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Effects of Rotational Tillage and Alternate Border Irrigation on Photosynthetic Characters of Wheat-maize Double Crops

轮耕与隔灌对麦玉两熟光合特性的影响



全 文 :  核 农 学 报  2014,28(1):0131 ~ 0137
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
收稿日期:2013⁃02⁃18  接受日期:2013⁃06⁃26
基金项目:农业部公益性行业(农业)科研专项(201103001),河南省教育厅科技攻关项目(13A210235),农业部作物水分生理与抗旱种质改良重
点实验室开放基金(2012KF01)
作者简介:张盼峰,男,主要从事间套作多熟种植资源高效利用生理生态研究。 E⁃mail: 673747329@ qq. com
通讯作者:焦念元,男,副教授,主要从事间套作多熟种植资源高效利用生理生态研究。 E⁃mail: jiaony1@ 163. com
文章编号:1000⁃8551(2014)01⁃0131⁃07
轮耕与隔灌对麦玉两熟光合特性的影响
张盼峰1   杨  鹏2   焦念元1   汪江涛1   杨萌珂1   宁堂原3   付国占1
( 1 河南科技大学农学院,河南 洛阳  471003;2 河南科技大学图书馆,河南 洛阳  471003;
3山东农业大学农学院 /作物生物学国家重点实验室,山东 泰安  271018)
摘  要:为了探明轮耕与隔畦交替灌溉实现麦玉两熟周年均衡增产、提高周年水分利用效率的光合机理,
本试验研究了旋耕 -深耕轮耕和隔畦交替灌溉对小麦、玉米功能叶的叶绿素、净光合速率、蒸腾速率、叶
片水分利用效率、气孔导度和周年灌水生产效率的影响。 结果表明:常年旋耕后深耕,显著提高了小麦、
玉米生育后期功能叶的 SPAD值,提高了气孔导度和净光合速率,周年产量提高了 6􀆰 7% ~13􀆰 0% ,周年
灌水生产效率提高了 12􀆰 2% ;与全灌相比,隔畦交替灌溉的小麦、玉米功能叶净光合速率没有显著降
低,明显降低了小麦的蒸腾速率,周年产量仅降低了 2􀆰 7% ,灌水生产效率却提高了 41􀆰 3% ,达到 152􀆰 5
kg·hm - 2·mm - 1。 这表明常年旋耕后深耕有利于提高小麦、玉米功能叶的 SPAD 值、净光合速率和周年
产量,隔畦交替灌溉后显著提高小麦、玉米周年灌水生产效率,这对进一步探索深耕 -旋耕轮耕制和改
进农田灌溉方式,提高黄淮海麦玉产量和灌水生产效率提供了重要理论依据。
关键词:轮耕;隔畦交替灌溉;麦玉两熟;光合特性
DOI:10:11869 / j. issn. 100⁃8551. 2014. 01. 0131
    保护性耕作具有良好的蓄水保墒作用,可以提高
土壤贮水量[1],扩大冬小麦花后旗叶面积,增加旗叶
叶绿素含量,提高其光合速率,促进后期干物质积累,
提高小麦的籽粒产量[2 - 4]。 但多年单一保护性耕作引
起耕层变浅、容重增加和病虫害加剧[5 - 6],造成降水或
灌溉水下渗难,作物根系下扎浅,水分利用效率低等问
题。 近年来多数研究表明,连年少免耕后翻耕,可以打
破犁底层,降低耕层土壤容重,增加土壤水贮量[7 - 10],
促进作物根系下扎[11],增加对深层水分的吸收[12],提
高冬小麦旗叶光合速率和 PSⅡ实际光化学效率[13]。
相对于免耕,秸秆覆盖翻耕能显著增加玉米叶片光合
势[14],秸秆覆盖结合深松耕作显著提高夏玉米叶片光
合速率[15]。 隔畦灌溉可以降低灌水量,减少土壤蒸
发[16],干湿交替可以刺激作物根系生长,调节根系在
土壤中的分布和叶片气孔导度,减少无效蒸腾,促进干
物质的积累,提高叶片水分利用效率[17 - 19]。 常年旋耕
