新疆滴灌麦田根区水分对根系生理功能调节效应的研究

在新疆干旱气候条件下，通过大田、盆栽和管栽试验，研究滴灌麦田根区水分变化对小麦根系在土壤中的分布特征、根系生理功能特征、根系与地上部分光合源库关系及与产量形成的关系、根系生长与地上部器官生长协调效应等的影响，揭示滴灌小麦高产高效水分生理机制，探寻通过滴灌模式，调节根系生长及生理功能，改变根系剖面分布，提高根系功能（吸水能力）和WUE，进而提高产量，改善品质的水分管理可能途径。开展本项目研究，有助于从理论上认识滴灌根区水分变化对小麦根系不同生长阶段生长调节作用，明确根系特征对作物水分利用效率的调控机理，对探寻通过控制根区水分供应，调节根系生长，最终实现小麦高产优质，建立密植作物以"水-土壤-作物"连续体为中心的田间节水灌溉途径，具有重要的理论和现实意义。对结果分析水分利用率，制定合理高效的麦田滴灌灌溉制度可为生产提供参考。

摘要：为了揭示新疆滴灌麦田根区水分对小麦根系生理功能的调控效应，探讨麦田滴灌节水机制和进一步提高产量的途径，项目开展了滴灌小麦根系在土壤中的分布特征、根系生理功能特征、根系与地上部分光合源库关系及与产量形成的关系、根系生长与地上部器官生长协调效应等的研究。结果表明（1）根干重和根长密度随土层垂直分布呈剧烈下降趋势，符合负指数递减趋势（y=A×e-Bx），根冠比在拔节前为0.62以上，拔节孕穗期间为0.27-0.475之间，扬花期0.187，灌浆期降至0.137。滴灌小麦根系主要分布在40 cm以上土层，较常规灌溉根系分布浅，且孕穗-灌浆初期是根系生长的关键时期，较常规灌溉略有提前。根系生长的土壤含水量低限为50%θf（θf指田间相对含水量），较常规灌小麦要求高，表明滴灌小麦根系对水分亏缺的抗性下降；（2）适水处理（70%~75%θf）能有效促进根系生长及生理功能提高，根系分布较为合理，根长、根表面积、根干重密度在灌浆期保持较高水平，并能有效调节物质分配比例，延长同化“源”功能期，籽粒物质积累与分配效率高，单穗重和WUE较高，产量最高；（3）滴灌小麦各生育时期更易受到水分胁迫，保持出苗—拔节期、拔节—扬花期、扬花—乳熟期田间相对含水量为65%-70%θf、70%-75%θf、65%-70%θf是滴灌麦田最适宜的灌溉标准；在调亏灌溉中，出苗—拔节期、拔节—扬花期、扬花—乳熟期相对含水量为45%-50%、70%-75%、65-70%也是经济可行的；（4）与漫灌不同，滴灌水分胁迫对穗粒数的影响大于粒重，表明水分亏缺危害前移，故干旱区滴灌麦田提高穗粒数是增产的关键，其次是提高粒重；（5）南疆滴灌春小麦田耗水强度以孕穗-扬花期最高（达5.18-7.52mm/d），各阶段耗水模系数为：出苗期：幼苗期：分蘖期：拔节期：孕穗期：灌浆期：乳熟期=9:6:8:16:18:26:17，生产上可按照此比例进行滴灌水量的分配。灌溉方式对春麦田蒸散量影响不大，滴灌节水主要体现在大大降低了田间渗漏量；（6）分析了滴灌麦田微环境特征，初步提出了滴灌麦田生长指标体系与灌溉制度，为生产提供指导。