微喷带灌溉对土壤水分布与小麦耗水特性和产量的影响

摘要

于2011～2012年冬小麦生长季，在田间条件下，研究了不同带宽和孔径配置的微喷带灌溉对土壤水分布与冬小麦耗水特性及产量的影响。设置T0为全生育期不灌水，T1～T6为不同配置微喷带灌溉处理，T7为传统畦灌处理。T1～T6处理的各微喷带带长均为60m，喷射角为80°，喷孔采用每组6孔单列斜布置，其中左右两个最外侧的喷孔（外喷孔）孔径均为1.2 mm，中间的四个喷孔（内喷孔）孔径依设计而不同，但同一种微喷带的4个内喷孔孔径大小相同。T1和T2的微喷带带宽均为60 mm，内喷孔孔径分别为0.8mm和1.0 mm; T3和T4的微喷带带宽均为80 mm，内喷孔孔径分别为0.8 mm和1.0 mm;T5和T6的微喷带带宽均为100 mm，内喷孔孔径分别为0.8 mm和1.0 mm。每条微喷带沿小麦种植行向铺设在行间，灌溉左右各4行小麦，实际灌溉宽度1.6 m。各灌水处理全生育期灌溉2次，分别在小麦拔节期和开花期。各微喷灌(T1～T6)处理均采用测墒补灌的方法确定灌水量;传统畦灌(T7)处理的改口成数为90％，灌水量根据实际计量(130.6mm)。
　　1、不同处理对土壤水分布和耗水特性的影响
　　拔节期采用微喷带补灌后，各处理畦田前段(0～16m)各行间0～200cm土层土壤含水量无显著差异;畦田中后段(29～60m)，T1和T2处理各行间0～60cm土层土壤含水量呈随行间与微喷带之间距离增加而降低的趋势;畦田后段(44～60m)，T3和T5处理各行间0～60cm土层土壤含水量呈随行间与微喷带之间距离增加而降低的趋势;T4处理灌溉水在土壤中的水平分布均匀系数显著高于其余灌水处理;T6和T7处理灌溉水在土壤中的分布规律与T4处理一致，但T7处理存在一定程度上的分布不均。开花期采用微喷带补灌后，各处理土壤水分布规律与拔节期基本一致，但T1、T2、T3和T5处理畦田后段各行间0～100cm土层土壤含水量呈随行间与微喷带之间距离增加而降低的趋势，且与拔节期的相比，差异幅度增大。畦灌处理(T7)拔节期浇水后灌溉水分布均匀系数显著高于各微喷灌处理，但开花期浇水后则显著低于T4和T6处理，灌溉水沿畦长方向分布不均。
　　在拔节期至开花期，T4处理小麦对0～40cm土层贮水的消耗量低于其余处理，对80～200cm土层贮水的消耗量与T6处理无显著差异，但低于T0、T1、T2、T3和T5处理;在开花期至成熟期，T4处理对80～200cm土层贮水的消耗量仍低于其余处理，但对0～80cm土层贮水的消耗量显著增加，其开花期补灌水量、全生育期总灌水量和总耗水量显著低于其余微喷带灌溉处理。传统畦灌处理(T7)灌水量显著高于各微喷带灌溉处理，拔节期至开花期和开花期至成熟期的耗水量、耗水强度和耗水模系数均显著高于T4处理，小麦开花后对0～40cm土层土壤贮水消耗量已显著高于T4处理。
　　2、不同处理对土壤硝态氮和氮素积累与转运的影响
　　开花期各处理0～80cm土层土壤硝态氮含量显著高于拔节期的;T0、T2处理80cm以下各土层土壤硝态氮含量显著低于拔节期的，T1、T3、T4、T5和T6处理80cm～100cm土层土壤硝态氮含量与拔节期的无显著差异，100cm以下各土层土壤硝态氮含量均低于拔节期的，表明在拔节期测墒补灌并没有导致土壤硝态氮向80cm以下土层淋溶。拔节期和开花期采用内喷孔和外喷孔孔径分别为1.0和1.2mm，带宽为80mm或100mm的微喷带灌溉（T4和T6处理），促进了小麦在拔节至开花期间对0～40cm土层土壤硝态氮的吸收，显著增加了小麦开花后对0～80cm土层土壤硝态氮的吸收利用。传统畦灌导致土壤硝态氮在拔节至开花期间向下淋溶，在60～160cm土层积累。
　　采用适宜带宽和孔径配置的微喷带灌溉（T4处理）显著提高了小麦开花期植株氮素积累量，促进小麦开花后氮素的同化和积累，增加营养器官开花前贮藏氮素向籽粒中的转移量，提高氮素在籽粒中的分配比例，但营养器官转移氮素对籽粒的贡献率却降低。传统畦灌对开花后氮素的同化积累及营养器官贮存氮素向籽粒中的再分配均不利。
　　3、不同处理对小麦光合特性和干物质积累与分配的影响
　　全生育期不灌水或灌水不均显著降低灌浆后期小麦旗叶最大光化学效率。拔节期和开花期采用内喷孔和外喷孔孔径分别为1.0和1.2mm，带宽为80mm微喷带灌溉，有利于小麦在开花后保持较高的旗叶水势，维持叶片正常的蒸腾和光合功能，在灌浆中后期维持旗叶较高的实际光化学效率，提高群体光合速率，促进光合同化，显著提高籽粒灌浆速率，增加粒重，这是其获得高产的生理基础。
　　拔节期和开花期采用内喷孔和外喷孔孔径分别为1.0和1.2mm，带宽为80mm的微喷带灌溉促进了开花期干物质在各器官中的分配和积累，显著提高了小麦开花后的干物质同化能力，增加了成熟期干物质在籽粒、茎秆+叶鞘和颖壳+穗轴中的分配积累量。传统畦灌虽然增加了开花后干物质同化量，但抑制了营养器官贮藏干物质向籽粒的转移。
　　4、不同处理对小麦产量和水分利用效率的影响
　　T0处理的穗数、千粒重、籽粒产量，及降水和土壤水利用效率最低，T4处理的产量水分利用效率、灌溉水利用效率和灌溉效益最高。说明采用适宜带宽和孔径配置的微喷带灌溉，通过提高麦田土壤水分布的均匀程度，显著提高了籽粒产量和水分利用效率。传统畦灌(T7)处理的穗数、穗粒数、千粒重和籽粒产量与T4处理无显著差异，但产量水分利用效率和灌溉效益均显著低于T3、T4和T6处理，灌溉水利用效率显著低于各微喷灌处理。本试验条件下，T4处理是兼顾节水高产的最优处理。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 目的意义