后深耕,再进行隔畦交替灌溉是否可以再提高小麦玉
米周年产量和水分利用效率,其功能叶的光合特性发
生哪些适应性变化? 对此,本研究针对黄淮海小麦玉
米两熟区常年应用单一旋耕耕作方式造成耕层变浅,
根系下扎难,水分利用利用效率低等问题,以黄淮海小
麦玉米两熟为研究对象,选择常年小麦季旋耕玉米季
免耕的少免耕保护性耕作制的田块为试验田,研究了
轮耕与隔畦交替灌溉对小麦 -玉米光合特性及灌溉水
周年利用效率的影响,为黄淮海麦玉两熟区周年高产
高效探讨合理的旋耕 -深耕轮耕制和合理灌溉方式提
供理论依据。
1  试验材料与方法
1􀆰 1  试验地概况
试验于 2010 - 2012 年在河南科技大学农场(33°
35′ ~ 35°05′N,111°8′ ~ 112°59′E)定点进行。 试验地
属温带半湿润半干旱大陆性季风气候,年均气温 12􀆰 1
131
核  农  学  报 28 卷
~ 14􀆰 6℃,年均降雨量 600 mm,年均蒸发量 2113􀆰 7
mm,年均辐射量 491􀆰 5 kJ·cm - 2,日照时数 2300 ~
2600 h,无霜期 215 ~ 219 d。 试验田为小麦玉米两熟
制,常年实施麦季旋耕玉米季免耕的少免耕保护性耕
作,供试土壤为黄潮土,质地中壤,0 ~ 20 cm 耕层土壤
容重为 1􀆰 48 g·cm - 3含速效氮 80􀆰 09 mg·kg - 1,速效磷
3􀆰 31 mg·kg - 1,有机质 14􀆰 5 g·kg - 1,pH值 7􀆰 08。
1􀆰 2  试验设计
2010 年 10 月 - 2011 年 10 月,小麦选用中育 10
号,玉米选用豫禾 988 为试验材料。 选择连续 5 年小
麦季旋耕玉米季免耕一年两熟的试验田,设置旋耕 -
旋耕(RT⁃RT)和旋耕 -深耕(RT⁃DT)2 种轮耕处理,3
次重复,小区面积 180 m2,每个小区 9 畦,畦宽 2 m。
小麦播种前,玉米秸秆全部还田,旋耕深度 15 cm 左
右,深耕深度 30 cm 左右。 小麦行距 20cm,基本苗为
18 万株·666􀆰 7m - 2,玉米行距 60 cm,株距 25 cm,密度
4500 株·666􀆰 7m - 2。 基施 180 kg N·hm - 2,300 kg P2O5
·hm - 2;玉米铁茬播种,在拔节期追施 225 kg N·hm - 2。
各处理全年均共灌水 3 次,2010 年 11 月 15 日灌水 60
mm,2012 年 3 月 20 日灌水 40 mm,6 月 3 日(玉米蒙
头水)40 mm。 其他管理同大田生产。 小麦 2010 年 10
月 12 日播种,2011 年 6 月 1 日收获,6 月 2 日播种玉
米,10 月 9 日收获。
2011 年 10 月 - 2012 年 10 月,设旋耕 -旋耕(RT⁃
RT)和旋耕 -深耕(RT⁃DT)2 种轮耕方式,同时对旋耕
-深耕(RT⁃DT)处理分别进行不灌溉(NI)、隔畦交替
灌溉(AI)和全灌(FI),共 4 个处理,3 次重复,小区面
积 60 m2,每个小区 3 畦,畦宽 2 m,每个处理之间设宽
2 m的隔离带,且不灌溉。 各处理均全年共灌水 4 次,
3 月 30 日灌水 60 mm,5 月 8 日灌水 40 mm,6 月 6 日
灌水(玉米蒙头水)40 mm,7 月 28 日灌水 40 mm。 隔
畦交替灌溉处理隔 1 畦灌溉 1 畦,进行交替灌溉,灌溉
量为全灌的 60% ,通过控制灌水时间来计算灌水量。
小麦 2011 年 10 月 15 日播种,2012 年 6 月 2 日收获,
玉米 2012 年 6 月 4 日播种,10 月 4 日收获。 其他同
2010 - 2011 年。
1􀆰 3  测定项目与方法
1􀆰 3􀆰 1  叶绿素   在小麦开花后 5、15、26d,玉米花后
15、30、45 d用 SPAD502 叶绿素仪(柯尼长美能达,日
本)测定小麦旗叶、玉米穗位叶的 SPAD值。
