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1耕作方式和施氮量对旱地小麦耗水特性和产量形成的影响试验于20092012小麦生长季在淄博市临淄区边河村大田进行,为无水浇条件的旱地。3个试验年度的供试品种依次为济麦22、山农16和烟农0428。试验设置4种耕作方式,分别为条旋耕(strip rotary tillage, SR)、旋耕(rotary tillage, R)、深松+条旋耕(striprotary tillage after subsoiling, SRS)和深松+旋耕(rotary tillage after subsoiling, RS),其中深松作业于20092010生长季试验播前进行,以后不再深松;每种耕作方式设置6个施氮水平,纯氮量分别为0(N0)、90kg hm-2(N1)、120kg hm-2(N2)、150kg hm-2(N3)、180kghm-2(N4)和210kg hm-2(N5)。1.1耕作方式和施氮量对旱地小麦耗水特性的影响同一耕作方式下,N3处理拔节至成熟期耗水量与N4处理无显著差异,显著高于N0、N1和N2处理;N3处理100200cm土层土壤贮水消耗量与N4处理无显著差异,显著高于N0、N1和N2处理,土壤贮水消耗量及其占总耗水量的比例显著提高,N5处理100200cm深层土壤贮水消耗量与N3和N4处理无显著差异;N3处理灌浆中后期旗叶水势与N4和N5处理无显著差异,显著高于其它处理;N3处理拔节后棵间蒸发量与N4和N5处理无显著差异,显著低于其它处理。表明N3处理有利于小麦利用深层土壤贮水,提高拔节至成熟期耗水量,满足拔节后水分需求,降低拔节后棵间蒸发量。同一施氮水平下,深松有利于夏季雨水下渗,在2009年度首次深松后,2010和2011年度深松处理播前土壤含水量高于未深松处理;深松+条旋耕和深松+旋耕处理土壤贮水消耗量无显著差异,显著高于条旋耕和旋耕处理,表明深松有利于小麦利用土壤贮水;条旋耕和深松+条旋耕处理播种至拔节期耗水量显著低于旋耕和深松+旋耕处理,拔节至成熟期耗水量以深松+条旋耕处理最高,旋耕处理最低;条旋耕和深松+条旋耕处理各生育时期棵间蒸发量显著低于旋耕和深松+旋耕处理,深松+条旋耕处理开花后旗叶水势较高,旋耕处理最低。表明深松+条旋耕处理有利于小麦利用土壤贮水,降低播种至拔节期耗水量,提高拔节至成熟期耗水量,满足拔节后水分需求,降低土壤水分向大气中的扩散。1.2耕作方式和施氮量对旱地小麦碳代谢的影响同一耕作方式下,N3处理灌浆中后期旗叶光合速率和磷酸蔗糖合成酶活性与N4处理无显著差异,显著高于N0、N1和N2处理,有利于旗叶蔗糖的积累;施氮量增加至N5,灌浆中后期旗叶光合速率和磷酸蔗糖合成酶活性降低;20092010生长季和20112012生长季, N3处理拔节期、开花期和成熟期植株干物质积累量与N4和N5处理无显著差异,显著高于其它处理;20102011生长季,N3处理成熟期植株干物质积累量与N4和N5处理无显著差异,显著高于其它处理。同一耕作方式下,N3和N4处理开花后干物质积累量显著高于其它处理,开花前营养物质贮藏干物质转运量较高。同一施氮水平下,深松+条旋耕处理灌浆中后期旗叶光合速率显著高于其它处理,条旋耕和深松+旋耕处理无显著差异,旋耕处理最低;深松+条旋耕处理灌浆中后期旗叶磷酸蔗糖合成酶活性显著高于其它处理,有利于旗叶蔗糖的合成;深松+条旋耕处理成熟期植株干物质积累量显著高于其它处理,条旋耕和深松+旋耕处理无显著差异,旋耕处理最低;深松+条旋耕处理开花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率显著高于其它处理,旋耕处理最低。