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Screening of Optimal Water and Fertilizer Management Modes for Spring Wheat in Arid and Semi-arid Areas
SUNXiangwei, LIUJia, WANGMin, ZHANGBaolong, GAOFeixiang
Chin Agric Sci Bull ›› 2026, Vol. 42 ›› Issue (21) : 69-74.
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Abbreviation (ISO4): Chin Agric Sci Bull
Editor in chief: Yulong YIN
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Screening of Optimal Water and Fertilizer Management Modes for Spring Wheat in Arid and Semi-arid Areas
To screen out the suitable water and fertilizer management mode for spring wheat production in arid years in Hetao Irrigation District, the field water and fertilizer control experiment of spring wheat was carried out in Bayannaoer Agrometeorological Experimental Station of Inner Mongolia, with the main cultivar ‘Yongliang 4’ as the main test material. The experiment set up 6 treatments: 3 waters and low fertilizer (tillering water+jointing water+milky water, jointing topdressing urea 300 kg/hm2), 3 waters and high fertilizer (tillering water+jointing water+milky water, jointing topdressing urea 450 kg/hm2), 5 waters and low fertilizer (tillering water+jointing water+flowering water+grouting water+milky water, jointing topdressing urea 300 kg/hm2), 5 waters and high fertilizer (tillering water+jointing water+flowering water+grouting water+milky water, jointing topdressing urea 450 kg/hm2), rain-fed and low fertilizer (jointing topdressing urea 300 kg/hm2) and rain-fed without topdressing (CK). The results showed that the effect of 5 waters irrigation on the growth, grain filling and yield of spring wheat was significantly better than these of 3 waters and rain-fed modes, and the effect of nitrogen application at jointing stage was highly dependent on water. The rapid weight gain period of spring wheat was 10-20 days after anthesis during grain filling, high fertilizer promoted early grain filling, low fertilizer prolonged middle and late grain filling. The actual yield of 5 waters and low fertilizer reached 7135.0 kg/hm2, which was the optimal combination of water and fertilizer in the experiment, and the yield increased by 69.8% compared with the control.
arid and semi-arid / spring wheat / irrigation / jointing stage topdressing / optimize management
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为探究拔节期不同亏水-复水模式对冬小麦生长、生理及产量的影响，设置了拔节期不同程度土壤含水率和亏水时长，土壤含水率分别为Y1(55%~65%）θ<sub>f</sub> 、Y2（65%~75%）θ<sub>f</sub> 、Y3（75%~85%）θ<sub>f</sub> （θ<sub>f</sub> 为田间持水量），亏水时长均为7 d，然后复水，另设全生育期充分灌水对照处理CK（85%~100%）θ<sub>f</sub>，每个处理重复3次。复水7天后测定各处理冬小麦株高、叶绿素、净光合速率、荧光参数、产量及水分利用效率。结果表明： Y1、Y2、Y3各处理亏水7 d然后复水7 d后，与对照组CK相比，冬小麦株高分别提高了2.38%、9.52%、12.70%，叶绿素（SPAD）分别增长了0.67%、2.51%、3.85%，净光合速率分别降低了19.32%、14.02%、11.74%，Fv/Fm分别降低了9.64%、8.43%、6.02%，Fv/F <sub>0</sub>分别降低了9.00%、5.91%、4.63%，发现亏水-复水处理后的冬小麦表现出明显的生长补偿效应；纵向和自身相比，较亏水7 d刚结束时株高、叶绿素（SPAD）、净光合速率、Fv/Fm和Fv/F <sub>0</sub>分别提高了22.86%、25.96%、26.87%，17.46%、19.23%、21.73%，7.04%、6.61%、6.44% ，16.30%、16.87%、16.84%，12.20%、11.67%、11.88%。最终产量结果为：Y1、Y2、Y3各处理比CK分别低18.84%、5.58%、0.79%，Y3处理的产量相较于Y1与Y2处理分别高22.24%与5.08%。Y3处理的水分利用效率值最大，分别较Y1、Y2、CK处理提高了8.29%、0.55%、2.77%。Y3为节水稳产适宜亏水模式。
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本研究旨在探究不同黑米水稻籽粒灌浆特性及产量形成的最佳播种期，为黑米水稻生产提供理论和实践依据。以‘黑糯’、‘丽人紫’、‘岩紫糯35’为试验材料，设置5个播期，分析播期对黑米水稻生育进程、籽粒灌浆特性及产量构成的影响。结果表明：各黑米品种随播期推后全生育期平均缩短12.7~30.3 d；使用Logistic方程模型适配黑米籽粒灌浆动态(R2≥0.995，P<0.01)，其籽粒灌浆特性和产量构成是播期、品种及其互作共同作用的结果，播期从3月1日到6月1日，灌浆千粒重减少了1.32~2.15 g，单株产量下降9.12~16.08 g；播期6月1日到7月1日，灌浆千粒重增加2.13 g，单株产量提升了5.97 g。通径分析结果表明，延长籽粒灌浆持续时间是提高黑米粒重的关键因素之一，每穗实粒数和千粒重降低是引起黑米水稻减产的主要原因，提早或推迟播期有助于延长灌浆持续时间以及每穗实粒数、千粒重和结实率提高。因此，建议根据当地气候条件合理安排播种时间，如选择3月上旬或6月下旬适时播种，可以有效促进籽粒充分灌浆，从而达到增加黑米产量的目的。
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张杉, 王培营, 江晓东, 等. 不同麦类作物籽粒灌浆特性研究[J]. 中国农学通报, 2024, 40(6):16-21.