1􀆰 3􀆰 2  光合参数   在小麦花后 5、15、26d,玉米花后
15、30、45 d,用 Li - 6400XT 光合系统(LI⁃CCR,美国)
在晴天 9∶ 00 - 11∶ 30,分别测定小麦旗叶、玉米穗位叶
的光合速率、气孔导度、蒸腾速率,并计算叶片的水分
利用效率 =光合速率 /蒸腾速率。
1􀆰 3􀆰 3  测产  在小麦、玉米收获期,每个小区分别取
3 个代表性样段的植株,冬小麦 2 m双行、玉米 2 m双
行,风干后脱粒,称其粒重,根据其占据面积计算小麦、
玉米产量和周年产量。
1􀆰 3􀆰 4  灌水生产效率( IUE)   小麦灌水生产效率 =
小麦籽粒产量 /小麦生育期总灌水量。
玉米灌水生产效率 =玉米籽粒产量 /玉米生育期
总灌水量。
周年灌水生产效率 = (小麦籽粒产量 +玉米籽粒
产量) / (小麦生育期总灌水量 + 玉米生育期总灌水
量)。
1􀆰 4  数据处理
试验结果均为 3 次重复的算术平均值,数据的统
计分析采用 DPS. 2000 版本统计软件。
2  结果与分析
2􀆰 1  轮耕与隔畦交替灌溉对小麦、玉米功能叶 SPAD
值的影响
由图 1 - A可知,多年旋耕后深耕,可以提高小麦
旗叶和玉米穗位叶各生育期的 SPAD 值,尤其小麦和
玉米的生育后期,分别提高了 59􀆰 6%和 9􀆰 7% ,差异均
达到显著水平。 这表明旋耕 -深耕轮耕有利于延缓小
麦、玉米功能叶衰老。
由图 1 - B 可知,旋耕 -深耕轮耕后,灌溉方式对
小麦旗叶 SPAD值的影响表现为:全灌 >隔畦交替灌
溉 >不灌,在花后 26d(蜡熟期),与不灌相比,隔畦交
替灌溉与全灌分别提高了 79􀆰 52%和 107􀆰 35% ,达到
显著水平。 隔畦交替灌溉与全灌相比,小麦旗叶
SPAD值降低了 13􀆰 4% ,差异达到显著水平,但对玉米
穗位叶 SPAD值影响不明显,差异未达到显著水平。
2􀆰 2  轮耕与隔畦交替灌溉对小麦、玉米功能叶净光合
速率的影响
图 2 - A表明:多年旋耕后进行深耕,小麦旗叶花
后 5、15 和 26d的光合速率分别提高了小麦旗叶净光
合速率 14􀆰 2% ,18􀆰 8%和 11􀆰 9% ,尤其在花后 5 和 15d
差异显著;玉米穗位叶花后 15、30 和 45d 的光合速率
分别提高了 31􀆰 5% ,21􀆰 9%和 5􀆰 3% ,尤其花后 15 和
30d差异均达到显著水平。 这表明,实施旋耕 -深耕
轮耕有利于提高小麦、玉米功能叶净光合速率。
由图 2 - B 可得,旋耕 -深耕轮耕后,灌溉方式对
小麦旗叶净光合速率的影响表现为:全灌 >隔畦交替
灌溉 >不灌。 花后 5d 全灌显著高于隔畦交替灌溉和
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  1 期 轮耕与隔灌对麦玉两熟光合特性的影响
不灌,隔灌和不灌差异不显著;花后 15 和 26d 各处理
间差异显著。 灌溉方式对玉米花后 15d穗位叶净光合
速率影响变现为:全灌 >隔畦交替灌溉 >不灌,差异显
著;花后 30、45d隔畦交替灌溉与全灌差异不明显,都
显著高于不灌。
这表明在常年旋耕的基础上进行深耕后,显著提
高小麦、玉米花后功能叶的净光合速率,延长其高光合
功能期,延缓衰老;隔畦交替灌溉降低了小麦净光合速
率,但对玉米的影响相对较小。
注:RT⁃DT表示旋耕 -深耕, RT⁃RT表示旋耕 -旋耕,. FI 表示全灌,AI表示隔畦交替灌溉,NI 表示不灌溉。 下同。
Note:RT⁃DT indicated rotary tillage⁃deep tillage, RT⁃RT indicated rotary tillage⁃rotary tillage. FI indicated full irrigation,AI indicated
alternative border irrigation, NI indicated no irrigation. The same as following.