表明深松+条旋耕处理有利于灌浆中后期光合产物的积累,成熟期植株干物质积累量和开花后干物质积累量显著提高。1.3耕作方式和施氮量对旱地小麦氮代谢的影响同一耕作方式下,N3处理开花期和成熟期植株氮素积累量与N4和N5处理无显著差异,显著高于其它处理,开花前营养器官贮藏氮素向籽粒的转运量提高;20092010生长季和20112012生长季,N3处理开花后氮素吸收量与N4和N5处理无显著差异,显著高于其它处理,20102011生长季,N3和N4处理开花后氮素吸收量较高,表明N3处理有利于提高开花前营养器官贮藏氮素转运量和开花后氮素吸收量。随施氮量增加,各时期土壤硝态氮含量升高,N3处理成熟期0100cm土层土壤硝态氮含量与N2处理无显著差异,有利于小麦对0100cm土层土壤硝态氮的吸收,N5处理在120180cm土层形成硝态氮积累峰。同一施氮水平下,深松+条旋耕处理成熟期植株氮素积累量显著高于其它处理,条旋耕和深松+旋耕处理无显著差异,旋耕处理最低;深松+条旋耕处理开花前营养器官贮藏氮素的转运量较高,开花后氮素吸收量显著高于其它处理,旋耕处理最低。深松+条旋耕处理成熟期0100cm土层土壤硝态氮含量显著低于其它处理,120180cm土层土壤硝态氮含量显著低于深松+旋耕处理,表明深松+条旋耕处理有利于开花后氮素的吸收转运,有利于利用0100cm土层土壤硝态氮,深松+旋耕处理在120180cm土层形成硝态氮积累峰。1.4耕作方式和施氮量对旱地小麦籽粒产量和水分与氮素利用效率的影响同一耕作方式下,N3处理籽粒产量显著高于N0、N1和N2处理,水分利用效率较高;N4处理籽粒产量和水分利用效率与N3处理无显著差异,氮肥生产效率和氮肥农学效率显著低于N3处理;施氮量继续增加至N5,籽粒产量降低,水分利用效率、氮肥生产效率和氮肥农学效率显著降低。施氮量为150kg hm2(N3处理)是本试验条件下适宜施氮量。同一施氮水平下,深松+条旋耕处理籽粒产量最高,条旋耕和深松+旋耕处理无显著差异,旋耕处理最低;同时深松+条旋耕处理氮肥农学效率显著提高,水分利用效率和氮肥生产效率较高,是本试验条件下最优的耕作方式处理。2施氮量和施氮深度对旱地小麦耗水特性和产量形成的影响试验于20102012小麦生长季在淄博市临淄区边河村大田进行,为无水浇条件的旱地。2个试验年度供试品种依次为山农16和烟农0428。试验设置4个施氮水平,纯氮量分别为0(N0)、90kg hm-2(N1)、150kg hm-2(N3)和210kg hm-2(N5);4个氮肥施用深度,分别为氮肥表面撒施(D1)、施氮深度10cm(D2)、20cm(D3)和30cm(D4)。2.1施氮量和施氮深度对旱地小麦耗水特性的影响N1条件下,两年度D2、D3和D4处理土壤贮水消耗量和开花至成熟期耗水量显著高于D1处理;20102011生长季,D2、D3和D4处理灌浆期棵间蒸发量显著低于D1处理。N3和N5条件下,两年度D3和D4处理拔节至成熟期耗水量及灌浆中后期旗叶水势显著高于D1和D2处理;20102011生长季,D3和D4处理土壤贮水消耗量和60140cm土层土壤耗水量显著高于D1和D2处理,灌浆期棵间蒸发量显著低于D1和D2处理;20112012生长季,D3和D4处理40160cm土层土壤耗水量显著高于D1和D2处理。表明D3和D4处理有利于小麦利用深层土壤贮水,提高拔节至成熟期耗水量,满足拔节后水分需求,降低灌浆期棵间蒸发量,维持灌浆中后期较高的旗叶水势。各施氮深度下,两年度N3和N5处理60140cm土层土壤耗水量显著高于N1处理,拔节至开花期耗水量和灌浆中后期旗叶水势显著高于N1处理。20102011生长季,各施氮深度下,N3和N5处理开花期棵间蒸发量显著低于N1处理;D1和D4条件下,N3和N5处理开花至成熟期耗水量显著高于N1处理。