针对河北低平原水资源匮乏和气候变异大的特点,观察分析了该区冬小麦的耗水特征。根据降雨量及其时空分布,从田间水量平衡和节水出发,研究了不同条件下冬小麦拔节前(包括拔节期)的适灌期和灌溉定额。结果表明:根据夏季和播前降雨确定小麦播前造墒灌水量可节水约20%;小麦拔节前主要消耗0～50cm 土层的水分,耗水量约占全生育期总耗水量的1/3,为150mm 左右。在造墒播种的条件下,拔节前常年麦田土壤水分基本维持平衡,提倡不浇冻水,春一水应推迟到拔节期灌溉;推迟春一水的灌溉时期可减少前期灌溉次数,降低全生育期灌水定额,提高水分利用率,但同时降低分蘖成穗率,可通过适当增加播量来弥补。每次的灌水量应在60mm...

【目的】降雨和施氮是影响渭北旱塬冬小麦生产的主要因素,降雨年际变幅大对其影响更大,因此小麦增产效应受降雨年型显著影响。分析不同降雨年型下施氮量对旱地麦田水分利用、籽粒产量和蛋白质含量的影响,能够为实现渭北旱地冬小麦"因雨施氮"和稳产优质提供理论依据。【方法】于2017—2020年连续3年在陕西合阳县开展田间定位施氮试验,以晋麦47为试验材料,设置5个施氮量处理0、60、120、180、240 kg·hm~(-2)(分别以N_0、N_(60)、N_(120)、N_(180)、N_(240)表示),研究不同降雨年型施氮量对冬小麦生育期0—200 cm土层水分变化动态、水分利用效率、产量构成及蛋白质含量的影响。【结果】降雨年型和施氮对冬小麦播前底墒及生育期土壤含水量、耗水量、水分利用效率、籽粒产量和蛋白质含量影响显著。(1)休闲期降雨与播前底墒呈线性相关,每增加1 mm夏季降雨,底墒增加0.9 mm。在丰水年和平水年休闲期降雨充足,前季小麦增加施氮量对下季小麦播前底墒无显著影响;在欠水年休闲期降雨较少,前季小麦每增施氮100 kg·hm~(-2),下季小麦播前底墒减少15.4 mm。丰水年较欠水年和平水年均能提高冬小麦生育期0—200 cm土层土壤含水量,因而分别增加生育期耗水量35.7%和6.6%。全生育期0—120 cm土层土壤含水量受降雨和冬小麦生长发育影响波动较大,但160—200 cm深层土壤含水量相对稳定。丰水年的水分利用效率较欠水年和平水年分别提高55.7%和26.5%,籽粒产量分别提高112.3%和39.1%,蛋白质含量分别降低8.3%和5.2%。(2)与N_0处理相比,丰水年、欠水年和平水年施氮均降低各生育时期0—200 cm土层土壤含水量,分别提高生育期耗水量4.6%—14.6%、6.0%—8.6%、2.2%—9.5%,分别增加水分利用效率20.7%—39.8%、4.7%—33.3%、13.1%—35.4%,分别增产7.1%—28.1%、1.5%—34.1%、8.5%—28.9%,分别提高蛋白质含量5.6%—10.4%、10.1%—17.7%、8.5%—15.6%。(3)施氮量和籽粒产量、蛋白质产量均符合二次曲线关系,拟合方程表明,丰水年、欠水年和平水年满足旱地冬小麦稳产优质的最适施氮量范围分别为189—202、116—124和161—174 kg·hm~(-2)。【结论】综合来看,丰水年、欠水年和平水年的最佳施氮量分别为189—202、116—124和161—174 kg·hm~(-2),并可采取"播前底墒确定基施氮肥量+播种至拔节期降雨确定追施氮肥量"的"因雨施氮"管理模式,既能满足旱地冬小麦稳产优质,也可保证水分高效利用。

为研究不同灌溉方式对冬小麦生长的影响并找到最适合的用水量,进行了充分滴灌、适量滴灌、漫灌3个处理的大田试验。结果表明,3个处理中,0～20 cm土壤含水量在冬小麦生育期内变化幅度最大,随着深度的增加,变化幅度逐渐减小,40～60 cm土壤含水量变化幅度最小;同层土壤含水量变化幅度比较,滴灌处理要小于漫灌;冬小麦根系主要聚集在0～40 cm土壤层;滴灌处理的表层冬小麦根量要显著多于漫灌处理;随着深度的增加,根量呈减少的趋势,其中滴灌处理的减少趋势更快;3个处理对冬小麦扬花期生物量、SPAD值、产量、穗粒数、千粒质量都无显著性差异;充分滴灌下的小麦穗数要显著高于适量滴灌处理。