图 1  轮耕(A)与隔畦交替灌溉(B)对小麦旗叶和玉米穗位叶 SPAD值的影响
Fig. 1  Effects of rotational tillage(A) and alternate border irrigation(B) on SPAD value of wheat and maize
图 2  轮耕(A)与隔畦交替灌溉(B)对小麦、玉米功能叶净光合速率的影响
Fig. 2  Effects of rotational tillage(A) and alternate border irrigation(B) on net photosynthetic
rate of wheat and maize functional leaves
2􀆰 3  轮耕与隔畦交替灌溉对小麦、玉米功能叶蒸腾速
率的影响
图 3 - A表明:小麦从开花到蜡熟期,旗叶蒸腾速
率呈现先升高后降低的趋势。 常年旋耕后进行深耕,
小麦旗叶蒸腾速率在花后 5、15 和 26d 分别提高了
64􀆰 1% 、83􀆰 9%和 77􀆰 9% ,差异显著;玉米从花后 15
到 45d,穗位叶蒸腾速率呈现先升高后下降的趋势,轮
耕后玉米穗位叶的蒸腾率在花后 15、30 和 45d分别提
高了 81􀆰 8% 、114􀆰 3%和 23􀆰 3% ,差异均达到显著水
平。
旋耕 -深耕轮耕后,灌溉方式小麦旗叶蒸腾速率
的影响为:花后 5d,全灌显著高于隔畦交替灌溉和不
灌,隔灌和不灌差异不大;花后 15、26d 各处理间差异
显著;灌溉方式对玉米穗位叶蒸腾速率的影响为:花后
15d,全灌 >隔畦交替灌溉 >不灌处理间差异不大;花
后 30d,隔畦交替灌溉与全灌差异不大,均显著高于不
灌;花后 45d,隔畦交替灌溉 >全灌 >不灌,但差异不
明显(图 3 - B)。
2􀆰 4  轮耕与隔畦交替灌溉对小麦、玉米功能叶片水分
利用效率的影响
由表 1 可知,与旋耕 -旋耕相比,旋耕 -深耕轮耕
331
核  农  学  报 28 卷
图 3  轮耕(A)与隔畦交替灌溉(B)对小麦、玉米功能叶片蒸腾速率的影响
Fig. 3  Effects of rotational tillage (A) and alternate border irrigation (B) on transpiration
rate of wheat and maize functionalleaves
表 1  轮耕与隔畦交替灌溉对麦玉功能叶水分利用效率的影响
Table 1  Effects of rotational tillage and alternate border irrigation on water use efficiency of wheat⁃maize leaves
处理
Treatments
小麦 Wheat / (10 - 3 g·g - 1) 玉米 Maize / (10 - 3 g·g - 1)
花后 5d
5d after anthesis
花后 15d
15d after anthesis
花后 26d
26d after anthesis
花后 15d
15d after anthesis
花后 30d
30d after anthesis
花后 45d
45d after anthesis
轮耕模式 RT - DT 1. 99b 1. 49b 0. 96b 6. 15b 3. 12b 4. 65b
Rotational tillage model RT - RT 2. 86a 2. 31a 1. 52a 8. 71a 5. 36a 5. 04a
灌溉方式 FI 1. 99b 1. 49b 0. 96b 6. 15a 3. 12a 4. 65a
Irrigation method AL 2. 53a 1. 59b 1. 08b 5. 82a 3. 19a 4. 29a
NI 2. 67a 1. 90a 1. 60a 5. 41a 3. 60a 3. 23b
    注:RT⁃DT表示旋耕 -深耕,RT⁃RT表示旋耕 -旋耕,FI表示全灌, AI表示隔畦交替灌溉,NI 表示不灌溉。 同一指标同列数据后不同字母表示
显著(P < 0􀆰 05)。 下同。
Note:RT⁃DT indicated rotary tillage⁃deep tillage, RT⁃RT indicated rotary tillage⁃rotary tillage. FI indicated full irrigation, AI indicated alternative border
irrigation, NI indicated no irrigation. Different small letters for the same index in the same list meant significant difference 0􀆰 05 levels, respectively. The same
as following.
