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施氮深度对小麦光合及生长特性的影响

西北农业学报 2022年第10期31卷 1277-1286页

作者：郭宏娟张绪成尹嘉德侯慧芝薛云贵毛伟滔甘肃农业大学农学院兰州730070 甘肃省农业科学院旱地农业研究所兰州730070 甘肃省旱作区水资源高效利用重点实验室兰州730070

探究氮肥深施对小麦光合生理的影响,为化肥深施技术提供理论依据。采用高度为100cm的生长模拟桶,设置15cm(W_(15))、30cm(W_(30))、和45cm(W_(45))3个施氮深度,测定小麦旗叶的光响应曲线并用非直角双曲线模型模拟、SPAD值、生物量及产... 详细信息

探究氮肥深施对小麦光合生理的影响,为化肥深施技术提供理论依据。采用高度为100cm的生长模拟桶,设置15cm(W_(15))、30cm(W_(30))、和45cm(W_(45))3个施氮深度,测定小麦旗叶的光响应曲线并用非直角双曲线模型模拟、SPAD值、生物量及产量等指标,计算最大净光合速率(P_(nmax))、光补偿点(L_(cp))、光饱和点(L_(sp))、暗呼吸速(R_(d))等光合特征参数。结果表明,随着光合有效辐射(PAR)增加,W_(15)和W_(30)的旗叶P_(n)、G_(s)、T_(r)均呈上升趋势,而C_(i)则下降;W_(45)的旗叶P_(n)、G_(s)、T_(r)的增加幅度和C_(i)的下降幅度低于W_(30),表明施氮深度显著影响小麦旗叶的光合特性;P_(nmax)、L_(cp)、L_(sp)和R_(d)随施氮深度的增加呈先增加后降低的趋势,初始量子效率(α)呈下降趋势,即氮肥深施利于增强小麦对于强光、高温的适应能力,并提高了利用弱光的能力。在苗期,W_(15)的SPAD值显著高于W_(30)和W_(45)处理;在拔节期-挑旗期,W_(30)的SPAD值最高;抽穗和扬花期W_(15)和W_(30)的SPAD值无显著差异,但显著高于W_(45);灌浆期W_(15)的SPAD值显著高于W_(30)和W_(45)。W_(30)干物质累积量较W_(15)和W_(45)分别增加12.8%和24.3%,且在生殖生长阶段干物质累积速率显著高于W_(15)和W_(45)。基于改善的光合和生长特性,W_(30)的籽粒产量较W_(15)和W_(45)分别增加13.0%、15.4%。因此,适当增加施氮深度有助于优化小麦旗叶光合生理特性,提高小麦光能利用潜力和干物质累积量,促进籽粒产量的增加。

关键词：施氮深度小麦光合特征参数生长特性产量

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基于APSIM模型分析不同降水年型下施氮深度对旱地小麦的产量效应

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水土保持学报 2022年第1期36卷 247-254页

作者：尹嘉德侯慧芝张绪成马明生雷康宁郭宏娟甘肃省农业科学院旱地农业研究所兰州730070 甘肃省旱作区水资源高效利用重点实验室兰州730070 甘肃农业大学农学院兰州730070

氮肥深施有助于提高旱地作物产量,但施氮深度对黄土高原丘陵沟壑区旱地小麦产量在不同降水年型的影响尚不清楚。利用1990—2020年气象观测数据,基于APSIM模型和数学统计方法探讨施氮深度对不同降水年型小麦产量的影响。结果表明:模型模... 详细信息

氮肥深施有助于提高旱地作物产量,但施氮深度对黄土高原丘陵沟壑区旱地小麦产量在不同降水年型的影响尚不清楚。利用1990—2020年气象观测数据,基于APSIM模型和数学统计方法探讨施氮深度对不同降水年型小麦产量的影响。结果表明:模型模拟的小麦产量和生物量模拟值与观测值相关性决定系数(R^(2))>0.9、模型有效性指数(M_(E))>0.8及归一化均方根误差(NRMSE)0.05),增加施氮深度对干旱年小麦产量没有显著影响。研究结果以期为黄土高原丘陵沟壑区小麦在区域尺度优化施肥措施提供理论指导。