在田间条件下研究了覆膜、灌溉及其交互作用对冬小麦生长及产量、效益的影响。初步研究结果表明,覆膜可显著提高返青期至拔节期0~5,5~10 cm土壤含水量,增加小麦株高。灌溉可显著增大扬花期小麦旗叶SPAD值,但覆膜处理对旗叶SPAD的影响不明显。灌溉可因增加小麦的公顷穗数、穗粒数和千粒质量而显著提高小麦产量。覆膜也可显著提高小麦产量,但在不同水分管理条件下增产幅度和原因不同,其中不灌溉条件下覆膜可比不覆膜增产19%,其增产因素主要是增加了千粒质量;在灌溉条件下覆膜可比不覆膜增产25%,其增产的主要原因是增加了公顷穗数和穗粒数。在华北灌区小麦覆膜栽培技术具有重要意义。

【目的】寻找快速、无损地诊断冠层含水量的方法,对冬小麦长势监测、旱情评估及变量灌溉提供技术支持。【方法】基于田间变量灌溉试验,分析生育期、灌溉量对冬小麦冠层含水量的影响,解析冠层光谱对不同灌溉处理下冠层含水量的响应规律,以冠层等效水厚度(EWTc)为表征指标,基于连续小波变换(CWT)技术,构建冬小麦冠层等效水厚度光谱诊断模型,利用独立样本验证模型精度。【结果】冬小麦冠层等效水厚度在生育后期均随着灌溉量的增多而增加,并随着生育进程的推进而减少;冬小麦冠层光谱反射率随着生育进程的推进而降低,在近红外和中红外波段冠层光谱反射率均表现为1水>0.5水>0水;与原始冠层光谱反射率相比,经连续小波变换后的小波系数与冠层等效水厚度相关性在第1、2、3、5、6、7分解尺度均有不同程度的提高,提高幅度在8.40%—26.20%;以第6尺度2 400 nm、第2尺度1 596 nm和第7尺度2 397 nm构建的冠层等效水厚度光谱诊断模型稳定性和精度较好,验证样本决定系数R~2为0.5411,RMSE为0.0127 cm。【结论】冬小麦冠层含水量随着灌溉时间与灌溉量发生规律性变化,在水分敏感波段范围内呈现明显的光谱响应特征,连续小波变换技术可以有效提高冠层光谱特征参量与冠层等效水厚度的相关性,实现冬小麦冠层含水量光谱诊断,可以为冬小麦田间变量灌溉决策提供技术支持。

为明确全生育期灌溉1水条件下灌水时期、播种密度对不同播期小麦产量的调控效应,于2014-2015,2015-2016 2个年度在河北开展大田试验,试验为裂区设计,设置3个播期(10月10日,10月15日和10月20日),每个播期按照延播增密原则设置2个播种密度(330×10~4穗/hm~2和420×10~4穗/hm~2,420×10~4穗/hm~2和510×10~4穗/hm~2,510×10~4穗/hm~2和600×10~4穗/hm~2),全生育期灌溉1水,3个灌水时期(起身期、拔节期、拔节后7 d),结果表明:全生育期灌溉1水条件下,相同播期下,2个年度10月10日播种小麦产量均表现为增密减产(-4.5%,-1.8%),10月20日增密增产(4.6%,1.9%),而10月15日播种小麦产量因降雨分配不同而不同,降雨前少后多年份表现为增密减产,反之增产。不同灌水处理,降雨量前少后多年型10月10日播种处理小麦产量起身期最高(最高可达7 933.1 kg/hm~2),拔节后7 d最低,而延迟播期后小麦产量以拔节期最高;增密后,起身期灌水处理增密减产,其他灌水处理增密后产量先降后升,密度330×10~4穗/hm~2和600×10~4穗/hm~2的产量较高且差异不明显。降雨量前多后少年型产量表现为拔节后7 d>拔节>起身,密度的增加不会改变灌水差异引起的产量变化。对小麦产量三因素来说,前期水分差异影响穗粒数多少,穗数的增加是实现晚播小麦高产的关键。综上所述,小麦全生育期灌溉1水前提下应根据灌水前降雨量和播种时期调整灌水时间,实现穗数或穗粒数的增加从而实现高产。