降低了小麦、玉米功能叶的水分利用效率,小麦的在花
后 5、15 和 26d分别降低了 30􀆰 4% 、35􀆰 4%和 37􀆰 1% ,
玉米的在花后 15、30 和 45d 分别降低了 29􀆰 46% 、
41􀆰 76%和 0􀆰 08% ,均达到显著水平。
旋耕 -深耕轮耕后,不同灌溉方式之间,小麦旗叶
水分利用效率表现为:不灌 >隔畦交替灌溉 >全灌。
玉米穗位叶水分利用效率表现为:花后 15d,全灌 >隔
畦交替灌溉 >不灌,差异不显著;花后 30d,不灌 >隔
畦交替灌溉 >全灌,差异不显著;花后 45d,隔畦交替
灌溉与全灌之间差异不明显,但均显著高于不灌。
2􀆰 5  轮耕与隔畦交替灌溉对小麦、玉米功能叶气孔导
度的影响
由表 2 可知,3 个时期旋耕 -深耕轮耕的小麦旗
叶气孔导度分别比旋耕 - 旋耕提高了 12􀆰 2% ,
50􀆰 0% ,21􀆰 2% ,从而增加了无效蒸腾,所以单叶水平
上,旋耕 -深耕轮耕的水分利用效率低。 玉米穗位叶
气孔导度大小为:花后 45d 轮耕显著高于旋耕;花后
15、30d 两者无显著差异。
旋耕 -深耕轮耕后,不同灌溉方式之间,小麦旗叶
气孔导度大小为全灌 >隔畦交替灌溉 >不灌。 灌溉方
式对玉米穗位叶气孔导度影响:花后 15、45d 3 种处理
无显著差异;花后 30d,隔畦交替灌溉与全灌显著高于
不灌。
431
  1 期 轮耕与隔灌对麦玉两熟光合特性的影响
表 2  轮耕与隔畦交替灌溉对麦玉功能叶气孔导度的影响
Table 2  Effects of rotational tillage and alternate border irrigation on stomatal conductance of wheat and maize leaves
处理
Treatments
小麦 Wheat / (10 - 3 g·g - 1) 玉米 Maize / (10 - 3 g·g - 1)
花后 5d
5d after anthesis
花后 15d
15d after anthesis
花后 26d
26 after anthesis
花后 15d
15d after anthesis
花后 30d
30d after anthesis
花后 45d
45d after anthesis
轮耕模式 RT - DT 0. 46a 0. 51a 0. 40a 0. 16a 0. 22a 0. 16a
Rotational tillage model RT - RT 0. 41a 0. 34b 0. 33a 0. 13a 0. 14a 0. 11b
灌溉方式 FI 0. 46a 0. 51a 0. 40a 0. 16a 0. 22a 0. 16a
Irrigation method AL 0. 23b 0. 42b 0. 32a 0. 17a 0. 22a 0. 18a
NI 0. 25b 0. 32c 0. 16b 0. 15a 0. 12b 0. 14a
表 3  轮耕与隔畦交替灌溉对麦玉产量和灌水生产效率的影响
Table 3  Effects of rotational tillage and alternate border irrigation on yield and IUE of wheat and maize
年份
Year
处理
Treatments
产量 Yield / (kg·hm - 2) 灌溉水生产效率 IUE / (kg·hm - 2·mm - 1)
小麦
Wheat
玉米
Maize
周年
Anniversary
小麦
Wheat
玉米
Maize
周年
Anniversary
2010 - 2011 轮耕模式 RT - DT 7728. 5a 7472. 9a 15201. 4a 77. 3a 186. 8a 108. 6a
Rotational tillage model RT - RT 7441. 4b 6801. 5b 14242. 9b 74. 4b 170. 0b 101. 7b
2011 - 2012 轮耕模式 RT - DT 7057. 5a 12373. 2a 19430. 7a 70. 6a 154. 7a 107. 9a
Rotational tillage model RT - RT 6402. 3b 10787. 9b 17190. 3b 64. 0b 134. 8b 95. 5b
灌溉方式 FI 7057. 5a 12373. 2a 19430. 7a 70. 6b 154. 7c 107. 9c
Irrigation method AL 6937. 2a 11967. 6a 18904. 8a 115. 6a 187. 0b 152. 5b
NI 6586. 7b 8975. 6b 15562. 3b - 224. 4a 389. 1a
2􀆰 6  轮耕与隔畦交替灌溉对小麦、玉米产量和灌水生
产效率的影响
表 3 表明:与旋耕 -旋耕相比,旋耕 -深耕轮耕提
高了小麦、玉米产量,分别提高 3􀆰 9% ~ 10􀆰 2% 和