为研究不同麦类作物籽粒的灌浆特性，以小麦品种‘宁麦13’、大麦品种‘龙啤1号’和青稞品种‘昆仑15号’为试材，利用Logistic模型对籽粒灌浆过程进行拟合，分析了3种作物粒重增长进程和灌浆参数的差异。结果表明：小麦、大麦和青稞千粒重分别为51.60、49.01、46.43 g/(1000grain)，三者之间差异显著(P<0.05)。小麦籽粒有效灌浆时间为45.89 d，分别比大麦和青稞长9.84 d和3.59 d (P<0.05)；小麦粒重快增期和缓增期持续时间显著长于大麦和青稞，青稞与大麦无显著性差异。大麦籽粒平均灌浆速率为1.37 g/(1000grain·d)，高于小麦和青稞18.10%和24.55% (P<0.05)；大麦籽粒粒重快增期灌浆速率、缓增期灌浆速率和最大灌浆速率显著高于小麦和青稞，青稞与小麦无显著性差异，但大麦在快增期灌浆速率下降最快。可见，小麦与大麦、青稞之间粒重的差异主要取决于籽粒灌浆持续时间，大麦与青稞之间粒重的差异主要取决于籽粒的灌浆速率。
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崔振坤, 于振文, 石玉, 等. 水氮运筹对小麦光合物质生产和产量的影响[J]. 应用生态学报, 2024, 35(6):1564-1572.
黄淮海地区水资源紧缺以及氮肥不合理施用制约着小麦产量和水肥利用效率的协同提高。本研究采用两因素裂区设计,主区为3个灌溉水平:在小麦拔节期和开花期0～40 cm土层土壤相对含水量均分别补灌至65%(W<sub>1</sub>)、75%(W<sub>2</sub>)和85%(W<sub>3</sub>);副区为4个施氮量:施纯氮0(N<sub>0</sub>)、150(N<sub>1</sub>)、180(N<sub>2</sub>)和210(N<sub>3</sub>)kg·hm-2,分析不同水氮运筹方式对小麦花后光合物质生产能力、籽粒产量和水氮利用效率的影响。结果表明: 小麦产量随灌溉水平和施氮量的提高呈增加趋势,W<sub>2</sub>N<sub>2</sub>处理具有较高的籽粒产量,为9103.53 kg·hm-2;继续增加水氮投入对小麦产量无显著影响。在相同施氮量条件下,与W<sub>1</sub>相比,W<sub>2</sub>条件下小麦花后冠层光截获率、叶绿素相对含量和实际光化学效率分别平均提高了4.5%～6.0%、19.7%～28.2%和7.5%～9.8%,与W<sub>3</sub>相比均无显著差异。同一灌溉水平下,N<sub>2</sub>处理花后干物质积累量较N<sub>0</sub>和N<sub>1</sub>处理分别平均增加80.1%～88.9%和16.7%～22.2%,与N<sub>3</sub>处理间无显著差异。小麦灌溉水利用效率和氮肥偏生产力均表现为随灌溉水平和施氮量的增加而降低,W<sub>1</sub>、W<sub>2</sub>和W<sub>3</sub>处理下小麦灌溉水利用效率分别为16.23、11.01和7.91 kg·hm-2·m-3,N<sub>1</sub>、N<sub>2</sub>和N<sub>3</sub>处理下氮肥偏生产力分别为50.8%、48.4%和42.5%。综上,在测墒补灌条件下,综合考虑小麦产量和水氮利用效率,小麦拔节期和开花期0～40 cm土层土壤相对含水量均补灌至75%协同施氮180 kg·hm-2(W<sub>2</sub>N<sub>2</sub>)是该地区小麦节水节肥、高产高效的最优水氮运筹方式。
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