关键词： APSIM模型施氮深度降雨年型变异系数可持续性指数

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干旱灌区冬小麦生长冗余的研究

干旱灌区冬小麦生长冗余的研究

作者：侯慧芝甘肃农业大学

学位级别：硕士

本文以两个冬小麦品种作为研究对象,围绕冬小麦根系及分蘖是否存在冗余,通过盆栽及大田试验,研究了根系、分蘖部分去除对冬小麦生长发育和产量的影响,同时对免耕秸秆覆盖、不同水分及不同密度条件下的冬小麦分蘖生长冗余及大小不整齐性... 详细信息

本文以两个冬小麦品种作为研究对象,围绕冬小麦根系及分蘖是否存在冗余,通过盆栽及大田试验,研究了根系、分蘖部分去除对冬小麦生长发育和产量的影响,同时对免耕秸秆覆盖、不同水分及不同密度条件下的冬小麦分蘖生长冗余及大小不整齐性的关系进行了研究。得出如下主要结论:1冬小麦根系和分蘖生长均存在一定的冗余去根试验中,去根处理无论是主茎还是分蘖的穗长、穗重、穗粒数、粒重等指标与对照相比都增大。但去除1/4根系处理主茎的各项指标增加幅度较大,而去除1/2根系分蘖的各项指标增加幅度较大。新冬一号去除1/4根系处理主茎的各项指标分别比对照增大6.79%、19.11%、21.46%和17.87%,去除1/2根系处理分蘖的各项指标分别比对照增大13.29%、17.25%、16.72%和14.29%;繁13去除1/4根系处理主茎的各项指标分别比对照增大17.36%、34.54%、21.46%和40.60%;去除1/2根系处理分蘖的各项指标分别比对照增大15.68%、30.64%、36.95%和32.70%。成熟时有时由于分蘖太多会出现“青黄不接”的现象,即主茎已完全成熟,而分蘖还未成熟,所以分蘖多不一定能增产,但可以推测冬小麦在充分灌溉条件下至少有1/4的根系是冗余的。去分蘖试验中,两个冬小麦品种在去除平均分蘖的1/3和去除主茎,留侧茎及其余分蘖条件下的总生物量、主茎生物量和有效分蘖生物量以及穗长、穗重、穗粒数和粒重均比相应的对照高。可以推测冬小麦至少有1/3的分蘖是冗余的。2冬小麦的根系在生长过程中如果遭到外界干扰或人为破坏会产生补偿甚至超补偿效应去根试验中,从孕穗期到开花期去根处理的干物质增加量与对照基本持平,从开花期到成熟期去根处理的干物质增加量与对照相比明显增大。从孕穗期到开花期,新冬一号对照的干物质增加了89.56%,而去根1/4和1/2处理的干物质分别增加了87.26%、86.77%;繁13对照的干物质增加了186.71%,而去根1/4和1/2处理的干物质分别增加了178.73%、185.64%。从开花期到成熟期,新冬一号对照的干物质增加了46.70%,而去根1/4和1/2处理的干物质分别增加了184.90%和65.13%;繁13对照的干物质增加了13.41%,而去根1/4和1/2处理的干物质分别增加了38.75%和47.86%。说明受到人为干扰的冬小麦在生长中期根系生长产生了补偿效应,而在生长末期产生了超补偿效应。3免耕秸秆覆盖处理在提高冬小麦产量的同时加剧了冬小麦种群的生长冗余免耕秸秆覆盖处理能极显著的提高冬小麦地上部分生物量（+ 42.49%）和籽粒产量（+30.60%）;产量的提高源于单位面积穗数（+25.35%）和分蘖的穗粒数（+22.1%4.9%）、粒重（+63.96%）的极显著增加;免耕秸秆覆盖处理与对照在主茎的穗粒数和粒重上无明显差异。本试验免耕秸秆覆盖种群中无效分蘖数、无效分蘖数占总茎数的比值都极显著的大于相应的对照;其无效分蘖重、无效分蘖重占整株重的比值显著大于相应的对照;种群的繁殖分配和收获指数显著小于对照。显然,免耕秸秆覆盖栽培在显著增加环境容量的同时也加剧了冬小麦种群“生长冗余”。4水分试验中少次多量和多次多量处理种群的分蘖均存在大量冗余,个体不整齐性大水分试验中少次多量处理拔节水比较充分,之后再没有灌水,导致产生的绝大多数分蘖在生长后期由于缺水而死亡,形成大量无效分蘖。所以生物量在五个处理中最低,在后期形成的有效分蘖数也最少,分蘖的冗余较大。多次多量处理,在整个生育期水资源都比较丰富,形成大量的分蘖,其生物量最高,最终产量也最高。但同时由于该处理在生长的过程中形成了大量的无效分蘖,其无效分蘖数、无效分蘖重、无效分蘖数/总茎数和无效分蘖重/总茎重都比较大,也就是说该处理种群中存在大量冗余,充足的水资源除了保证植株正常的生长之外,还为大量无效分蘖生长提供了条件。5低密度和高密度处理种群中的分蘖均存在大量冗余,个体不整齐性大密度试验中低密度处理单位面积的穗数最少,种群间对光、肥、水等资源的竞争压力相对较小,单个植株生长旺盛,产生了大量分蘖,到生长后期有的分蘖没有抽穗,形成大量的无效分蘖。因此低密度处理存在较大冗余,并直接影响了最终产量。高密度处理单位面积的穗数最多,种群间对光、肥、水等资源存在较大竞争,单个植株生长欠佳,最终由于对光、肥、水等资源的缺乏而导致很多分蘖死亡,所以高密度处理分蘖的冗余度也比较高。6冬小麦的二级分蘖对于最终的生物产量和经济产量贡献不大保护性耕作试