研究结果表明 ,冬小麦拔节期 1m土层的硝态氮含量主要受基肥施氮量的影响 ,开花期和成熟期的硝态氮含量除了与追肥与否及追肥施氮量有关外 ,还受基肥施氮量的一定影响。土壤硝态氮含量的分布 ,在拔节期处理间差异主要在 0～ 6 0cm土层内 ,在开花期和成熟期则整个 1m根层内都有差异。 14 4～ 2 13kg/hm2 的施氮量 ,都能维持土壤氮素的表观平衡 ,但以 14 4kg/hm2 施氮量、全部基施的处理吸氮比例 (作物吸氮量 /施氮量 )最高 ,残留比例 (土壤残留量 /作物吸氮量 )最低。

在大田及防雨旱棚池栽控水条件下对土壤水分与冬小麦产量形成的关系及节水灌溉方案确立进行了研究。结果表明，小麦产量形成的起点土壤含水量为田间持水量的３０％，最佳产量形成的土壤含水量为田间持水量的８０％，土壤含水量超过８０％，产量下降；小麦最高产量年耗水量为９０００ｍｍ／ｈｍ２，经济产量年耗水量在６０００ｍｍ／ｈｍ２左右，高产麦田的节水灌溉方案为底墒水、拔节水和灌浆水。

研究了河北黄河古道沙土地冬小麦的节水灌溉。结果表明，在自然降水条件下，冬小麦在返青至收获灌三次水：起身水（3月中旬）、孕穗水（4月中旬）和灌浆水（5月中旬）、每次灌水量为40．5mm，小麦可达4644kg·hm－2。由于沙土持水性弱，高出一倍多水量的灌溉对小麦无增产效果。因此，节水灌溉比高出一倍的一般畦灌水量可节水50％，比当地农民长畦漫灌节水可达73％以上。

为研究降雨变化对流域水量平衡的直接及间接影响,该文基于Eagleson的生态水文最优性理论,建立了植被盖度降雨响应模型,用归因分析法区分了由降雨变化直接引起的水量平衡变化以及植被响应降雨变化对水量平衡产生的间接影响,并在科尔沁地区西拉木伦-老哈河流域对该方法进行了应用。研究结果表明:植被盖度和降雨量之间存在正相关关系,这一关系受到降雨强度和降雨频率的影响。降雨量增加主要增加了蒸散发和非生长季土壤水分蓄变量的占比。降雨量增加对水量平衡各项变化的直接贡献都是正向的,而植被响应降雨后对水量平衡变化产生的间接贡献

为探究华北地区冬小麦-夏玉米一年两熟制周年优化灌溉制度的节水潜力，基于文献计量学方法，系统梳理了1995—2020年有关华北地区冬小麦-夏玉米一年两熟制周年优化灌溉制度的文献发文量、被引量、高影响力期刊、作者、研究单位、高频词、试验站点，以分析其研究态势，并利用CiteSpace进行了可视化与关联分析。在此基础上，进一步整理了该模式中高灌溉需水量作物冬小麦的关键节水技术，包括了工程节水技术（喷灌、滴灌、微喷灌）、生物节水技术（品种选育）与典型农艺节水技术（优化灌溉制度）等，系统分析了各节水技术对冬小麦产量、耗水量、水分利用效率的影响。结果表明：1）华北地区冬小麦-夏玉米一年两熟制周年优化灌溉制度研究的相关发文量在近年来呈明显增加趋势，发展态势良好，但同时缺乏高被引论文。中国农业大学、中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心、河南农业大学发文数量排在前三位，分别占总发文数的27%、10%和10%，在该领域具有较高的活跃度；2）从高频词来看，该领域主要聚焦于水分利用效率、产量、光合特性、生长特性、模型模拟等。但相关领域也存在问题，如主要作者、一些研究机构间合作不够密切，田间实验站点分布不均匀且缺少长期稳定的定位观测试验等；3）对于高灌溉需水量作物冬小麦的文献计量研究表明，喷灌、滴灌、微喷灌、选用抗旱节水品种等技术，可降低田间耗水量7%～13%、产量不同程度增加2%～10%，水分利用效率提高约5%～28%。优化灌溉制度，减少灌溉次数，且根据不同降水年型保证冬小麦关键生育期的需水，可降低田间耗水9%～25%，产量降低2%～18%，水分利用效率提高约6%～9%。综上，为进一步保证粮食生产与水资源安全，应将冬小麦-夏玉米一年两茬作为一个整体来充分考虑周年的水分利用，合理优化周年的灌溉制度，构建整合配套的农艺节水技术体系和灌溉设备与技术。