20112012生长季,D1、D3和D4条件下,N3和N5处理开花至成熟期耗水量显著高于N1处理,D2条件下以N3处理最高;D3和D4条件下,N3和N5处理140160cm土层土壤耗水量显著高于N1处理。表明N3处理有利于小麦利用120160cm深层土壤贮水,满足拔节后水分需求,提高灌浆中后期旗叶水势,降低开花期土壤水分向大气中的扩散。2.2施氮量和施氮深度对旱地小麦碳代谢的影响N1条件下,两年度D2、D3和D4处理灌浆中后期旗叶光合速率、磷酸蔗糖合成酶活性和灌浆中期蔗糖含量显著高于D1处理,成熟期植株干物质积累量和开花后干物质积累量显著高于D1处理。N3和N5条件下,两年度D3和D4处理灌浆中后期旗叶光合速率、磷酸蔗糖合成酶活性和灌浆中期蔗糖含量显著高于D1和D2处理,成熟期植株干物质积累量和开花后干物质积累量显著高于D1和D2处理。表明D3和D4处理有利于保持开花后较高的干物质积累量,提高成熟期植株干物质积累量。各施氮深度下,两年度N3和N5处理灌浆期旗叶光合速率高于N1处理;D3和D4条件下,两年度N3和N5处理灌浆期旗叶磷酸蔗糖合成酶活性和灌浆中期蔗糖含量显著高于N1处理。20102011生长季,D1、D3和D4条件下,N3和N5处理成熟期植株干物质积累量显著高于N1处理,D2条件下以N3和N5处理较高;20112012生长季,各施氮深度下,N3和N5处理成熟期植株干物质积累量显著高于N1处理。各施氮深度下,两年度N3和N5处理开花后干物质积累量显著高于N1处理。表明N3处理有利于灌浆期旗叶保持较高的光合速率,开花后干物质积累量显著提高。2.3施氮量和施氮深度对旱地小麦氮代谢的影响N1条件下,两年度D2、D3和D4处理成熟期植株氮素积累量和开花后氮素吸收量显著高于D1处理;N3和N5条件下,两年度D3和D4处理成熟期植株氮素积累量和开花后氮素吸收量显著高于D1和D2处理,开花前营养器官贮藏氮素转运量较高。20112012生长季,各施氮条件下,D3处理成熟期40100cm土层土壤硝态氮含量与D2处理无显著差异;N1条件下,D3处理40100cm土层土壤硝态氮含量显著低于D4处理;N3和N5条件下为60140cm土层显著低于D4处理。表明D3和D4处理有利于成熟期植株氮素的积累和开花后氮素的吸收转运,D3处理有利于开花后40100cm土层土壤硝态氮的吸收利用,D4处理在120140cm土层形成硝态氮积累峰。各施氮深度下,两年度N3和N5处理成熟期植株氮素积累量和开花前营养器官贮藏氮素转运量显著高于N1处理。20102011生长季,D1条件下,N3和N5处理开花后氮素吸收量显著高于N1处理,D2、D3和D4条件下无显著差异。20112012生长季,D1、D3和D4条件下,N3和N5处理开花后氮素吸收量显著高于N1处理,D2条件下无显著差异;D1条件下,N3处理成熟期060cm土层土壤硝态氮含量与N1处理无显著差异,D2、D3和D4条件下为080cm土层与N1处理无显著差异;D1和D2条件下,N5处理20120cm土层土壤硝态氮含量最高,D3条件下为0140cm土层最高,D4条件下为40180cm土层最高。表明N3处理有利于开花后氮素的吸收转运,提高表层土壤硝态氮的吸收利用,N5处理在140180cm土层形成硝态氮积累峰。2.4施氮量和施氮深度对旱地小麦旗叶衰老和根系活力的影响20102011生长季,N1条件下,D2、D3和D4处理灌浆中后期旗叶超氧化物歧化酶活性、可溶性蛋白质含量和根系活力显著高于D1处理,丙二醛含量显著低于D1处理;N3和N5条件下,D3和D4处理灌浆中后期旗叶超氧化物歧化酶活性、可溶性蛋白含量质和根系活力显著高于D1和D2处理,丙二醛含量显著低于D1和D2处理。