关键词：干旱灌区冬小麦根系分蘖生长冗余超补偿效应

基于APSIM模型的旱地春小麦产量对施氮量和施氮深度的响应模拟

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应用生态学报 2022年第3期33卷 775-783页

作者：尹嘉德张俊英侯慧芝张绪成马明生郭宏娟方彦杰雷康宁甘肃省农业科学院旱地农业研究所兰州730070 甘肃省旱作区水资源高效利用重点实验室兰州730070 平凉市农业技术推广站甘肃平凉744000 甘肃农业大学农学院兰州730070

氮是限制黄土高原旱农区作物水分生产潜力提升的重要因素,而氮肥适度深施是旱地作物提效增产的有效措施。本研究利用甘肃省陇中地区1990—2020年气象观测数据,基于APSIM模型模拟了不同施氮量和施氮深度的春小麦产量,以期为优化陇中旱农... 详细信息

氮是限制黄土高原旱农区作物水分生产潜力提升的重要因素,而氮肥适度深施是旱地作物提效增产的有效措施。本研究利用甘肃省陇中地区1990—2020年气象观测数据,基于APSIM模型模拟了不同施氮量和施氮深度的春小麦产量,以期为优化陇中旱农区小麦施肥策略提供理论依据。结果表明:模型模拟的春小麦产量、生物量和生育期0~200 cm土层土壤水分含量的相关性决定系数在0.8以上,归一化均方根误差均小于0.2,模型有效性检验高于0.5,表明APSIM模型在研究区域具有较好的适用性和模拟精度。在试验设计水平范围内,不同降水年型增加施氮量均能显著提高春小麦产量;增加施氮深度,可显著提高丰水年和平水年春小麦产量,对干旱年没有影响;施氮量和施氮深度对丰水年和平水年春小麦产量有显著交互效应,对干旱年没有影响。根据二元二次回归拟合方程可知,丰水年获得潜在最高产量(2749 kg·hm^(-2))时,施氮深度为22.7 cm、施氮量为245 kg·hm^(-2);平水年获得潜在最高产量(2596 kg·hm^(-2))时,施氮深度为20.6 cm、施氮量为235 kg·hm^(-2)。综合考虑春小麦产量、生物量、氮肥农学利用效率和实际习惯施肥量,本研究推荐施氮深度为20~23 cm、施氮量为120~150 kg·hm^(-2),可进一步提升陇中春小麦水分生产力和氮肥利用效率。

