华北平原水分胁迫对小麦玉米生理生态指标的影响

【摘要】：我国是一个农业大国,农业用水量占到总用水量的70%,灌溉用水又是农业用水的大户,但是灌溉用水的水分利用效率非常低。目前水资源的短缺己成为我国农业发展的主要制约因素,发展节水农业势在必行,进行作物缺水诊断指标及灌溉控制指标的试验研究以确保灌溉的适时适量是减少水资源浪费、发展可持续农业、合理管理水资源的根本途径之一。 本试验采用国外先进的仪器自动监测作物的生理生态指标,结合冠层表面温度、土壤水分、光合速率、蒸腾速率、气孔导度的观测,分析各类指标反映作物缺水状况的能力和敏感性;建立不同作物土壤水分指标和生理生态指标与水分亏缺程度的关系;根据水分信息的监测、采集方式和缺水诊断指标的敏感性、稳定性,确定主要作物的灌溉控制指标及其阈值。主要研究结果如下: 1.供水条件不同,对冬小麦、夏玉米植株性状有明显的影响,作物所能达到的株高和叶面积指数随着灌水次数的增加而增加。冬小麦灌1水与灌2水相比,干物质、株高、穗粒数以及最终质量是T3最大,T1次之,而T2的各个数据显示为最小,说明适当的限量灌水能提高作物产量和水分利用率。而夏玉米灌2水的T1分别比灌1水(T2,T3)的植株增高9-11cm,干物质增加40-60g/株,产量增加100-200kg/hm~2。 2.从小麦的试验结果来看,适当的限量灌水能提高产量和水分生产率,并不是灌水越多产量就越高。通过对土壤供水能力和作物生长关系的研究,在灌足底墒水的前提下,只在小麦关键生育期(拔节、孕穗、扬花期)灌水,既能获得一定的子粒产量,又可节约水资源。而夏玉米在拔节和抽穗期灌水,耗水量越多的获得的产量越大。 3.不同水分处理的蒸腾速率(Tr)在早上和傍晚差异并不大,各处理间Tr的差异在14:00左右达到最大,不同时刻的Tr都有随着土壤水分的降低而降低的趋势。相同水分处理净光合速率(Pn)与蒸腾速率有着相似的日变化特征,一天中光合速率最强出现在上午的9点到11点,中午作物会进入到一个“午休”状态,随后逐渐降低。气孔导度(Gs)的日变化非常强烈,有时与蒸腾、光合的变化不同步,且规律性不太明显,气孔导度比光合、蒸腾最先达到峰值,不同时刻的气孔导度随着土壤水分的降低而降低。 4.净光合速率Pn与蒸腾速率Tr的比值相当于叶片水平的水分利用效率,小麦的拔节-灌浆期的叶片的水分利用效率达到最大,因为这一时期生长最旺盛。 5.蒸腾速率(Tr)、净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)相互之间的增大或减小是同步的,气孔导度直接影响作物的蒸腾速率和光合速率,三者之间呈极显著正相关。土壤水分指标与蒸腾速率、净光合速率、气孔导度呈显著或极显著正相关。 6.作物水分胁迫指数CWSI和冠气温差(Tc-Ta)是利用冠层温度评价作物水分状况的重要方法。而作物的冠层温度和冠气温差都有明显的日变化过程,其中冠层温度在12:00-14:00达到最大值;中午14:00的冠气温差反应冬小麦的水分状况最具代表性。冬小麦、夏玉米在旺盛生长期间的水分胁迫指数平均值与最终籽粒产量的关系是一种非线性的关系,平均水分胁迫指数在0.1-0.23范围为冬小麦的最优供水标准,但是用CWSI来评价夏玉米的水分状况和产量情况并不能达到理想的状况。