1．2 国内外研究现状

2 材料与方法

2．1 研究区概况

2．2 测定项目与方法

2．3 数据处理

3 结果与分析

3．1 不同处理对灌溉水分布的影响

3．1．1 灌溉水分布均匀系数

3．1．2 拔节期灌水后各行间0～200cm各土层土壤含水量

3．1．3 开花期灌水后各行间0～200cm各土层土壤含水量

3．2 不同处理对小麦耗水特性的影响

3．2．1 麦田耗水量及其不同水分来源

3．2．2 阶段耗水量和耗水模系数及耗水强度

3．2．3 不同生育阶段0～200cm土层土壤贮水消耗量

3．3 不同处理对土壤硝态氮含量的影响

3．4 不同处理对小麦氮素吸收、积累与分配的影响

3．4．1 开花期和成熟期氮素吸收积累量

3．4．2 开花期氮素在不同器官中的分配

3．4．3 成熟期氮素在不同器官中的分配

3．4．4 开花后营养器官氮素的再分配

3．5 不同处理对小麦开花后叶片水势及光合特性的影响

3．5．1 旗叶水势

3．5．2 旗叶叶绿素荧光参数

3．5．3 群体光合速率

3．6 不同处理对干物质积累与分配的影响

3．6．1 开花期和成熟期干物质积累量

3．6．2 开花期干物质在不同器官中的分配

3．6．3 成熟期干物质在不同器官中的分配

3．6．4 开花后营养器官干物质的再分配

3．6．5 籽粒灌浆速率

3．7 不同处理对小麦产量和水分利用效率的影响

3．7．1 籽粒产量和产量构成因素

3．7．2 水分利用效率和灌溉效益

4 讨论

4．1 小麦的耗水特性

4．2 土壤硝态氮含量

4．3 小麦对氮素的吸收、积累与分配

4．4 叶片水势与光合特性

4．5 干物质的积累与分配及籽粒灌浆

4．6 小麦的产量和水分利用效率

参考文献

致谢