关键词： APSIM 春小麦施氮量施氮深度产量氮肥利用效率

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旱地化肥分层和深施对春小麦水肥利用及产量的影响

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中国农业科学 2022年第17期55卷 3289-3302页

作者：侯慧芝张绪成尹嘉德方彦杰王红丽于显枫马一凡张国平雷康宁甘肃省农业科学院旱地农业研究所/甘肃省旱作区水资源高效利用重点实验室

【目的】为优化西北旱作区春小麦施肥量及施肥方式，提高小麦产量和水分利用效率。【方法】于2018—2020年开展大田试验，以陇春35号为供试品种，设4个处理，分别为氮肥常量浅施(PM)、氮肥减量浅施(PM-N)、氮肥减量深施(PMD)和氮肥减量... 详细信息

【目的】为优化西北旱作区春小麦施肥量及施肥方式，提高小麦产量和水分利用效率。【方法】于2018—2020年开展大田试验，以陇春35号为供试品种，设4个处理，分别为氮肥常量浅施(PM)、氮肥减量浅施(PM-N)、氮肥减量深施(PMD)和氮肥减量分层施肥(PMA)，测定春小麦不同生育期0—300 cm土层土壤含水量、生物量、叶片叶绿素含量(SPAD)、冠层温度、叶面积指数、产量等指标，计算土壤贮水量、阶段耗水量、水分利用效率、植株氮素累积量和氮肥偏生产力等，从土壤水分-冠层发育-产量角度揭示化肥分层和深施对土壤水肥利用和产量的影响。【结果】PMA和PMD处理显著调节春小麦生育期耗水进程。苗期到拔节期，PMA和PMD处理在0—300 cm的耗水量较PM处理分别提高11.8—20.4 mm和15.1—25.4 mm，较PM-N处理分别提高10.7—14.6 mm和9.3—20.0 mm；抽穗到灌浆期，较PM处理分别提高15.1—39.8 mm和16.5—26.5 mm，较PM-N处理分别提高18.1—48.7 mm和19.5—35.4 mm。PMA和PMD处理在春小麦生育期的叶片SPAD值、叶面积指数、生物量分别较PM处理平均提高7.2%和4.2%、23.0%和19.4%、34.6%和17.8%，较PM-N处理平均提高7.6%和5.4%、17.7%和10.8%、38.5%和23.4%;PMA处理拔节后和PMD处理抽穗后的冠层温度分别较PM处理降低8.5%和4.5%，较PM-N处理降低8.6%和4.8%。PMA和PMD处理穗粒数较PM处理平均提高4.3%和4.0%，较PM-N处理平均提高4.8%和4.2%；公顷穗数较PM处理平均提高10.1%和6.2%，较PM-N处理平均提高11.0%和7.8%。PMA和PMD处理的产量、WUE、植株氮素累积量、氮肥偏生产力较PM处理分别提高10.5%和5.1%、11.8%和6.2%、48.0%和35.7%、38.2%和31.3%，较PM-N处理分别提高15.7%和10.0%、14.1%和8.0%、51.8%和40.4%、15.7%和10.0%。PMA处理较PMD处理增产5.2%,WUE和氮肥偏生产力分别提高4.8%和5.2%。PM-N处理的氮肥偏生产力较PM处理提高21.0%(P<0.01)，其他指标均无显著性差异。【结论】在氮肥施用量由150 kg·hm减少到120 kg·hm后，采用化肥分层和深施仍能实现春小麦增产和水肥高效利用，可在西北黄土高原旱作春小麦生产中推广应用。