20112012生长季,N1条件下,D2、D3和D4处理开花后根系活力显著高于D1处理;N3和N5条件下,D3和D4处理灌浆前中期根系活力显著高于D1和D2处理。表明D3和D4处理有利于延缓小麦开花后旗叶和根系衰老。各施氮深度下,两年度N3和N5处理灌浆中后期旗叶旗叶超氧化物歧化酶活性、可溶性蛋白质含量和灌浆中后期根系活力显著高于N1处理,旗叶丙二醛含量显著低于N1处理。表明N3处理有利于延缓小麦开花后旗叶和根系衰老。2.5施氮量和施氮深度对旱地小麦籽粒产量和水分与氮素利用效率的影响N1条件下,两年度D2、D3和D4处理的籽粒产量、氮素吸收效率和氮肥生产效率显著高于D1处理,水分利用效率无显著差异;N3和N5条件下,两年度D3和D4处理籽粒产量、氮素吸收效率、氮肥表观利用率和氮肥农学效率显著高于D1和D2处理。施氮深度为20cm(D3处理)是本试验条件下适宜的施氮深度。各施氮深度下,两年度N3处理籽粒产量与N5处理无显著差异,显著高于N1处理。20102011生长季,D1条件下,N3和N5处理水分利用效率较高,D2、D3和D4条件下则无显著差异;20112012生长季,各施氮深度下,各处理水分利用效率无显著差异。各施氮深度下,随施氮量增加,氮素吸收效率、氮肥表观利用率、氮肥农学效率和氮肥生产效率显著降低。施氮量为150kg hm-2(N3处理)是本试验条件下适宜的施氮量。3不同小麦品种耗水特性和产量的差异研究试验于20082009小麦生长季在泰安山东农业大学农场试验田进行。选用山农15、济麦22、烟农21、山农8355、潍麦8号和泰9818共6个小麦品种,每个品种设置4个水分处理:W0(全生育期不灌水)、W1(拔节期70%,开花期70%)、W2(拔节后8d70%,开花后8d70%)和W3(拔节后8d75%,开花后8d70%)。3.1不同小麦品种耗水特性的差异依据不同品种的籽粒产量和水分利用效率2个因子对供试品种进行聚类分析,将其划分为高水分利用效率组(Ⅰ组)、中水分利用效率组(Ⅱ组)和低水分利用效率组(Ⅲ组)。从Ⅰ组、Ⅱ组和Ⅲ组中分别取1个品种,山农8355、山农15和潍麦8号进一步分析。各灌水处理下,山农8355播种至拔节期耗水量显著低于潍麦8号,拔节至开花期耗水量较低,开花至成熟期耗水量显著高于山农15和潍麦8号。W0和W1条件下,山农8355100140cm土层土壤耗水量最高;W2条件下,山农835580120cm土层土壤耗水量显著高于山农15,100160cm土层显著高于潍麦8号;W3条件下,山农8355100120cm土层土壤耗水量最高。表明山农8355有利于小麦利用深层土壤贮水,降低开花前耗水量,满足灌浆期水分需求。3.2不同小麦品种干物质积累与转运的差异W0条件下,山农8355成熟期植株干物质积累量与山农15无显著差异,显著高于潍麦8号,开花前营养器官贮藏干物质转运量最高;W1和W3条件下,山农8355成熟期植株干物质积累量和开花后干物质积累量最高,开花前营养器官贮藏干物质转运量较高;W2条件下,山农8355成熟期植株干物质积累量显著高于潍麦8号,开花后干物质积累量最高,开花前营养器官贮藏干物质转运量较高。表明山农8355有利于提高成熟期植株干物质积累量和开花后干物质积累量,开花前营养器官贮藏干物质转运量较高。3.3不同小麦品种氮素积累与转运的差异W0、W1和W3条件下,各品种成熟期植株氮素积累量无显著差异;W2条件下,山农8355成熟期植株氮素积累量显著高于潍麦8号。W0条件下,山农8355和山农15开花前营养器官贮藏氮素转运量和转运氮对籽粒氮的贡献率显著高于潍麦8号;W1条件下,山农8355和山农15开花前营养器官贮藏氮素转运量较高;W2条件下,山农15开花前营养器官贮藏氮素转运量最高;W3条件下,各品种开花前营养器官贮藏氮素转运量、转运率和转运氮对籽粒氮的贡献率无显著差异。