关中地区不同降水年型下冬小麦生长及根区土壤水分利用特征

摘要

土壤水分状况是农业生产的重要因素,降水和灌溉是补充农田土壤水分的主要途径.关中地区处于半湿润与半干旱气候的过渡地带,降水丰富年份冬小麦生育期内降水量超过200mm.且降水时间集中于作物耗水高峰期(拔节期–成熟期),降水在作物耗水补给中占有很大比重.有研究表明,冬小麦苗期高土壤水分可促产增收,提高水分利用效率,节约灌溉水资源.然而,该土壤水分管理模式能否在不同降水年型下收获高产及高水分利用效率还未可知.基于此,本研究于温室内开展不同降水年型下冬小麦桶栽试验,设置初始土壤含水量为田间持水量以保证苗期土壤水分充足,通过调控灌溉水量及灌水时间模拟不同降水年型(干旱年、平水年及湿润年)下降水,并以充分供水处理(CK)作为对照.对不同降水年型及充分供水处理下的冬小麦生长及根区土壤水分利用特征进行分析,探究不同降水年型下苗期高土壤水分是否能收获高的冬小麦产量及水分利用效率.主要结论如下: (1)在各降水年型下,冬小麦根区土壤水分含量随作物生长呈下降趋势,生育期内大体表现为:干旱年＜平水年＜湿润年.降水年型间根区土壤水分含量差异主要出现在抽穗–成熟期.其中大的土壤水分差异出现于根区顶层(0-20cm).高的初始含水量可以保证各降水年型下冬小麦在生长前期(拔节中期前)不受水分胁迫.拔节期后,湿润年型下冬小麦仍不受水分胁迫,而干旱年及平水年受到不同程度水分胁迫,以干旱年为甚. (2)土壤水分亏缺会导致冬小麦生长周期缩短,3种降水年型较充分供水处理均有所减少.各降水年型下冬小麦株高差异并不大,且较充分灌水处理也无显著减低.而各降水年型下冬小麦最大叶面积(MLA)及成熟期干物质量(BM)较充分灌水处理均显著降低.高降水下叶绿素a含量更高,但仍显著低于充分灌水处理,各降水年型间叶绿素b含量无显著差异,叶绿素a/b值随作物生长先增加后减小.湿润年、平水年、干旱年下冬小麦灌浆期日平均光合速率相较于充分灌水处理分别降低13.7、20.5、29.5%. (3)各降水年型下冬小麦总根长密度/根重密度随作物生长先增加后减小,至抽穗–灌浆期达到最大.干旱年、平水年、湿润年下冬小麦总根长密度/根重密度呈:干旱年＜平水年＜%/28.0%、16.4%/22.9%.生育期内降水总量越大,上层土壤中根长密度/根重密度越大,下层反之.3种降水年型下冬小麦根区水分消耗量在拔节-成熟期较之前大幅提高,其中抽穗灌浆期根区水分消耗最为巨大,且抽穗灌浆期是冬小麦根水互馈的关键时期,该时段适宜的土壤水分状况对于收获高产至关重要. (4)干旱年、平水年、湿润年型下冬小麦生育期内耗水量较充分供水处理分别降低47.8、40.0、27.4%,但又减产41.7、32.4、19.2%.高耗水量更易获得较高的产量和单穗籽粒数,但会降低千粒重.不同降水年型下冬小麦水分利用效率无显著差异,较充分灌溉处理提高约11.5%.通过不同耗水量下冬小麦产量及水分利用效率综合效益评价,认为在湿润年型下可收获较高的冬小麦产量及水分利用效率,并提出冬小麦适宜耗水量约为320mm,建议关中地区冬小麦播前进行充分灌溉,干旱年、平水年和湿润年生育期内适宜补充灌水量分别为110.3、77.0和25.5mm.

目录

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 降水对土壤水分的影响

1.2.2 土壤水分对作物生长指标的影响

1.2.3 土壤水分对作物生理指标的影响

1.2.4 不同降水年型对冬小麦产量和水分利用效率的影响

1.3 存在问题

1.4 研究内容

（1）不同降水年型下冬小麦根区土壤水分状况

（2）不同降水年型下冬小麦生长、生理特征

（3）不同降水年型下冬小麦根系生长及水分利用

第二章 研究方法与试验设计

2.1 试验区概况

2.2 研究方法与技术路线

2.3 试验设计

2.4.1 土壤水分测定

2.4.2 试验区气象的测定

2.4.3 生长指标的测定

2.4.4 生理指标的测定

2.5 数据处理方法

第三章 不同降水年型下冬小麦地上部生长及生理特性

3.1 不同降水年型下根区土壤水分动态变化

3.2.1 降水年型对冬小麦物候期的影响

3.2.2 降水年型对冬小麦株高的影响

3.2.3 降水年型对冬小麦叶面积的影响

3.2.4 降水年型对冬小麦干物质的影响

3.2.5 降水年型对冬小麦产量及组成的影响

3.3.1 降水年型对冬小麦叶绿素的影响

3.3.2 降水年型对冬小麦光合利用效率的影响

3.4 小结

第四章 不同降水年型下冬小麦根系生长及空间分布特征

4.1 不同降水年型下冬小麦根长密度

4.1.1 降水年型对冬小麦总根长密度的影响

4.1.2 降水年型对冬小麦根长密度时空分布的影响

4.2 不同降水年型下冬小麦根重密度

4.2.1 降水年型对冬小麦总根重密度的影响

4.2.2 降水年型对冬小麦根重密度时空分布的影响

4.3 小结

第五章 不同降水年型下冬小麦根区土壤水分动态及其利用

5.1.1 分层土壤水分随时间分布规律

5.1.2 分层土壤水分变异系数

5.2 不同降水年型下冬小麦分层耗水规律

5.3 根系与土壤水分的关系

5.4 不同降水年型下冬小麦水分利用效率

5.5 最优耗水量确定

5.6 小结

第六章 结论

6.1 结论

6.1.1 不同降水年型下冬小麦根区土壤水分状况

6.1.2 不同降水年型下冬小麦生长、生理特征

6.1.3 不同降水年型下冬小麦根系生长及水分利用

6.2 存在问题

参考文献

致谢

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