关键词：西北旱地春小麦氮肥减量深施氮肥减量分层施肥水分利用效率氮肥偏生产力

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干旱灌区冬小麦分蘖冗余的研究

中国生态农业学报 2009年第3期17卷 522-526页

作者：侯慧芝黄高宝甘肃省农业科学院旱地农业研究所兰州730070 甘肃农业大学农学院兰州730070

通过人为去除分蘖(设处理A:于抽穗前期去除所有分蘖;B:于抽穗前期去除平均分蘖的1/3;C:于抽穗前期去除平均分蘖的1/2;D:于抽穗前期去除主茎,留侧茎及其余分蘖;E:对照)的方法对甘肃省河西绿洲灌区两个冬小麦品种的产量构成因子进行研究... 详细信息

通过人为去除分蘖(设处理A:于抽穗前期去除所有分蘖;B:于抽穗前期去除平均分蘖的1/3;C:于抽穗前期去除平均分蘖的1/2;D:于抽穗前期去除主茎,留侧茎及其余分蘖;E:对照)的方法对甘肃省河西绿洲灌区两个冬小麦品种的产量构成因子进行研究。结果表明:处理B和处理D两个冬小麦品种的总生物量和有效分蘖生物量均比相应对照高;各处理主茎的穗长、穗重、穗粒数和粒重与对照相比均以处理A最大,但均无显著性差异,而分蘖的穗长、穗重、穗粒数和粒重处理B和处理D均比相应对照大,处理A和处理C均比相应对照小。初步肯定冬小麦至少有1/3的分蘖是冗余的。

关键词：干旱灌区冬小麦分蘖冗余总生物量有效分蘖

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西北黄土高原半干旱区全膜微垄沟穴播对冬小麦耗水特性和水分利用效率的影响

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中国农业科学 2016年第24期49卷 4701-4713页

作者：侯慧芝高世铭张绪成王德贵甘肃农业大学农学院甘肃省农业科学院旱地农业研究所/甘肃省旱作区水资源高效利用重点实验室甘肃省科学院

【目的】西北黄土高原半干旱区降水稀少,且冬小麦生育期内50%以上为PMS处理>SM处理,3个处理间无显著差异,但均显著高于CK。PRF处理的产量最高,为4 373.6—4 950.0 kg·hm-2,较PMS处理增加2.4%—12.7%,并在2012—2013和2014—2015年达显... 详细信息

【目的】西北黄土高原半干旱区降水稀少,且冬小麦生育期内50%以上为PMS处理>SM处理,3个处理间无显著差异,但均显著高于CK。PRF处理的产量最高,为4 373.6—4 950.0 kg·hm-2,较PMS处理增加2.4%—12.7%,并在2012—2013和2014—2015年达显著差异;显著高于SM处理(除2012—2013年)和CK(增产35.8%—43.8%)。PRF处理的WUE较PMS处理增加0.4%—12.8%,除2013—2014外均达显著性差异;显著高于SM处理(除2014—2015年)和CK(提高8.1%—42.1%)。【结论】全膜微垄沟穴播能较为充分地利用<10 mm的无效降水,提高冬小麦播前和返青期0—200 cm土层的土壤贮水量,促进小麦灌浆期间耗水,增加公顷穗数、穗粒数和千粒重,提高小麦产量和水分利用效率,是西北黄土高原半干旱区冬小麦高产高效的种植模式。

关键词：全膜覆盖微垄沟穴播冬小麦贮水量耗水特性产量西北黄土高原

化肥深施对干旱条件下春小麦旗叶光合特征及产量形成的影响

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甘肃农业大学学报 2023年

作者：薛云贵张绪成侯慧芝尹嘉德郭宏娟梁进宇王硕甘肃省农业科学院旱地农业研究所甘肃农业大学农学院甘肃省旱作区水资源高效利用重点实验室农业农村部西北旱地农业绿色低碳重点实验室

