分布和产量的影响

在田间定位试验的基础上,研究了内陆河绿洲灌区不同耕作措施对冬小麦根系时空分布和产量的影响.结果表明:免耕秸杆覆盖(NTS)和免耕立茬(NTSS)措施下冬小麦根系总干重和总根长都大于传统耕作(T),且差异显著;开花期各处理总根干重和总根长都达到最大,之后开始下降;NTS和NTSS处理0～10cm土层的根长密度和根干重密度显著高于T处理,表现出根系表层分布的特征;拔节期, NTS、NTSS和NT处理10～30cm的根长密度和干重密度都小于T,而拔节后NTS 和NTSS各土层根长密度和根干重密度增长幅度大于T.产量研究结果表明,NTS和NTSS能显著提高冬小麦产量,与T 相比,产量分别提高16.84%～30.59%和12.76%～24.32%.     

麦季牛场肥水灌溉对冬小麦-夏玉米产量与磷吸收利用及土壤剖面分布的影响

在华北平原灌溉区,采用冬小麦 夏玉米周年轮作田间试验,研究麦季牛场肥水灌溉对冬小麦和夏玉米产量、磷吸收量、磷累计利用率及土壤积累的影响.结果表明：麦季肥水灌溉能显著提高冬小麦和夏玉米产量,冬小麦产量随肥水带入磷的增加先增加后降低,肥水灌溉带入137 kg P₂O₅·hm^-2时冬小麦产量最高,磷的当季利用率较高,分别为7646.4 kg·hm^-2和24.8%,肥水灌溉带入过量磷会降低冬小麦产量和磷当季利用率;夏玉米产量和磷素吸收量随冬小麦季肥水灌溉带入磷量增加而增加,后季夏玉米产量增加2222.4～2628.6 kg·hm^-2,磷吸收量增加13.9～21.1 kg·hm^-2.农民习惯施肥处理夏玉米当季施磷88 kg P₂O₅·hm^-2时,与不施肥处理相比,夏玉米产量增加2235.0 kg·hm^-2.随着牛场肥水灌溉年限的推移,作物增产效果逐渐明显,冬小麦 夏玉米轮作体系作物累计磷利用率逐年升高,6季作物收获后,磷累计利用率达40.0%～47.7%.试验条件下,
冬小麦 夏玉米轮作体系进行2次肥水灌溉是较经济安全的灌溉模式.