9􀆰 87% ~ 14􀆰 69% ,周年产量提高 6􀆰 7% ~ 13􀆰 0% ;小
麦、玉米灌溉水生产效率别提高了 16􀆰 0% 、7􀆰 3% ,周
年灌溉水生产效率提高了 12􀆰 2% 。 这说明在常年旋
耕后进行深耕,可以显著提高小麦玉米的产量和灌溉
水生产效率。
    与不灌相比,全灌和隔畦交替灌溉的小麦产量分
别提高了 7􀆰 2%和 5􀆰 3% ,玉米产量分别提高了 37􀆰 9%
和 33􀆰 3% ,差异均达到显著水平,全灌和隔畦交替灌
溉之间小麦、玉米的产量差异均不显著;灌溉水生产效
率不灌最高,隔灌次之,全灌最低,与全灌相比,隔畦交
替灌溉的小麦、玉米灌溉水生产效率分别提高了
63􀆰 82% 和 20􀆰 90% ,周年灌溉水生产效率提高了
41􀆰 32% 。
3  讨论
少免耕能提高小麦旗叶生育后期的叶绿素含量,
确保高的光合速率,提高小麦产量[20 - 21],而本研究结
果表明在常年旋耕后深耕,提高了小麦、玉米功能叶的
SPAD和气孔导度,促进 CO2 气孔交换,显著提高了净
光合速率,小麦 - 玉米周年产量提高了 6􀆰 7% ~
13􀆰 0% ,周年灌水生产效率提高了 12􀆰 2% 。 这可能是
因为多年实施单一保护性耕作造成耕层变浅、土壤容
重增加[5 - 6],降水或灌溉水下渗难,作物根系下扎浅,
连年少免耕后进行翻耕,可以打破犁底层,降低耕层土
壤容重,增加了土壤贮水量[7 - 10],促进作物根系下
扎[11],促进作物对深层水分的吸收[12],从而提高作物
功能叶光合速率,这与侯贤清等[13]的研究结论一致。
这说明与传统耕作相比,短时间少免耕易于减少土壤
水分散失,有利于提高耕层含水量,促进作物生长,提
高产量,但连年少免耕造成耕层变浅,降水或灌溉水下
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渗难,不易于作物生长。 每种耕作方式都有其优缺点,
确保良好的土壤耕层,有必要探索、实施多种耕作方式
的轮耕制,孔凡磊等[7]和侯贤清等[13]在小麦,孙国锋
等[8]在水稻进行了轮耕制的探索,与本研究具有相似
结论,实施轮耕制比单一耕作制更利于作物生产。
在本研究中还表明,常年旋耕后深耕后再实施隔
畦交替灌溉,小麦、玉米功能叶净光合速率没有显著降
低,却显著降低了小麦的蒸腾速率,周年产量仅降低了
2􀆰 7% ,灌水生产效率却提高了 41􀆰 3% ,达到 152􀆰 5
kg·hm - 2·mm - 1。这可能与隔畦灌溉可以降低灌水量,
减少土壤蒸发[16],干湿交替可以刺激作物根系生长,
调节根系在土壤中的分布和叶片气孔导度,减少无效
蒸腾,促进干物质的积累,提高叶片水分利用效
率[17 - 19]有关。 这表明针对当前常年旋耕是黄淮海小
麦玉米两熟区粮食产量进一步高产瓶颈问题,实施旋
耕 -深耕轮耕制,利用水分亏缺调控原理[22],再实施
隔畦交替灌溉,可以确保麦玉两熟产量提高,减少灌溉
水量,提高水分利用效率。
4  结论
本试验研究结果表明:连年旋耕后进行深耕,明显
提高了小麦、玉米功能叶 SPAD值、气孔导度和光合速
率,促进叶片蒸腾速率,降低叶片水分利用效率,但提
高了小麦、玉米产量,周年产量提高了 6􀆰 7% ~
13􀆰 0% ,周年灌溉水生产效率提高了 12􀆰 2% 。
旋耕 -深耕轮耕后,再实施隔畦交替灌溉虽然降
低了小麦、玉米功能叶的 SPAD值、气孔导度和光合速
率,但玉米降低不明显,减少叶片无效蒸腾,小麦玉米
周年产量仅降低了 2􀆰 7% ,未达到显著水平,却显著提
高了周年灌溉水生产效率。
这表明,在黄淮海小麦玉米一年两熟区,实施旋耕
-深耕轮耕和隔畦交替灌溉可均衡提高小麦玉米产
量,减少灌溉量,提高水分利用效率。
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Journal of Nuclear Agricultural Sciences
2013,28(1):0131 ~ 0137
Effects of Rotational Tillage and Alternate Border Irrigation on
Photosynthetic Characters of Wheat⁃maize Double Crops
ZHANG Pan⁃feng1   YANG Peng2   JIAO Nian⁃yuan1   WANG Jiang⁃tao1
NING Tang⁃yuan3   YANG Meng⁃ke1   FU Guo⁃zhan1
( 1 Henan University of Science and Technology, Luoyang, Henan   471003;
2 Library of College of Agricultural, Henan University of Science and Technology, Luoyang, Henan  471003;