【目的】探明施肥深度对春小麦旗叶光合特性及产量形成的影响，以期为旱地春小麦深施肥提供理论参考。【方法】采用盆栽试验方法，选用陇春35号，设置湿润化肥浅施15 cm(W15)，湿润化肥深施30 cm(W30)、干旱化肥浅施15 cm(D15)、干旱化... 详细信息

【目的】探明施肥深度对春小麦旗叶光合特性及产量形成的影响，以期为旱地春小麦深施肥提供理论参考。【方法】采用盆栽试验方法，选用陇春35号，设置湿润化肥浅施15 cm(W15)，湿润化肥深施30 cm(W30)、干旱化肥浅施15 cm(D15)、干旱化肥深施30 cm(D30)等4个处理，测定春小麦旗叶SPAD值、叶面积、光合参数、干物质积累、灌浆速率及产量。【结果】化肥深施(W30、D30)可显著提高春小麦旗叶叶面积、干物质积累、灌浆速率和旱地春小麦旗叶SPAD值；促进干物质同化积累向籽粒转运。深施肥处理(W30、D30)在挑旗期的旗叶SPAD值较浅施肥处理(W15、D15)分别增加3.1%、5.8%；旗叶叶面积分别增加 19.5%、23.7%；花后20 d﹣40 d春小麦平均灌浆速率分别增加7.0%、6.7%；成熟期单株干物质积累量分别增加12.9%、11.1%。30 cm施肥Pn、Gs、Tr显著高于15 cm施肥，而Ci则相反；在干旱条件下效果更明显；深施肥(W30、D30)较浅施肥(W15、D15)千粒重和穗粒数分别增加14.0%、7.7%和3.8%、9.3%；产量提高13.0%和16.0%。【结论】深施肥能弥补水分亏缺，促进春小麦光合和籽粒灌浆，且保持较高的经济产量和生物产量，可在西北黄土高原旱作春小麦生产中推广应用。

关键词：施肥深度干旱春小麦光合特征产量形成盆栽

增施有机肥对全膜覆土穴播春小麦水分利用和产量的影响

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麦类作物学报 2019年第2期39卷 179-185页

作者：尹嘉德侯慧芝张绪成甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070 甘肃省农业科学院旱地农业研究所甘肃兰州730000

为探究增施有机肥对全膜覆土穴播春小麦水分利用和产量的影响,于2016-2017年在甘肃陇中半干旱区设置田间定位试验,研究全膜覆土平作穴播(PMS)、全膜覆土平作穴播+有机肥(PMO)和裸地平作穴播(CK)3个处理下春小麦田的土壤水分、作物产量... 详细信息

为探究增施有机肥对全膜覆土穴播春小麦水分利用和产量的影响,于2016-2017年在甘肃陇中半干旱区设置田间定位试验,研究全膜覆土平作穴播(PMS)、全膜覆土平作穴播+有机肥(PMO)和裸地平作穴播(CK)3个处理下春小麦田的土壤水分、作物产量及水分利用效率。结果表明,在全生育期,PMO处理0～300 cm土壤贮水量分别较PMS和CK处理高1.30%～13.55%和6.95%～15.39%,SPAD值分别高1.61%～4.33%和6.43%～13.95%,单株生物量分别增加4.98%～16.11%和117.13%～200.00%;与CK相比,PMO和PMS处理均能显著提高春小麦的穗数、穗粒数、千粒重、籽粒产量和水分利用效率,PMO处理提高的幅度更大;PMO处理的籽粒产量分别较PMS和CK处理提高9.11%和53.74%,水分利用效率分别较PMS和CK处理提高26.50%和59.22%。

关键词：春小麦全膜覆土穴播有机肥土壤贮水量产量水分利用效率

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