通过6个灌溉处理的田间试验,研究了不同灌溉次数和灌溉量对麦田60 cm土层土壤硝态氮(NO3--N)淋失以及冬小麦各个生育阶段氮素吸收转移的影响。试验结果显示,水分条件影响土壤NO3--N的含量和分布,土壤NO3--N含量随着灌水次数和灌水量的增多而降低,而且集中分布在20~40 cm土层。冬小麦植株在返青期不灌水处理积累的氮素最高,拔节期后显著低于其他灌水处理(P<0.05),开花-成熟期,灌1水、2水和3水处理植株积累氮高于灌4水和5水处理。花后叶中氮向穗部的转移率为82%左右,且随着灌溉量的增大而升高,茎中氮的转移率偏低,平均75%。成熟期,花后叶茎(未考虑根)及花后植株同化氮素对穗部的...

１９９３～１９９４年在中国农业大学科学园进行了冬小麦节水灌溉试验。通过对干物质积累、分配动态观测表明：供水较多、供水较早的处理，干物质累积总量及根、冠生长量较大。根量最大值出现在开花期，在此之前，根、冠同步增长并呈正相关；之后，由于根系不断衰亡出现负相关关系。土壤水分不足，分配到根系的干物质比例及根冠比（Ｒ／Ｓ）增大，拔节期及其之前的土体水量对Ｒ／Ｓ影响较大，之后的对Ｒ／Ｓ影响很小。冬小麦在扬花与拔节期对水分条件较为敏感，其中扬花水显得更为重要，应特别注意加强扬花、灌浆期水分管理。

本文利用禹城综合试验站土壤-植物-大气综合观测场冬小麦田间的小气候梯度仪和大型蒸渗仪的观测资料,结合作者建立的模拟SPAC系统中水、热、CO2通量和光合作用的综合模型,研究了冬小麦全生育期的耗水过程;根据模拟计算的土壤水分动态,对山东省鲁西北平原现行的灌水管理模式进行了讨论。(1)冬小麦全生育期耗水438mm;返青以前耗水占20%,拔节-灌浆期是耗水的旺盛时期,占67%;(2)灌水后地表以下1m处的渗漏量与土层前期储水量和灌水量有关,前期含水量越大,灌水量越大,损失越大,灌水利用率越低;(3)鲁西北平原现行的越冬水-返青水-灌浆水-黄熟水的灌水模式在各次的灌水量控制上应谨慎处理,否则会造成大量的水资源浪费,从而影响灌水利用率。

为了明确限水灌溉条件下冬小麦微灌集成模式节水高产的产量形成特点,2015-2017年在河北藁城采用灌溉方式×播期两因子裂区试验,研究了适期播种和晚播条件下微灌和畦灌2种集成节水模式对冬小麦生长发育指标、产量性状及耗水特性的影响。结果表明,底墒充足的平水年(2015-2016年)与底墒不足的干旱年(2016-2017年)微灌小麦产量形成特点不同。底墒充足的平水年份,适播期下(10月10日)微灌模式生长指标和产量性状与畦灌模式相当或稍低于畦灌,而推迟播期时(10月15日)微灌模式优势更为明显。与畦灌相比,播期推迟时微灌水肥一体多次灌溉使小麦生长更快,LAI、后期叶片SPAD值以及籽粒灌浆速率明显较高,因此,千粒质量增加5. 2%～8. 8%,产量增加3. 4%～3. 5%。微灌对土壤水利用量更高,耗水量较畦灌低3. 8%～4. 5%、WUE较畦灌高7. 3%～8. 5%,并且微灌晚播耗水量稍低于适播期小麦,而产量和WUE明显高于适播期小麦。而底墒不足+降水少的干旱年份,微灌总灌水量较低,水肥一体多次灌溉的优势难发挥,无论适播期还是晚播,微灌LAI、后期旗叶SPAD值、灌浆中后期籽粒灌浆速率均低于畦灌,造成产量降低6. 6%～13. 0%。因此,在底墒充足的平水年份,提倡小麦采用微灌+晚播技术,在节约57. 7 mm灌溉用水的同时可实现产量和WUE协同提高,实现增产4. 1%,WUE提高16. 7%,灌溉方式和推迟播期对产量贡献相当。