College of Agricultural / National Key Laboratory of Crop Biology, Shandong Agricultural University, Taian, Shandong  271018)
Abstract:To elucidate the photosynthetic mechanism of rotational tillage and alternate border irrigation increasing the
anniversary yield and irrigation water production efficiency of wheat⁃maize double crops, a field experiment was
conducted to investigate effects of rotary tillage⁃deep tillage rotational tillage and alternate border irrigation on SPAD
value, net photosynthetic rate, transpiration rate, stomatal conductance, water use efficiency of wheat⁃maize double
crops function leaves and anniversary irrigational water production efficiency. Results showed that deep tillage after years
of rotary tillage could significantly raise the SPAD value in function leaf of wheat⁃maize in later growth, improve the
stomatal conductance and net photosynthetic rate, and increase anniversary yield and water production efficiency by
6􀆰 7% - 13􀆰 0% and 12􀆰 2% , respectively. Compared with full irrigation, alternative border irrigation did not
significantly reduce function leaf net photosynthetic rate of wheat⁃maize double crops, butobviously reduced the
transpiration rate of wheat, and decreased anniversary yield by only 2􀆰 7% . But anniversary irrigational water production
efficiency was increased by 41􀆰 3% to 152􀆰 5 kg·hm - 2·mm - 1 . It suggested that rotational tillage of rotary tillage⁃deep
tillage increased SPAD value and net photosynthetic rate of wheat⁃maize function leaves, and increased anniversary yield
of wheat⁃maize double crops. Alternate border irrigation increased anniversary irrigation water product efficiency of wheat⁃
maize double crops, which provided an important theoretical basis to further explore the rotational tillage of rotary tillage
and deep tillage, to improve the farmland irrigation method, and to improve anniversary yield and water production
efficiency of wheat⁃maize double crops in Huang Huai Hai Plain ofChina.
Key words:Rotational tillage; Alternate border irrigation; Wheat⁃maize double crops; Photosynthetic characters
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